題目16二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-劉小輝

1、浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)機(jī)械電子工程姓 名劉小輝學(xué) 號(hào)3130612018班 級(jí)機(jī)電131指導(dǎo)教師王賢成，胡利永，詹建明學(xué) 期大三第二學(xué)期短學(xué)期設(shè)計(jì)時(shí)間 7/2-7/18內(nèi)附資料1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（含設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)）；2、二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)裝配圖一張（A0）；3、計(jì)算說(shuō)明書(shū)草稿一份。目錄一.機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)目的 （2）二.機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 （2）三.X軸方案及參數(shù)計(jì)算 （2）1. X軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）2.X軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇 （5）四. X軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算 （6）1. X軸聯(lián)軸器選擇 （7）2. X軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)

2、計(jì)計(jì)算 （7）五. Y軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算 （9）1. Y軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 （9）2.Y軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇 （11）六.Y軸方案及參數(shù)計(jì)算 （11）2.Y軸聯(lián)軸器選擇 （13）2. Y軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算 （14）七.繪制裝配圖 （15）八.設(shè)計(jì)總結(jié)與分析 （15）九.致謝 （15）1.機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在完成專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)后，所進(jìn)行的機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計(jì)的綜合性訓(xùn)練。通過(guò)該環(huán)節(jié)達(dá)到下列目的：（1）鞏固和加深專(zhuān)業(yè)課所學(xué)的理論知識(shí)；（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，解決工程技術(shù)問(wèn)題的動(dòng)手能力；（3）進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計(jì)的基本功訓(xùn)練，包括以下10方面基本功：1）查閱文獻(xiàn)資料；2)分析

3、與選擇設(shè)計(jì)方案；3）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4）電氣控制原理設(shè)計(jì)；5）機(jī)電綜合分析；6）繪工程圖；7）運(yùn)動(dòng)計(jì)算和精度計(jì)算；9）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；10）貫徹設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2.機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定的原始數(shù)據(jù)，在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)工作。原始數(shù)據(jù)包括典型工況下，工作臺(tái)速度、進(jìn)給抗力及臺(tái)面上工作物重量；工作臺(tái)定位精度、臺(tái)面尺寸和行程。設(shè)計(jì)具體要求完成以下工作：（1）數(shù)控工作臺(tái)裝配圖（1：1比例或0圖幅） 1張；（3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（1020）頁(yè) 1本；一 X軸方案及參數(shù)計(jì)算1.X軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算(1)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類(lèi)型滾珠循環(huán)方式 查產(chǎn)品表得,選擇外循環(huán)插管式

4、軸向間隙預(yù)緊方式 預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動(dòng)的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動(dòng)精度機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得,采用雙螺母墊片預(yù)緊方式.(2)滾珠絲杠副直徑和基本導(dǎo)程系列(3)滾珠絲杠長(zhǎng)度確定絲杠有效行程 查表得le=20 mm ，lv=行程+絲杠螺母長(zhǎng)度Lv=170+42=212mm，lu=lv+le=212+20=232mm，為留有一定的安裝余量，取lu=350mm(4)滾珠絲杠副支承形式選擇滾珠絲杠主要承受軸向載荷,應(yīng)選用運(yùn)轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動(dòng)軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動(dòng),其次才是徑向約束.由3查表得,采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)支承形式.支承中心矩約為2

5、80mm。(5)滾珠絲杠副的選擇最大工作載荷Fm的計(jì)算工作臺(tái)受到進(jìn)給方向載荷Fx =100N，橫向載荷Fy =90N，垂直方向載荷Fz =20×9.8N=196N。按矩形導(dǎo)軌導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表得，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=0.06.求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=K Fx+（Fy+ Fz）=1×100+0.06×（90+196）N=58.58Nn=1.2/0.005=240r/min取滾珠絲杠壽命T=15000h，代入L0 =60nT/106 得，L0 =288（106 r）查表得，取載荷系數(shù)fw =0.9，滾道硬度為60HRC時(shí)，取硬度

