大型管材相貫線切割機設計 畢業(yè)設計

1、 目錄目錄1中文摘要2Abstract2第 1 章 緒論3第 2 章 數(shù)學模型及工藝分析42.1鋼管典型相貫線數(shù)學模型的建立42.2 割炬運動分析52.3 焊接坡口工藝分析62.4 割炬的徑向補償6第3章 設備總體方案及布局73.1 機床總體方案73.2 切割機傳動系統(tǒng)的簡要說明73.3 功能和技術(shù)參數(shù)分析8第4章 機械系統(tǒng)設計104.1 Z軸工作滑臺的設計104.2調(diào)整絲杠的設計174.3 齒輪齒數(shù)的確定與較核184.4 支架的設計18第 5 章 控制系統(tǒng)設計205.1系統(tǒng)方案設計205.2 控制系統(tǒng)的選用215.3 數(shù)控裝置的部件結(jié)構(gòu)和安裝215.4.控制系統(tǒng)的硬件設計225.5 圖形交互

2、人機界面23總 結(jié)25鳴 謝26參考文獻27中文摘要本設計以相貫線數(shù)學參數(shù)模型的基礎(chǔ), 分析切割機的割炬的軌跡運動, 將切割運動分解為割炬回轉(zhuǎn)、割炬平移、割炬擺角和割炬徑向補償四軸聯(lián)動,對鋼管相貫焊接坡口數(shù)控切割運動進行研究,并最終完成相貫線切割機的設計.該切割機采用數(shù)控原理進行軌跡控制，采用火焰切割方式工作.設計共分四部分:相貫線數(shù)學參數(shù)模型的建立,切割機總體方案設計,機械結(jié)構(gòu)設計和控制系統(tǒng)設計.關(guān) 鍵 詞:大型管材;相貫線;焊接坡口;數(shù)控火焰切割AbstractBased on the mathematical model of intersecting line and the anal

3、ysis of the track of cutting torch, the design studies NC cutting movement for welding groove of pipe intersecting and finishes the design of pipe intersecting line cutting device . The cutting movement was divided into four axis relative motions of cutting torch, i. e. rotate round the pipe, shift

4、along pipe, swing and compensate along radial direction. The device uses NC principle for intersecting line track control, the cutting method is flame-cutting. And the design contains four sections: the establishment of mathematical model of intersecting line, the design of the whole scheme, the des

5、ign of mechanical structure and the design of NC control system.Keywords: Large-scale pipe; Intersecting line; Welding groove; NC flame-cutting大型管材相貫線切割機設計湖南工學院機械工程系數(shù)控0401,2000121509,黃俊指導教師：黃開有第 1 章 緒論隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展,海洋工程結(jié)構(gòu)建造將面對面大量的鋼管相貫的加工.南海西部石油合眾公司，主要以海上平臺上部模塊建造工程為主,而大型管材相貫是該海上平臺加工制造過程中經(jīng)常遇見的切割焊接結(jié)構(gòu).相貫焊

6、接前,管端相貫線需要加工,相貫線上每一點的焊接坡口也需要加工.根據(jù)石油天然氣行業(yè)標準(SY/T 4802-92)和美國石油協(xié)會標準(API PI 2A),相貫線上每一點的焊接坡口取決于該點的局部兩面角. 不同形式的鋼管相貫,相貫線上每一點的局部兩面角各不相同,局部兩面角沿相貫線在不斷變化.目前，該公司切割下料以人工作業(yè)為主，對于這種帶坡口相貫線均采用人工放樣等工藝方法來進行加工,因此下料工作進度與效率成為影響整個平臺建造工程進度的主要因素，為改變工作強度大和效率低的現(xiàn)狀,本課題嘗試運用所學的機電一體化的相關(guān)知識進行大型管材相貫線切割機的設計.本課題所研究的大型管材相貫線切割機是屬于數(shù)控火焰切割

7、機,它具有一般數(shù)控機床的特點，能根據(jù)數(shù)控加工程序,自動完成從點火 -預熱-通切割氧-切割-熄火-返回原點的整套切割過程。但數(shù)控火焰切割機又有別于一般數(shù)控金屬切削機床，它利用氧-乙炔火焰把鋼板割縫加熱到熔融狀態(tài)，用高壓氧吹透鋼板進行切割,而不像金屬切削機床那樣,是用金屬切削工具與工件剛性接觸來進行切削加工。目前這種數(shù)控火焰切割機仍依賴進口.因此,開發(fā)這種火焰切割機具有重要的意義.第 2 章 數(shù)學模型及工藝分析2.1鋼管典型相貫線數(shù)學模型的建立 如圖2-1所示,空間相貫線是一個復雜的空間曲線,描述其軌跡需要用空間坐標方程f(x,y,z)=0,其函數(shù)關(guān)系復雜,但由于相貫線是兩個圓柱的交線,所以,采用

