二維精密工作臺設計

1、河南理工大學精密機械設計基礎(chǔ)課程設計二維數(shù)控工作臺的設計精密機械與儀器設計 課程設計說明書二維數(shù)控精密工作臺設計題目：二維數(shù)控工作臺精密工作臺班級：測控08-3班姓名： 徐斌指導教師：閆勇剛數(shù)控機床是一種高度自動化的機床， 隨著社會生產(chǎn)和科學技術(shù)的迅 速發(fā)展，機械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不斷提高，改型頻繁。機械加工中，多 品種、小批量加工約占80%這樣，對機床不僅要求具有高的精度和生 產(chǎn)效率，而且還要具備“柔性”，即靈活通用，能迅速適應加工零件的 變更。數(shù)控機床較好地解決了形狀復雜、精密、小批、多變的零件加工 問題，具有適應性強、加工精度高、工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點， 是一種靈活而高效的自動化機床

2、。二維數(shù)控精密工作臺采用滾珠絲杠和 直線導軌副傳動，具有 精度高，效率高，壽命長，磨損小，節(jié)能降耗，結(jié)構(gòu) 緊湊，通用性較強.工作臺材料一般為HT400，也可以根據(jù)用戶要求，設計 加工，鋁合金，鋼板，大理石均可以加工；數(shù)控工作臺系列產(chǎn)品可以配置 步進電機或伺服電機.數(shù)控精密工作臺可廣泛應用于激光焊接機，激光 切割機，插線機，打孔機，涂膠機，機械手，搬運或運輸生產(chǎn)線上，檢測裝 置,射線探傷分析，應力分析等數(shù)控機床和實驗設備上。 隨著電子、自動 化、計算機和精密測試等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位將更加重要，二維數(shù)控工作臺是設備實現(xiàn)高精密加工的核心部件，對于提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量起著尤為重要作

3、用。關(guān)鍵字：數(shù)控工作臺步進電機 控制滾珠導軌絲杠徐斌Page 95/19/2019目錄緒論4.課程設計的設計要求 4.本課題設計的背景5.本課題設計內(nèi)容5.1.1. 本課題設計的目的和意義 51.2. 總體方案6.機械系統(tǒng)設計8.2.1 工作臺外形尺寸及重量估算 8滾動導軌的參數(shù)確定 9.滾珠絲杠的設計計算 .12步進電機的選用1.7聯(lián)軸器的選用 21步進電機慣性負載的計算 22二維數(shù)控精密工作臺的誤差來源與分析 26絲杠誤差分析與補償：26結(jié)論27致謝29參考文獻:30緒論引言現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透， 導致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。 在機械工程領(lǐng)域，由于微

4、電子技術(shù) 和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化， 使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、 功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系 發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由 機械電氣化”邁入了機電一體化”為特 征的發(fā)展階段。X-Y數(shù)控工作臺是許多機電一體化設備的基本部件，如數(shù)控車床 的縱一橫向進刀機構(gòu)、數(shù)控銃床和數(shù)控鉆床的 X-Y工作臺、激光加工 設備的工作臺、電子元件表面貼裝設備等。模塊化的X-Y數(shù)控工作臺，通常由導軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲 杠螺母副，以及伺服電動機等部件構(gòu)成。其中伺服電動機做執(zhí)行元件用 來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導軌上運動，完計算機數(shù)控裝置成工作臺在X

5、、Y方向的直線移動。導軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電 動機等均以標準化，由專門廠家生產(chǎn)，設計時只需根據(jù)工作載荷選取即 可。下圖為數(shù)控設備的基本框圖輸 入 輸 出 設 備圖1數(shù)控設備的基本框圖本文通過步進電機和滾珠杠帶動工作臺，組成運動控制系統(tǒng)，實現(xiàn) 二維平臺的精密定位控制。課程設計的設計要求精密機械課程設計是一次比較完整的精密機械設計，它是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)初步設計能力的重要教學環(huán)節(jié)，因此在設計過程中必須做到:（一）綜合地考慮使用、經(jīng)濟、工藝、安全性等方面的設計要求，確定合 理的設計方案。（二）仔細閱讀本課程指導書和隨時查閱有關(guān)教材，在認真思考的基礎(chǔ)上 提出自己的見解與指導教師討論，避免單純地向

