焊接機(jī)器人工作站工作滑臺(tái)與絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、 機(jī)電產(chǎn)品綜合實(shí)踐說(shuō)明書(論文)題 目 焊接機(jī)器人工作站工作滑臺(tái) 與絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 機(jī)電產(chǎn)品綜合實(shí)踐 南京工程學(xué)院目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書21、課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的22、課程設(shè)計(jì)題目及要求23、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書、圖紙、實(shí)物樣品等要求2二、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇與設(shè)計(jì)31. 焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇32絲杠選擇數(shù)值計(jì)算過程：7三、機(jī)器人工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì)141. 直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求142滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類153. 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和作用154. 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算165. 滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù)176 滾動(dòng)導(dǎo)軌裝配圖18四

2、、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)181負(fù)載等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算182步進(jìn)電機(jī)的選擇193步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制204程序的編制205. 硬件接線示意圖21五、參考資料22機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇與設(shè)計(jì)1. 焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇1） 絲杠傳動(dòng)形式選擇絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它主要用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有以傳遞能量為主的也有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的，還有調(diào)整零件之間相對(duì)位置的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，制造成本底，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大，傳動(dòng)效率底（30%-40%）。滾珠

3、絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小，傳動(dòng)效率高（92%-98%）其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件滾珠。絲杠與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況有四種基本形式：螺母固定絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)；絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)；螺母轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠移動(dòng)；絲杠固定螺母移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動(dòng)軸承對(duì)滑動(dòng)軸承所帶來(lái)得改變一樣。滾珠絲杠副因優(yōu)良的摩擦特性使其廣泛的運(yùn)用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器、精密數(shù)控機(jī)床。尤其是近年來(lái)，滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床直線驅(qū)動(dòng)

4、執(zhí)行單元，在機(jī)床行業(yè)得到廣泛運(yùn)用，極大的推動(dòng)了機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。這些都取決于其具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)良特性： 滾珠絲杠副發(fā)熱率低，溫升小以及在加工過程中對(duì)絲杠采取預(yù)拉伸并預(yù) ；緊消除軸向間隙等措施，使絲杠副具有高的定位精度和重復(fù)定位精度；傳動(dòng)效率高、定位精度高、傳動(dòng)可逆性、使用壽命長(zhǎng)、同步性能好。所選傳動(dòng)形式為絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)的滾珠絲杠。特點(diǎn)是需要限制螺母的傳動(dòng)，需要導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，絲桿剛性較好，適用于工作行程較大的場(chǎng)合。2）滾珠循環(huán)方式的選擇滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、

5、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)反向時(shí)，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。度符合要求，所以選用此方式。圖1 內(nèi)循環(huán)示意圖 1凸鍵 2、3反向鍵外循環(huán)式外循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)反向時(shí)，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。如圖2，（a）為螺旋槽式外循環(huán)（b）為插管式外循環(huán)。優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、但徑向尺寸大，且彎管兩端耐磨性和抗沖擊性差。圖2 外循環(huán)示意圖（a）螺旋槽式：1套筒；2螺母；3滾珠；4擋珠器；5絲杠（b）插管式：1彎管；2壓板；3絲杠；4滾珠；5滾道3）精度等級(jí)的選擇根據(jù)JB/T3162

6、.2-91標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滾珠絲杠副的精度分成六個(gè)等級(jí)，即C，D，E，F(xiàn)，G，H級(jí)。最高精度為C級(jí)，最低精度為H級(jí)；而JB/T3162.2-1991為1，2，3，4，5，7，10共七個(gè)等級(jí)，最高為1級(jí)，最低為10級(jí)。<50050010001000150015002000200025002500300030003500350040004000500050006000123,4,57,10161,23,4,57,10201,23,4,57,10251,23,4,57,10321,23,4,57,10401,23,4,57,10501,23,457,10631,23,457,10801,23,457,

