滾珠絲杠設(shè)計(jì)_步進(jìn)電機(jī)選型_機(jī)床設(shè)計(jì)

1、本文主要致力于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并根據(jù)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知 識(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管壓裝工藝分析和工藝設(shè)計(jì)，主要完成了壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng) 設(shè)計(jì)，氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝工藝分析與設(shè)計(jì)，參與壓裝裝備總體設(shè)計(jì)，完成外文資料翻譯。根據(jù)壓裝的要求本文提出了四種方案并進(jìn)行了簡(jiǎn)單比較，最后選屮其中一種， 并進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，本文主要介紹數(shù)控十字滑臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，并完成了機(jī)床的總體 設(shè)計(jì)和裝配，機(jī)床主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝工作，并有一定的柔性，可以 在簡(jiǎn)單編程和修改程序的基礎(chǔ)上適應(yīng)不同的導(dǎo)管壓裝工作，本文也從事機(jī)床主體 的相關(guān)工作，并對(duì)軟件控制方而提出具體要求。通過(guò)完成載荷計(jì)算，導(dǎo)軌選型，滾珠絲杠選型，步進(jìn)電

2、機(jī)選型以及十字滑臺(tái)結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)的壓裝機(jī)床的進(jìn)給部分確定下來(lái)，具有很好的可行性。關(guān)鍵詞：十字滑臺(tái)；滾珠絲杠；滑動(dòng)導(dǎo)軌；步進(jìn)電機(jī)。1緒論為實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝工作，現(xiàn)要設(shè)計(jì)制造一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床，以高效的 方式完成氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝工作。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，下稱(chēng)進(jìn)給系統(tǒng)。分析發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋資料 可知在一個(gè)缸蓋上有四個(gè)導(dǎo)桿需要壓裝，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)導(dǎo)桿有很重要的作用，氣門(mén)導(dǎo)桿是 與氣缸蓋壓配在一起，是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的導(dǎo)向裝置，主要是對(duì)氣門(mén)起導(dǎo)向作用，同時(shí) 使氣門(mén)桿上的熱量經(jīng)氣門(mén)導(dǎo)管傳給汽缸蓋。畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是根據(jù)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，分小組進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝工藝 分析和工藝設(shè)計(jì)，主

3、要完成壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)。氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝工藝分析與設(shè)計(jì)，參 與壓裝裝備總體設(shè)計(jì)，進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，外文資料翻譯，并最后完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。根據(jù)圖紙要求和有關(guān)數(shù)據(jù)可以選擇液壓滑臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)和數(shù)控十字滑臺(tái)，另外還有手 動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)。進(jìn)給伺服以數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)為控制對(duì)象，要求進(jìn)給伺服能快速調(diào)節(jié)坐標(biāo) 軸的運(yùn)動(dòng)速度，并能精確地進(jìn)行位置控制。具體要求其調(diào)速范圍寬、位移精度高、穩(wěn)定 性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。該畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要設(shè)計(jì)一套進(jìn)給系統(tǒng)從而完成相應(yīng)四個(gè)位置 的氣門(mén)導(dǎo)桿的壓裝工作并使壓裝后的氣門(mén)導(dǎo)桿滿(mǎn)足一定的位置要求。手動(dòng)進(jìn)給反應(yīng)慢精 度低，不適合快速大量的設(shè)備?，F(xiàn)階段的壓裝方法一般有：常溫下壓裝、液氮冷卻壓裝及缸蓋加

4、熱壓裝等。氣門(mén) 導(dǎo)管與氣缸蓋之間要求有一定的緊度，因此，安裝時(shí)最好采用壓入法將氣門(mén)導(dǎo)管正直地 壓入氣缸蓋中。由于人工操作隨意性大，經(jīng)常壓歪，壓歪后乂要再壓出，所以不僅勞動(dòng) 強(qiáng)度大，而且效率低。并且這樣極易損壞導(dǎo)管，有時(shí)還可能使整個(gè)缸蓋報(bào)廢?？紤]到本 課題的實(shí)際情況，綜合經(jīng)濟(jì)效益等多方面的因素，最終釆用常溫壓裝?，F(xiàn)階段壓裝進(jìn)給系統(tǒng)有多種形式，有液壓，滾珠絲杠，氣動(dòng)等，在要求有定位要求 的位置多用滾珠絲杠以保證精度，液壓用在受力很大精度不高的場(chǎng)合，現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床 進(jìn)給系統(tǒng)多用滾珠絲杠并配合伺服電機(jī)。國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床也多采用這種形式，因 此本課題可以很好地應(yīng)用己有的成熟技術(shù)進(jìn)行研究處理從而完成進(jìn)

