滾珠絲杠設(shè)計(jì)-步進(jìn)電機(jī)選型-機(jī)床設(shè)計(jì)

1、摘 要 本文主要致力于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并根據(jù)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管壓裝工藝分析和工藝設(shè)計(jì)，主要完成了壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝工藝分析與設(shè)計(jì)，參與壓裝裝備總體設(shè)計(jì)，完成外文資料翻譯。根據(jù)壓裝的要求本文提出了四種方案并進(jìn)行了簡(jiǎn)單比較，最后選中其中一種，并進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，本文主要介紹數(shù)控十字滑臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，并完成了機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和裝配，機(jī)床主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝工作，并有一定的柔性，可以在簡(jiǎn)單編程和修改程序的基礎(chǔ)上適應(yīng)不同的導(dǎo)管壓裝工作，本文也從事機(jī)床主體的相關(guān)工作，并對(duì)軟件控制方面提出具體要求。通過(guò)完成載荷計(jì)算，導(dǎo)軌選型，滾珠絲杠選型，步進(jìn)電機(jī)選

2、型以及十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)的壓裝機(jī)床的進(jìn)給部分確定下來(lái)，具有很好的可行性。關(guān)鍵詞：十字滑臺(tái) ； 滾珠絲杠 ； 滑動(dòng)導(dǎo)軌 ；步進(jìn)電機(jī)。1 緒論 為實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝工作，現(xiàn)要設(shè)計(jì)制造一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床，以高效的方式完成氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝工作。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，下稱(chēng)進(jìn)給系統(tǒng)。分析發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋資料可知在一個(gè)缸蓋上有四個(gè)導(dǎo)桿需要壓裝，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)導(dǎo)桿有很重要的作用，氣門(mén)導(dǎo)桿是與氣缸蓋壓配在一起，是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的導(dǎo)向裝置，主要是對(duì)氣門(mén)起導(dǎo)向作用，同時(shí)使氣門(mén)桿上的熱量經(jīng)氣門(mén)導(dǎo)管傳給汽缸蓋。 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是根據(jù)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，分小組進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝工藝分析和工藝設(shè)計(jì)，主

3、要完成壓裝設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)。氣門(mén)導(dǎo)桿壓裝工藝分析與設(shè)計(jì)，參與壓裝裝備總體設(shè)計(jì)，進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，外文資料翻譯，并最后完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 根據(jù)圖紙要求和有關(guān)數(shù)據(jù)可以選擇液壓滑臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)和數(shù)控十字滑臺(tái)，另外還有手動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)。進(jìn)給伺服以數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)為控制對(duì)象，要求進(jìn)給伺服能快速調(diào)節(jié)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度，并能精確地進(jìn)行位置控制。具體要求其調(diào)速范圍寬、位移精度高、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。該畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要設(shè)計(jì)一套進(jìn)給系統(tǒng)從而完成相應(yīng)四個(gè)位置的氣門(mén)導(dǎo)桿的壓裝工作并使壓裝后的氣門(mén)導(dǎo)桿滿(mǎn)足一定的位置要求。手動(dòng)進(jìn)給反應(yīng)慢精度低，不適合快速大量的設(shè)備。 現(xiàn)階段的壓裝方法一般有：常溫下壓裝、液氮冷卻壓裝及缸蓋加熱壓裝等

4、。氣門(mén)導(dǎo)管與氣缸蓋之間要求有一定的緊度，因此，安裝時(shí)最好采用壓入法將氣門(mén)導(dǎo)管正直地壓入氣缸蓋中。由于人工操作隨意性大 ,經(jīng)常壓歪 ,壓歪后又要再壓出 ,所以不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大 ,而且效率低。并且這樣極易損壞導(dǎo)管，有時(shí)還可能使整個(gè)缸蓋報(bào)廢?？紤]到本課題的實(shí)際情況，綜合經(jīng)濟(jì)效益等多方面的因素，最終采用常溫壓裝?，F(xiàn)階段壓裝進(jìn)給系統(tǒng)有多種形式，有液壓，滾珠絲杠，氣動(dòng)等，在要求有定位要求的位置多用滾珠絲杠以保證精度，液壓用在受力很大精度不高的場(chǎng)合，現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)多用滾珠絲杠并配合伺服電機(jī)。國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床也多采用這種形式，因此本課題可以很好地應(yīng)用已有的成熟技術(shù)進(jìn)行研究處理從而完成進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