7、101001,23,457,10由于是采用開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，絲杠傳動(dòng)距離為2734，由上表可得：根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求可選用4級(jí)。4）間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式選擇滾珠絲杠副在負(fù)載時(shí)，其滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回，這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動(dòng)精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，有五種調(diào)整預(yù)緊系統(tǒng)方法雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式，雙螺母螺紋預(yù)緊式，雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式，彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式，單螺母變位導(dǎo)程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式。如圖3，為雙螺母墊片調(diào)隙式，改變墊片的厚度，使內(nèi)外兩個(gè)螺母產(chǎn)生軸向相對(duì)位移。圖3 雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：這種調(diào)隙方式能精

8、確地調(diào)整預(yù)緊量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度高，工作可靠，但調(diào)整不方便，滾道磨損時(shí)不能隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。 如圖4，為螺紋調(diào)隙式，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母1，使螺母2產(chǎn)生軸向位移。圖4 雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu) 1、2鎖緊螺母優(yōu)缺點(diǎn)：這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，滾道磨損時(shí)可隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，但預(yù)緊量不很準(zhǔn)確。 如圖5，為齒差調(diào)隙式，通過調(diào)整螺母端頭上的外齒相對(duì)內(nèi)齒的嚙合角度來(lái)消除間隙。圖5 雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)5）支撐方式選擇絲杠的軸承組合及軸承座以及其它剛性零件的連接不足，將嚴(yán)重軸承絲杠副的傳動(dòng)精度和剛度。為了提高軸向剛度，常用以為主的軸承組合來(lái)支承絲杠，當(dāng)軸向載荷較小時(shí)，也可用角接觸球軸承來(lái)支承絲杠。支承方式有單推單推式，雙

9、推-雙推式，雙推簡(jiǎn)支式，雙推-自由式。如下圖：其中雙推簡(jiǎn)支式兩端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，試用于中速傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。因軸向載荷較小，選擇角軸承作為雙推支點(diǎn)，簡(jiǎn)支端為深溝球軸承。因轉(zhuǎn)速不高，軸承采用脂潤(rùn)滑。6）止動(dòng)方式的選擇因滾珠絲杠傳動(dòng)效率高，無(wú)自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動(dòng)力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃?dòng)的自鎖、制動(dòng)或重力平衡裝置。常用的制動(dòng)裝置有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。本運(yùn)動(dòng)無(wú)垂直運(yùn)動(dòng)，無(wú)需制動(dòng)裝置。7）潤(rùn)滑和密封方式的設(shè)計(jì)選擇滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來(lái)防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤(rùn)滑劑來(lái)提高其耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維護(hù)其傳動(dòng)精度

10、、延長(zhǎng)其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母的的兩端即可。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機(jī)能，在其工作狀態(tài)下，必須潤(rùn)滑，潤(rùn)滑方式主要有以下兩種：（1）脂潤(rùn)滑：潤(rùn)滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的1/3，部分滾珠絲杠副出廠時(shí)在螺母內(nèi)部已加注GB7324-94 2#鋰基潤(rùn)滑脂； （2）油潤(rùn)滑：潤(rùn)滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)如表16所示，但是隨行程、潤(rùn)滑油的種類、使用條件（熱抑制量）等的不同而有所變化。請(qǐng)注意使用。在這里選用潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)（間隔3分鐘） 軸 頸 (mm)給油量 (cc

11、)480.0310140.0515180.0720250.1028320.1536400.2545500.3055630.40701000.501001600.602絲杠選擇數(shù)值計(jì)算過程：（1）上滑臺(tái)絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算焊接機(jī)器人質(zhì)量，上滑臺(tái)質(zhì)量，最快速度，滑臺(tái)移動(dòng)最大距離，軸向移動(dòng)誤差小于等于，使用壽命，絲杠副的工作載荷：（1） 絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算： 滾動(dòng)絲杠摩擦系數(shù)：滾動(dòng)絲杠摩擦力：設(shè)：讓滑臺(tái)在0.1秒內(nèi)加速到0.12 m/s由 即 牽引力：總工作負(fù)載：設(shè)傳動(dòng)效率：軸向載荷計(jì)算公式： 式中-載荷系數(shù)，按下表查得，取=1.1載荷性質(zhì)無(wú)沖擊平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)一般運(yùn)動(dòng)有沖擊和振動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)11.21.21.51.52.