5、給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2技術(shù)方案方案一：如圖下圖所示，缸蓋以底面、兩對(duì)角座圈孔在工裝上定位。工裝上有四個(gè)伸入座圈孔內(nèi)的凸臺(tái)，凸臺(tái)高度±0.5,用以控制導(dǎo)管壓裝的軸向位置。設(shè)置在凸臺(tái)中的 伸縮銷(xiāo)用以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管的定心，伸縮銷(xiāo)隨壓裝過(guò)程下縮，保證其不干涉壓裝過(guò)程。壓裝之前在導(dǎo)管外圈均勻的涂一層二硫化鋁膏，將其套裝在伸縮銷(xiāo)上。因?yàn)閷?dǎo)管長(zhǎng) 度有一定的公差，為保證將每一導(dǎo)管壓裝至限位凸臺(tái)，保證其下端面距底面的尺寸±0.5, 可采用逐個(gè)壓裝的方法。為實(shí)現(xiàn)逐個(gè)壓裝，可將圖所示的工裝與工件分別送至壓頭下，并逐一壓裝。可采用數(shù) 控十字滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)。方案二：還是上圖，只是壓頭改為四個(gè)導(dǎo)管一起壓的形式，這樣生產(chǎn)

6、效率可以大大 提高，但是壓頭會(huì)變得很復(fù)雜，同時(shí)考慮到此發(fā)動(dòng)機(jī)年生產(chǎn)批量不是很大，四個(gè)壓頭一 起壓力的分配不易平很。不過(guò)這樣一來(lái)機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)就會(huì)大大簡(jiǎn)化，但是鑒于畢業(yè)設(shè) 計(jì)的題目是進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以進(jìn)給系統(tǒng)不能過(guò)于簡(jiǎn)化。方案三：工作臺(tái)采用液壓推進(jìn)，采用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制進(jìn)給量的大小，此方案實(shí)現(xiàn)容 易，成本較低，但是后續(xù)工作繁多，還要配備液壓油路和電路控制總的看來(lái)工作了也很大 而且液壓油的泄漏不易清理。方案四：采用手動(dòng)進(jìn)給，進(jìn)給系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但是對(duì)工人要求較高，定位不易保證，生產(chǎn) 效率很低。綜合分析以上的四個(gè)方案，方案一符合畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量要求，可以很好的鍛煉自己的 能力，并且綜合了機(jī)械設(shè)計(jì)，電機(jī)選擇，

7、數(shù)控程序的編制等學(xué)科，因此選擇方案一是很 好的選擇。3理論分析傳動(dòng)系統(tǒng)擬定包括滾珠絲杠及其支承組合方式，伺服電動(dòng)機(jī)及其反饋裝置選擇， 精度驗(yàn)算等。應(yīng)用用于數(shù)控機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)有開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)和混合伺服兒種方 式。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)主要多用在經(jīng)濟(jì)型數(shù)、控系統(tǒng)或老設(shè)備的數(shù)控改造；混合伺服方式只有 在大型機(jī)床中使用。在半閉環(huán)方式中，機(jī)床定位精度很大程度取決于滾珠絲杠的精度，通過(guò)選用高精 度的滾珠絲杠，輔以螺距誤差補(bǔ)償?shù)却胧腴]環(huán)完全可以滿(mǎn)足普通精度級(jí)的加工中 心的定位精度的要求。對(duì)定位精度特別高的加工中心來(lái)說(shuō)，由于螺距誤差補(bǔ)償受絲杠 溫度變化的影響和反向間隙補(bǔ)償受工件重量變化的影響，半閉環(huán)方式己不能滿(mǎn)足其

