二坐標(biāo)數(shù)控工作臺課程設(shè)計說明書

1、大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)機(jī)電模塊課程設(shè)計設(shè)計題目二坐標(biāo)數(shù)控工作臺設(shè)計專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化姓名賴旭輝學(xué)號116130058班級機(jī)械國貿(mào)118指導(dǎo)教師學(xué)期20142015學(xué)年第二學(xué)期設(shè)計時間1、課程設(shè)計說明書一份（含設(shè)計任務(wù)書）；附2、二坐標(biāo)數(shù)控工作臺裝配圖一（A0）;資3、二坐標(biāo)數(shù)控工作臺電氣控制原理圖一（A1）;料4、計算說明書草稿一份。成績2015年3月一. 機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計目的(2)二. 機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計的任務(wù)和要求(2)三. X軸方案及參數(shù)計算(2)方案擬定(2)X軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇(2)1. X軸圓柱斜齒輪傳動設(shè)計(3)四. X軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算(6)X軸

2、滾珠絲杠設(shè)計計算(6)1. X軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算(6)五. Y軸方案及參數(shù)計算(7)Y軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇(7)1. Y軸聯(lián)軸器選擇(9)六. 丫軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算(10)丫軸滾珠絲杠設(shè)計計算(10)1. 丫軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算(11)七. 繪制裝配圖(12)八. 設(shè)計總結(jié)與分析九. 致謝（13）十.參考文獻(xiàn)（13）1. 機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計目的本課程設(shè)計是學(xué)生在完成專業(yè)課程學(xué)習(xí)后，所進(jìn)行的機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計的綜合性訓(xùn)練。通過該環(huán)節(jié)達(dá)到下列目的：（1）鞏固和加深專業(yè)課所學(xué)的理論知識；（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實際，解決工程技術(shù)問題的動手能力；（3）進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計的基本功訓(xùn)練，包括以下10方面

3、基本功：1）查閱文獻(xiàn)資料；2）分析與選擇設(shè)計方案；3）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計；4）電氣控制原理設(shè)計；5）機(jī)電綜合分析；6）繪工程圖；7）運(yùn)動計算和精度計算；9）撰寫設(shè)計說明書；10）貫徹設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。2. 機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計的任務(wù)和要求在規(guī)定時間，按設(shè)計任務(wù)書給定的原始數(shù)據(jù)，在教師指導(dǎo)下，獨立完成二坐標(biāo)數(shù)控工作臺設(shè)計工作。原始數(shù)據(jù)包括典型工況下，工作臺速度、進(jìn)給抗力及臺面上工作物重量；工作臺定位精度、臺面尺寸和行程。設(shè)計具體要求完成以下工作：（1）數(shù)控工作臺裝配圖（1：1比例或0#圖幅）1；（2）數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖（2#圖幅）1；（3）設(shè)計說明書（1020）頁1本；所有圖樣均采用CAD繪制打印，設(shè)計說明書按規(guī)

4、定撰寫。3.X軸方案及參數(shù)計算3.1方案擬定方案擬定即確定工作臺傳動的形式和控制方式及主要部件或器件的類型。(1) 驅(qū)動控制方式由給定的工作臺精度要求較低，為簡化結(jié)構(gòu)，故采用單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。主要由步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)驅(qū)動控制電路、滾珠絲杠副組成。(2) 傳動形式確定工作臺X方向和Y方向兩個坐標(biāo)分別采用步進(jìn)電機(jī)單獨驅(qū)動。工作臺X方向采用一級齒輪傳動方式，可以通過降速擴(kuò)大轉(zhuǎn)矩輸出，匹配進(jìn)給系統(tǒng)慣量，獲得要求的輸出機(jī)械特性，同時減小脈沖當(dāng)量。工作臺Y方向采用直接傳動，電機(jī)通過剛性聯(lián)軸器與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)。結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。絲杠轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩輸出完全與電機(jī)的輸出特性一致。3.2 X軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)

5、確定及選擇X參數(shù)選定與計算vx=1.6m/min=0.027m/s，F(xiàn)x=120NPx=FxVx=3.2W(1)脈沖當(dāng)量選擇初選三相電機(jī)，按三相三拍工作時，步矩角a=1.5°,初定脈沖當(dāng)量S=0.01mm/p絲杠導(dǎo)程tsp=5mm中間齒輪傳動比i為：i=(atsP)/(360i)=1.5x5/(360X0.01)=2由i確定齒輪齒數(shù)為Z!20,Z240,模數(shù)m=2mm齒寬bi22mm,b225mm3.3 X軸圓柱斜齒輪傳動設(shè)計1.選定齒輪精度、材料、齒數(shù)及螺旋角(1) 選精度為7級。(2) 選小齒輪為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS兩