6、指導老師索取答 案；（三）通過分析比較吸取現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中的優(yōu)點，并在此基礎(chǔ)上發(fā)揮自己的創(chuàng) 造性，而不是簡單抄襲或沒有根據(jù)在臆造；（四）認真計算和制圖，有錯誤要認真修改，力求設計圖紙和計算說明書 的質(zhì)量達到或接近實際生產(chǎn)水平。本課題設計的背景隨著科學技術(shù)的不斷進步和社會生存的不斷發(fā)展，人們對機械產(chǎn) 品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求， 而機械加工過程的自動化是 實現(xiàn)上述要求的有效途徑。從工業(yè)化革命以來，人們實現(xiàn)機械加工自動 化的主要手段有自動機床、組合機床、專用自動生產(chǎn)線。這些設備的使用大大提高了機械加工自動化的程度，提高了勞 動生產(chǎn)率，促進了制造業(yè)的發(fā)展。但他也存在固有的缺點，如才初始投 資大、

7、準備周期長、柔性差。因此，上述方法僅適用于批量的零件生產(chǎn)。然而， 隨著市場競爭 的日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期縮短，小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)所占的比重越 來越大，越占總加工量的 80%以上。在航空、航天、重型機床以及國 防工業(yè)部門尤為突出。因此，迫切需要一種精度高，柔性好的加工設備 來滿足上述要求，這是機床數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)在動力。另一方面, 電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速反戰(zhàn)則為 NC機床的發(fā)展提供了堅實的技 術(shù)基礎(chǔ)。NC技術(shù)正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的，它極其有效地 滿足了上述要求，為小批量、京都復雜的零件生產(chǎn)提供了自動化加工手 段。本課題設計內(nèi)容本設計獎在以下幾個方面對數(shù)控工作臺進行研究和論證

8、（一）數(shù)控工作臺的選擇。綜合數(shù)控工作臺的類別和各類的特點和要 求，在本課題中主要研究兩軸數(shù)控工作臺的控制。（二）系統(tǒng)硬件設計。本課題設計的數(shù)控工作臺要求運行迅速準確度 高，主要有步進電機、滾珠絲杠、滾動導軌、底座、工作臺等。1.1. 本課題設計的目的和意義數(shù)控機床是一種高度自動化的機床。隨著社會生產(chǎn)和科學技術(shù)的迅速發(fā) 展，機械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的不斷提高，改型頻繁。機械加工中，多品 種、小批量加工約占80%.這樣，對機床不僅要求具有高的精度和生產(chǎn) 效率，而且還要具備“柔性”，即靈活通用，能迅速適應加工零件的變 更。數(shù)控機床較好地解決了形狀復雜、精密、小批、多變的零件加工問 題，具有適應性強、加工

9、精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點， 是一種靈活而高效的自動化機床。精密數(shù)控工作臺可廣泛應用與激光焊 接、斷層射線掃描、機械手、檢測裝置及使用教學領(lǐng)域。隨著電子、自 動化、計算機和精密測試等技術(shù)發(fā)展，數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位 將更加重要。本課題的基本要求是在了解運動控制卡的基礎(chǔ)上，掌握利用VB軟件 編寫程序，能夠進行直線或圓弧插補運動所設計的一臺兩軸的數(shù)控工作臺，并真正掌握此項技術(shù)。由于兩軸數(shù)控工作臺的復雜性和廣泛的應用 性，它能滿足各行各業(yè)不同場合的要求，如應用高校研究，機密機械， 智能機械，數(shù)控設備等等，具有良好的適用性特點。1.2. 總體方案設計設計任務設計一個數(shù)控X-Y工作臺。

10、該工作臺可用于銃床上坐標孔的加工和 塑料、鋁合金零件的二維曲線加工，重復定位精度為i0.01mm,定位精度為0.025mm。數(shù)控精密工作臺采用步進電機驅(qū)動。本次課程設計精密工作臺的結(jié)構(gòu)如圖2圖2表1設計主要參數(shù)負載 重量G最大快 移速度重復定位 精度定位精 度調(diào)節(jié) 范圍（X軸）調(diào)節(jié) 范圍（丫軸）臺面尺寸CBH150N1m/miniO.Dlmm0.025mm50mm50mm145mm160mm12 mm總體方案確定（1）系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)由于工件在移動的過程中沒有進行切削，故應用點位控制系統(tǒng)。定 位方式采用增量坐標控制。為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進電機開 環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動X-Y工作臺。X