8、精度 要求。在以上幾種方式中，一般根據(jù)目標(biāo)給定的精度要求、機(jī)床種類(lèi)來(lái)選用適當(dāng)?shù)乃欧?方式。半閉環(huán)是被最廣泛使用的伺服方式。一般在設(shè)計(jì)是選用半閉環(huán)方式進(jìn)行初步設(shè) 計(jì)與計(jì)算，當(dāng)半閉環(huán)方式不能滿(mǎn)足要求才選用全閉環(huán)方式和混合伺服方式。采用所學(xué)的接口和相關(guān)控制原理與編程可以完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，從而實(shí)現(xiàn)工作 臺(tái)的精確定位，使的誤差嚴(yán)格控制在允許的范圍內(nèi)。 木設(shè)計(jì)根據(jù)定位誤差的要求和 控制精度，選用開(kāi)環(huán)控制來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，在步進(jìn)電機(jī)不失步的情況下滿(mǎn)足控制 要求。為了減小動(dòng)靜摩擦力之差，防止出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)傳遞 采用滾珠絲杠，這樣設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)部分方案基木確定，在下文屮將具體選擇型號(hào)。4機(jī)床設(shè)計(jì)

9、機(jī)床壓裝力壓裝力的介紹根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目要求，對(duì)于氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝，壓裝力的大小對(duì)機(jī)床的大小，功 率等有很大影響，是選擇支持導(dǎo)軌和支持結(jié)構(gòu)的決定性參數(shù)，因此壓裝力的計(jì)算方式和 計(jì)算中的參數(shù)選擇有嚴(yán)格要求。技術(shù)數(shù)據(jù)缸蓋材質(zhì)為HT250,硬度190250HB；導(dǎo)管材質(zhì)為合金鑄鐵，硬度220、270HB；氣門(mén)導(dǎo)管在室溫時(shí)壓裝，壓裝前在導(dǎo)管外均勻涂一層潤(rùn)滑劑二硫化鋁;導(dǎo)管與底孔配合的最小過(guò)盈量為，最大過(guò)盈量為壓裝力計(jì)算過(guò)盈配合壓裝力壓強(qiáng)計(jì)算公式:6Eb E2 被包容件和包容件材料的彈性模量;Cb C2被包容件和包容件的剛性系數(shù);查表得 Ei = 1. 8 X 105MP V!二 0. 25查表得 E2 =

10、 1. 2 X 105MP V2 二 0.3d = 15mm di = 8mmd2 - 26mm由所給圖片資料可知導(dǎo)管與底孔配合的最大過(guò)盈量為 有計(jì)算式(2) (3)可得 C! =1.5 c2 二 2. 25所以配合面壓強(qiáng)為：0.034oPo 二 (1.5 2.25 二 83 7N/miir15 X XL8 X ()5 + L2 X LO5/配合面處的最大壓裝力：F二以兀dlpo 查表得fi二0. 1查圖片資料得1二60mm d二15mm所以由（5）計(jì)算的F 二 0.1 X 3.14 X 15 X 60 X 83.7 二 23653. 6N以上公式及數(shù)據(jù)來(lái)至于參考資料11由于此公式趨于保守計(jì)算

11、的壓裝力較大，有足夠的大小可以滿(mǎn)足壓裝要求，所以取最大 壓裝力即為選擇導(dǎo)軌和壓頭的參考依據(jù)，不需要再乘以一個(gè)安全系數(shù)。機(jī)床的總體設(shè)計(jì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)床的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著決 定性作用，機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)調(diào)查研究，檢索資料，掌握機(jī)床設(shè)計(jì) 的依據(jù)；然后進(jìn)行工藝分析，擬定出性能先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性好的工藝方案，必要時(shí)畫(huà)出加工 示意圖，在此基礎(chǔ)上確定機(jī)床總體布局，畫(huà)出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，確定設(shè)計(jì)機(jī)床的主要技 術(shù)參數(shù)。1、底座2、夾具3、工件4、立柱5、操作按鈕及顯示屏6、伺服壓裝機(jī) 滾動(dòng)導(dǎo)軌的選取直線(xiàn)導(dǎo)軌的一種。直線(xiàn)導(dǎo)軌一般為二種，一種是滾動(dòng)式，一種是滑動(dòng)式，滾動(dòng)直

12、線(xiàn) 滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無(wú)限滾動(dòng)循環(huán)，使得負(fù)載平臺(tái)能沿 著滑軌輕易的以高精度作線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的1/50,使之能輕 易地達(dá)到Um級(jí)的定位精度?，F(xiàn)在滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線(xiàn)形滑軌可同時(shí) 承受上下左右等各方向的負(fù)荷，專(zhuān)利的回流系統(tǒng)及精簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使線(xiàn)性滑軌有更平 順且低噪音的運(yùn)動(dòng)。要選取滾動(dòng)導(dǎo)軌要先計(jì)算導(dǎo)軌的載荷，由于十字滑臺(tái)采用下托板，中托板，上托板 的結(jié)構(gòu)，滾動(dòng)導(dǎo)軌承重為中托板和上托板以及工件的重量，初步設(shè)計(jì)中托板的質(zhì)量為 mi = 150kg,上托板的質(zhì)量為m2 = 100kg,工件質(zhì)量為m二30kg,在此所取得質(zhì)量是根據(jù) 托板的長(zhǎng)

