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084173914胡宏达二坐标数控工作台设计说明书-1.doc
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1、到电机轴上的转动惯量,拖板及工作物重之和约为因此,折算到电机轴上的等效转动惯量等效负载转矩计算以下为折算到电机轴的转矩由书式可知ηηη.上述式中η为丝杠预紧时的传动效率取η.，为摩擦系数取.取起动加速时间.初选电动机型号,其最大静转矩.•,转动惯量.•,.故ηηηη式中滚珠丝杠预加负荷,般取进给牵引力η滚珠丝杠未预紧时的传动效率,取.从计算可知,最大,作为初选电动机的依据满足所需转矩要求.步进电机动态特性校验所以,与对应的按电机最大静转矩校核,显然满足要求.综上所述,可选该型号步进电机,具有定的裕量.轴圆柱斜齿轮传动设计.选定齿轮精度材料齿数及螺旋角.选精度为级.选小齿轮为调质，硬度为，大齿轮材料为钢调质,硬度为，两者硬度差为.选择齿数，选取螺旋角，初选.按齿面接触疲劳强度设计ε.试。
2、查表得计算得.滚珠丝杠副校核.临界压缩负荷对于端轴向固定受压缩的滚珠丝杠,应进行压杠稳定性校核计算.不发生失稳的最大压缩负荷称为临界压缩负荷,用表示.式中最长受压长度.取丝杠支承方式系数,取丝杠螺纹底径,查取.安全系数，取.临界转速式中丝杠支承方式系数,取临时转速计算长度.丝杠螺纹底径,取取,同时验算丝杠另个临界值.轴承选择校核由表选择深沟球轴承,由表选角接触球轴承.校核略.定位精度验算略滚动导轨副的防护.滚珠丝杠副的防护装置,采用专业生产的伸缩式螺旋弹簧钢套管。.滚珠丝杠副的密封滚珠丝杠副两端的密封圈如装配图所示.材料为四氟乙烯,这种接触式密封须防止松动而产生附加阻力。.滚珠丝杠副的润滑润滑剂用锂基润滑剂。.轴滚动导轨设计计算导轨的功用是使运动部件沿定的轨迹运动,并承受运动部件上的。
3、等级为滚珠丝杠副支承形式选择滚珠丝杠主要承受轴向载荷,应选用运转精度高,轴向刚度高摩擦力距小的滚动轴承。滚珠丝杠副的支承主要约束丝杠的轴向串动,其次才是径向约束。由书表查得,采用端固定端游动支承形式。滚珠丝杠副的选择高速或较高转速情况按额定动负荷选择滚珠丝杠副式中滚珠丝杠副的计算轴向动负荷丝杠轴向当量负荷丝杠当量转速丝杠工作寿命.查表得.温度系数.查表,得精度系数.查表得.负载性质系数.查表得.硬度系数.查表得.可靠性系数.查表得.计算得滚珠丝杠副校核临界压缩负荷对于端轴向固定受压缩的滚珠丝杠,应进行压杠稳定性校核计算.不发生失稳的最大压缩负荷称为临界压缩负荷,用表示.式中最长受压长度.取.丝杠支承方式系数,取丝杠螺纹底径,取临界转速式中丝杠支承方式系数,取临时转速计算长度.丝杠螺纹。
4、五相电机，按五相十拍工作时，步矩角.,初定脉冲当量.，丝杠导程,中间齿轮传动比为由确定用刚性联轴器.等效传动惯量计算不计传动效率由表初选滚珠丝杠.,得到,滚珠丝杠转动惯量拖板及工作物重和导轨折算到电机轴上的转动惯量,拖板及工作物重和导轨重之和约为.因此,折算到电机轴上的等效转动惯量等效负载转矩计算以下为折算到电机轴的转矩由式可知η.ηη上述式中η丝杠预紧时的传动效率取η.为摩擦系数取.取起动加速时间.初选电动机型号,其最大静转矩转动惯量故ηηηη.式中滚珠丝杠预加负荷,般取进给牵引力η滚珠丝杠未预紧时的传动效率,取.从计算可知,最大,作为初选电动机的依据满足所需转矩要求.步进电机动态特性校验.说明惯量可以匹配电机惯量最大起动频率步进电机工作时最大空载起动频率和切削时最大工作频率所以,。