6、者硬度差為40HBS(3) 選擇齒數(shù)乙二20,Z2=ZiXi=20X2=40.(4) 選取螺旋角，初選B=14°2.2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計ditT|(u1)(zHze)2duh2(1)(1)試選Kt=1.6,(由1表10-6)得材料彈性影響系數(shù)Ze=189.8MPa(2)由1圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh=2.433，小齒輪做懸臂布置;由1表10-7選取齒寬系數(shù)d=0.5.7arctan(tanan/cosB)arctanarctan(tanan/cosB)arctan(tan20/con14)20.562aa12aa12N1N2arccos(z1cosxt/(z1arccos(z

7、2cosxt/(z2vx1000itsp應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取60n1jLh601.62h；nCOsP)2h；nCOsB)100025j=1,所以6401(28Na2241.38109u2)arccos(20coS2Q562/(2021coS4)arccos(40cos?0562/(4021cos4)640r/min30015)2.7610931.40826751由1圖10-19查得，接觸疲勞壽命系數(shù)Khn=0.92,Khn2=0.96.(5)由1圖10-21d查得，小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限(THlim1=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限(THlim2=550MPa,1Khn1<hlim10.

8、9260055°MPaS12Khn"®0.96550528MPaS1(7)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=9.55X106R/nx3.計算(1) 試算小齒輪分度圓直徑：2KtT(U1)(zHze)2321.64775(1.251)(24331898)I3d1t3i2IfdUh30.51.57252§5.51mm(2)計算圓周速度vd1t5.516400.185m/s601000601000(3)計算齒數(shù)b及模數(shù)mntb=Oddn=0.5X5.51=2.76mmmt=d1tcosB/Z1=5.51Xcos14o/20=0.27h=2.25mnt=2.25X0.27m

9、m=0.61mmb/h=2.76/0.61=4.54(4)計算縱向重合度=0.318XdXZ1XtanB=0.318X0.5X20Xtan14o=0.79(5)計算載荷系數(shù)K,查1表10-2,得使用系數(shù)KA=1,根據(jù)v=0.027m/s,7級精度，由1圖10-8查得，動載系數(shù)Kv=1.01，由1表10-4查得Khb的計算公式：Khb=1.12+0.18(1+0.67d2)d2+0.23X10-3Xb,所以Khb=1.12+0.18X(1+0.67X0.52)X0.52+0.23X10-3X2.76=1.17,由b/h=4.54，由1圖10-13，查得畑=1.12,由1表10-3，查得=Ka=1

10、.2，故載荷系數(shù)K=hAKVKaKf«=1.45,按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1=d1t(K/Kt)(1/3)=5.51X(1.45/1.6)(1/3)=5.33mm(6)計算模數(shù)mn=dixcosB/Zi=0.26mm4.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(1)計算載荷系數(shù),K=KXKXKaXKfb=1.45(2)根據(jù)縱向重合度£B=0.79，由1圖10-28查得，螺旋角影響系數(shù)Yb=0.35(3)計算當(dāng)量齒數(shù):(3)計算當(dāng)量齒數(shù):33乙=Z/cosB=20/cos14=21.933v2=Z2/cosB=50/cos14=43.8(4)由1表10-5查出，YFai=2.8，Y

11、sai=1.55，YFa2=2.4，Y$a2=1.67.因為小齒輪彎曲極限強(qiáng)度TFE1=500MPa大齒輪(TFE2=380MPa由1圖10-18得，彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1=0.85，Kfn2=0.87，取安全系數(shù)S=1.4F1紐1空0.85500303.57MPaS1.4也竺0.87380236.14MPaS1.4(5)計算大、小齒輪Yf1Ys2/F并加以比較Yf1Ys1F】1303.570.014Yf2Ys2F2236.140.170取大齒輪數(shù)據(jù)2).設(shè)計計算2).設(shè)計計算m>=2x1.2584x87.5x0.35x0.01639x(cos14°)/2(1/3)(0.5x