5、2 技術(shù)方案 方案一：如圖下圖所示，缸蓋以底面、兩對(duì)角座圈孔在工裝上定位。工裝上有四個(gè)伸入座圈孔內(nèi)的凸臺(tái)，凸臺(tái)高度33.6mm，用以控制導(dǎo)管壓裝的軸向位置。設(shè)置在凸臺(tái)中的伸縮銷(xiāo)用以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管的定心，伸縮銷(xiāo)隨壓裝過(guò)程下縮，保證其不干涉壓裝過(guò)程。壓裝之前在導(dǎo)管外圈均勻的涂一層二硫化鉬膏，將其套裝在伸縮銷(xiāo)上。因?yàn)閷?dǎo)管長(zhǎng)度有一定的公差，為保證將每一導(dǎo)管壓裝至限位凸臺(tái)，保證其下端面距底面的尺寸33.6mm,可采用逐個(gè)壓裝的方法。 為實(shí)現(xiàn)逐個(gè)壓裝，可將圖所示的工裝與工件分別送至壓頭下，并逐一壓裝?？刹捎脭?shù)控十字滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)。方案二：還是上圖，只是壓頭改為四個(gè)導(dǎo)管一起壓的形式，這樣生產(chǎn)效率可以大大提高，但是壓頭會(huì)

6、變得很復(fù)雜，同時(shí)考慮到此發(fā)動(dòng)機(jī)年生產(chǎn)批量不是很大，四個(gè)壓頭一起壓力的分配不易平很。不過(guò)這樣一來(lái)機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)就會(huì)大大簡(jiǎn)化，但是鑒于畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以進(jìn)給系統(tǒng)不能過(guò)于簡(jiǎn)化。方案三：工作臺(tái)采用液壓推進(jìn)，采用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制進(jìn)給量的大小，此方案實(shí)現(xiàn)容易，成本較低，但是后續(xù)工作繁多，還要配備液壓油路和電路控制總的看來(lái)工作了也很大而且液壓油的泄漏不易清理。方案四：采用手動(dòng)進(jìn)給，進(jìn)給系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但是對(duì)工人要求較高，定位不易保證，生產(chǎn)效率很低。綜合分析以上的四個(gè)方案，方案一符合畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量要求，可以很好的鍛煉自己的能力，并且綜合了機(jī)械設(shè)計(jì)，電機(jī)選擇，數(shù)控程序的編制等學(xué)科，因此選擇方案一是很好

7、的選擇。3 理論分析傳動(dòng)系統(tǒng)擬定包括滾珠絲杠及其支承組合方式 , 伺服電動(dòng)機(jī)及其反饋裝置選擇 , 精度驗(yàn)算等 。應(yīng)用用于數(shù)控機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)有開(kāi)環(huán)、半閉環(huán) 、閉環(huán)和混合伺服幾種方式 。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)主要多用在經(jīng)濟(jì)型數(shù)、控系統(tǒng)或老設(shè)備的數(shù)控改造 ; 混合伺服方式只有在大型機(jī)床中使用。在半閉環(huán)方式中 , 機(jī)床定位精度很大程度取決于滾珠絲杠的精度 , 通過(guò)選用高精度的滾珠絲杠 , 輔以螺距誤差補(bǔ)償?shù)却胧?, 半閉環(huán)完全可以滿(mǎn)足普通精度級(jí)的加工中心的定位精度的要求 。對(duì)定位精度特別高的加工中心來(lái)說(shuō) , 由于螺距誤差補(bǔ)償受絲杠溫度變化的影響和反向間隙補(bǔ)償受工件重量變化的影響 , 半閉環(huán)方式已不能滿(mǎn)足其精度要求