11、-Y工作臺的傳動方式為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以選用絲杠 螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙，采用預加負荷的結(jié)構(gòu)。由于工作臺的運動載荷不大，因此采用有預加載荷的雙 V形滾珠導 軌。采用滾珠導軌可減少兩個相對運動面的動、靜摩擦系數(shù)之差， 從而 提高運動平穩(wěn)性，減小振動。電機步距角和絲桿導程只能按標準選取，系統(tǒng)總體框圖圖3圖3由于工作臺的運動載荷不大，因此采用有預加載荷的雙 V形滾珠導軌。 采用滾珠導軌可減少兩個相對運動面的動、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高 運動平穩(wěn)性，減小振動。機械系統(tǒng)設計2.1 工作臺外形尺寸及重量估算工作臺外形如圖4X向拖板（上拖板）尺寸:長父寬父高145

12、X 160X 12=104400重量：按重量二體積X材料比重估算145 160 50 10, 7.8 10/ ： 90 NY向拖板(下拖板)尺寸：145x160x12重量：約90N。上導軌座(連電機)重量：(220 140 38 2 155 二 82) 7.8 102 10，1.1 10 ： 107 (N)夾具及工件重量：約 150N 。X-Y工作臺運動部分的總重量：約 287N。滾動導軌的參數(shù)確定圖5導軌導軌精度及影響導軌精度的因素導軌的的導向精度是導軌導軌副的重要指標。導向精度是指運動件 按給定的方向做直線運動的準確程度，它取決于導軌本身的幾何精度及 導軌配合間隙。運動件的實際運動軌跡與給

13、定方向之間的偏差越小，則導向精度越高。其中導軌的導向精度的主要因素有導軌的類型；導軌面問的間隙；導軌的幾何精度、幾何參數(shù)和接觸度；導軌和機座的剛度； 導軌油膜的厚度和剛度；導軌的耐磨性；導軌和機座的熱變形等。導軌的幾何精度可用線值或角值表示。1. 導軌的導向精度和接觸精度2. 導軌在垂直平面和水平平面內(nèi)的直線度。3. 導軌間的平行度。河南理工大學精密機械設計基礎(chǔ)課程設計二維數(shù)控工作臺的設計4. 導軌間的垂直度。5. 接觸精度。（二）影響導軌精度的因素1 .導軌的幾何參數(shù)。2 .導軌和機座的剛度。3 .耐磨性。4 .運動平穩(wěn)性。5 .溫度變化的影響。（三）導軌間隙的調(diào)整為了保證導軌正常工作，導軌

14、的滑動表面之間應保持適當?shù)拈g隙。 間隙過小會增大摩擦力，間隙過小會降低導向精度。（四）驅(qū)動力方向和作用點對導軌工作的影響設計導軌時，必須合理地確定驅(qū)動力的方向和作用點，使導軌的傾 覆力矩盡可能的小。否則，將使導軌中的摩擦力增大，磨損加劇，從而 將降低運動的靈活性和導向精度，嚴重時甚至使導軌卡住而不能正常工 作。因此確定導軌不被卡住的條件，必須對運動件進行受力分析。滾動導軌的特點：摩擦因數(shù)小，并且靜、動摩擦因數(shù)之差很小，故 運動靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；定位精度高，一般滾動導軌的重復定位 誤差約為0.10.2um,而滑動導軌是其的100倍左右；磨損較小，壽 命長，潤滑簡單；結(jié)構(gòu)較為復雜，加工比較困

