XY工作臺設計示例1分解

1、機械部分改裝設計計算示例11、初步確定工作臺的尺寸及其重量根據設計要求，所取的能夠加工的最大面積為 190M210mm2,最大 工件的重量為150kg。因此我初定工作臺的230M 230M 20mm3。工作臺的 材料為45號鋼，其密度為7.8>d03kg/m3。（取g=10N/kg）因此：1.1、 工作臺（X向托板）重量=體積X密度_93G1 = 230 230 20 107.8 10 10 ： 90N1.2、 取Y向托板=X向托板G2 =90N1.3、 上導軌座（連電機）重量初步取導軌座的長400mm ,寬為200mm ,高為30mm。因此 93G3 =400 200 30 107.8

2、 10 10 ： 190N所以根據上面所求，得XY工作臺運動部分的總重量為：6動=G1 +G2+G3 = 90M2+190 =370N根據要求所知，其最大加工工件為150kg,因此：G總=15010 +370 =1870 N2、傳動系統設計2.1、 脈沖當量是一個進給指令時工作臺的位移量，應該小于等于工作臺的位置精度的1/2,由于定位精度在± 0.02mm內，因此：1、二- 0.02 = 0.01mm , 22.2、 取聯軸器傳動，因此它的傳動比為i=1,取絲杠的導程為P = 4mmc 取步距角B為0.9度，所以 脈沖當量S = P*=0.01mm3603、滾珠絲杠的設計計算及選擇3

3、.1 求絲杠的靜載荷Fc已知其計算公式 Fc = fd f h Fm數控機床系統設計P10公式5-2式中的fH，硬度系數，取1.0數控機床系統設計 P10表5-2fd 載荷系數，取1.5數控機床系統設計 P10表5-2Fm :絲杠工作時的軸向阻力根據：FM = ；FZ -0.003 1870 V 5.6N其中 N為 0.003-0.004 因此：Fc=1.5m"5.6 = 8.4N3.2 、確定動載荷及其使用壽命根據絲杠動載荷公式：C = 3f fH fd Feq式中：C：額定動載荷fd :動載荷系數，輕微沖擊取1fH :硬度系數，之58HRC取1Feq：當量動載荷，NL：壽命根據：

4、使用壽命使用壽命 L=6 300 8=14400h所以 L' =60nT/106 =60 500 14400/106 = 432h式中的n絲杠的最高轉速，因題目中所給其工作臺快進的速度為2m/min ,因此其計算為：n =100(Vmax/P =1000 2/4 = 500r/min所以:C = 3432 1 1 5.6 =42.4N3.3 滾珠絲杠的選取查 “整內循環(huán)浮動式灌珠絲杠副si- F“OKI iK星力班薰Al e ic ,彼向批料F知iHHT的理由口由品 2產*向攫AH-不I o.MVM.式中K址&中的神度的，11 ",'a.h k'dii

5、 n 7 崎；凡淞 u + 即0瓶代號/忡 <1.耳用p.ftjQ#K d,牌球ttti* «if雇憐 qttfl尊奉Mi定出胃 鼻C KNRlfltK H1 me二q 3 1241 u之3819底3噂ST2MFF16M-3tG415 32 30134S97221FF16G5-3ie恪53312.9丁總112加FF2OT*LH<1卻.19 3313Hl17.55JJ«rtl 1 £, 17592d419 13IM373»9FF200S-3m511b3.5IBS39 11(32MFF25CM-325424.1321.g!3S3207X7根據動載

6、荷及動載荷和公稱導程值的核對，最后選取的滾珠絲杠的型號為FF1204-3 ,其公稱直徑為12mm,公稱導程為4mm,動靜載荷分別為 4KN和6.7KN。滾珠直徑 金=2.381mm,剛度208,外徑d1 = 11.3mm絲杠底徑d2 =9.5mm,循環(huán)圈數3。 d俺道半徑R=1.04寸=1.238mm機電一體化技術基礎及應用p27表2-4d9偏巨 e =0.707 I R 一一0 =3.36 102mm 2絲杠內徑 d1 =D0 2e-2R=9.6mm(1)穩(wěn)定性計算 =三、式中E=2.06GPa3 4二 d：二9. 6 代10 41 a = = =4.2 1 力 m6464R-長度系數，兩端