12、5 -硬度系數(shù)，按下表查得，取=1.0滾道實(shí)際硬度HRC58555045401.01.111.562.43.85-精度系數(shù)，按下表查得，取=1.0精度系數(shù)C、DE、FGH1.01.11.251.43求得載荷（2）根據(jù)壽命條件計(jì)算額定動(dòng)載荷，初選導(dǎo)程，可得（3）根據(jù)必須的額定動(dòng)載荷選擇絲杠副尺寸，由查南京裝配公司絲杠標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)得如下規(guī)格：考慮各種因素，初選FEZD40053內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其中： 公稱直徑： 導(dǎo)程： 螺旋角：滾珠直徑：圈數(shù)×列數(shù)：1×3螺紋滾道半徑：=0.52=0.52×3.5= 1.82偏心距：=0.707(-/2)=0.707

13、15;(1.82-3.5/2)=0.049絲杠底徑：=+2-2 = 40+2×0.049-2×1.82=36.46 （4）穩(wěn)定性驗(yàn)算： 假設(shè)為雙推-簡(jiǎn)支（F-S），因?yàn)榻z杠較長(zhǎng)，所以用壓桿穩(wěn)定來(lái)求臨界載荷 = 式中 -絲杠的彈性模量，對(duì)于鋼=206GPa； -絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性轉(zhuǎn)矩，=； -長(zhǎng)度系數(shù)，兩端用鉸接時(shí)，=2/3； 取絲杠長(zhǎng)： =2.7所以 =5.44×故 S=2.53.3(參考下表)，絲杠是安全的不會(huì)失穩(wěn)。 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲桿的最高轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速可按公式計(jì)算： =9910=9910×171

14、9.8=1440，所以不會(huì)發(fā)生共振。 支撐方式有關(guān)系數(shù)雙推自由FO雙推簡(jiǎn)支FS雙推雙推FF穩(wěn)定系數(shù)S342.53.3- 長(zhǎng)度系數(shù)22/3- 臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)1.8753.9274.730（5）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠在工作負(fù)載F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為 式中 A-絲杠的截面積，A=； -絲杠的極慣性矩，=； -鋼的切變模量，對(duì)于鋼=83.3GPa； -轉(zhuǎn)矩(Nm)，,其中為摩擦角，這里取，即=215.6××0.173Nm按最不利的情況，即取，則 絲杠在工作長(zhǎng)度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動(dòng)精度的1/2，即 該絲杠的導(dǎo)程

15、誤差滿足上式要求，所以器剛度可滿足要求。（6）效率驗(yàn)算：滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為 = 要求在90%95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證，F(xiàn)EZD4005-3各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，可以選用。（2）下滑臺(tái)絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算焊接機(jī)器人質(zhì)量，上滑臺(tái)質(zhì)量，下滑臺(tái)質(zhì)量 ，最快速度，滑臺(tái)移動(dòng)最大距離，軸向移動(dòng)誤差小于等于，使用壽命，絲杠副的工作載荷：（1） 絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算： 滾動(dòng)絲杠摩擦系數(shù)：滾動(dòng)絲杠摩擦力：設(shè)：讓滑臺(tái)在0.1秒內(nèi)加速到0.12 m/s由 即 牽引力：總工作負(fù)載：設(shè)傳動(dòng)效率：軸向載荷計(jì)算公式： 按上表查得，取=1.1，=1.0，=1.0求得載荷（2）根據(jù)壽命條件計(jì)算額定動(dòng)