8、柱坐標可以把三維坐標轉(zhuǎn)化為二維坐標方程f(h,ø)=0.以下相貫線均指支管內(nèi)圓柱和主管外圓柱相貫. 圖2-1 空間相貫線曲線如圖2-2所示,在空間三維坐標系下兩圓柱的相貫線方程為 (1) (2) 式中 r - 支管半徑 (mm)R - 主管半徑 (mm)坐標系與坐標系間存在以下坐標變換關(guān)系 圖2- 2兩圓柱的相貫線 (3)(4)(5)式中 - 坐標系旋轉(zhuǎn)角,亦即兩管交角.在平面內(nèi)支管圓柱面的方程為 (6) (7) 圖2- 3 支管圓柱面的方程 式中 - 支管上的旋轉(zhuǎn)角. 由式(1)(7) 式得出兩圓柱相貫線各點的參數(shù)方程如下 (8) (9) (10)取在坐標系下過相貫線上x軸坐標值最

9、大的點且垂直于x軸的平面為下料基準面.其在 坐標系下的方程為 (11)由此可得支管下料高度為 (12)即下料高度h是支管上的旋轉(zhuǎn)角的函數(shù): (13)以上討論的是典型相貫線數(shù)學方程,即兩圓柱軸線相交成一角度.在兩圓柱軸線異面并有一偏心距e時,其相貫線方程為: 式中 - 支管壁厚 (mm) - 扭轉(zhuǎn)角,標志主管相對于支管的扭轉(zhuǎn)角度. 2.2 割炬運動分析 如圖2-3所示,被切支管保持不動,割炬沿被切支管做R軸(旋轉(zhuǎn)軸),T軸(擺動軸),A軸(縱向補償軸)三軸和環(huán)架的Z軸(軸向移動)共四軸聯(lián)動.正式切割前,手動完割炬和環(huán)架的徑向運動,以調(diào)整割炬與被切管徑向位置;在切割過程中, 割炬按照設定速度繞被切

10、管作回轉(zhuǎn)運動, 被切管剖面的擺動和徑向補償運動,環(huán)架沿被切管軸向作軸向移動,其速度大小是由管壁厚和害炬回轉(zhuǎn)速度決定. 割炬在被切管剖面的擺動角度按工藝規(guī)范切出坡口.四軸必須按照一定 的數(shù)學關(guān)系聯(lián)動,才能切出所需的空間相貫曲面. 圖2-4 割炬運動 注:1肖聚亮,王國棟.火焰數(shù)控切管機割炬軌研究及仿真2.3 焊接坡口工藝分析根據(jù)焊接工藝要求,為保證構(gòu)件的強度和避免較大的焊縫尺寸,一般中厚板的接頭都要進行開坡口焊接.因此,切管時不僅要切出相貫線,還要切出坡口角,切管機最后切出的管端形狀是空間曲面.根據(jù)美國焊接學會AWS D1.1規(guī)范要求,所開焊接坡形式,根部間隙和鈍邊高度均取決于相交雙管相貫線上各

11、部位的局部二面角.而支管下料時切割高度曲線的確定也與相貫線上的局部二面角相關(guān).不同管徑,不同厚度,不同交角的相交雙管的相貫線上的各部位局部二面角各不相同.在工程實際中,焊接坡口角度是通過鈍邊和坡口切割高度來保證的. 圖 2-5 焊接坡口參數(shù)及裝配規(guī)范坡口角的取值是根據(jù)兩面角的大小來決定.相貫線上任選兩點兩面角為: 根據(jù)石油天然氣行業(yè)標準(SY/T 4802-92)和美國石油協(xié)會標準(API PI 2A)來確定坡口角.按API標準 當 90°時,坡口角 = /2; 當 > 90°時, = 45°.2.4 割炬的徑向補償 在實際切割過程中是沿支管外表面進行的,在

