手自一體螺旋絲桿升降機

PAGEPAGE37安徽建筑大學(xué)課程設(shè)計設(shè)計題目手自一體螺旋絲桿升降機學(xué)生姓名專業(yè)班級指導(dǎo)老師學(xué)院院長評閱人2015年11月20日畢業(yè)設(shè)計真實性承諾及指導(dǎo)教師聲明學(xué)生畢業(yè)設(shè)計真實性承諾鄭重聲明：本人所提交的畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，獨立進行設(shè)計工作所取得的成果，內(nèi)容真實可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計不含其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的研究成果。對本設(shè)計做出具體貢獻的個人和集體，均已在設(shè)計說明書以明確方式標明。如被發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔相應(yīng)的法律責任和一切后果。學(xué)生(簽名)： 日期：指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計真實性審核的聲明鄭重聲明：本人已經(jīng)對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計所涉及的內(nèi)容進行了嚴格審核，確定其設(shè)計成果均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對他人成果的引用已經(jīng)明確說明引用的出處，如出現(xiàn)抄襲等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿負連帶責任。指導(dǎo)教師（簽名）： 日期： 注：此聲明由指導(dǎo)教師和學(xué)生本人親筆簽名。

摘要本次設(shè)計的題目是手自提一體螺旋絲桿升降機的設(shè)計，螺旋絲桿升降機是一種常用的舉升舉升裝置。它主要包括驅(qū)動電機，減速機，傳動軸，絲桿螺母，滑塊滑軌，升降平臺組成。工作時，利用升降機上的電機和減速器帶動絲桿驅(qū)動式裝置中的絲桿作旋轉(zhuǎn)運動，從而使得螺母作直線運動，而平臺是固定在螺母上的，因此平臺沿著滑軌上下運動。本次設(shè)計的絲桿升降平臺可以以10米/分鐘的提升速度來提升100kg的物品。在本設(shè)計中，對電機的選用，減速機的選用，傳動軸的設(shè)計校核，以及絲桿滑塊導(dǎo)軌進行了詳細的設(shè)計計算，保證產(chǎn)品滿足使用要求。關(guān)鍵字：絲桿升降機滾珠絲桿滑塊導(dǎo)軌目錄TOC\o"1-3"\h\u23509摘要 220410第一章緒論 539991.1背景和意義 5187631.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6166951.2.1國外研究現(xiàn)狀 6121701.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 6187631.3本文研究的內(nèi)容 64785第二章螺旋絲桿升降機方案設(shè)計 8236802.1任務(wù)分析 8130232.2方案確定 8第三章滾珠絲桿升降結(jié)構(gòu)設(shè)計 14第五章電機減速機的選型計算 14第六章傳動軸的設(shè)計計算 14\l"_Toc320522240"6.1主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 14\l"_Toc320522241"6.2軸的校核 145319總結(jié) 216711致謝 2214255參考文獻 23第一章緒論1.1背景和意義現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透，從而使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)展了巨大變化，工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”的發(fā)展階段。自動托盤系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)，它在現(xiàn)代倉儲物流，商品零售等作業(yè)過程中正越來越多地取代傳統(tǒng)手工作業(yè)。它是集機械、電子、計算機等高新技術(shù)于一體的。