16、載荷，初選導(dǎo)程，可得（3）根據(jù)必須的額定動(dòng)載荷選擇絲杠副尺寸，由查啟南京工藝裝配公司絲杠標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)得如下規(guī)格：考慮各種因素，初選FEZD40053內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其中： 公稱直徑： 導(dǎo)程： 螺旋角：滾珠直徑：螺紋滾道半徑：=0.52=0.52×3.5= 1.82偏心距：=0.707(-/2)=0.707×(1.82-3.5/2)=0.049絲杠底徑：=+2-2 = 40+2×0.049-2×1.82=36.46（4）穩(wěn)定性驗(yàn)算： 假設(shè)為雙推-簡(jiǎn)支（F-S），因?yàn)榻z杠較長(zhǎng)，所以用壓桿穩(wěn)定來(lái)求臨界載荷 = 式中 -絲杠的彈性模量，對(duì)于鋼=206

17、GPa； -絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性轉(zhuǎn)矩，=； -長(zhǎng)度系數(shù)，兩端用鉸接時(shí)，=2/3； 取絲杠長(zhǎng)： =2.7所以 =5.44×故 S=2.53.3(參考上表)，絲杠是安全的不會(huì)失穩(wěn)。 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需要驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲桿的最高轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速可按公式計(jì)算： =9910=9910×1719.8=1440，所以不會(huì)發(fā)生共振。（5）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠在工作負(fù)載F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為 式中 A-絲杠的截面積，A=； -絲杠的極慣性矩，=； -鋼的切變模量，對(duì)于鋼=83.3GPa； -轉(zhuǎn)矩(Nm)，,其中為摩擦角，這里取，即

18、=301.48××0.254Nm按最不利的情況，即取，則 絲杠在工作長(zhǎng)度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差應(yīng)小于其傳動(dòng)精度的1/2，即 該絲杠的導(dǎo)程誤差滿足上式要求，所以器剛度可滿足要求。（6）效率驗(yàn)算：滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為 = 要求在90%95%之間，所以該絲杠副能滿足使用要求。經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證，F(xiàn)EZD 4005-3各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，可以選用。二、機(jī)器人工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì)1.直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求 1）特點(diǎn)：（1）摩擦系數(shù)小，運(yùn)動(dòng)靈活； （2）動(dòng)靜摩擦系數(shù)相同，因而啟動(dòng)阻力小，不易產(chǎn)生爬行； （3）可以預(yù)緊，剛度高； （

19、4）壽命長(zhǎng)； （5）精度高； （6）潤(rùn)滑方便，可以采用脂潤(rùn)滑，一次裝填，長(zhǎng)期使用；（7）由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購(gòu)選用。2）基本要求：（1）導(dǎo)向精度；（2）耐磨性；（3）剛度；（4）工藝性由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的特殊結(jié)構(gòu)，使其具有垂直向上、向下和左右水平四方向額定載荷相等（見圖）,且額定載荷大，剛性好，剛度高，三個(gè)方向抗顛覆力矩能力大，適用于各種載荷機(jī)床。本次設(shè)計(jì)選用此型號(hào)的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。2滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類 直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的滾動(dòng)體有循環(huán)和不循環(huán)兩種類型。這兩種類型又將導(dǎo)軌副分成多種形式。按照滾動(dòng)體不循環(huán)的有滾珠導(dǎo)軌副，滾針導(dǎo)軌副，圓柱滾子導(dǎo)軌副等；滾動(dòng)體循環(huán)的有筏子導(dǎo)軌塊，滾動(dòng)花鍵副，直線運(yùn)動(dòng)球