7、用錢鏈時N =1l =0.3m_2 _ 9./0EIa 3.14206 104.17 103所以 Fcr = a'2=9.4M103N因為ci2口 l1 0.3星=9.4=103 =1.68父103)2.54 是安全的Fm 5.6剛度驗算按最不利情況考慮，螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉矩引2起彈性變形方向是一致的。所以 久=空嗎+ 半 式中 二 2Gd4 二 Ed12DPT1 = Fm t g + p , K=tg=6.050機電一體化技術P272 二 D。12 10“Q1 =tg-f =tgP.003 = 0.170,工=5.6 tg 0.17 6.05 =3.67 10 N

8、 MS=P=4mm, d 二9.6mm,G=83.3GFa.2616T1S2 4FS 16 3.67 10& 4 10，104 5.6 4 10106,'飛二二 42 二；77- mGd1Ed13.142 8.33 109.6 103.14 2.06 1011 9.6 10= 1.64 102m3每米螺紋長度上距離彈性變形為 鬼上裂 Nm/m = 0.4便m/ m。s 4 10滾動螺旋（血）可按滑動螺旋（同精度等級）的一半，根據有關表得出 ps（三）P=15邑m/m所以：還 （三）pss s0（3）效率驗算刈=tan =tg65=0.973tan （九 + P1） tan （6

9、.05 一+0.17 34、滾動導軌的計算與選擇導軌是數控機床的重要部件之一，它在很大程度上決定數控機床的剛度，精度與精度保持性。4.滾動導軌副的結構介紹滾動直線導軌副是由導軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成，如圖:1）導軌的當量載荷GGB2預加載荷類別為輕預載時，按表6.3-12 （機電一體化設計手冊一下冊）查得預緊力為198.5N。山、氏是兩個導軌滑塊的受力。1 .1Fa = Fb =G 總=1.2 1870 =561N 44F1 =F2 -561 198.5-760N2）當量載荷 FC=qF3=F3 = 760N.3）計算額定動、靜載荷3計算長度壽命：L= H =<

10、;5 50（ fwFc ,式中：ft 溫度系數，按表6.3-3取ft=1fc接觸系數，按表6.3-4取fc=0.81fw 載荷系數，按表6.3-5取fw=1.5fH -硬度系數，硬度 58 64HRC時取1.0Q.額定動載荷，南京藝工網查得GGB16AA查得Q.為8.51KN.硼硼L=1.1 104 KMLxlO3以小時為單位的額定壽命 T= 21nx60式中：l 單向行程，l=0.34mn每分鐘往返次數,n= V = = 2.94 ,取n=32l 2 0.34代入數據解得：T= 89869hTh =6M360M8=14400h,t）,所選導軌類型符合.由網址 GGBAA/ALH方向等載荷型滾

11、動直線導軌副系列絲杠副滾珠。如下圖所示：25£L忠匚L匕蕊二FPTATq到E就城工L亦L/物赧政金斷FW那耳雉沈 皿球，琳|稿制表也於韭就.殖Ufl茁明 HE山上F.LLf工薪更下司，g豺 /吃科口乩選才？GGB16A蛆號，其額定基本靜載荷C0=13.38KN.4）驗算額定靜載荷取安全系數：1,按下式驗算C0F max其中 Fmax=F1=760N ,c0=17.5> f 滿足要求Fi' 05、步進電機的設計計算和選用已知快進速度:Vmax =2m/min絲桿導程：P = 4mm所以最高轉速:_ V maxnmax P 10 4二500r / min最局頻率:二 333

12、3HZV maxma =3max 60101計算系統在電機軸上的等效轉動慣量工作臺快速移動時的等效轉動慣量：2,_ MVmaxJ1 4： 2n 2max式中：M=187kg , Vmax =2m/min, nmaxM-vmax =500r/min P 10代入上式解得：J 1 = MVma；="?一- = 0.76 10%Kg m2I22224, nmax4 :3.14500轉動部件轉換到電機軸上的等效轉動慣量：J2 =0.77D4L 102式中：D絲桿公稱直徑12mm.l 支座總長，l=400mm代入算得：J2 =0.77D4L 102 = 0.77 1 24 4 00 1 0,2

13、=6.4 10kg m2因此總的轉動慣量為：J總=J1 +J2 =8.24父10上kgm22電動軸轉矩的計算1）空載啟動時,電動機的加速轉矩：Ma J式中的n為絲杠的最高轉速T為電機加減速時間（0.2s）所以:Ma a8.24 10、5009.6 0.2=0.02145 N *m2）電機軸上的摩擦轉矩Mf= 4.47 10&N *mF0P1870 0.003 4 1042- i 2 3.14 0.8 1式中的“為伺服傳動鏈的總效率，取0.83）計算附加摩擦力矩Mo =FmxP（1 - ；）10”1870 0.003 4 小 v2、i c” = （1 -0.9 ） 10 =0.85 10