它廣泛應(yīng)用于倉庫自動作業(yè)。在快餐店，藥店等零售業(yè)的運用也日趨廣泛。在本題主要是設(shè)計自動托盤的機械部分設(shè)計，主要完成托盤的出架和入架的動作。貨物先是通過某種動作到升降機上的，然后升降機運動到了要存放該紅貨物的貨架前，如是進入到了該設(shè)計的范疇。該課題就是研究升降機在貨架前以后的動作。之后的動作是貨物的入架或出架動作，貨物的入架是單片機得到信息后給電動機得電正轉(zhuǎn)，使絲桿運動利用拔桿把升降機中的托盤推出并進入到要存放該貨物的貨架中，當托盤完全進入貨架后，單片機給電動機一個信息使它停止正轉(zhuǎn)，到止托盤的入架動作完成。其中托盤的出架動剛好相反，它是利用拔桿與托盤上的拉扣連接后將其拉入升降機中完成動作。它們的連接是利用單片機給電磁鐵信息使它動作連接拔桿與拉扣。該設(shè)計中用到了電磁鐵和接近開關(guān)，在托盤的入、出架時拔桿與托盤都是通邊電磁鐵聯(lián)接為一體的，使托盤的出、入架更為精確高效。而在判斷電磁鐵該何時動作使拔桿與拉扣連接是用到了接近開關(guān)，它為單片機反饋拔桿與拉扣之間距離的信息，告知單片機現(xiàn)在可以連接拔桿與托盤了。從而實現(xiàn)高效準確的托盤出、入貨架。本課題是自動托盤作業(yè)系統(tǒng)中出架與入架的機械實現(xiàn)部分。其設(shè)計目的是為了實現(xiàn)倉庫存取的自動化作業(yè)，更深入地理解機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計與工作過程。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著國內(nèi)絲桿升降機水平的政策調(diào)整，出現(xiàn)了飛速發(fā)展的局面，及時了解絲桿升降機相關(guān)行業(yè)的資訊就顯得特別重要，下面我們來了解一下絲桿升降機發(fā)展趨勢、前景：絲桿升降機與工程機械相關(guān)的基建項目主要是道路、鐵路、城市公交、水利、電力、航空等6方面的投資。對于升降機械來說，中小噸位的升降機械國內(nèi)制造企業(yè)基本可以滿足，但是在作業(yè)性能、可靠性、吊裝的精準上參差不齊，不能滿足現(xiàn)代施工、安裝、作業(yè)的需求。大型輪式升降機在04年之前主要為進口，國內(nèi)基本沒有制造商，徐重經(jīng)過近7年的不斷探索，已擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，從130t-150t相對完善的大噸位全地面升降機系列。但是面對國家不同投資項目的需求，通用型的大噸位升降機產(chǎn)品已不能完全滿足項目使用需求，要想全面占領(lǐng)國內(nèi)市場，必須從基建項目特殊工況需求中出發(fā)，針對性開發(fā)大噸位輪式升降機市場。絲桿升降機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輪式升降機產(chǎn)業(yè)如何將全球金融危機轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一機遇？企業(yè)如何將國家刺激政策轉(zhuǎn)化為企業(yè)發(fā)展的機遇？我們認為，第一、整合技術(shù)資源進行產(chǎn)品系列的升級；第二、抓住國家4萬億投資的重大及熱點建設(shè)項目，針對性開發(fā)、改進產(chǎn)品，適應(yīng)建設(shè)項目對輪式升降機的需求。針對于此，公司及時調(diào)整發(fā)展方向，主營絲桿升降機，蝸輪絲杠升降機，螺旋絲杠升降機等多種產(chǎn)品。整合技術(shù)資源進行產(chǎn)品系列的升級:面對當期用戶市場走向，針對國家重點投資建設(shè)項目對全系列升降機產(chǎn)品進行了市場態(tài)勢分析，詳細劃分了各中噸位產(chǎn)品區(qū)間的作業(yè)應(yīng)用范圍，同時以為用戶提供更大的起重作業(yè)性能、可靠性、吊裝的精準性為系列產(chǎn)品升級的指導(dǎo)思想，結(jié)合公司已形成的智能控制技術(shù)、組合平衡重技術(shù)、整體優(yōu)化技術(shù)、單缸插銷技術(shù)以及人性化設(shè)計等成熟技術(shù)，將前期積累的成熟技術(shù)應(yīng)用在系列產(chǎn)品的升級中。絲桿升降機解讀國家基礎(chǔ)建設(shè)的投資政策及投資流向，與升降機械相關(guān)的鐵路、公路、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，中型起重設(shè)備需求量最大，安裝的速度、設(shè)備的出勤率、安裝的精確度已成為施工單位購買設(shè)備的首要考慮條件。