1、。四确定齿轮减速箱已选定轴脉冲当量为.脉冲，滚珠丝杠的导程，初选步进电动机的步距角.。传动比为在传动系统中应加级齿轮降速传动，选,因传递的扭矩较小，取模数,为了消除齿轮侧隙，这里采用双片齿轮，这样齿宽应为，选小齿轮为，大齿轮为双片弹簧齿轮，都为。齿轮的有关尺寸如右表。轴要求运动分辨率优于.，最大旋转速度为，由于分辨率较高，所以决定采用谐波减速器。所需谐波减速器应输出的力矩为,为谐波减速器总输出惯量，为谐波减速器输出的最大角加速度，工件的最大转动惯量为.‧卡盘的最大转动惯量为‧法兰的最大转动惯量为.‧.‧‧由于轴起动用的是恒转矩起动，选择谐波减速器的原则是按照最高转速选用机型。输出轴最大转速要求为。所以决定采用北京谐波传动技术研究所生产的谐波减速器系列机型，减速比用的。与之相关参数请查看去上述研究所网站。机型空载静。

2、成直线运动，要满足向运动分辨率优于.，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠螺母副才能达到。滚珠丝杠螺母副的传动精度高动态响应快运转平稳寿命长效率高，预紧后可消除反向间隙。.伺服电动机的选用任务书要求的轴的运动分辨率优于.，所以本次设计脉冲胆量选为.，尚未达到.，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度为。因此，轴不必采用高档次的伺服电动机，可以选用步进电动机。轴运动分辨率优于.，最大旋转速度为，也选用步进电机。.减速装置的选用轴选择了电动机和滚珠丝杠螺母副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。为此，本设计决定采用无间隙齿轮传动减速箱。轴决定选用谐波减速器，谐波减速器具有以下优点结构简单，体积小，重量轻，传动效率高。传动范围大。同。

3、负载为，远大于,满足要求。．传动效率η的计算将公称直径，导程，代入，得丝杠螺旋升角。将摩擦角，代入η,得传动效率η.。．刚度的验算丝杠的支承采用“单推单推”的方式，丝杠的两端各采用对推力角接触球轴承，面对面组配，左右支承的中心距离约为钢的弹性模量.查机电体化系统设计课程设计指导书表，得滚珠直径.，丝杠底径.，丝杠截面积.。丝杠在加速载荷作用下产生的拉压变形量.。根据公式,求得单圈滚珠数该型号丝杠为单螺母，滚珠的圈数列数为，代入公式圈数列数，得滚珠总数量。丝杠预紧时，取轴向预紧力.。则由式。将以上算出的和代入，求得丝杠总变形量。本设计中丝杠的有效行程为，由机电体化系统设计课程设计指导书表知，级精度滚珠丝杠有效行程在时，行程偏差允许达到，丝杠刚度远远满足。．压杆稳定性校核关系式个.由于丝杠受到的轴向力很小，这里无需校。

4、为数控机床。数控机床由程序载体输入装置装置伺服系统和机床的机械部件构成。以数控技术为基础，促进了机械制造业向着更高层次发展，使机械制造水平得到很大的提高。对我们的现代的经济建设有很大的推动作用。第二节总体方案的确定对任务书进行分析，数控测量机需有两个运动单元，个是直线运动单元，另个是回转运动单元。功能实现对工件轴剖面和径剖面的测量。设计思路轴电动机经减速器带动丝杠转动，使螺母带动托板在滚动导轨上直线移动，丝杠直径取轴电动机经减速器带动三爪卡盘转动，从而带动工件转动。机械传送部件的选择.导轨副的选用要设计的数控测量机轴直线运动单元需要承载的载荷不大，但运动分辨率高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小不易爬行传动效率高结构紧凑安装预紧方便等优点。.丝杠螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换。

5、选连接板的尺寸为，按标准系列，选取导轨的长度为。．距离额定寿命的计算上述选取的系列型导轨副的滚道硬度为，工作温度不超过，每根导轨上配有个滑块，精度为级，工作速度较低，载荷不大。硬度系数.温度系数.接触系数精度系数.载荷系数.,得距离寿命远大于期望值，故距离额定寿命满足要求。三滚珠丝杠螺母副的计算与选型．从静止加速到最大移动速度承受的载荷的计算本设计的最大移动速度为，初选电机加速时间为，设加速为匀加速。由此可计算出加速度.。丝杠所带动的移动部件包括滑块连接板和光幕式传感器螺母座螺母滚珠的重量总和约为。滚动导轨上的摩擦因数.。得移动克服的摩擦力为．初选型号根据计算出的加速载荷，选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的系列型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为，导程为，循环滚珠为圈列，精度等级取级，额定动。

6、态启动力矩•飞轮矩•转动惯量•机型出轴向下出轴向上电机直联按电机型号确定机型减速比输入转速输入转速输入转速输出力矩.输出转速额定输入功率输出力矩.输出转速额定输入功率输出力矩.输出转速额定输入功率.五步进电动机的计算与选型．先确定轴有用步进电动机。计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量已知滚珠丝杠的公称直径，总长，导程，材料密度.移动部件总重力小齿轮宽度，直径大齿轮宽度，直径传动比。滚珠丝杠的转动惯量为查综合作业指导书表，得•.•移动部件折算到丝杠上的转动惯量为可查综合作业指导书表得出•.•齿轮的转动惯量•对于钢材.式中圆柱体直径圆柱体长度•.••.•初选步进电动机型号为，为三相反应式，由常州宝马集团公司生产，三相六拍驱动时步距角为.，从机电体化系统设计课程设计指导书表查得该型号电动机转子的转动惯量.‧。则加在步进。

