XY工作臺設(shè)計示例1

1、機械部分改裝設(shè)計計算示例11、初步確定工作臺的尺寸及其重量 根據(jù)設(shè)計要求，所取的能夠加工的最大面積為，最大工件的重量為。因此我初定工作臺的。工作臺的材料為號鋼，其密度為。（?。┮虼耍?.1、工作臺（X向托板）重量=體積×密度1.2、取Y向托板=X向托板1.3、上導(dǎo)軌座（連電機）重量 初步取導(dǎo)軌座的長，寬為，高為。因此所以根據(jù)上面所求，得XY工作臺運動部分的總重量為：根據(jù)要求所知，其最大加工工件為，因此：2、傳動系統(tǒng)設(shè)計2.1、脈沖當量是一個進給指令時工作臺的位移量，應(yīng)該小于等于工作臺的位置精度的1/2，由于定位精度在內(nèi)，因此：，2.2、取聯(lián)軸器傳動，因此它的傳動比為,取絲杠的導(dǎo)程為。

2、取步距角為0.9度，所以 脈沖當量 3、滾珠絲杠的設(shè)計計算及選擇3.1求絲杠的靜載荷已知其計算公式 數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計公式5-2 式中的硬度系數(shù)，取1.0 數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計表5-2 載荷系數(shù)，取1.5 數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計表5-2 ：絲杠工作時的軸向阻力根據(jù)：其中為0.003-0.004 因此： 3.2、確定動載荷及其使用壽命根據(jù)絲杠動載荷公式：式中：額定動載荷 ：動載荷系數(shù)，輕微沖擊取1 ：硬度系數(shù)，取1 ：當量動載荷，N：壽命根據(jù)：使用壽命使用壽命所以式中的絲杠的最高轉(zhuǎn)速，因題目中所給其工作臺快進的速度為，因此其計算為：所以：3.3滾珠絲杠的選取查 根據(jù)動載荷及動載荷和公稱導(dǎo)程值的核對，最后選取

3、的滾珠絲杠的型號為FF1204-3 ，其公稱直徑為12mm，公稱導(dǎo)程為4mm，動靜載荷分別為4KN和6.7KN。滾珠直徑2.381mm,剛度208，外徑11.3mm,絲杠底徑9.5mm,循環(huán)圈數(shù)3。 滾道半徑=1.238mm 機電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用表2-4 偏心距 絲杠內(nèi)徑9.6mm(1) 穩(wěn)定性計算 式中E=2.06 長度系數(shù)，兩端用鉸鏈時=1 =0.3m所以 因為 2.54 是安全的(2) 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(zhuǎn)矩引起彈性變形方向是一致的。所以 式中 , 機電一體化技術(shù), S=P=4mm, 9.6mm,G=83.3.每米螺紋長度上距離彈性變形為

4、。滾動螺旋可按滑動螺旋（同精度等級）的一半，根據(jù)有關(guān)表得出=15m/m，所以： <(3)效率驗算=0.973 4、滾動導(dǎo)軌的計算與選擇 導(dǎo)軌是數(shù)控機床的重要部件之一，它在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度，精度與精度保持性。4滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)介紹滾動直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)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(dǎo)軌的當量載荷GGB25預(yù)加載荷類別為輕預(yù)載時，按表6.3-12（機電一體化設(shè)計手冊下冊）查得預(yù)緊力為198.5N。Fa、Fb是兩個導(dǎo)軌滑塊的受力。 2）當量載荷760N.3）計算額定動、靜載荷 計算長度壽命： 式中： 溫度系數(shù) ，按表6.3-3取=1 接觸系數(shù)，按表6