12、20x1.56)(”=0.169mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算得法面模數(shù)對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算得法面模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算得法面模數(shù)，取m=1mm已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度計算得的分度圓直徑觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度計算得的分度圓直徑d1=20mm4幾何尺寸計算 中心距a=(Zi+Z2)m/(2xcos3)=(=30.9mm所以圓整為31mm 按圓整后的中心距修正螺旋角3=arccos(Z計Z2)mn/2a=arcos(20+40)/(2*31)=14.6°,因3值改變不多，故參數(shù)£“、忑、Zh等不必修正

13、 計算大、小齒輪分度圓直徑d1=乙m/cos3=20/cos14.6o=24.67mmd2=Z2m/cos3=40/cos14.6o=41.33mm 計算齒輪寬度b=Qdd1=0.5x25=13mm所以取B2=15mm為易于補(bǔ)償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，所以小齒輪約為B=15mm2) 等效傳動慣量計算(不計傳動效率)44-3-42Jg1=(nd1b1p)/32=n(2.07)x1.3x7.85X10/32x10kg.m-42=0.018x10kg.m式中式中鋼密度3p=7.85x10kg/cm同理，大齒輪轉(zhuǎn)動慣量同理，大齒輪轉(zhuǎn)動慣量Jg2=0.247x10-4kg.m由3

14、表3-13初選滾珠絲杠CDM2005-2.5,導(dǎo)程為5mmd0=20mm額定動載荷7988N,1=500mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量Js=(ndo4|p)/32=n(2)4x50x7.8x10j/32x10-4kg.m2=6.1x10-5kg.m2拖板及工作物重折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，拖板及工作物重之和約為22kg(計算具體見導(dǎo)軌選型與計算)22Jw=(w/g)x(tSP/2n)+i=23x(0.5/2n)-52=5.57x10kg.m22kg(計算具體見導(dǎo)軌選型與計算)22Jw=(w/g)x(tSP/2n)+i=23x(0.5/2n)-52=5.57x10kg.m+(2.5)2-4x102kg.m

15、因此，折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量JeJe=Jg1+Jw+(Jg2+Js)+i2=0.945x10-4kg.m3) 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算(以下為折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)矩)由3式(2-7)(2-9)可知：M=(Fx+yFy)tsp/(2nni)=(55+0.005X50)0.005/(2nX0.8X2.5)=0.11N.mM=(Fftsp)/(2nni)=(卩Wtsp)/(2nni)=(0.005X23X9.8X0.005)/(2nX0.8X2)=5.47X10-4N.m上述式中n絲杠預(yù)緊時的傳動效率取上述式中n絲杠預(yù)緊時的傳動效率取n=0.8nmax=(vma"S)X(a/360°)

16、=(1500/0.005)X(0.72/360)=150r/min取起動加速時間ta=0.03s初選電動機(jī)型號90BF006,矩頻特性如下圖所示，其最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax=2.25N.m,轉(zhuǎn)動慣量Jn=1.76X10-4kg.m,fm=2400Hz.4,03.53n15PULESRATE(H)90BF0062x(1-n0)2-n0)=(1/3Fxtsp)*(2nni)-4X10N.m=(1/3)X220X0.005-(2n2X0.8X2)X1-(0.964)=2.58式中Fp0滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷，一般取Fx/3Fx進(jìn)給牽引力（N）no滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率，取0.964（計算見后）kg.m2J

17、=(Je+Jm)=0.945X10-4kg.ni+1.8X10-4kg.mM0=(Fp0tsp)*(2nni)X(1=2.745X10-4M=(Je+Jn)(2nnmax)/(60taM=Mamax+Mf+MoM=Mt+Mf+M03Mk=Mf+Mo=3.127X10-N.m從計算可知，Mq最大,作為初選電動機(jī)的依據(jù)M/Mjmax=0.26<0.9滿足所需轉(zhuǎn)矩要求4) 步進(jìn)電機(jī)動態(tài)特性校驗Je/Jn=0.2267/1.8=0.13<4說明慣量可以匹配1/2電機(jī)慣量最大起動頻率fL=fm/(1+Je/Jn)=2257.8Hz步進(jìn)電機(jī)工作時空載起動頻率和切削時最大工作頻率fq=vmax/