20、軸承及其支承，滾珠導(dǎo)軌塊。3.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和作用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分，主要功用是導(dǎo)向和承載。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支承件上。每根導(dǎo)軌條上有兩個(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件上，如移動(dòng)件較長(zhǎng)，也可在一根導(dǎo)軌條上裝3個(gè)或3個(gè)以上滑塊。如移動(dòng)件較寬，也可以用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。如果移動(dòng)件的剛度較高，則少裝為好。在兩條導(dǎo)軌條中，一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌，上面有基準(zhǔn)面，滑塊上有基準(zhǔn)面；另一條為從動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌材料選擇低合金鑄鐵。4.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算（1）上滑臺(tái)滾動(dòng)導(dǎo)軌副計(jì)算直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與滾動(dòng)軸承相仿，以在一定的載荷下行走一定的距離，90%的支承不發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷，可從

21、產(chǎn)品樣本中查到。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要參數(shù)，其中為額定動(dòng)載荷，為額定靜載荷（KN）。這個(gè)行走距離稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的距離額定壽命，它可以根據(jù)滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷用下面公式進(jìn)行計(jì)算：滾動(dòng)體為球時(shí) 式中：為滾動(dòng)導(dǎo)軌副的距離額定壽命（km）；為額定動(dòng)載荷（N），初選滾動(dòng)導(dǎo)軌型號(hào)后，可以從樣本中查出 初選導(dǎo)軌為南京工藝裝備制造的GGB20AA型導(dǎo)軌。額定動(dòng)載荷=13.70KN，額定靜載荷=19.27KN。導(dǎo)軌參數(shù)如工程圖。 為每個(gè)滑塊上的工作載荷（N）；F=237.2/4 = 59.3N 為硬度系數(shù)，由下表查得：取=1.0導(dǎo)軌面硬度 HRC58645550硬度系數(shù) 1.00.80.53 為溫度系數(shù)，當(dāng)工作溫度

22、不超過100時(shí)，=1；由下表查得工作溫度（）100100150150200200250溫度系數(shù)1.000.900.730.60 為接觸系數(shù)，由每根導(dǎo)軌上滑塊數(shù)決定，=0.81，由下表查得每根導(dǎo)軌滑塊數(shù)二個(gè)三個(gè)四個(gè)五個(gè)接觸系數(shù) 0.810.720.660.61 為載荷/速度系數(shù)，由下表查得，取=1.5沖擊、速度情況無(wú)沖擊振動(dòng)輕沖擊振動(dòng)有沖擊振動(dòng)載荷/速度系數(shù)11.51.522.03.5 計(jì)算可得: 如果把距離額定壽命換算為小時(shí)額定壽命，則 = 式中S為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度（m）；為移動(dòng)件每分鐘往復(fù)次數(shù)（min-1），為安全起見，取，可得 設(shè)計(jì)所需時(shí)間15000，滿足設(shè)計(jì)要求，初選的導(dǎo)軌可用。（2）下滑

23、臺(tái)滾動(dòng)導(dǎo)軌副計(jì)算 初選導(dǎo)軌為南京工藝裝備制造廠的GGB20AA型導(dǎo)軌。額定動(dòng)載荷=13.70KN額定靜載荷=19.27KN。導(dǎo)軌參數(shù)如工程圖。 為每個(gè)滑塊上的工作載荷（N）；F=/4 = 82.91N 查（1）的表格，取=1.0，=1，=0.81，=1.5 計(jì)算可得: 如果把距離額定壽命換算為小時(shí)額定壽命，則 = 式中S為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度（m）；為移動(dòng)件每分鐘往復(fù)次數(shù)（min-1），為安全起見，取，可得 設(shè)計(jì)所需時(shí)間15000，滿足設(shè)計(jì)要求，初選的導(dǎo)軌可用。5.滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù)要注意工作環(huán)境與裝配過程中的清潔，不能有鐵屑、雜質(zhì)、灰塵等粘附在導(dǎo)軌副上。若工作環(huán)境有粉塵時(shí)，除利用導(dǎo)軌的密封外，還