15、難，成本較高；對贓物及 導軌面的誤差比較敏感。導軌形式的選擇，如表2表2各種導軌的對比特性稱/導 向精 度運動平 穩(wěn)性載 力承能磨耐性使用 環(huán)境成本滑動導軌較 高較好大差要求 不圖低滾動導軌高較好較低較好要求 較局較局液體靜壓導 軌高好較大好要求 高高空氣靜壓導 軌高好較低好要求 高高隨著工業(yè)產(chǎn)品規(guī)?；?、標準化的發(fā)展，目前世界上很多公司都生產(chǎn) 標準化的各種用途的導軌，并使之規(guī)?；杀窘档汀Ｔ谠O計時盡量選用 標準化導軌來滿足設計的需求，使儀器產(chǎn)品的成本降低并使儀器的生產(chǎn) 周期縮短，提高產(chǎn)品的競爭力。、導軌型式：圓形截面滾珠導軌如圖 2-1所示徐斌5/19/2019Page 27、導軌長度上導軌（

16、X向）取動導軌長度動導軌行程支承導軌長度下導軌（Y向）l =82.5選擇導軌白型號：GTA16、直線滾動軸承的選型上導軌：1b =100l =82.5L = 1+1b=182.5 式 2-2-11b -100 L-182.5GX = 240(N)下導軌:Gy = 287(N)由于本系統(tǒng)負載相對較小，查表后得出 LM10UUO型直線滾動軸承 的額定動載荷為370N,大于實際動負載；但考慮到經(jīng)濟性等因素最后 選才? LM16UUOP直線滾動軸承。并采用雙排兩列 4個直線滾動軸承來 實現(xiàn)滑動平臺的支撐。(4)滾動體的大小和數(shù)量滾動體的大小和數(shù)量應根據(jù)單位接觸面積上容許壓力計算確定。在 結(jié)構(gòu)允許的條件

17、下應優(yōu)先選用直徑較大的滾動體。 這是因為：增大滾動 體直徑可以提高導軌的承載能力。對于滾珠導軌，其承載能力與數(shù)目Z及滾珠的直徑d的平方成正比；增大滾動體直徑，有利于提高導軌的接 觸剛度；增大滾動體的直徑，可以減小導軌的摩擦阻力。(5)、滾動導軌剛度及預緊方法使?jié)L動體與軌道表面產(chǎn)生初始接觸彈性變形的方法稱為預緊。預緊 導軌的剛度比無預緊導軌的剛度大， 在合理的預緊條件下，導軌磨損較 小，但導軌的結(jié)構(gòu)較復雜，成本高。當工作臺往復移動時，工作臺壓在 兩端滾動體上的壓力會發(fā)生變化，受力大的滾動體變形大，受力小的滾 動體變形小。當導軌在位置I時，兩端滾動體受力相等，工作臺保持水 平；當導軌移動到位置II

18、或加時，兩端滾動體受力不相等，變形不一致， 使工作臺傾斜a角，由此造成誤差。止匕外，滾動體支承工作臺，若工作 臺剛度差，則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形，會使工作臺下凹(有時還可能出現(xiàn)波浪形)，影響導軌的精度。零件圖如圖7圖7滾珠絲杠的設計計算圖8絲桿為保證工作臺可靠穩(wěn)定的運行和要求的精度，絲杠應滿足以下條件1 .具有足夠的剛度，力變形要小。儀器和工件的重量及支撐的自重會引 起力的變形，被測件的質(zhì)量的改變會引起載荷力的變形。2 .穩(wěn)定性好，內(nèi)應力變形小。由于材料的內(nèi)應力會造成絲杠的緩慢的變 形。選擇材料時一定要進行時效處理，消除內(nèi)應力，減小力變形， 提高精度。3 .熱變形要小，對于尺寸較大，精

19、度要求較高的儀器，熱變形是造成誤 差的一個重要因素。如對于較長的絲杠來說，溫度變形會引起凸凹 的變形。4 .有良好的抗震性。在精密和超緊密的測量中，震動的測量不可忽略的， 它不僅造成整機的晃動還可能造成零件與部件之間相互位置變動或 者產(chǎn)生彎曲與扭曲，從而對儀器精度產(chǎn)生影響。在滿足感性的要求 情況下，盡量減輕重量，提高固有頻率，防止共振；合理的進行結(jié) 構(gòu)設計，如合理的選擇截面形狀和尺寸，提高固有頻率，避免產(chǎn)生 共振；采用減震或隔振設計，如彈簧隔振、橡膠隔振、氣墊隔振等。滾珠絲杠的負荷包括銃削力及運動部件的重量所引起的進給抗力。應按銃削時的情況計算。最大動負載Q的計算Q =3Lf，hP2-3-1查