6、系數(shù)f H =1.0，則FQ = L0 (1/3) fwfH Fm =744N由導(dǎo)程=5mm，F(xiàn)Q =503N，查表得，選FFZD2005-3滾珠絲杠，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱(chēng)直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，精度等級(jí)取1級(jí)，額定動(dòng)載荷為Ca=9100N。滾珠絲杠剛度校核滾珠絲杠在工作負(fù)載F（N）和轉(zhuǎn)矩共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量()為其中A為絲杠截面積，JC為絲杠的極慣性矩，G為 絲杠的切變模量，對(duì)于鋼為83.3Gpa，T為轉(zhuǎn)矩，T=T1=95.5×105Py/ny=79.456N.mm。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LD應(yīng)小于其傳動(dòng)

7、精度的1/2，即0.006mm<(6)滾珠絲杠副校核臨界壓縮負(fù)荷 對(duì)于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計(jì)算.=2151.9N式中滾珠絲桿副的計(jì)算軸向動(dòng)載荷（N）絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷（N），取進(jìn)給抗力和摩擦力之和的一半=58.58N絲杠當(dāng)量轉(zhuǎn)速絲杠工作壽命取15000h溫度系數(shù)，查表取0.70精度系數(shù)，查表取0.90負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，查表取0.95硬度系數(shù)，查表取1.0可靠性系數(shù)，查表取0.21計(jì)算的=2151.9N<=8600N由導(dǎo)程=5mm，F(xiàn)Q =503N，查表得，選FFZD2005-3滾珠絲杠，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱(chēng)直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，精度等級(jí)

8、取1級(jí)，額定動(dòng)載荷為Ca=9100N。所以符合要求。同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值d0n=20×240=4800<70000滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率0計(jì)算tsp=5mm，d0 =16.9mm 代入絲杠螺旋升角=arctantsp /(d0 )，得=4°33，將摩擦角=10代入0=tan/tan(+),得0=0.964.臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2-絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927. Lc -臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度. Lc =0.037m. d2-絲杠螺紋底徑,取0.0169mncr=18865 r/min > nmax.(7)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的防

9、護(hù)滾珠絲杠副的防護(hù)裝置 ,采用專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈簧鋼套管.滾珠絲杠副的密封 滾珠絲杠副兩端的密封圈如裝配圖所示.材料為四氟乙烯,這種接觸式密封須防止松動(dòng)而產(chǎn)生附加阻力.滾珠絲杠副的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑劑用鋰基潤(rùn)滑劑.2. X軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇X參數(shù)選定與計(jì)算vx=1.2 m/min=0.02m/s， FX=100N， PX=FXvX=2W1）脈沖當(dāng)量選擇初選五相電機(jī)，按五相五拍工作時(shí)，步矩角=0.72°,初定脈沖當(dāng)量 =0.005mm/p,絲杠導(dǎo)程tsP=5 mm,中間齒輪傳動(dòng)比i為: i=(tsP)(360i)=0.72×5(360×0.01)=1由i確定用剛性

10、聯(lián)軸器.2)等效傳動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)式中 鋼密度=7.8×103 kg/cm3d0=20mm ,l=350mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=(d04l)32=(2.0)4×3.5×7.8×10332×10-4 kg.m2 =1.04×10-5 kg.m2拖板及工作物重和導(dǎo)軌折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,拖板及工作物重和導(dǎo)軌及絲杠重之和約為20kgJw=(w/g)×(tsP2) 2 ÷i2=20×(0.0052) 2 ÷(1)2×10-4 kg.m2 =12.7×10-6kg.m

11、2因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JeJe= Jw+Js =12.7×10-6 +1.04×10-5 =2.31×10-5 kg.m2 3)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算(以下為折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)矩)Mt=(Fx+Fy) tsP/(2i)=0.099N.mMf= (Ff tsP)/(2i)=N.m上述式中 絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 =0.8nmax=(vmax/)×(/360°)=(1200/0.005) ×(0.36/360)=240r/min取起動(dòng)加速時(shí)間t=0.03 s初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)90BF006,其最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax=2.25N.m,轉(zhuǎn)動(dòng)