12、這一過程中不僅要完成相貫線的切割,也要完成坡口的切割.坡口角是由實際切割角來保證,實際切割角由割炬繞支管外表面一點在軸剖面內(nèi)偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)的,其偏轉(zhuǎn)的結(jié)果不應使要切割的相貫線偏離原來的位置,為此,割炬需沿支管外表面作徑向補償.其補償量為: 圖 2-6 徑向補償 = tan 加Q 1037774652 有多張 CAD圖紙，開題報告第3章 設備總體方案及布局3.1 機床總體方案對于大型鋼管的相貫線的切割有兩個方案：方案1：鋼管由主軸帶動旋轉(zhuǎn)，同時割矩槍只需進行軸向移動即可實現(xiàn)切割要求，所以要實現(xiàn)2軸聯(lián)動。方案2：鋼管靜止不動，并且由于相貫鋼管的直徑大小不同、相貫角度不同，都會導致相貫線軌跡的不同，因此割

13、矩槍必須要利用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)軸向轉(zhuǎn)動、軸向移動、徑向補償移動、軸剖面內(nèi)擺動,均采用步進電動機帶動，所以要實現(xiàn)4軸聯(lián)動,并且要求能進行人機對話，編程及操作方便，診斷功能和糾錯功能強，具有顯示和通信功能，縮短非生產(chǎn)準備時間，提高生產(chǎn)率。由于被加工的鋼管最大重量可達M=7.8×1000×3.14×(0.5××0.46) ×12=11285.9kg且鋼管長度最長時可達12m。如果照方案1鋼管轉(zhuǎn)動起來需要耗費比較大的功率,并且鋼管過長轉(zhuǎn)動起來還會產(chǎn)生較大的扭矩從而影響鋼管的加工質(zhì)量.因此本設計采用方案2.3.2 切割機傳動系統(tǒng)的簡要說明3.2.1

14、 切割機各軸的定義 切割機在實現(xiàn)相貫線切割時,需要四軸聯(lián)動和兩個手動來完成.現(xiàn)定義四軸如下圖4-1. 圖3-1 切割機的四軸聯(lián)動3.2.2 Z軸工作滑臺簡明傳動系統(tǒng)圖z軸主要完成沿著鋼管軸心的軸向進給 圖3-2 Z軸傳動系統(tǒng)圖 圖3-3 R軸和A軸傳動系統(tǒng)圖3.2.3 R軸和A軸傳動系統(tǒng)圖R軸和A軸分別實現(xiàn)割炬繞著鋼管轉(zhuǎn)動和沿鋼管徑向補償.如圖3-3。3.2.4 T軸和徑向調(diào)整傳動系統(tǒng)圖T軸是實現(xiàn)割炬的前后擺動,以切出所需要的坡口角.其擺動行程為30°-30°. 圖3-4 T軸和徑向調(diào)整傳動系統(tǒng)圖3.3 功能和技術(shù)參數(shù)分析相干鋼管的直徑大小不同、相干角度不同，都會導致相干相

15、貫線軌跡的不同，因此割矩槍必須要利用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)縱向移動，旋轉(zhuǎn)運動和徑向移動的定位精度、走刀速度等諸技術(shù)參數(shù)，并且要求能進行人機對話，編程及操作方便，診斷功能和糾錯功能強，具有顯示和通信功能，縮短非生產(chǎn)準備時間，提高生產(chǎn)率。加上割矩槍在旋轉(zhuǎn)過程中隨著切割位置的不同還需要割矩擺動角度參數(shù)，即機床要實現(xiàn)四軸聯(lián)動。加工的鋼管直徑尺寸2001000mm，最長12000mm,厚度1040mm，屬于比較大型的鋼管，精度要求不高，主要考慮機構(gòu)機床的剛度要求。因此可采用開環(huán)結(jié)構(gòu)，并選擇步進電動機作為機床的動力源。步進電動機可通過數(shù)控裝置實現(xiàn)無級調(diào)速，因此主軸轉(zhuǎn)速只需要滿足最小與最大極限要求轉(zhuǎn)速即可在此范圍內(nèi)實

16、現(xiàn)連續(xù)的速度變化要求。由于乙炔在熱切割里應用的廣泛性和低成本,決定選用乙炔作為氣體燃料。選用外混式割嘴。查簡明焊工手冊P581可得火焰切割速度如下： 表3-1 火焰切割速度板厚/mm割嘴切割速度（mm/min）號碼喉徑d/mm52010.6800300254020.8500250357031.0350150第4章 機械系統(tǒng)設計4.1 Z軸工作滑臺的設計4.1.1 脈沖當量即系統(tǒng)分辨率。本設計中選用0.01mm4.1.2 選定傳動比當1時，可使步進電機直接與絲杠聯(lián)接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。因此本設計中取 1。4.1.3 初選步機電機根據(jù)公式 公式 (4-1)其中為傳動比，為電機步距角，為滾珠