18、(60合)=1500/(60X0.005)=5000>flfc=V1max/(60合)=300/(60X0.005)=1000<fl與fc對應(yīng)的M按電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩校核，顯然滿足要求。綜上所述,可選該型號步進(jìn)電機(jī)，具有一定的裕量.四X軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算X軸滾珠絲杠設(shè)計計算(1) 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式由3表3-1查得，選擇外循環(huán)插管式軸向間隙預(yù)緊方式預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動的間隙，避免間隙引起的空程，從而提高傳動精度.由3表3-2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)程系列由3表3-3查得，采用絲杠直徑20mm導(dǎo)程為5mm(3) 滾珠絲杠長度確

19、定絲杠有效行程由3表3-4查得le=20mm,lv=行程+絲杠螺母長度Lv=160+80=240mm,lu=lv+le=240+20=260mm,為留有一定的安裝余量，取lu=450mm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、摩擦力距小的滾動軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動，其次才是徑向約束.由3表3-6查得,采用一端固定一端游動(F-S)支承形式.支承中心矩約為430mm滾珠絲杠副的選擇最大工作載荷Fm的計算工作臺受到進(jìn)給方向載荷Fx=220N,橫向載荷Fy=220N,垂直方向載荷Fz=22kgX10N=220N按矩形導(dǎo)軌導(dǎo)軌進(jìn)行計算，查4中

20、表3-29，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)卩=0.005.求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=KFx+u(Fy+Fz)=1.1X220+0.005X(220+220)N=244,2Nn=1.5/0.005=300r/min取滾珠絲杠壽命T=15000h,代入Lo=60nT/106得，Lo=270(106r)查表43-30，取載荷系數(shù)fw=1.2，滾道硬度為60HRC寸，取硬度系數(shù)fH=1.0，貝yFq=L0(1/3)fwfHFm=1894N由導(dǎo)程3=5mmFq=1894N,查表43-31，初選CDM2005-2.5型滾珠絲杠畐U,為循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為20m

21、m導(dǎo)程為5mm精度等級取5級，額定動載荷為7988N。(4) 滾珠絲杠副校核 臨界壓縮負(fù)荷對于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠，應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計算.不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱為臨界壓縮負(fù)荷，用Fn表示1042Fn=3.4X10(f1d2)-(L0)XK1式中L0-最長受壓長度.取450mmf1-絲杠支承方式系數(shù)，F(xiàn)-S取2d2-絲杠螺紋底徑,取16.2mmKi安全系數(shù)，取1/3Fn12X103N>Fmax=61.877N 臨界轉(zhuǎn)速22ncr=9910(f2d2)/Lc式中f2-絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927.Lc-臨時轉(zhuǎn)速計算長度.Lc2-絲杠螺紋底徑，取0.0162mncr=9

22、906r/min>nmax.同時驗算絲杠另一個臨界值dcn=20X1125=22500<70000滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率n0計算tsp=5mmdo=2Omm代入絲杠螺旋升角入=arctantsp/(Jid0)，得入=4°33將摩擦角0=10'代入n0=tan入/tan(入+),得n0=0.964. 軸承選擇校核由1表6-6選角接觸球軸承7001C.校核(略) 定位精度驗算(略)(5) 滾動導(dǎo)軌副的防護(hù) 滾珠絲杠副的防護(hù)裝置，采用專業(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而產(chǎn)生

23、附加阻力。 滾珠絲杠副的潤滑，潤滑劑用鋰基潤滑劑。1. X軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動部件沿一定的軌跡運(yùn)動，并承受運(yùn)動部件上的載荷，即起導(dǎo)向和承載作用，導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的一方稱作運(yùn)動導(dǎo)軌，與機(jī)械的運(yùn)動部件聯(lián)結(jié)；不動的一方稱作支承導(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)動導(dǎo)軌，使之按功能要求作正確的運(yùn)動。1) 導(dǎo)軌承受重量計算由3附錄四表3-23可得，對于250mm<180mmB勺工作臺，其質(zhì)量小于5kg,厚度為7mm質(zhì)量m=pV=7800X0.25x0.18x0.01kg=3.5kg,故托板重量可取4kg，工作臺尺寸250mnX180mm行程為160mmx110mm。則

24、基本長度為250+160mm=410mm180+110mm=270mm絲杠+導(dǎo)軌+工作臺約為9kg,再加工作物重13kg，可得下導(dǎo)軌所承受的重量約為22kg2) 滾動導(dǎo)軌副的計算驗證 滑塊承受載荷Fmax的計算，考慮最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則Fmax=23/4x9.8N=56.35N。查4中表3-41,KL系列的JSA-LG15型號的直線滾動導(dǎo)軌副額定動載荷G=7.94kN>Fmax，額定靜載荷Ca=9.5kN>Fmax，滿足條件。 距離額定壽命L的計算JSA-LG15型號的直線滾動導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC工作溫度不超過100C,每根導(dǎo)軌上配有兩