20、表得系數(shù)%=1 , fH =1 ,壽命值60nTL =61062-3-2查表得使用壽命時間T=15000h,初選絲杠螺距t=4mm得絲杠轉(zhuǎn)速n.Vmax1000 1=250(r/min)42-3-3所以2-3-4X向絲杠牽引力P =1.414 f 當Gx 2-3-560 250 15000106二225（%當量摩擦系數(shù)）= 1.414 0.01 240 = 3.39( N)Y向絲杠牽引力P =1.414f 當 Gy =1.414 0.01 287=4.06(N)2-3-6Qx =3/225 W 3.39 = 20.6(N)1Qy -3 225 1 1 4.06 = 24.7(N)所以最大動負荷

21、X向2-3-7Y向查表，取滾珠絲杠公稱直徑d0=10mm,選用滾珠絲杠螺母副 的型號為SFK1004,其額定動載荷為390N,足夠用。、滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計算，如表 3表3滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)名 稱符 號計算公式和結(jié)果螺紋 滾道公稱直徑d010螺距t4接觸角P45鋼球直徑dq2螺紋滾道法面 半徑RR = 0.52dq =1.04 q偏心距ee = (R-dq/2)sinP =0.03螺紋開角a = arctg= 7.26,nd。螺桿螺桿外徑dd =d0 -(0.20.25)dq =9.5螺桿內(nèi)徑didl =d0 +2e-2R = 7.98螺桿接觸 直徑dzdz = d0 -da cos

22、P =8.59 zuq螺母螺紋 外徑DD =d0 -2e + 2R = 12.02螺母內(nèi)徑（外 循環(huán)）DiDi =d0 +(0.2 0.255 )dq =10.5、傳動效率計算式 2-3-8tgtg7.26_ 09730 o 0.973tg( )tg(7.26， 0.2)式中： 摩擦角；絲杠螺紋開角、剛度驗算滾珠絲杠受工作負載P引起的導程L0的變化量PL0EFY向所受牽引力大，故應用 Y向參數(shù)計算P =24.7( N)L0 =0.4(cm)E =20.6M106(N/cm2)(材料為鋼)r2=34 吁2=0.5 cm22式 2-3-9所以LLi24.7 0.520.6 1 06 0.5=：1.

23、2 10 上(cm)絲杠因受扭矩而引起的導程變化量L2很小，可以忽略所以導程總誤差= 1.2 10 上1000.4二3m/m2-3-10查表知E級精度的絲杠允許誤差15Nm,故剛度足夠、穩(wěn)定性驗算由于絲杠兩端采用止推軸承，故不需要穩(wěn)定性驗算零件圖如圖9步進電機的選用圖10步進電機的選擇它用電脈沖控制，每輸入一個脈沖，電機就移進一步，可以改變脈 沖頻率在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以點動，也可以連續(xù)動，可正轉(zhuǎn)也可 反轉(zhuǎn)，停機時有自鎖能力，它的步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓波動和負載變化 的影響，也不受環(huán)境影響，僅與脈沖頻率有關(guān)。步距誤差不累積，一般在15以內(nèi)。步進電機運行時會出現(xiàn)超調(diào) 或振蕩，要注意低頻時振動對

24、工作臺運動的影響，突然起動時有滯后。傳動裝置的作用是傳遞轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，要求能使工作臺靈敏、準確、 穩(wěn)定地跟蹤指令，實現(xiàn)精確移動圖11步進電機傳動控制系統(tǒng)框圖、步進電機的步距角 入取系統(tǒng)脈沖當量6P = 0.01mm/step,初選步進電機步距角 瓦=1.5、步進電機啟動力矩的計算設步進電機等效負載力矩為 T,負載力為P,根據(jù)能量守恒原理， 電機所做的功與負載力做功有如下關(guān)系T = Ps式中：電機轉(zhuǎn)角；s 移動部件的相應位移；一一機械傳動效率。若取邛=穌，WJs = &p, 且P=Ps+NG ,所以36、：D IPS - JG 1 ,一T = 一（NUcm）式2二人2-4-1式中：Ps 一移動部件