17、絲杠導程，為脈沖當量。因為1，0.01mm，現(xiàn)取4mm，可得0.9o初選步進電機型號為90BF001。4.1.4 計算絲杠承受的質(zhì)量在本設計中加工的最在鋼管直徑是1m, 以30 o 為鋼管的最小相干角度,則此時絲杠的行程至少應為1.73m, 絲杠的尺寸取整為2m.燕尾槽的重量大約為 0.10×0.6×0.3×0.6×7.8×1000=84.2kg工作臺的重量為0.3×0.33×0.04×7.8×1000=30.8kg齒輪和管狀體的重量大概為7.8×(0.7××0.6)

18、5;3.14 ×0.1=318.3kg再加上繞齒輪轉(zhuǎn)動的燕尾滑塊、兩個電動機、和火焰切割槍等，取絲杠所承受的質(zhì)量M=460kg4.1.5 滾珠絲杠螺母副的選型和校核 滾珠絲杠螺母副初步選型的主要依據(jù)是根據(jù)最大工作載荷和最大靜載荷。初步選型后，進行軸向剛度驗算和壓桿穩(wěn)定性驗算。4.1.5.1最大工作載荷的計本設計中，選用矩形滾動直線導軌。得滾珠絲杠上的工作載荷：公式(42)其中為考慮導軌上的摩擦系數(shù), 對于矩形滾動導軌取0.005。G=M所以，4.1.5.2最大動載荷的計算和主要尺寸的初選滾珠絲杠最大動載荷可用下式計算： 公式(43) 式中：為工作壽命，； 為絲杠轉(zhuǎn)速，；為最大進給速度

19、；為絲杠導程；為額定使用壽命，可取15000h；為運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，現(xiàn)1.5；為絲杠工作載荷； 由板厚520、2540、3570mm查簡明焊工手冊P581可得火焰切割速度分別為800300、500250、150350mm/min。綜合考慮大齒輪的旋轉(zhuǎn)運動和底下工作臺的直線運動選項用工作臺的直線進給速度為=0.8m/min 公式（44)所以，本設計選外循環(huán)滾動螺旋副，查機電綜合設計指導書表2-8，根據(jù)4mm，選絲杠公稱直徑，有：因為，所以初選的絲杠螺母副合格。4.1.5.3 傳動效率計算滾珠絲杠螺母副的傳動效率為 公式(45)式中：為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)0.0030.00

20、4,其摩擦角約等于。所以， 4.1.5.4 剛度驗算滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對縱向變形的影響更小，可忽略不計。螺母座只要設計合理，其變形量也可忽略不計，只要滾珠絲杠支承的剛度設計得好，軸承的軸向接觸變形在此也可以不予考慮。A） 絲杠的拉壓變形量滾珠絲杠應計算滿載時拉壓變形量，其計算公式為 公式(46)式中：為在工作載荷作用下絲杠總長度上拉伸或壓縮變形量（mm）；為絲杠的工作載荷(N)；為滾珠絲杠在支承間的受力長度(mm)；E為材料彈性模量，對鋼E20.

21、6×104MPa；A為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（mm2）；“”號用于拉伸，“”號用于壓縮。根據(jù)滾珠直徑DW2.381mm公式見機電一體化設計基礎(chǔ)P25，其中， 為絲杠公稱直徑。為絲杠底徑。 取進給的絲杠長度L2000mm.。所以 =0.00151mmB） 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠長度無關(guān)。其計算公式：有預緊時 公式(47)式中：為滾珠直徑（mm）；為滾珠總數(shù)量圈數(shù)×列數(shù)；Z為一圈的滾珠數(shù)，（外循環(huán)）；為滾珠絲杠的公稱直徑（mm）；為滾珠絲杠的工作載荷（kgf）；為預緊力（kgf，1kgf=9.8N），取工作載荷

22、的1/3。因為，圈數(shù)×列數(shù)21×2.5×152.5所以 因為滾珠絲杠有預緊力，且預緊力為工作載荷的1/3時， 值可減少一半左右。所以縱向和橫向：0.000279mm。C） 滾珠絲杠副剛度的驗算絲杠的總的變形量應小于允許的變形量。一般不應大于機床進給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半。因為 機床進給系統(tǒng)規(guī)定的精度值為0.01mm，其一半為0.005mm。所以，總的變形量小于機床進給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半,故滾珠絲杠可以滿足要求。4.1.5.5 壓桿穩(wěn)定性驗算滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細長桿，若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向彎曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷為