13、寬高以及鑄鐵密度計(jì)算而得，并取得一定的質(zhì)量余量，從而使得在接下來(lái)的設(shè) 計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)不夠用的問(wèn)題。在此處的十字滑臺(tái)中有兩套滾動(dòng)導(dǎo)軌副，規(guī)定下托板上的滾動(dòng)導(dǎo)軌副為滾動(dòng)導(dǎo)軌副1,中托板上的滾動(dòng)導(dǎo)軌副為滾動(dòng)導(dǎo)軌副2。滾動(dòng)導(dǎo)軌副1的選取根據(jù)壓裝力的大小，及工作臺(tái)，工件總重量可求得滾動(dòng)導(dǎo)軌副1的直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌選用GGB32型兩根導(dǎo)軌副上共有四個(gè)滑塊座安裝在工作臺(tái)上。由表查的GGB32型直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的Coe二34.4kN；法向載荷中壓裝時(shí)的靜載荷最大為：P1 二 F + (m + mi + m2) X 9. 8 二 23653. 6 + 280 X 9. 8 二 26397. 6N < COa工作臺(tái)

14、移動(dòng)時(shí)的載荷為：P 二(m + mi + m2) X 9.8 = 280 X 9.8 = 2744Np 2744由于洛二誌二08 所以取P二0. 004由此可得滑動(dòng)導(dǎo)軌副1的摩擦力為：J 二 uP + 4f 二 0. 004 X 2744 + 4 X 5 二 31N滑動(dòng)導(dǎo)軌的額定壽命計(jì)算：T /fhftfcfa” c/ 八L =(珀 X -J X K (km)(6)rt. £磚心乞好 IP卡、丄皆 q/滾道實(shí)際換便HRC36式中fh硬度系數(shù)，按下式計(jì)算：fh二(亦)由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不低于HRC58。所以通常取fh 1。ft一一溫度系數(shù)，查表；fc一一接觸系數(shù)，查表。根據(jù)

15、一根導(dǎo)軌上的滑座數(shù)而定，滑塊至少為2；一 一精度系數(shù)，查表；兔一一載荷系數(shù)，查表；PPc計(jì)算載荷(kN) : Pc = 2z一一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承系統(tǒng)上的滑塊數(shù)；P一一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滾到支承系統(tǒng)上的載荷（kN） oK一一額定壽命單位，對(duì)滾珠，K二50 （kN）；e一指數(shù)，對(duì)滾珠，e二3。計(jì)算各滑塊的的載荷：按表序號(hào)1的載荷計(jì)算公式求的各滑塊的載荷分布，由于四個(gè)導(dǎo)管均勻分布在壓頭周?chē)运膫€(gè)滑塊的受力相等得二0. 686RN查表得Q 二 24. 5kN, fh 二 1, ft 二 1, fc 二 0- 81, fa = 1, fw = 1由以上可得：L二伴晉X級(jí)X K = 1.2 X 10%設(shè)計(jì)需要壽命

16、：Lo = 10 X 70000 X 0. 075 X 2 X 10 _ 3 = 105km可得L > U 滿(mǎn)足使用要求因此選用GGB32-AA2PX450XE滑動(dòng)導(dǎo)軌副2的選取 對(duì)于滑動(dòng)導(dǎo)軌副2選用GGB25,兩根導(dǎo)軌副上共有四個(gè)滑塊座安裝在工作臺(tái)上。由表查的GGB25型直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的気二25. 3kN,法向載荷中壓裝時(shí)的靜載荷最大為：Pi 二 F + （m + m2） X 9.8 = 24927. 6 < C（）a工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)的載荷為：P 二（in + m2） X 9.8 = 1274Np 1274由于瓦二00二05 所以取M二0. 01由此可得滑動(dòng)導(dǎo)軌副2的摩擦力為：J 二