25、負載（N）; G移動部件重量（N）; Pz 與重量方向一致的作用在移動部件上的負載力（N）; N導軌摩擦 系數(shù)；9b 步進電機步距角，（rad）; T 電機軸負載力矩（N|_cm）本例中，取N=0.03 （淬火鋼滾珠導軌的摩擦系數(shù)），。=0.96, PS 為絲杠牽引力，Ps =FH =24.7N。考慮到重力影響，Y向電機負載較大， 因此取G =Gy =287N ,所以36 0.01 124.7 0.03 287 12 二 1.5 0.96= 1.33(Ncm)式 2-4-2若不考慮啟動時運動部件慣性的影響，則啟動力矩TqT0.3 0.5取安全系數(shù)為0.3 ,則1.3363= 4.42 Ncm對

26、于工作方式為三相六拍的三相步進電機TjmaxTq0.866= 5.1N|_cm式 2-4-3、步進電機的最高工作頻率f max1000Vmax60 p1000 160 0.01= 1667( Hz)式 2-4-4查表選用兩個45BF005-II型步進電機。電機的有關(guān)參數(shù)見表 4表4步進電機參數(shù)主要技術(shù)數(shù)據(jù)外形尺寸(mm)重量型號步 最 最局 引I電 電外 長軸距空載 婁t壓 流徑度徑(N)角大 啟動)靜好(V)(A)轉(zhuǎn)(step/s(N 止m)45BF005113032724558411-n.5900.5.6步進電機的開環(huán)控制方式步進電機X方向傳動機構(gòu)圖12步進電機開環(huán)控制框圖應用時步進電機的

27、注意事項步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)進給系統(tǒng)的位移或轉(zhuǎn)角大小由指令脈沖數(shù)所決定由于系統(tǒng)沒有位置檢測器及反饋電路，因此開環(huán)系統(tǒng)的驅(qū)動控制精度一般僅有0.01mm但是結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整和維護，價格較低故 使用在一般的機床中，需要必要的脈沖當量和滿足結(jié)構(gòu)要求的的轉(zhuǎn)矩。步進電機啟動轉(zhuǎn)矩選擇表表5運 行 方 式相 數(shù)33445566拍 數(shù)3648510612Ts/ Tsmax0.50.8660.7070.8090.9510.8660.860.86聯(lián)軸器的選用圖13聯(lián)軸器聯(lián)軸器的選擇計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tc有下式求得，在由聯(lián)軸器標準按其公稱轉(zhuǎn)矩 Tn 選定聯(lián)軸器型號。Tc=KT=KX 9550X P/N 三 Tn

28、 式中T-理論轉(zhuǎn)矩（NK載荷系數(shù)P聯(lián)軸器傳遞功率（KW）n聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速（r/m）傳遞功率=工作臺進給抗力x工作臺移動速度/傳動鏈效率P=500X 1/60 X 0.8=10.4w所以選擇凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器性能特點應用場合：Tn=2000010 Nm;d=10180mmm6補償性能，不能減振、緩沖，結(jié)構(gòu)簡 單，制造方便成本較低，裝拆、維護方便，可傳遞大轉(zhuǎn)矩。需保證兩軸 具有較高對中精度。適用于載荷平穩(wěn)，高轉(zhuǎn)速或傳動精度要求還不高的 傳動軸系步進電機慣性負載的計算齒輪尺寸表6Z1728d =mZ(mm)1728da =d +2m(mm)1930df =d -2x1.25m(mm)b =(3-6 )

29、m(mm)14.525.5d1 +d2 .、a=-2(mm)5517.5根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，得Zi2(J2+J3)+M226p-Ob b180J式 2-6-1-式中：Jd 折算到電機軸上的慣性負載（kg_cm2）; Jo步進 電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量（kgLcm2）; J1 齒輪 的轉(zhuǎn)動慣量（kg_cm2）; J3 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量（kgLcm2）; M 移動部件質(zhì)量（kg）。對材料為鋼的圓柱零件轉(zhuǎn)動慣量可按下式估算J =0.78 10&D4L kgUsm2式中：D圓柱零件直徑(cm); L零件長度(cm)。所以J1 =0.78 10“ 1.74 0.5 = 3.26 10” kgUcm2