14、 N *m2 3.14 0.8 1式中的品為滾珠絲杠示預緊時的效率，取0.9。因此由述計算可知電動機的總的轉矩為M =Ma Mf M0=21.45 102 4.47 10，0.85 10-2.68 10N m4）步進電動機的選擇厚生進電機系列系列型號相數相甄角（Deg）機身長度（hud ）靜轉矩（N.皿）備注42BYG系列2/40. 9/1. 833/470. 06 - 0. 28遂細觸1（請點擊）42BYGH系列2/40. 9/1. 839/470. 28-0. 42洋細貫科（請點擊）5花YG系列2/40, 9/L 841-LOi0. 4-L 2洋洋資料（請點擊）57BYGH系列2/40.

15、9/1F 845 - 760. 35T. 5洋細資料（請點擊）85EYGH系列2/40. 9/1. 874-U82. 1-6. 5詳細資料（請點擊）86BYG系列2/40. 9/1. S62-1351. 2-4建轆顰（請點擊）11QBYG系列40. 9/1. 8165-2158-12建轆裝（請點擊）1L0BYG系列20. 9/1. 886-1828-20詳細資料（請點擊）型號相數電壓電流電阻電喳靜轉矩出軸長接線圖單位vAQmHN. mnnnHUDS6BYG10142.91l.7L73.71.26231a86BYG10245L2548.41.26231叫b86BYG10341.63,60.451

16、.251.26231aS6BYG1044| 134.50+310.81,26231a4*930. 96L81,26231a86BYG1064| L&4.80Qr7|1,2|62'31'a36BYG10®42.440.61.21.26231a86BYG2011 340.752.82.29331a86BYG20B42.54.60. 551.82.29331a86BYG20344.32.51.77.02. 29331aS6BYG20445.4210.32.29331aS6BYG30143,645.23.012631aS6BYG30247, &23.E15.1

17、3.012631a根據上述分析，最后我選定步距角為0.9度的型號為86BYG101的步進電動機，其最大靜轉矩為1.2我所需要的0.0268。其外形結構及尺寸 如下圖所示：86BYG永磁感應子式步進電機步距傳；Q9/L8 DBG絕緣電阻：500V DC 1OOM0絕緣強度：500V AC 1 Minute溫 升：65K環(huán)境溫度：七絕緣等級：B引線接線方法;ft法并聯接法串聯接法曲動等接 線AA-BB-A并接 懸空A-腌 懸空線子 接瑞組長） 綠匐紅他） 垛（長）黃（長） 藍匐黃傀） 藍（長）紅福）組短） 綠（短）綠保）黃（長）黃匐藍知藍保）接線圖:紅（K）虹（短） 球（短）螺（長）圖外形圖:半圓

18、鍵曲。13叱 64-由53mOJE“月土 H26、聯軸器的選擇6.1、 聯軸器的介紹聯軸器屬于機械能用零誤了件范疇，用來聯接不同機構中的兩根 軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速 重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖，減振和提高軸系動態(tài)性能 的作用。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。6.2、 聯軸器的選擇由選擇出絲杠的型號和步進電機的型號綜合考慮聯軸器的尺寸大小并選擇相應的型號。絲杠軸端d1 =12mm ,電機軸端d2 =9.5mm ,由 網址： 查得：LK7系列L定位康絲固定平行式LK7 Series LSetscrew Type (Parallel)特

19、點 Features一體成型的金屬彈性聯軸普零回轉間隙彈性作用補償徑向,角向.軸向偏差 尸體T合金材料順時針與逆時針回轉特性完全相同Body： Alumiiium Alloy鋁合金和不銹制材料定位鵬絲固定Dimensioncitications型號 Model0d1 0d2-軸徑 0DBoreLL1M擰緊力矩Wren oh Torque (N.e)LK7-12-SLK7-12-匚3 4 51218.52.5M2.50.5LK716SLK7-16-匚 c4 56 6.351623jp kXX a VL ft M30.7LK7-20-SLK7-20-口z5 68 9.5252026 zV %.1