17、uP + 4f 二 0. 01 X 1274 + 4 X5 = 32. 74N滑動(dòng)導(dǎo)軌的額定壽命計(jì)算：(fhftfcfa Ca"Ex詁XK伽)各代號(hào)字母的含義與上相同。計(jì)算各滑塊的的載荷：按表序號(hào)1的載荷計(jì)算公式求的各滑塊的載荷分布，由于四個(gè)導(dǎo)管均勻分布在壓頭周?chē)?所以四個(gè)滑塊的受力相等得Pc二0.319kN查表得Coe 二 17. 3kN, fh 二 1, ft 二 1, fc 二 0. 81, fa = 1,仇二 1由以上可得：L二(斗嚴(yán)X詈)X K = 4. 2 X 10%設(shè)計(jì)需要壽命：Lo = 10 X 70000 X 0. 075 X 2 X 10 _ 3 = 105km可

18、得L > U,但是壓裝時(shí)余量不足所以選擇大一號(hào)的滾動(dòng)導(dǎo)軌所以選用 GGB32-AA2PX450XE以上公式及代號(hào)均參考于參考資料1.滾珠絲杠副的選取滾珠絲桿是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn) 品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這是 滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng) 作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。常用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接 觸的稱(chēng)為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱(chēng)為內(nèi)循環(huán)。其中應(yīng)用較廣的是插管式和

19、螺 旋槽式，它們各有特點(diǎn)，其軸向間隙的調(diào)整方法主要有墊片調(diào)隙式和螺紋調(diào)隙式。為了方便描述和計(jì)算在此指定驅(qū)動(dòng)中托板的滾珠絲杠為絲杠1,驅(qū)動(dòng)上托板的滾 珠絲杠為絲杠2o 機(jī)床年工作時(shí)間3820小時(shí)，年產(chǎn)量7萬(wàn)件，則單件的生產(chǎn)所需時(shí)間為3820to 二 70000 % 60 二 3*27mln 除去安裝和拆卸工件所花費(fèi)的lmin,剩下，則單個(gè)導(dǎo)管壓裝所用去的時(shí)間為：2 27 t 二亍 X 60 二 34. 05s由所提供的圖片資料可知，四個(gè)導(dǎo)管分別在邊長(zhǎng)為75mm的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，壓裝順序依次為1-2 - 3-4。滾珠絲杠1的選取 根據(jù)所給數(shù)據(jù)，己知參數(shù)如下:絲杠驅(qū)動(dòng)最大重量m2 = 280kg工

20、作臺(tái)最大行程1 二 200niin絲杠兩端為固定支承（E-F）,每個(gè)支座安裝兩個(gè)60°接觸角推力角接觸球軸承絲杠驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)重量mi = 250kg絲杠載荷凡二31Nvraax 二 6m/min電機(jī)轉(zhuǎn)速取 11 二 1000r/min nMax 二 1500r/min工作臺(tái)最大速度絲杠導(dǎo)程Ph = V = 1000 = 6mm當(dāng)量轉(zhuǎn)速根據(jù)單位工件所需時(shí)間確定平移75mm所需時(shí)間為2s,即可得兩秒轉(zhuǎn)過(guò)y 二 12. 5r,即一分鐘內(nèi)尙二 12.5 X 30 = 375r/min當(dāng)量載荷計(jì)算動(dòng)負(fù)荷要求壽命 由表查得Kh二儲(chǔ)扌-1.16,由表查得Kn二（甲F - 0.45綜合系數(shù)(8)fe

21、ftfnfaft _ 1 X 1 X I X 0.53二L3-0. 408ft一一溫度系數(shù)，fh一一硬度系數(shù)，fa一一精度系數(shù)，fw一負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)，查表 到得ft 二 1，fh 二 1, fa 二 1, fk 二 0.53, fw 二 13即可得Caj 二紜 - 0.45 % 0.408 * 二 195. 9N滾珠絲杠副的型號(hào) 由表選用FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，型號(hào)FFZD3206,額定動(dòng)負(fù)荷G二15kN 跖，預(yù)緊力F° 二 0. 25Ca 二 3750N $符合要求。絲杠螺紋部分長(zhǎng)度LP二工作臺(tái)最大行程+螺母長(zhǎng)度+兩端余量二 200 + 102 + 20 X