5、养理论联系实际，解决工程技术问题的动手能力进行机电体化设备设计的基本功训练，包括以下方面基本功查阅文献资料分析与选择设计方案机械结构设计电气控制原理设计机电综合分析绘工程图运动计算和精度计算撰写设计说明书贯彻设计标准。二机电专业课程设计的任务和要求在规定时间内，按设计任务书给定的原始数据，在教师指导下，独立完成二坐标数控工作台设计工作。原始数据包括典型工况下，工作台速度进给抗力及台面上工作物重量工作台定位精度台面尺寸和行程。设计具体要求完成以下工作工作台装配图张号控制电器图张号设计说明书份页所有图样均采用绘制打印，设计说明书按规定撰写。三轴方案及参数计算．方案拟定方案拟定即确定工作台传动的形式和控制方式及主要部件或器件的类型。驱动控制方式由给定的工作台精度要求较低，为简化结构，故采用。
6、荷,即起导向和承载作用,导轨副中,运动的方称作运动导轨,与机械的运动部件联结,不动的方称作支承导轨,与机械的支承部件联结.支承部件用以支承和约束运动导轨,使之按功能要求作正确的运动。选日本滚动导轨,级精度.查得,寿命按每年工作天,每天两班,每班,开机率.计,额定寿命为.,每分钟往复次数.计算四滑块的载荷,工作台及其物重约为计算需要的动载荷.由书表中选用直线滚动导轨副,其,.滚动导轨间隙调整预紧可以明显提高滚动导轨的刚度,预紧采用过盈配合,装配时,滚动体滚道及导轨之间有定的过盈量。润滑与防护润滑采用脂润滑,使用方便,但应注意防尘。防护装置的功能主要是防止灰尘切屑冷却液进入导轨,以提高导轨寿命。防护方式用盖板式。五轴方案及参数计算.轴步进电机参数确定及选择参数选定与计算.脉冲当量选择初选。
7、选.,由表得材料弹性影响系数由图得选取区域系数.,由表选取齿宽系数.，.由图查得ε.，ε.，则εεε应力循环系数取已知.，滚珠丝杠的基本导程，则所以.由图查得接触疲劳寿命系数.，由图查得小齿轮接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限.计算疲劳强度许用应力，取安全系数.计算小齿轮传递的转矩.计算.试算小齿轮分度圆直径ε.计算圆周速度л计算齿宽及模数,.计算纵向重合度ε.计算载荷系数，查表，得使用系数.,根据.,级精度，由书图查得动载系数.,由书表查得的计算公式.由.,由书图查得.,由表查得.,故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径.计算模数.按齿轮弯曲强度设计ε.计算载荷系数，根据纵向重合度ε.，由图查得螺旋角影响系数计算当量齿数.由表查出,.,.,.,.,因为书图小齿轮弯曲。
8、限强度,大齿轮,书图得弯曲疲劳寿命系数,取安全系数.计算大小齿轮并加以比较.取大齿轮数据.设计计算ε对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算得法面模数，取，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度计算得的分度圆直径,来计算应有的齿数，于是有.，取，则几何尺寸计算.中心距.所以圆整为.按圆整后的中心距修正螺旋角.,因值改变不多，故参数ε等不必修正.计算大小齿轮分度圆直径.计算齿轮宽度.所以取,为易于补偿齿轮轴向位置误差，应使小齿轮宽度大于大齿轮宽度，所以小齿轮约为四轴机械结构总体设计计算.轴滚珠丝杠设计计算滚珠丝杠副的结构类型.滚珠循环方式由书表查得,选择外循环插管式.轴向间隙预紧方式预紧目的在于消除滚珠螺旋传动的间隙,避免间隙引起的。