20、P » IX-f ?wI JM30.7LK7-25-SLK725-o3 9.52510 11 1225 . v 1jTX x 1 4 ,1 Q J kz* NW k A I V J14M417LK7-32-SLK7-32-10 111214416M417LK7*40SLK7-40- n|te=101112141516 184056&5M54LK7-5O-SLK75Q 121415161819507110.5M67型號 Model額定扭矩H制樹 Torqut £N.m)最大扭矩 Mju.Twqm Mm)最高斡速Mp 曲ixig Fri(ijinc> 卜舛)慣性力

21、矩枷航"帕帕(kg frf)靜態(tài)扭矩剛性Stilic Tauv SuNwiN.m rad)徑向偏差Emin。1 Eteatir 叫flw)角向偏差Erron al 聞川討印 rc)軸同偏差住on al rt Efidfl 郡(mm)SflMw (9)LK7-12< | | J0.51.0300008.2X10&330.11.5±0.34LK7-16-QDQ0.81.6220003.2X10,460,11.5±0.38LK7-2o-nnm1,12.2180008.8x4115-d (Ip.l0.11.5±0.3161K?1.42.814000

22、2.5X106U 151,5±0.3528LK7T2"匚 L2.85.6100009.5X10vWTff0J51.5士 0.3562LK7-40-dXll6.312.694001. 1 X1：03450,21.5±0.35134LK7so-mrri1122i jC76001.0X105800.21.5士0.35266LK7-63-1224460003.0X1041830Ka0,21.5±0J5500根據軸徑選擇聯軸器的規(guī)格型號為:LK7-25-SLK7-257、軸承座的選擇根據滾珠絲杠的公稱直徑為12mm,因此我先擇的軸承座為:查 其外觀圖為：JEW其參

23、數為:H1型H2型前端尺寸加工尺寸區(qū)勢(mm)huni： C ；以上over以下觸4s610-2-15101431B24-4-21軸徑尺寸容許差表面處理：EK型染黑單位MM型號軸役 01BPB1b ±0.02H1h士00HLL1L2安裝尺丁TYZEK44342618177W19155 517.53M2.64.510EK-5.3620.112116.55.5M2.E4.542M3EK652252617曳234M36611UEK-10107052363524254324629 56M39-1SEK-1212705236 3524254324629 5M3919EK-151580 I石40

24、_25_25365M31122型號EK型適用軸桿外徑 DD18EFS倒用圓角半徑H1麻1：H2WC2C3R1R2MAXRPEK書中608二307630 3Q 3Q 30 306-3 16EK由ip10 中 1286359M8x1100.30.30.30.30 65.60EK14 15157.511E<vU 中 15 Hi1015M12«1110 50.50 60 30 63«1 8129 512-0 EEK-15中18 2015124920M15*1130.50.50.50.30.64x2.51611.3165 0E<201?641700 E16211 (w根據

25、參數，我所選的型號為EK-12裝配參數： 四、硬件系統設計 1、DMC3000DMC3000系列是一種性能優(yōu)越、功能強大的運動控制卡，特別適合于多軸插 補聯動等復雜用途。由于卡上帶有硬件插補處理器，兩軸圓弧插補和多軸直線插 補均可在卡上進行處理，PC機公需向卡上寫入插補運動的終點和圓心值即可。 卡上的預置寄存器可預先存儲下一運動的數據， 待當前運動執(zhí)行完畢后，即自動 裝載并執(zhí)行下一動動，因此本卡能很好地執(zhí)行多段連續(xù)路徑插補動動。此卡還有 許多其它高級功能，如T/S形速度曲線、編碼器或光柵計數、手輪輸入、精密 Z 信號找零、非對稱速度曲線、動態(tài)可改速度和目標位置等DMC300時點1）四軸獨立同時或插補運動2 ）任意兩軸和三軸線性插補功能3）常矢量速度連續(xù)插補功能4 ） T/S對稱或非對稱速度曲線5）兩種編碼器輸入脈沖類型：A/B相或雙脈沖6）位置管理和軟件限位開關功能7 ）運動中可光滑改變速度和目標位置8）四軸可同時起動功能9 ）功能強大的MOTION300酬試軟件10）最多可達16進16出I/O 11 ）每軸最大輸出脈沖頻率4MPPS12）兩軸圓弧插補功能 13）由上位機控制的位圖插補功能14）兩種脈沖輸出類型：雙脈沖或脈沖/方向15）每軸編碼器輸入脈沖頻率最大1MHZ16）板卡號ID設置，同一電腦最多可插12