25、只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷不大。查4表3-36表3-40，分別取硬度系數(shù)fH=1.0、溫度系數(shù)E1.00、接觸系數(shù)fc=0.81，精度系數(shù)fR=0.9，載荷系數(shù)fw=1.5，代入4中式3-33，得距離壽命：L=fHfTfcfRCa/(fwFmax)x50=16000km,滿足其期望值50km,故距離額定壽命滿足要求。綜上，所選導(dǎo)軌滿足要求。(3) 滾動導(dǎo)軌間隙調(diào)整預(yù)緊可以明顯提高滾動導(dǎo)軌的剛度，預(yù)緊采用過盈配合，裝配時，滾動體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過盈量.(4) 潤滑與防護(hù)潤滑：采用脂潤滑，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

26、護(hù)方式用蓋板式五丫軸方案及參數(shù)計算1. Y軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇Y參數(shù)選定與計算Vy=1.25m/min=0.0208m/s，F(xiàn)y=220N，Py=FyVy=4.58W1)脈沖當(dāng)量選擇初選五相電機(jī)，按五相五拍工作時，步矩角a=0.72°,初定脈沖當(dāng)量S=0.01mm/p,絲杠導(dǎo)程tsp=5mm,中間齒輪傳動比i為：i=(atsp)/(360i)=0.72X5/(360X0.01)=1由i確定用剛性聯(lián)軸器.2)等效傳動慣量計算(不計傳動效率)式中鋼密度p=7.8X103kg/cm3由3表3-13初選滾珠絲杠CDM2005-2.5,得到d0=20mm,l=400mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量Js

27、=(nd04|p)/32=n(2)4X40X7.8X103/32X10-4kg.m2=4.9X10-5kg.m2拖板及工作物重和導(dǎo)軌折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，拖板及工作物重和導(dǎo)軌及絲杠重之和約為22kg/、22/、22-42-5Jw=(w/g)X(tsp/2n)+i=22X(0.5/2n)十(1)X10kg.m=1.39X10kg.m2因此，折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量JeJe=Jw+Js=1.39X10-5+4.9X10-5=6.29X10-5kg.m3) 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算(以下為折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)矩)由3式(2-7)(2-9)可知：M=(Fy+yFx)tsp/(2nni)=(220+0.00

28、5X220)0.005/(2nX0.8XMf=(Fftsp)/(2nni)=1.094X10-3N.m上述式中n絲杠預(yù)緊時的傳動效率取n=0.8nmax=(vmax/S)X(a/360°)=(2000/0.01)X(0.72/360)=400r/min取起動加速時間ta=0.03s初選電動機(jī)型號90BF006,矩頻特性如下圖所示，其最大靜轉(zhuǎn)矩Mkx=2.25N.m,轉(zhuǎn)動慣量Jm=1.764X10-4kg.吊，fm=2400Hz.故式中Fp0滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷，一般取Fy/3M)=(Fpotsp)*(222nni)X(1-n0)=(1/3Fytsp)*(2nni)x(1-n0)=(1X2

29、200X0.005*(2nX0.8X1)X1-(0.964)2=5.16X10-3N.mFy進(jìn)給牽引力(N)n0滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率，取0.964-42J=(Je+Jd=2.745X10kg.mMt=(Je+Jn)(2nnmax)/(60taM=Mamax+Mf+MoMC=Mt+Mf+MoM=Mf+Mo=6.25X10N.m從計算可知，Mq最大,作為初選電動機(jī)的依據(jù).M/Mjmax=0.246/2.25=0.109<0.9滿足所需轉(zhuǎn)矩要求.4) 步進(jìn)電機(jī)動態(tài)特性校驗Je/Jm=0.95/1.8=0.5<4說明慣量可以匹配電機(jī)慣量最大起動頻率fL=fm/(1+Je/Jn)&qu

30、ot;2=2081HZ步進(jìn)電機(jī)工作時空載起動頻率和切削時最大工作頻率fq=Vmax/(60S)=1250/(60X0.01)=2083>fLfc=Vimax/(60S)=250/(60X0.01)=417<fl所以，與fc對應(yīng)的M按電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩校核，顯然滿足要求.綜上所述,可選該型號步進(jìn)電機(jī)，具有一定的裕量2. 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)傳動裝置工作要求來選定聯(lián)軸器類型。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。5=95.5X10Py/ny由(1表14