30、J2=0.78 10“ 2.84 0.5 = 23.9 10“ kgUcm2J3 =0.78 10- 14 5 = 3.9 10- kgUcm22(23.9 + 3.9 尸 10電機軸轉(zhuǎn)動慣量很小，可以忽略，則3/17 )Jd =3.26x10,+ 117128)2-6-2250.0013.14 d 匚1.5180= 0.4 10* kgLm2因為 1J1 = _0=0.31911*1： i|，Q郎LnJy.二督1its:耳確四必, !器1sV;jj 二七1n.J心用.：1底ip-1JG昂1r愴kF：h;i隹B1T-f-I. 3-、班1爐,.! II蚓j 1k川用 物IH1yHk i編HK二小

31、|想1；：Haft1力,.?.H411+1妙 5!/.標r1爐,.!JS說1卡片，i： 一*aINJISJ布1J, i；M.l.f *J幽bfi 1J.l .1 ,)4J：-1f ,.：心好1早.IliJ-.由TJ八 ,f院如工1F*，： ：,1?1IU1中，和11 -11 * 1I1施E 1町；i FN.寸fi4問1 *1,圖14二維數(shù)控精密工作臺的誤差來源與分析絲杠誤差分析與補償：a 滾珠絲杠因為兩端固定中間由于重力作用會下沉，導致摩差力增 大，產(chǎn)生定位誤差。補償：通過對滾珠絲杠加預緊力，消除軸向間隙，提高絲杠剛度, 從而提高定位精度。b導軌表面粗糙度不同，影響定位精度，所加載荷大小，也影

32、響導 軌直線度從而影響定位精度。補償：導軌采用滾珠導軌，加潤滑油，減小摩擦，提高定位精度C導軌對溫度變化比較敏感，由于溫度的變化而引起的誤差，影響導 軌的平行度及垂直度，甚至引起卡住或造成不能允許的過大間隙。補償：承導件和運動件采用膨脹系數(shù)相同或相近的材料，使導軌在溫 度變化不大的條件下工作。d存在于機械傳動機構(gòu)中的摩擦是數(shù)控伺服系統(tǒng)產(chǎn)生輪廓運動誤差的 主要原因之一，摩擦影響機床運動精度并在低速運動時表現(xiàn)出很強的非 線性特征，既形成爬行現(xiàn)象。補償：根據(jù)產(chǎn)生誤差的位置和時刻，增加額外的指令脈沖去抵消爬行 以此來消除圓運動過象限時的誤差尖峰突起現(xiàn)象，這類似于機械裝置中 的反向間隙補償。本次課程設計

33、的任務是完成二維數(shù)控精密工作臺機械部分的設計。一 個完整的二維數(shù)控精密工作臺還包括控制部分的設計和程序編寫，這里就不作太多的闡述。本次設計主要分為滾珠絲桿的選擇、 步進電機的選型、聯(lián)軸器的選型、 滾動導軌的選擇以及其它零部件的確定等等。 下表是是設計中選用的各部 與以往的二維精密工作臺比較。二維數(shù)控工作臺基本零件表9步進電機滾珠絲桿滾動導軌聯(lián)軸器110BF5-1.5CDM2004-2.5LY25AL剛性凸緣YL1型步距角-額定載荷傳遞效率* =1.5，-1740N0.98本次設計采用了聯(lián)軸器連接，摒棄了以往的采用減速器的方法，使得結(jié)構(gòu) 更加簡潔高效，并且系統(tǒng)動態(tài)特性好，傳遞效率高，達到了設計的

34、要求。但本次設計也有一些問題需要解決，比如選取的聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩比較大，采用 的步進電機不能夠完全發(fā)揮其功效，這些都是本次設計的缺陷和需改進的 地方。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向 社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程. M千里之行始于足下M , 通 過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義. 我今天認真 的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社 會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ).作為一名測控技術(shù)與儀器大三的學生，我覺得能做這樣的課程 設計是十分有意義。在已度過的兩年半大學生活里我們大多數(shù)接觸的是 專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實中的各種機械設計？如何把我們所學到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識 用到實踐中去呢？我想做類似的