7、啮合的齿数多，运动精度高，承载能力大。运动平稳，无冲击，噪声小。齿侧间隙可以调整。.检查装置的的选用选用步进电机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高了，为了确保电动机在运转过程中不受电网和其他外部因素的影响而失步，决定采用全闭环控制，而且测量机上用光栅尺来测量工件的轴向尺寸，若再用光栅尺作为闭环用的检查装置，更能起到举两用的效果，使有效资源得到充分的利用。光栅的分辨率应与测量的分辨率相匹配。.测量装置的选用本次设计的测量机用来实现对工件的轴剖面和径剖面的测量，分别采用直线光栅和光幕式传感器。二控制系统的设计.设计的数控测量机，其控制系统应具有定位和速度控制的基本功能，但无需有插补。所以点位直线控制系统即可。．对于步进电机的闭环控制，选用系列的位单片机作为控制系。

8、.电压电流保持转矩空载启动频率运行频率接线图备注可供双轴伸外形安装尺寸型号备注.为了节省成本，配件应尽量选择样，因此轴电机初选步进电动机，见综合作业指导书表采用三相双三拍驱动，步距角为,由于谐波减速器的减速比为，所以输出轴的分辨率为.，优于.，满足要求。轴的转速要求为。所以所需电机电机的运行频率为.，小于步进电动机电动机的空载运行频率。满足要求。由所选的谐波减速器的相关参数可看出即使步进电机直接由最高转速起动，谐波减速器输出的转矩也能满足要求。但为了避免有冲击，还是采用低速起动高速运行的方法。五直线光栅尺的选用本设计所选相步进电动机采用全闭环控制，可在导轨上固定标尺光栅，导轨块上固定光栅读数头用以检测光幕式传感器的行程和移动速度。光栅尺的分辨力应与轴脉冲当量相匹配。由轴脉冲当量.脉冲和需要测量的行程为。考虑到光栅。

9、统的，应该能够满足任务书给定的相关指标。系列单片机具有集成度高。可靠性好功能强速度快抗干扰能力强性价比高等特点。.要设计台完整的控制系统，在选择之后，还需要扩展程序存储器数据存储器键盘及显示器接口及光电隔离电路步进电机功率放大电路等。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。第二章机械传动系统设计导轨上移动部件的重量估计导轨上承载的部件包括连接板和光幕式传感器螺母座，重量约为。二直线滚动导轨副的计算与选型.滑块承受的工作载荷的计算及型号的选取工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本设计中的连接板水平布置，采用双导轨两滑块的支承形式。由于垂直方向承载的载荷为其中，移动部件重量,得,选取直线滚动导轨副的型号为系列的型，已能远远满足要求。由于设计的在向的行程范围为。

10、计课程设计指导书表查得该型号电动机的最大静转矩•。可见，满足要求。步进电动机的性能校核任务书给定最大移动速度，脉冲当量.脉冲，电机对应的运行频率为ƒ。从机电体化系统设计课程设计指导书表表和电动机的运行矩频特性曲线图可以看出，电动机的空载运行频率可达，可见没有超过这个界限。在此频率下，电动机的输出转矩•，大于快速起动时的负载转矩，满足要求。已知电动机转轴上的总转动惯量.•，电动机转子自身的转动惯量.‧，查机电体化系统设计课程设计指导书表可知电动机转轴不带任何负载时的最高空载起动频率。则由式可以求出步进电动机克服惯性负载的启动频率为上式说明，要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得很低，通常只有。综上所述，步进电动机，可以满足设计要求。技术参数型号相数步距。

11、输出的相信号，可以送到四倍频电路进行电子四细分，和为了降低成本。因此，光栅的栅距选.。这样控制系统每发个步进脉冲，丝杠每产生个脉冲当量，光栅对应输出个脉冲信号。本设计选择长春光机数显技术有限责任公司生产的型号直线光栅电压方波输出有效行程栅距线精度为的直线光栅。采用，七芯插头。六光幕式传感器的选用由于需要检查的工件最大直径为，所以选择的光幕式传感器的发射器和接收器的距离应大于，又考虑到工件装载方便，需留出余量，所以使发射器和接收器的距离为，根据已知条件，决定采用沃尔士环控系统工程深圳有限公司出售的由德国生产的德国光幕式红外光传感器系列，详细信息详细介绍尺寸各种供选发射器和接收器的最大距离滤光器冷光反射器工作电压工作温度.在上可调整的参数开关指示亮暗调整激光功率调整开关延时调整信号平均值公差值范围设置参考值范围设置输。

12、动机转轴上的总转动惯量为.•计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩为为启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩为移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩为由于丝杠预紧时折算到电机轴上的附加摩擦转矩可以忽略ε式中ε电机最大角加速度电机最大转速运动部件从停止起动加速到最大快进速度所需时间。令起动加速时间其他符号和前面意义相同，代入数据•.•式中导轨的摩擦力运动部件的总重量导轨摩擦系数取.齿轮降速比η传动链总效率，在此取.。.•.•步进电动机最大静转矩的选定考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。因此，根据来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。本例中取安全系数，则步进电动机的最大静转矩应满足.•.•上述初选的步进电动机型号为，由机电体化系统设。

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