23、公式(48)式中： I為截面慣性矩，對絲杠圓截面（d1為絲杠底徑）；L為絲杠最大工作長度（mm）；E為材料彈性模量，對鋼E20.6×104MPa；為絲杠支承方式系數(shù)。本設計中，絲杠為長絲杠，故支承方式選用兩端軸向固定，即4。所以 臨界載荷與絲杠工作載荷之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù)，如果大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，則滾珠絲杠不會失穩(wěn)。因此，滾珠的絲杠的壓桿穩(wěn)定條件為 公式(49)一般取2.54，考慮到絲杠自重對水平滾珠的絲杠的影響可取4。又因為面通知 所以，滾珠絲杠不會失穩(wěn)。4.1.5.6 滾珠絲杠螺母副的選擇根據(jù)最大動載荷選用，其代號為：16044.1.6 導軌的選型及計算4.1.6.1 初選

24、導軌型號及估算導軌長度導軌為直線滾動矩形導軌，本設計中共用2條導軌，每條導軌用2個滑塊，根據(jù)最大動載荷C=190.89N，通過查機電綜合設計指導書表2-16 P33，初選2條導軌的型號都為GDA20TW。其部分參數(shù)如下：根據(jù)工作臺的長度和工作臺的行程，估算出導軌的長度為2200mm。由公式。式中為支座長度；為導軌兩孔之間的距離?？伤愕脤к壍?6。4.1.6.2 計算滾動導軌副的距離額定壽命滾動導軌副的距離額定壽命可用下列公式計算：滾動體為球時 公式(410)式中：為滾動導軌副的距離額定壽命（km）；為額定載荷（N），從機電綜合設計指導書表2-10查得19100N；為硬度系數(shù)導軌面的硬度為586

25、4HRC時，1.0；為溫度系數(shù)，當工作溫度不超過1000C時，1；為接觸系數(shù)，每根導軌條上裝二個滑塊時0.81；為載荷/速度系數(shù)，有沖擊振動或時，1.5。為每個滑塊的工作載荷（N）。考慮到工作臺上各部分的重量在工作臺上的重心不落在中心上，而這些載荷都通過工作臺直接作用在滑塊上，故取F=20N。所以 大于滾動導軌的期望壽命，滿足設計要求，初選的滾動導軌副可采用。4.1.7 步進電機的驗算4.1.7.1 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量是一種慣性負載,在電機選用時必須加以考慮。由于傳動系統(tǒng)的各傳動部件并不都與電機軸同軸線，還存在各傳動部件轉(zhuǎn)動慣量向電機軸折算問題。最后，要計算整個傳動系統(tǒng)

26、折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，即傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量。本設計需要對電機轉(zhuǎn)子,聯(lián)軸器,絲杠,工作臺進行轉(zhuǎn)動慣量的計算。A）、電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量的折算由機電綜合設計指導表2-18 P40查出=1.764cm2B）、聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量的折算選用TL1聯(lián)軸器(查機械設計實用手冊化學工業(yè)出版P666)，可查出它轉(zhuǎn)動慣量為0.0004m2，得出4cm2。C）、滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量的折算1m長的滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量為0.94cm2，本設計的絲杠長度L2000mm，所以滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量縱向：=0.94×2=1.88cm2。D）、工作臺質(zhì)量的折算工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動慣量可按下式進行計

27、算： 公式(411)式中，為絲杠導程（cm）；為工作臺質(zhì)量（kg）。所以 E）、傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算4.1.7.2、驗算矩頻特性步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩是指電機的定位轉(zhuǎn)矩，從機電綜合設計指導書表2-18中查得。步進電機的名義啟動轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： 公式(412)由0.707得，步進電機空載啟動是指電機在沒有外加工作負載下的啟動。步進電機所需空載啟動力矩可按下式計算： 公式(413)式中：為空載啟動力矩（Ncm）；為空載啟動時運動部件由靜止升速到最大快進速度，折算到電機軸上的加速力矩（Ncm）；為空載時折算到電機軸上的摩擦力矩（Ncm）； 為由于絲杠預緊，折算到電機軸上的附加摩擦力矩 （N