8、。在以上幾種方式中 , 一般根據(jù)目標(biāo)給定的精度要求 、機(jī)床種類(lèi)來(lái)選用適當(dāng)?shù)乃欧绞?。半閉環(huán)是被最廣泛使用的伺服方式 。一般在設(shè)計(jì)是選用半閉環(huán)方式進(jìn)行初步設(shè)計(jì)與計(jì)算 , 當(dāng)半閉環(huán)方式不能滿(mǎn)足要求才選用全閉環(huán)方式和混合伺服方式 。采用所學(xué)的接口和相關(guān)控制原理與編程可以完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的精確定位，使的誤差嚴(yán)格控制在允許的范圍內(nèi)。 本設(shè)計(jì)根據(jù)定位誤差的要求和控制精度，選用開(kāi)環(huán)控制來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)，在步進(jìn)電機(jī)不失步的情況下滿(mǎn)足控制要求。為了減小動(dòng)靜摩擦力之差，防止出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)傳遞采用滾珠絲杠，這樣設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)部分方案基本確定，在下文中將具體選擇型號(hào)。4 機(jī)床設(shè)計(jì)4.

9、1 機(jī)床壓裝力4.1.1壓裝力的介紹 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目要求，對(duì)于氣門(mén)導(dǎo)管的壓裝，壓裝力的大小對(duì)機(jī)床的大小，功率等有很大影響，是選擇支持導(dǎo)軌和支持結(jié)構(gòu)的決定性參數(shù)，因此壓裝力的計(jì)算方式和計(jì)算中的參數(shù)選擇有嚴(yán)格要求。4.1.2 技術(shù)數(shù)據(jù) 缸蓋材質(zhì)為HT250，硬度190250HB；導(dǎo)管材質(zhì)為合金鑄鐵，硬度220270HB；氣門(mén)導(dǎo)管在室溫時(shí)壓裝，壓裝前在導(dǎo)管外均勻涂一層潤(rùn)滑劑二硫化鉬；導(dǎo)管與底孔配合的最小過(guò)盈量為0.012mm，最大過(guò)盈量為0.034mm4.1.3 壓裝力計(jì)算 過(guò)盈配合壓裝力壓強(qiáng)計(jì)算公式:p0=dc1E1+c2E2 (1) E1,E2 -被包容件和包容件材料的彈性模量；c1,c2-被

10、包容件和包容件的剛性系數(shù)；C1=d2+d12d2-d12-v1 (2)C2=d22+d2d22-d2+v2 (3) 查表得 E1=1.8105MP v1=0.25查表得 E2=1.2105MP v2=0.3d=15mm d1=8mm d2=26mm 由所給圖片資料可知導(dǎo)管與底孔配合的最大過(guò)盈量為0.034mm有計(jì)算式(2)(3)可得 c1=1.5 c2=2.25所以配合面壓強(qiáng)為：p0=0.034151.51.8105+2.251.2105=83.7Nmm2 (4)配合面處的最大壓裝力： F=fidlp0 (5)查表得 fi=0.1 查圖片資料得l=60mm d=15mm所以由（5）計(jì)算的F=0

11、.13.14156083.7=23653.6N以上公式及數(shù)據(jù)來(lái)至于參考資料11由于此公式趨于保守計(jì)算的壓裝力較大，有足夠的大小可以滿(mǎn)足壓裝要求，所以取最大壓裝力23653.6N即為選擇導(dǎo)軌和壓頭的參考依據(jù)，不需要再乘以一個(gè)安全系數(shù)。4.2 機(jī)床的總體設(shè)計(jì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)床的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著決定性作用，機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)調(diào)查研究，檢索資料，掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的依據(jù)；然后進(jìn)行工藝分析，擬定出性能先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性好的工藝方案，必要時(shí)畫(huà)出加工示意圖，在此基礎(chǔ)上確定機(jī)床總體布局，畫(huà)出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，確定設(shè)計(jì)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)。1、 底座2、夾具3、工件4、立柱5、