24、應(yīng)考慮增加防塵裝置。如下圖所示。 潤(rùn)滑的主要目的是減小磨擦和磨損以防止過熱，破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)功能。當(dāng)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的運(yùn)行速度為高速時(shí)（V15m/min）,推薦使用N32潤(rùn)滑油（GGB443-84）,40時(shí)28.535.2cst, 相當(dāng)于舊標(biāo)準(zhǔn)的20號(hào)機(jī)械油，定期潤(rùn)滑或接油管強(qiáng)制潤(rùn)滑（如下圖所示）。低速時(shí)（V<15m/min）推薦使用鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。本次設(shè)計(jì)的最高時(shí)速為 2m/min，所以選用脂潤(rùn)滑。 6滾動(dòng)導(dǎo)軌裝配圖三、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1負(fù)載等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算（1）工作臺(tái)是移動(dòng)部件，其移動(dòng)質(zhì)量折算到滾珠絲桿軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滾軸絲杠的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算（絲杠材料選用鋼材）（2）

25、折算到電機(jī)上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(電機(jī)與絲杠直聯(lián))=+ = 1.36 + 5.32= 6.682步進(jìn)電機(jī)的選擇（1）初步選擇混合式步進(jìn)電機(jī)（BYG系列）四相八拍，步距角為1.5的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。取安全系數(shù)K=1.3，則電機(jī)所需輸出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0=初選電機(jī)型號(hào)：110BYG4601、技術(shù)參數(shù)：步距角為1.5，四相八拍，轉(zhuǎn)矩13，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量11.3電機(jī)傳動(dòng)比公式： 已知所選，電機(jī)直聯(lián) =0.01mm可得脈沖當(dāng)量：誤差0.05，可選此電機(jī)。電機(jī)步矩角運(yùn)算公式：（2）電機(jī)轉(zhuǎn)矩驗(yàn)算查表得，齒輪傳動(dòng)效率：,絲杠傳動(dòng)效率總的傳動(dòng)效率：傳遞功率：331.63×0.12=39.79電機(jī)所需功率：轉(zhuǎn)矩： 3步

26、進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性與配套使用的驅(qū)動(dòng)電源有密切關(guān)系,驅(qū)動(dòng)電源由脈沖分配器、功率放大器等組成。驅(qū)動(dòng)電源是將變頻信號(hào)源送來(lái)的脈沖信號(hào)及方向信號(hào)按要求的配電方式自動(dòng)地循環(huán)供給電動(dòng)機(jī)各相繞組，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。變頻信號(hào)源是可提供從幾赫茲到幾萬(wàn)赫茲的頻率信號(hào)連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。4程序的編制（1）四相八拍分配狀態(tài)轉(zhuǎn)向1-2相通電CPDCBA代碼轉(zhuǎn)向 正A0000101H反AB1001103HB2001002HBC3011006HC4010004HCD511000CHD6100008HDA7100109HA8000101H（1） 該電動(dòng)機(jī)是四相八

27、拍，控制精度0.01mm/步。所以轉(zhuǎn)動(dòng)一圈移動(dòng)0.08mm，因?yàn)榛_(tái)最大移動(dòng)距離2210mm ,所以移動(dòng)到另一端轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為27625圈。140×200=28000可賦值R1=157=08CH，R2=200=0C8H運(yùn)行速度v=2m/min，控制精度0.01mm/步可得延時(shí)時(shí)間t=83us考慮到程序運(yùn)行時(shí)間，可用指令延時(shí)66us，對(duì)寄存器R0賦值#23H（3）程序ORG 0000HSJMP MAINORG 1000HMAIN: MOV R3,#08HLP1: MOV R1，#8CH LP2： MOV R2，#0C8H （賦步數(shù)值）LP3： MOV DPTR，#TAB1LP4： CLR A MOVC A，A+DPTR （查表1）MOV P1,AMOV R0,#23H （賦延時(shí)）LP5： DJNZ R0，LP5INC