22、 2二342mm支承距離L 應(yīng)大于L ” , L 二 450mm臨界轉(zhuǎn)速校核fl X d24.73? X 0.0272znc 二 9900 二 9900 X 二 5703?r/niin絲杠底徑二 d° - 1. 2DW 32 1.2 X 4 27. 2rnm 0. 0272m支承方式系數(shù)f2由表查得f2 = 4. 75臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度102450 _ 342Lc - 2 + 200 + 20 +2一 325mm - 0.325m由上得臨：符合要求。壓桿穩(wěn)定校核兩端固定支承，絲杠不受壓縮，因而不必校核穩(wěn)定性預(yù)拉伸計(jì)算 溫升引起的伸長(zhǎng)量6 t二GAtS二11 x 10 一 °

23、X 3.5 X 0.342二13um絲杠全長(zhǎng)伸長(zhǎng)量6誼=11 X 10 _ 6 X 3. 5 X 0.45二17um砧s ；AE 1? X 10 6 X 7 X 0.02722預(yù)拉力Ft 二二吋X 2. 1 X 1011 二 6062N軸承選擇軸端結(jié)構(gòu)，由表得采用E-F型，軸承型號(hào)采用7602020TVP,主要尺寸和參數(shù)由表查得d二20mm, D二47mm, B二14mm,Z 二 15mm, * 二 5. 953mm, Ca 二 19600N,預(yù)緊力F° 二 2300No軸承的最大軸向載荷為：F噸二珂+新噸二6062 +扌X 31二6077. 5N由于F° > jFm

24、ax 二扌 X 6077.5二2025. 5 符合設(shè)計(jì)要求疲勞壽命計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷：C二- 0.45 X 6062 - 15626 < 19600 滿(mǎn)足要求定位精度校核：絲杠在拉壓載荷下的最大彈性位移5 smax 二磊 X 106 :=.0 4531H X 106 = 0.03um4 X T X 0.02722 X 2.1 X 1011絲杠與螺母間的接觸角變形 查得FFZD3206滾珠絲杠副的接觸角剛度阮二1150N/umF 31c 1150 - 03um軸承的接觸變形由計(jì)算得F31Kb - 270 SB = = =0.1 lum絲杠系統(tǒng)總位移6 二 5 smax + °C +

25、° B 二 0. 03 + 0. 03 + 0. 11 二 0. 17um滿(mǎn)足定位精度，因此選用滾珠幺幺杠副型號(hào)為FFZD32 X 6 - 3 - 1/450 X 342兩端支承為E, F型,軸承型號(hào)為7602020TVP。滾珠絲杠2的選取絲杠驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)重量mi = 100kg絲杠驅(qū)動(dòng)最大重量n)2 = 130kg工作臺(tái)最大行程1 二 200inm絲杠兩端為固定支承（E-F）,每個(gè)支座安裝兩個(gè)60°接觸角推力角接觸球軸承絲杠載荷 Fu33N電機(jī)轉(zhuǎn)速 取n二1000r/minmax = 1500r/min選取時(shí)具體計(jì)算步驟與絲杠1完全一樣以下只寫(xiě)計(jì)算數(shù)據(jù)工作臺(tái)最大速度vra

26、ax 二 6m/min絲杠導(dǎo)程Vnax6000Ph - n - 1000 - bmm當(dāng)量轉(zhuǎn)速根據(jù)單位工件所需時(shí)間確定平移75mm所需時(shí)間為2s,即可得兩秒轉(zhuǎn)過(guò)75二 12.5“ 即一分鐘內(nèi)伽二 12.5 X 30 二 375r/min計(jì)算動(dòng)負(fù)荷0.45 X 0.4081.16X 33 二 208. 5N滾珠絲杠副的型號(hào)由表選用FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，型號(hào)FFZD2506,額定動(dòng)負(fù)荷爲(wèi)二13kN >爲(wèi)人預(yù)緊力Fo 二 0. 25Ca 二 3250N > 扌F符合要求。絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 二200 + 100 + 20 X 2二340mm支承距離L應(yīng)大于S ,

27、L二450niin臨界轉(zhuǎn)速校核nc = 9900豊昱=9900 X 覽爲(wèi)驚。2 = 42359r/min由上得 > 驗(yàn)“符合要求。預(yù)拉伸計(jì)算 溫升引起的伸長(zhǎng)量6 t二a At二11 X 10 一6 x 3.5 X 0.34二13um絲杠全長(zhǎng)伸長(zhǎng)量6誼=11 X 10 _ 6 X 3. 5 X 0.45二17um碩軸力5 tAE 17 X IO"6 X X 0.02022渕應(yīng)刀Ft 二 二 X 2. 1 X 1011 二 3363N軸承選擇 軸端結(jié)構(gòu)，由表得釆用E-F型，軸承型號(hào)采用36203,主要尺寸和參數(shù)由表查得d二17mm, D二40mm, B二12mm,Ca 二 8380