12、操作按鈕及顯示屏6、伺服壓裝機(jī)4.3滾動(dòng)導(dǎo)軌的選取直線(xiàn)導(dǎo)軌的一種。直線(xiàn)導(dǎo)軌一般為二種，一種是滾動(dòng)式，一種是滑動(dòng)式，滾動(dòng)直線(xiàn)滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無(wú)限滾動(dòng)循環(huán)，使得負(fù)載平臺(tái)能沿著滑軌輕易的以高精度作線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，其摩擦系數(shù)可降至傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的1/50，使之能輕易地達(dá)到m級(jí)的定位精度?，F(xiàn)在滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線(xiàn)形滑軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，專(zhuān)利的回流系統(tǒng)及精簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使線(xiàn)性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動(dòng)。要選取滾動(dòng)導(dǎo)軌要先計(jì)算導(dǎo)軌的載荷，由于十字滑臺(tái)采用下托板，中托板，上托板的結(jié)構(gòu)，滾動(dòng)導(dǎo)軌承重為中托板和上托板以及工件的重量，初步設(shè)計(jì)中托板的質(zhì)量為m1=1

13、50kg，上托板的質(zhì)量為m2=100kg，工件質(zhì)量為m=30kg，在此所取得質(zhì)量是根據(jù)托板的長(zhǎng)寬高以及鑄鐵密度計(jì)算而得，并取得一定的質(zhì)量余量，從而使得在接下來(lái)的設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)不夠用的問(wèn)題。在此處的十字滑臺(tái)中有兩套滾動(dòng)導(dǎo)軌副，規(guī)定下托板上的滾動(dòng)導(dǎo)軌副為滾動(dòng)導(dǎo)軌副1，中托板上的滾動(dòng)導(dǎo)軌副為滾動(dòng)導(dǎo)軌副2。4.3.1滾動(dòng)導(dǎo)軌副1的選取根據(jù)壓裝力的大小，及工作臺(tái)，工件總重量可求得滾動(dòng)導(dǎo)軌副1的直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌選用GGB32型兩根導(dǎo)軌副上共有四個(gè)滑塊座安裝在工作臺(tái)上。由表2.9-5查的GGB32型直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的C0a=34.4kN；法向載荷中壓裝時(shí)的靜載荷最大為：P1=F+m+m1+m29.8=23653

14、.6+2809.8=26397.6NL0 滿(mǎn)足使用要求因此選用GGB32-AA2P450E4.3.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌副2的選取對(duì)于滑動(dòng)導(dǎo)軌副2選用GGB25，兩根導(dǎo)軌副上共有四個(gè)滑塊座安裝在工作臺(tái)上。由表2.9-5查的GGB25型直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的C0a=25.3kN，法向載荷中壓裝時(shí)的靜載荷最大為：P1=F+m+m29.8=24927.6L0，但是壓裝時(shí)余量不足所以選擇大一號(hào)的滾動(dòng)導(dǎo)軌所以選用GGB32-AA2P450E以上公式及代號(hào)均參考于參考資料1.4.4 滾珠絲杠副的選取滾珠絲桿是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)

15、動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。常用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱(chēng)為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱(chēng)為內(nèi)循環(huán)。其中應(yīng)用較廣的是插管式和螺旋槽式，它們各有特點(diǎn)，其軸向間隙的調(diào)整方法主要有墊片調(diào)隙式和螺紋調(diào)隙式。為了方便描述和計(jì)算在此指定驅(qū)動(dòng)中托板的滾珠絲杠為絲杠1，驅(qū)動(dòng)上托板的滾珠絲杠為絲杠2。機(jī)床年工作時(shí)間3820小時(shí)，年產(chǎn)量7萬(wàn)件，則單件的生產(chǎn)所需時(shí)間為t0=60=3.27min除去安裝和拆卸工件所花費(fèi)的1min，剩