12、慣量Jm=1.764×10-4 kgm2, fm=2400Hz.故 M0=(Fp0tsp)÷(2i) ×(1-02)= (1/3FXtsp)÷(2i) ×(1-02) =0.033N.m式中 Fp0滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取Fy/3 Fy進(jìn)給牽引力(N) 0滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,取0.9J=( Je +Jm)=2.49×10-4 kg.m2M=( Je +Jm)( 2nmax)/(60t)=0.02 N.mMq= Mmax+ Mf+ M0=0.053N.mMk= Mf+ M0=0.033N.m從計(jì)算可知, Mq最大,作為初選電動(dòng)機(jī)

13、的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.053/2.25=0.11<0.9 滿(mǎn)足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性校驗(yàn)Je /Jm=2.31×10-5 kg.m2 /2.257×10-4 =0.10<4 說(shuō)明慣量可以匹配電機(jī)慣量最大起動(dòng)頻率 fL=fm/(1+ Je /Jm)1/2=2066 Hz步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)最大工作頻率fq = vmax/(60)=1200/(60×0.005)=4000> fLfc=v1max/(60)=250/(60×0.005)=833< fL所以,與fc對(duì)應(yīng)的Mc按電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩校核,顯然滿(mǎn)

14、足要求.綜上所述,可選該型號(hào)步進(jìn)電機(jī),具有一定的裕量.3.X軸聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外，有些還有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線(xiàn)偏移的功能，以及具有緩沖、吸振、安全保護(hù)等功能。因此要根據(jù)傳動(dòng)裝置工作要求來(lái)選定聯(lián)軸器類(lèi)型。主要有兩種常用聯(lián)軸器，剛性套筒式聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。T1=95.5×105Py/ny=79.58N.mm查表得工作情況系數(shù)KA1.5，轉(zhuǎn)矩Tca=KAT1=1.5*79.58=119.37N.mm,電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑d=9 mm,滾珠絲杠直徑為20mm，該處選用有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT1，這類(lèi)聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具

15、有緩沖減振能力。LT1型聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T0=6.3N.m> T1，許用轉(zhuǎn)速n=8800r/min>320r/min。軸孔直徑有8mm,9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 14mm. 所以要對(duì)絲杠一端進(jìn)行加工（絲杠留有一定的余量）。4.X軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng),并承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷,即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方稱(chēng)作運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)結(jié),不動(dòng)的一方稱(chēng)作支承導(dǎo)軌,與機(jī)械的支承部件聯(lián)結(jié).支承部件用以支承和約束運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運(yùn)動(dòng).1）導(dǎo)軌承受重量計(jì)算上面計(jì)算得知，下導(dǎo)軌所承受的重量約為20kg2）滾動(dòng)導(dǎo)軌副

16、的計(jì)算驗(yàn)證滑塊承受載荷Fmax的計(jì)算，考慮最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則Fmax =（25/4）×9.8N=61.25N。查表得，HGH15CA型號(hào)的直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副額定動(dòng)載荷Ca =480N>Fmax, 額定靜載荷Ca =540N > Fmax ，滿(mǎn)足條件。距離額定壽命L的計(jì)算HGH15CA型號(hào)的直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過(guò)100，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級(jí)，工作速度較低，載荷不大。，分別取硬度系數(shù)fH =1.0、溫度系數(shù)fT=1.00、接觸系數(shù)fc=0.81，精度系數(shù)fR=0.9，載荷系數(shù)fw=1.5，得距離壽

17、命：L=fHfTfcfRCa / (fwFmax ) 3 ×50=2762km，滿(mǎn)足其期望值50km，故距離額定壽命滿(mǎn)足要求。綜上，所選導(dǎo)軌滿(mǎn)足要求。(3)滾動(dòng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整預(yù)緊可以明顯提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過(guò)盈配合,裝配時(shí),滾動(dòng)體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過(guò)盈量.(4)潤(rùn)滑與防護(hù)潤(rùn)滑:采用脂潤(rùn)滑,使用方便,但應(yīng)注意防塵.防護(hù)裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌,以提高導(dǎo)軌壽命.防護(hù)方式用蓋板式.軸承選擇選深溝球軸承6201，單推力軸承51101.三 Y軸方案及參數(shù)計(jì)算1.Y軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算(1)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類(lèi)型滾珠循環(huán)方式 查表得,選擇外循環(huán)插管式軸向間隙預(yù)緊方式