28、N。軸承的最大軸向載荷為：F噸二珂+新噸二3363 +扌X 33二3379. 5N疲勞壽命計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷：C二新二焉 X 3363二8669 > C：a 初選36203型軸承的額定動(dòng)負(fù)荷小于8669N,所以改用7602020TVP,由表查得d二20mm, D二47mm,B 二 14mm, Z 二 15mm, % 二 5. 953mm, Ca 二 19600N,預(yù)緊力二 2300N。定位精度校核:絲杠在拉壓載荷下的最大彈性位移6 suiax0.45 X 334 X j X 0.02022 X 2.1 X 1011106 = 0. 06um絲杠與螺母間的接觸角變形 查得FFZD3206滾珠絲

29、杠副的接觸角剛度h二910N/um33麗二004um初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)：己知Tlf二0.0125Nm,皿二6.195 X 10 - 4kg - m2,初選步進(jìn)電機(jī)F 33軸承的接觸變形由計(jì)算得Kb = 270SB = - = = 0.12um絲杠系統(tǒng)總位移6 二 5 smax + °C + ° B 二 0. 06 + 0. 04 + 0. 12 二 0. 22um滿(mǎn)足定位精度，因此選用滾珠絲杠副型號(hào)為FFZD25 X 6 - 3 - 1/450 X 340,兩端支承 為E,F型，軸承型號(hào)為7602020TVP。以上計(jì)算公式及數(shù)據(jù)的選擇均參考與參考資料1中滾珠絲杠章節(jié)。步進(jìn)電機(jī)

30、的選取步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖 信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度即步進(jìn)角。可以通過(guò)控制 脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái) 控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。指定與絲杠1相連的是步進(jìn)電 機(jī)1,與絲杠2相連的是步進(jìn)電機(jī)2.步進(jìn)電機(jī)1的選取脈沖當(dāng)量的選擇：初選三相步進(jìn)電機(jī)釆用三相六拍運(yùn)行方式，步距角。二0.75° ,360。其每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)S = = 480p/ro初選脈沖當(dāng)量6二0. 0125mm/p,電機(jī)到滾珠絲杠傳動(dòng) 比為i二lo“4厶、，“muwl 0.004 X

31、 280 X 9.8 X 0.006“ °等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算：Tlf二二2 X八0.8 X 二0. 0125N m等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量T x Pdt 3.14 X 7.85 X 103 X 0.032' X 0.45 小“廠(chǎng)、_ _ i, 9Js 二一 二32二 3. 635 X 10 °kg . m2托板運(yùn)動(dòng)慣量換算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jw二M去三二280 X (£%x |二2.56 X 10 _ 4kg -m2因此換算到電機(jī)軸上的總慣量性負(fù)載為Jl 二 Js + h 二 3. 635 X 10 _4 + 2.56 X 10 _ 4 =

32、6. 195 X 10 _ 4kg m2型號(hào)為U0BF003,其最大靜扭矩Tmax = 8N m,轉(zhuǎn)子慣量人=4.7 X 10 - 4kg - m2由上可得卜二譽(yù)=1.56 X 10 3 < 0.5該型號(hào)電動(dòng)機(jī)規(guī)定最小加減速時(shí)間為IsJl6.195 X 10'44.7 X 10'4=1.32 < 410006.195 X 10-44.7 X 10 4657Hz許為電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)頻率起動(dòng)時(shí)間(Jl 十 Jn)Knta = 0> 1047 _ 丁彳 = 0.1047(6.195 X 10 4 4- 4. 7 X 10 4) X 82. 125X3.5 - 0.0125二 0.0O2/S <、Is其中當(dāng)f 二 657 Hz時(shí)血二 £ X 0.75 X 65782. 125r/min因此該電動(dòng)機(jī)在帶慣性負(fù)載時(shí)能夠起動(dòng)速度驗(yàn)算：從圖的運(yùn)行矩-頻特性曲線(xiàn)查得當(dāng)finax = 6000Hz時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm = 0. 9N m > Tlf = 0. 0125N m,故可用此頻率。最大快移速度1 6v2 = fmaxr = 6 X 0. 75 X 6000 X 亍二 4500 > 75 X 30 = 2250nWmin 滿(mǎn)足