28、cm）。有關(guān)的各項力矩值計算如下：A）加速力矩 公式(414) 式中：為傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量；為電機最大角加速度；為與運動部件最大快進速度對應的電機最大轉(zhuǎn)速；t為運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需的時間，為運動部件最大快進速度；為初選步進電機的步距角；為脈沖當量。B） 空載摩擦力矩 公式(415)式中：為運動部件的總重量；為導軌摩擦系數(shù)；齒輪傳動降速比；為傳動系數(shù)總效率，取0.8；為滾珠絲杠的基本導程。C）、附加摩擦力矩 公式(416)式中：為滾珠絲杠預緊力；為滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，現(xiàn)取0.96。于是 所以，步進電機所需空載啟動力矩：初選電機型號應滿足步進電機所需空載啟動力矩小于步

29、進電機名義啟動轉(zhuǎn)矩，即 從上式可知，所選電動機初步滿足要求。4.1.7.3、啟動矩頻特性校核步進電機啟動有突跳啟動和升速啟動。突跳啟動很少使用。升速啟動是步進電機從靜止狀態(tài)開始逐漸升速，在零時刻，啟動頻率為零。在一段時間內(nèi)，按一定的升速規(guī)律升速。啟動結(jié)束時，步進電機達到了最高運行速度。查看機電綜合設計指導書圖2-21 P42，從90BF001啟動矩頻特性圖中，可查得：縱向：空載啟動力矩對應的允許啟動頻率。查機電綜合設計指導書表2-21 P42，步進電機90BF001的最高空載啟動頻率，所以所選電機不會丟步。4.1.7.4、運行矩頻特性校核步進電機的最高快進運行頻率可按下式計算： 公式(417)

30、式中：為運動部件最大快進速度。=0.01算得。快進力矩的計算公式： 公式(418)式中： 為附加摩擦力矩， 為快進時，折算到電機軸上的摩擦力矩。算得：。查看機電綜合設計指導書圖2-22 P43，從90BF001運行矩頻特性圖中，可知：快進力矩對應的允許快進頻率；所以，所用的電機滿足快速進給運行矩頻特性要求。綜上所述，所選用的Z軸步進電機90BF001符合要求，可以使用。其他各軸電動為:R軸電機為70BF001 A軸電機為70BF001 T軸電機為70BF0014.2調(diào)整絲杠的設計該部件采用燕尾槽的導向、絲杠的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)上下調(diào)整。 4.2.1 絲杠的螺紋升角的確定 由于在調(diào)整中調(diào)整絲杠要有自鎖性

31、，因此其螺紋升角應小于螺旋副的當量摩擦角（6. 5º到10. 5º）取絲杠的螺紋升角為3º.絲杠底下的雙推力軸承代號為52208。內(nèi)徑d=30,外徑D=68,厚度T1=36. 圖4-1調(diào)整絲杠4.2.2 絲桿穩(wěn)定性驗算絲杠是屬于受軸向力的細長桿，若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向彎曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷為 公式(419) 式中： I為截面慣性矩，對絲杠圓截面 （d1為絲杠底徑）；L為絲杠最大工作長度（mm）；E為材料彈性模量，對鋼E20.6×104MPa；為絲杠支承方式系數(shù)。本設計中，絲杠為長絲杠，故支承方式選用兩端軸向固定，即0.25

32、。所以 臨界載荷與絲杠工作載荷之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù)，如果大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，則滾珠絲杠不會失穩(wěn)。因此，滾珠的絲杠的壓桿穩(wěn)定條件為 公式(420)一般取2.54，在這里取4。齒輪和管狀體的重量大概為7.8×(0.7××0.6)×3.14 ×0.1=318.3kg取F=250kg。 所以，調(diào)整絲杠不會失穩(wěn)?？?結(jié)畢業(yè)設計是對三年大學所學過的知識的一次全面檢測,是對學生綜合運用所學過的知識，提高理論聯(lián)系實際的設計與分析計算能力的培養(yǎng)；是對學生圍繞某項專題收集閱讀，分析和運用資料的能力和學生進行獨立工作，科學研究和解決工程實際問題的能力的培養(yǎng)。而且,這次畢業(yè)設計與以前學期末所進行的課程設計有著很大的區(qū)別，課程設計有指導書，我們都是按照指導書的步驟，套公式計算。這種設計方式在很大程度上限制了我們設計的靈活性和創(chuàng)新能力。本次畢業(yè)設計打破了以前的那種設計模式，完全是靠自己來完成，設計的步驟，演算的內(nèi)容都是由自己構(gòu)思，把所學到