31、-1)得工作情況系數(shù)Ka=1.5,轉(zhuǎn)矩Tca=KT1=1.5*39.9=59.85N.mm,電動機(jī)輸出軸直徑d=9mm,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,這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振能力。LT1型聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩To=6.3N.m>，許用轉(zhuǎn)速n=8800r/min>400r/min。軸孔直徑有8mm,9mm,10mm,11mm,12mm,14mm.所以要對絲杠一端進(jìn)行加工(絲杠留有一定的余量)。六丫軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計計算Y軸滾珠絲杠設(shè)計計算(1) 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式由3表3-1查得，選擇外循環(huán)插管式軸

32、向間隙預(yù)緊方式預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動的間隙，避免間隙引起的空程，從而提高傳動精度.由3表3-2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)程系列由3表3-3查得，采用絲杠直徑20mm導(dǎo)程為5mm(3) 滾珠絲杠長度確定絲杠有效行程由3表3-4查得le=20mm，lv=行程+絲杠螺母長度Lv=110+80=190mm,lu=lv+le=190+20=210mm，為留有一定的安裝余量，取lu=400mm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、摩擦力距小的滾動軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動，其次才是徑向約束.由3表3-6查得,

33、采用一端固定一端游動(F-S)支承形式.支承中心矩約為400mm滾珠絲杠副的選擇最大工作載荷Fm的計算工作臺受到進(jìn)給方向載荷Fx=55N,橫向載荷Fy=50N,垂直方向載荷Fz=23X9.8N=225.4N。按矩形導(dǎo)軌導(dǎo)軌進(jìn)行計算，查4中表3-29，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)卩=0.005.求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm=KFy+(Fx+Fz)=1.1X220+0.005X(220+220)N=244.2Nn=1250/5=250r/min取滾珠絲杠壽命T=15000h,代入Lo=60nT/106得，Lo=261(106r)查表43-30，取載荷系數(shù)fw=1.2，滾

34、道硬度為60HRC寸，取硬度系數(shù)fH=1.0，貝yFq=L0(1/3)fwfHFm=347N由導(dǎo)程3=5mmFq=347N,查表43-31，初選CDM005-2.5型滾珠絲杠副，為循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為20mm導(dǎo)程為5mm精度等級取5級，額定動載荷為7988No(4) 滾珠絲杠副校核 臨界壓縮負(fù)荷對于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠，應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計算不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱為臨界壓縮負(fù)荷，用Fn表示Fn=3.4X1010(fid2)-(Lo2)XKi式中Lo-最長受壓長度.取400mmfi-絲杠支承方式系數(shù)，F(xiàn)-S取2d2-絲杠螺紋底徑，取16.2mmKi安全系數(shù)，取1/3

35、3Fn=15.56X10N>Fw<=244.2N 臨界轉(zhuǎn)速22ncr=9910(f2d2)/Lc式中f2-絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927.Lc-臨時轉(zhuǎn)速計算長度.Lc2-絲杠螺紋底徑，取0.0162mncr=15478r/min>nmax.同時驗算絲杠另一個臨界值d0n=20X400=8000<70000滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率n0計算tsp=5mmd0=20mm代入絲杠螺旋升角入=arctantsp/(jid0)，得入=4°33'將摩擦角0=10'代入n0=tan入/tan(入+),得n0=0.964. 軸承選擇校核由1表6-1選擇深溝球軸承6201,由1表6-6選角接觸球軸承7001C.校核(略) 定位精度驗算(略)(5) 滾動導(dǎo)軌副的防護(hù)滾珠絲杠副的防護(hù)裝置，采用專業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈簧鋼套管.乙烯，這種接觸式密封須防止松動而產(chǎn)生附加阻力 滾珠絲杠副的潤滑潤滑劑用鋰基潤滑劑1. Y軸滾動導(dǎo)軌設(shè)計計算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動部件沿一定的軌跡運(yùn)動，并承受運(yùn)動部件上的載荷，即起導(dǎo)向和承載作用，導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的一方稱作運(yùn)動導(dǎo)軌，與機(jī)械的運(yùn)動部件聯(lián)結(jié)，不動的一方稱作支承導(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)動導(dǎo)軌，使之按功能要求作正確的運(yùn)動1) 導(dǎo)軌承受重量計算上面計