16、下2.27min，則單個(gè)導(dǎo)管壓裝所用去的時(shí)間為：t=2.27460=34.05s由所提供的圖片資料可知，四個(gè)導(dǎo)管分別在邊長(zhǎng)為75mm的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，壓裝順序依次為1-2-3-4。4.4.1滾珠絲杠1的選取根據(jù)所給數(shù)據(jù)，已知參數(shù)如下：絲杠驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)重量 m1=250kg絲杠驅(qū)動(dòng)最大重量 m2=280kg工作臺(tái)最大行程 l=200mm絲杠兩端為固定支承（E-F），每個(gè)支座安裝兩個(gè)60接觸角推力角接觸球軸承絲杠載荷 Fu=31N電機(jī)轉(zhuǎn)速 取n=1000rmin nmax=1500rmin工作臺(tái)最大速度 vmax=6mmin絲杠導(dǎo)程 ph=vmaxn=6mm當(dāng)量轉(zhuǎn)速 根據(jù)單位工件所需時(shí)間確定平移

17、75mm所需時(shí)間為2s，即可得兩秒轉(zhuǎn)過(guò)756=12.5r，即一分鐘內(nèi)nm=12.530=375rmin當(dāng)量載荷 Fm=Fu=31N計(jì)算動(dòng)負(fù)荷 Caj=KhKnfFm (7)要求壽命 Lh=71044=780h由表2.8-65查得Kh=Lh500131.16，由表2.8-66查得Kn=33.3n130.45綜合系數(shù) f=ftfhfafkfw=1110.531.3=0.408 （8）ft溫度系數(shù)，fh硬度系數(shù)，fa精度系數(shù)，fw負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)，查表2.8-60 到2.8-64得ft=1，fh=1，fa=1，fk=0.53，fw=1.3即可得 Caj=KhKnfFm=1.160.450.40831=1

18、95.9N 滾珠絲杠副的型號(hào) 由表2.8-27選用FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，型號(hào)FFZD3206，額定動(dòng)負(fù)荷Ca=15kNCaj，預(yù)緊力F0=0.25Ca=3750N13F 符合要求。絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 L=工作臺(tái)最大行程+螺母長(zhǎng)度+兩端余量= 200+102+202= 342mm支承距離 L應(yīng)大于L ，L=450mm臨界轉(zhuǎn)速校核 nc=9900f22d2Lc2=99004.7320.02720.3252=57037rmin 絲杠底徑 d2=d0-1.2Dw=32-1.24=27.2mm=0.0272m支承方式系數(shù) f2由表2.8-66查得f2=4.75臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度

19、Lc=1022+200+20+450-3422=325mm=0.325m由上得ncnmax符合要求。壓桿穩(wěn)定校核 兩端固定支承，絲杠不受壓縮，因而不必校核穩(wěn)定性預(yù)拉伸計(jì)算 溫升引起的伸長(zhǎng)量t=tL=1110-63.50.342=13um 絲杠全長(zhǎng)伸長(zhǎng)量tz=1110-63.50.45=17um 預(yù)拉力Ft=tAEL=1710-640.3422.11011=6062N軸承選擇 軸端結(jié)構(gòu)，由表2.8-50得采用E-F型，軸承型號(hào)采用TVP,主要尺寸和參數(shù)由表2.8-39查得d=20mm，D=47mm，B=14mm， Z=15mm，Dw=5.953mm，Ca=19600N，預(yù)緊力F0=2300N。軸