5、.3-4取=0.81 載荷系數(shù)，按表6.3-5取=1.5硬度系數(shù)，硬度58 64HRC時取1.0 C動額定動載荷，南京藝工網(wǎng)查得GGB16AA查得C動為8.51KN. 以小時為單位的額定壽命 T=L×1032ln×60 式中：l單向行程，l=0.34m n每分鐘往返次數(shù)，取n=3 代入數(shù)據(jù)解得：T= 89869h , T>Th，所選導(dǎo)軌類型符合.由網(wǎng)址 ， 選擇GGBAA/AL四方向等載荷型滾動直線導(dǎo)軌副系列絲杠副滾珠。如下圖所示：選擇GGB16AA型號，其額定基本靜載荷.4）驗算額定靜載荷 取安全系數(shù)f0=3，按下式驗算 其中=760N ， 滿足要求5、步進電機的設(shè)

6、計計算和選用 已知快進速度： 絲桿導(dǎo)程: 所以最高轉(zhuǎn)速： 最高頻率：1計算系統(tǒng)在電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量 工作臺快速移動時的等效轉(zhuǎn)動慣量： 式中：M=187kg , , 代入上式解得：轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)換到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量： 式中：D絲桿公稱直徑12mm. l支座總長，l=400mm 代入算得：因此總的轉(zhuǎn)動慣量為：2電動軸轉(zhuǎn)矩的計算1）空載啟動時，電動機的加速轉(zhuǎn)矩：式中的為絲杠的最高轉(zhuǎn)速 為電機加減速時間（0.2s）所以：2）電機軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 式中的為伺服傳動鏈的總效率，取0.83）計算附加摩擦力矩式中的為滾珠絲杠示預(yù)緊時的效率，取0.9。 因此由述計算可知電動機的總的轉(zhuǎn)矩為4) 步進電動機的選

7、擇根據(jù)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(zhuǎn)矩為1.2>我所需要的0.0268。其外形結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖所示：6、聯(lián)軸器的選擇6.1、聯(lián)軸器的介紹 聯(lián)軸器屬于機械能用零誤了件范疇，用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖，減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。6.2、聯(lián)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(lián)軸器的尺寸大小并選擇相應(yīng)的型號。絲杠軸端=12mm，電機軸端=9.5mm，由網(wǎng)址：根據(jù)軸徑選擇聯(lián)軸器的規(guī)格

8、型號為：LK7-25-SLK7-257、軸承座的選擇根據(jù)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：其參數(shù)為：根據(jù)參數(shù)，我所選的型號為EK-12裝配參數(shù)：四、硬件系統(tǒng)設(shè)計 1、DMC3000 DMC3000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(lián)動等復(fù)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?？ㄉ系念A(yù)置寄存器可預(yù)先存儲下一運動的數(shù)據(jù)，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

9、曲線、編碼器或光柵計數(shù)、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DMC3000 特點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(guān)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MOTION3000 測試軟件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

10、向15）每軸編碼器輸入脈沖頻率最大1MHZ16）板卡號ID 設(shè)置 ，同一電腦最多可插12 塊卡17）支持手輪和JOG 功能 18）可編程中斷源19）DMC3400 DLL 函數(shù)庫和適用于Windows 95/98/NT/200020）可用VB/VC/C+ BUILDER 等編程控制卡原理結(jié)構(gòu)見下圖XY工作臺控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖四、總結(jié)經(jīng)過10天時間的課程設(shè)計完成了整個鉆床XY工作臺的機械部分的設(shè)計、計算及選取。在結(jié)構(gòu)上看似簡單，但是真正在著手的時候發(fā)現(xiàn)自己還有很多方面不懂，因此需要努力加強自己的專業(yè)方面的理論知識及實踐能力。本次設(shè)計的主要內(nèi)容包括，滾珠絲杠，滾動導(dǎo)軌及步進電動機的計算及選取和軸承座、聯(lián)軸器的選取。在其計算方面我采用了最常規(guī)的方法，因此對于所設(shè)計的工作臺的實用性有一定的保障。另外在導(dǎo)軌座，工作臺及其配裝的設(shè)計中，加入了自己的一些想法，有所創(chuàng)新，也希望能夠經(jīng)的住實踐的考驗。在設(shè)計中也遇到了一些問題，感謝梁蔓安老師的精心指導(dǎo)，由于本人經(jīng)驗不足，專業(yè)水平有