18、 預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動(dòng)的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動(dòng)精查表得,采用雙螺母墊片預(yù)緊方式.(2)滾珠絲杠副直徑和基本導(dǎo)程系列查表得，采用絲杠直徑16mm,導(dǎo)程為5mm(3)滾珠絲杠長(zhǎng)度確定絲杠有效行程 查表得le=20 mm ，lv=行程+絲杠螺母長(zhǎng)度Lv=100+42=142mm，lu=lv+le=142+20=162mm，為留有一定的安裝余量，取lu=250mm(4)滾珠絲杠副支承形式選擇滾珠絲杠主要承受軸向載荷,應(yīng)選用運(yùn)轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動(dòng)軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動(dòng),其次才是徑向約束.由3查表的采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)支承形式.支承

19、中心矩約為400mm。(5)滾珠絲杠副的選擇最大工作載荷Fm的計(jì)算工作臺(tái)受到進(jìn)給方向載荷Fx =100N，橫向載荷Fy =90N，垂直方向載荷Fz =20×9.8N=196N。按矩形導(dǎo)軌導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表得，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=0.005.求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=K Fy +（Fx+ Fz）=1×100+0.06×（100+196）N=53.88Nn=1.6/0.005=320r/min取滾珠絲杠壽命T=15000h，代入L0 =60nT/106 得，L0 =450（106 r）查表得，取載荷系數(shù)fw =0.9，滾道硬度為6

20、0HRC時(shí)，取硬度系數(shù)f H =1.0，則FQ = L0 (1/3) fwfH Fm =1250N由導(dǎo)程=5mm，F(xiàn)Q =503N，查表得，選FFZD2005-3滾珠絲杠，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱(chēng)直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，精度等級(jí)取1級(jí)，額定動(dòng)載荷為Ca=9100N。由導(dǎo)程=5mm，F(xiàn)Q =503N，查表得，選FFZD2005-3滾珠絲杠，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱(chēng)直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，精度等級(jí)取1級(jí)，額定動(dòng)載荷為Ca=9100N。滾珠絲杠剛度校核滾珠絲杠在工作負(fù)載F（N）和轉(zhuǎn)矩共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量()為其中A為絲杠截面積，JC為絲杠的極慣性矩，G為 絲

21、杠的切變模量，對(duì)于鋼為83.3Gpa，T為轉(zhuǎn)矩，T=T1=95.5×105Py/ny=79.456N.mm。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LD應(yīng)小于其傳動(dòng)精度的1/2，即0.005mm<故滿(mǎn)足要求 (6)滾珠絲杠副校核臨界壓縮負(fù)荷 對(duì)于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計(jì)算.=2177N式中滾珠絲桿副的計(jì)算軸向動(dòng)載荷（N）絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷（N），取進(jìn)給抗力和摩擦力之和的一半=53.88N絲杠當(dāng)量轉(zhuǎn)速絲杠工作壽命取15000h溫度系數(shù)，查表取0.70精度系數(shù)，查表取0.90負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，查表取0.95硬度系數(shù)，查表取1.0可

22、靠性系數(shù)，查表取0.21計(jì)算的=2177N<=8600N所以符合要求。臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2-絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927. Lc -臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度. Lc =0.036m. d2-絲杠螺紋底徑,取0.0169mncr=41323r/min > nmax.同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值d0n=20×320=6400<70000滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率0計(jì)算tsp=5mm，d0 =20mm 代入絲杠螺旋升角=arctantsp /(d0 )，得=4°33，將摩擦角=10代入0=tan/tan(+),得0=0.964.軸

23、承選擇選深溝球軸承6201，單推力軸承51101.(7)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的防護(hù)滾珠絲杠副的防護(hù)裝置 ,采用專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈簧鋼套管.滾珠絲杠副的密封 滾珠絲杠副兩端的密封圈如裝配圖所示.材料為四氟乙烯,這種接觸式密封須防止松動(dòng)而產(chǎn)生附加阻力.滾珠絲杠副的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑劑用鋰基潤(rùn)滑劑.2. Y軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇Y參數(shù)選定與計(jì)算vy=1.6m/min=0.027m/s， Fy=90N， Py=Fyvy=2.4W1）脈沖當(dāng)量選擇初選五相電機(jī)，按五相五拍工作時(shí)，步矩角=0.36°,初定脈沖當(dāng)量 =0.005mm/p,絲杠導(dǎo)程tsP=5 mm,中間齒輪傳動(dòng)比i為: i=(tsP)(360i)