9、胡利永学期学年第二学期设计时间内附资料课程设计说明书份含设计任务书二坐标数控工作台装配图张二坐标数控工作台电气控制原理图张计算说明书草稿份。成绩目录机电专业课程设计目的二机电专业课程设计的任务和要求三轴方案及参数计算．方案拟定.轴步进电机参数确定及选择轴圆柱斜齿轮传动设计．几何尺寸计算四轴机械结构总体设计计算.轴滚珠丝杠设计计算.轴滚动导轨设计计算五轴方案及参数计算.轴步进电机参数确定及选择.轴联轴器选择六轴机械结构总体设计计算.轴滚珠丝杠设计计算.轴滚动导轨设计计算七绘制装配图八电气原理图设计.典型数控工作台电气原理图的说明九参考文献机电专业课程设计目的本课程设计是学生在完成专业课程学习后，所进行的机电体化设备设计的综合性训练。通过该环节达到下列目的巩固和加深专业课所学的理论知识培。
10、单片机控制的步进电机驱动系统。主要由步进电机单片机驱动控制电路滚珠丝杠副组成。传动形式确定工作台方向和方向两个坐标分别采用步进电机单独驱动。工作台方向采用级齿轮传动方式，可以通过降速扩大转矩输出，匹配进给系统惯量，获得要求的输出机械特性，同时减小脉冲当量。工作台方向采用直接传动方式，电机通过刚性联轴器与滚珠丝杠联结。结构紧凑，传动效率高。丝杠转速与转矩输出完全与电机的输出特性致。.轴步进电机参数确定及选择参数选定与计算.脉冲当量选择初选五相电机，按五相十拍工作时，步矩角.,初定脉冲当量.,丝杠导程,中间齿轮传动比为.由确定齿轮齿数为,模数，齿宽,计算过程见等效传动惯量计算不计传动效率小齿轮转动惯量式中钢密度.同理,大齿轮转动惯量由书表初选滚珠丝杠.得到滚珠丝杠转动惯量拖板及工作物重折。
11、对应的按电机最大静转矩校核,显然满足要求.综上所述,可选该型号步进电机,具有定的裕量轴联轴器选择联轴器除联接两轴并传递转矩外，有些还有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，以及具有缓冲吸振安全保护等功能。因此要根据传动装置工作要求来选定联轴器类型。本方案选型号为型的凸缘联轴器。六轴机械结构总体设计计算.轴滚珠丝杠设计计算滚珠丝杠副的结构类型滚珠循环方式由书表查得,选择外循环插管式轴向间隙预紧方式预紧目的在于消除滚珠螺旋传动的间隙,避免间隙引起的空程,从而提高传动精度。由书表查得,采用双螺母垫片预紧方式。滚珠丝杠副直径和基本导程系列由书表查得,采用丝杠直径,导程为滚珠丝杠精度等级确定丝杠有效行程由表查得导轨总长所以丝杠总长精度等级根据有效行程内的平均行程允许偏差查书表得,精度。
12、空程,从而提高传动精度.由表查得,采用双螺母垫片预紧方式。滚珠丝杠副直径和基本导程系列由表查得,采用丝杠直径,导程为滚珠丝杠精度等级确定.丝杠有效行程由表查得导轨总长所以丝杠总长.精度等级根据有效行程内的平均行程允许偏差查书表得精度等级为滚珠丝杠副支承形式选择滚珠丝杠主要承受轴向载荷,应选用运转精度高,轴向刚度高摩擦力距小的滚动轴承.滚珠丝杠副的支承主要约束丝杠的轴向串动,其次才是径向约束。由书表查得,采用端固定端游动支承形式.滚珠丝杠副的选择高速或较高转速情况按额定动负荷选择滚珠丝杠副式中滚珠丝杠副的计算轴向动负荷丝杠轴向当量负荷，取进给抗力和摩擦力之和的半.丝杠当量转速丝杠工作寿命.查考表得.温度系数.查表,得精度系数.查表得.负载性质系数.查表得.硬度系数.查表得.可靠性系数.。
参考资料：
二坐标数控工作台设计