20、承的最大軸向載荷為：Fmax=Ft+12Fmax=6062+1231=6077.5N由于F013Fmax=136077.5=2025.5 符合設(shè)計(jì)要求疲勞壽命計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷：C=KhKnF=1.160.456062=15626Caj，預(yù)緊力F0=0.25Ca=3250N13F 符合要求。絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 L= 200+100+202= 340mm支承距離 L應(yīng)大于L ，L=450mm臨界轉(zhuǎn)速校核 nc=9900f22d2Lc2=99004.7320.02020.3252=42359rmin由上得ncnmax符合要求。預(yù)拉伸計(jì)算 溫升引起的伸長(zhǎng)量t=tL=1110-63.50.34=13um 絲

21、杠全長(zhǎng)伸長(zhǎng)量tz=1110-63.50.45=17um 預(yù)拉力Ft=tAEL=1710-640.342.11011=3363N軸承選擇 軸端結(jié)構(gòu)，由表2.8-50得采用E-F型，軸承型號(hào)采用36203,主要尺寸和參數(shù)由表2.7-6查得d=17mm，D=40mm，B=12mm， Ca=8380N。軸承的最大軸向載荷為：Fmax=Ft+12Fmax=3363+1233=3379.5N疲勞壽命計(jì)算額定動(dòng)負(fù)荷：C=KhKnF=1.160.453363=8669Ca 初選36203型軸承的額定動(dòng)負(fù)荷小于8669N，所以改用TVP，由表2.8-39查得d=20mm，D=47mm，B=14mm， Z=15m

22、m，Dw=5.953mm，Ca=19600N，預(yù)緊力F0=2300N。定位精度校核： 絲杠在拉壓載荷下的最大彈性位移 smax=Fl4AE106=0.4533440.020222.11011106=0.06um絲杠與螺母間的接觸角變形 查2.8-27得FFZD3206滾珠絲杠副的接觸角剛度Kc=910N/um c=FKc=33910=0.04um軸承的接觸變形 由計(jì)算得 KB=270 B=FKB=33270=0.12um絲杠系統(tǒng)總位移 =smax+c+B=0.06+0.04+0.12=0.22um滿(mǎn)足定位精度，因此選用滾珠絲杠副型號(hào)為FFZD256-3-1/450340,兩端支承為E,F型，軸

23、承型號(hào)為T(mén)VP。以上計(jì)算公式及數(shù)據(jù)的選擇均參考與參考資料1中滾珠絲杠章節(jié)。4.5步進(jìn)電機(jī)的選取步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度即步進(jìn)角。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。指定與絲杠1相連的是步進(jìn)電機(jī)1，與絲杠2相連的是步進(jìn)電機(jī)2.4.5.1步進(jìn)電機(jī)1的選取脈沖當(dāng)量的選擇： 初選三相步進(jìn)電機(jī)采用三相六拍運(yùn)行方式，步距角=0.75，其每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)s=360=480pr。初選脈沖當(dāng)量=0.0125mmp，電機(jī)到滾

24、珠絲杠傳動(dòng)比為i=1。等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算： TLF=uwl2si=0.0042809.80.00620.81=0.0125Nm等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=d04L32=3.147.851030.03240.4532=3.63510-4kgm2托板運(yùn)動(dòng)慣量換算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jw=ml221i2=2800.00623.14211=2.5610-4kgm2因此換算到電機(jī)軸上的總慣量性負(fù)載為JL=Js+Jw=3.63510-4+2.5610-4=6.19510-4kgm2初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)：已知TLF=0.0125Nm，JL=6.19510-4kgm2，初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為110BF003，其最大靜扭矩Tmax=8Nm，轉(zhuǎn)子慣量Jm=4.710-4kgm2由上可得TLFTmax=0.01258=1.5610-30.5 JLJm=6.19510-44.710-4=1.324該型號(hào)電動(dòng)機(jī)規(guī)定最小加減速時(shí)間為1sfL=fm1+JLJm=10001+6.19510-44.710-4=657Hzfm為電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)頻率起動(dòng)時(shí)間ta=0.1047JL+JmnmTm-Tf=0.10476.19510-4+4.710-482.1253.5-0.0125=0.0027sTLF=0.0125Nm，故可用此頻率。最大快移速度v2=16fmaxli=160.75