24、=0.72×5(360×0.01)=1由i確定用剛性聯(lián)軸器.2)等效傳動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)式中 鋼密度=7.8×103 kg/cm3滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=(d04l)32=(2.0)4×3.1×7.8×10332×10-4 kg.m2 =3.1×10-5 kg.m2拖板及工作物重和導(dǎo)軌折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,拖板及工作物重和導(dǎo)軌及絲杠重之和約為20kgJw=(w/g)×(tsP2) 2 ÷i2=1.27×10-5kg.m2因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JeJe= Jw+J

25、s =4.37×10-5 kg.m2 3)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算(以下為折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)矩)Mt=(Fy+Fx) tsP/(2i)= 0.089N.mMf= (Ff tsP)/(2i)=1.19×10-3N.m上述式中 絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 =0.8nmax=(vmax/)×(/360°)=(1600/0.005) ×(0.36/360)=320r/min取起動(dòng)加速時(shí)間t=0.03 s初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)90BF006,其最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax=2.25N.m,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=1.764×10-4 kgm2, fm=2400Hz.故 M0=(Fp

26、0tsp)÷(2i) ×(1-02)= (1/3Fytsp)÷(2i) ×(1-02) =0.03N.m式中 Fp0滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取Fy/3 Fy進(jìn)給牽引力(N) 0滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,取0.964J=( Je +Jm)=2.57×10-4 kg.m2M=( Je +Jm)( 2nmax)/(60t)=0.3 N.mMq= Mmax+ Mf+ M0=0.33N.mMk= Mf+ M0=0.03N.m從計(jì)算可知, Mq最大,作為初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.33/2.25=0.15<0.9 滿(mǎn)足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)

27、步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性校驗(yàn)Je /Jm=0.19<4 說(shuō)明慣量可以匹配電機(jī)慣量最大起動(dòng)頻率 fL=fm/(1+ Je /Jm)1/2=2200Hz步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)最大工作頻率fq = vmax/(60)=1600/(60×0.005)=5333> fLfc=v1max/(60)=250/(60×0.005)=833< fL所以,與fc對(duì)應(yīng)的Mc按電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩校核,顯然滿(mǎn)足要求.綜上所述,可選該型號(hào)步進(jìn)電機(jī),具有一定的裕量.3.Y軸聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器除聯(lián)接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外，有些還有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而造成的軸線(xiàn)偏移的功能，以及具有緩沖、吸振

28、、安全保護(hù)等功能。因此要根據(jù)傳動(dòng)裝置工作要求來(lái)選定聯(lián)軸器類(lèi)型。主要有兩種常用聯(lián)軸器，剛性套筒式聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。T1=95.5×105Py/ny=71.62N.mm查表得工作情況系數(shù)KA1.5，轉(zhuǎn)矩Tca=KAT1=1.5*71.62=107.4N.mm,電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑d=9 mm,滾珠絲杠直徑為20mm，該處選用有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT1，這類(lèi)聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振能力。LT1型聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T0=6.3N.m> T1，許用轉(zhuǎn)速n=8800r/min>400r/min。軸孔直徑有8mm,9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 14mm. 所以要對(duì)絲杠一端進(jìn)行加工（絲杠留有一定的余量）。4.Y軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng),并承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷,即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方稱(chēng)作運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)結(jié),不動(dòng)的一方稱(chēng)作支承導(dǎo)軌,與機(jī)械的支承部件聯(lián)結(jié).支承部件用以支承和約束運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運(yùn)動(dòng).1）導(dǎo)軌承受重量計(jì)算上面計(jì)算得知，下導(dǎo)軌所承受的重量約為20kg2）滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算驗(yàn)證滑塊承受載荷Fmax的計(jì)算，考慮最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則Fmax =（25/4）×9.8N=