目前國內(nèi)市場通用升降機，基本為各生產(chǎn)廠家不斷完善產(chǎn)品系列時期所推出的產(chǎn)品，相對忽視了對產(chǎn)品可靠性的改進，對結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、新技術(shù)的運用推廣為用戶帶來更大的使用性能，創(chuàng)造更大的利潤空間，造成產(chǎn)品與用戶市場的部分脫節(jié)。效果也都不太好。1.3本文研究的主要內(nèi)容本課題要求是對螺旋絲桿升降機進行設(shè)計。其主要設(shè)計內(nèi)容為：1、螺旋絲桿升降機的方案設(shè)計；2、滾珠絲杠副的選擇與計算3、直線滾動導(dǎo)軌副的選擇計算；4、伺服電機的選擇計算；5、傳動軸的設(shè)計校核；6、螺旋絲桿升降機的零件圖及裝配圖；

第二章絲桿升降機方案設(shè)計2.1設(shè)計要求本次設(shè)計的是絲桿升降平臺，是利用電機帶動絲桿旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)平臺升降的一個設(shè)備，實現(xiàn)的技術(shù)要求如下：要把電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為載物升降平臺的直線運動。載物品臺尺寸滿足：1500mm×800mm。最大升降重量（包括升降平臺）：250kg。最大升降速度10米/分鐘。升降臺行程1700mm。升降平臺在導(dǎo)軌上來回行使。設(shè)備總體尺寸：1890×1090×2380mm2.2方案設(shè)計依據(jù)工作原理及技術(shù)要求，設(shè)備應(yīng)包括驅(qū)動系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，絲桿滑塊升降系統(tǒng)組成?？傮w布局設(shè)計：由于設(shè)備尺寸較大，所以采用四組滑塊支撐升降臺，左右兩個升降絲桿螺母與平臺螺栓連接，兩組絲桿同步升降帶動載物臺上下運動。為了節(jié)省空間，將動力傳動結(jié)構(gòu)布置在設(shè)備上方。絲桿手動升降是通過直角減速機手輪帶動的。傳動系統(tǒng)設(shè)計:設(shè)備左右兩側(cè)升降絲桿必須同步運行，否則會卡住，因此絲桿的用一根傳動軸帶動，考慮到所需要的扭矩較大，傳動結(jié)構(gòu)應(yīng)包含減速裝置。由于電機傳動系統(tǒng)布置在設(shè)備上方，與絲桿軸心成垂直關(guān)系，因此絲桿的驅(qū)動可以采用直角減速機帶動。總的傳動路徑為：電機-減速機-傳動軸-直角減速機-絲桿螺母—滑塊-升降平臺上下運動。由于設(shè)備需要較高的精度，采用伺服電機傳動；又提升重物所需扭矩較大，因此采用減速機放大扭矩，且電機輸出軸與傳動軸垂直，因此在電機輸出軸與傳動軸之間采用了蝸輪蝸桿減速機減速機。為了防止平臺碰撞，在機架上下面設(shè)計了防撞緩沖塊。綜合，設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.所示。圖2.1a絲桿升降機結(jié)構(gòu)圖1.伺服電機2.蝸桿渦輪減速機3.滾珠絲桿4.螺母5.升降臺6.機架7.限位緩沖塊圖2.1b絲桿升降機結(jié)構(gòu)圖1.傳動軸2.直角減速機3.手輪第三章滾珠絲桿升降結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1設(shè)計參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)，取設(shè)計參數(shù)為：兩跟絲桿升降載物總重250KG,所以單根絲桿承重125kg，絲桿行程1700mm，絲桿最大運行速度167m/s,加速度時間定位精度要求為0.01mm。3.2滾珠絲杠的設(shè)計計算及選擇3.2.1滾珠絲杠副的支承形式支承應(yīng)限制絲杠的軸向竄動.較短的絲杠或垂直安裝的絲杠,可以一端固定,一端無支承.水平安裝絲杠較長時,可以一端固定,一端游動;對于精密和高精度機床的滾珠絲杠副,為了提高絲杠的拉壓剛度,可以兩端固定.為了補償熱膨脹和減少絲杠下垂,兩端固定絲杠時還可以進行預(yù)拉伸。一般情況下,應(yīng)以固定端作為軸向定位基準,從固定端起計算絲桿杠副的長度誤差.此外,應(yīng)盡可能固定端作為驅(qū)動端?？紤]到本設(shè)計的結(jié)構(gòu)與要求,為了便于安裝且鋁合金機架本身剛度不是很大，采用兩端固定的支撐方式圖3.2滾珠絲桿固定形式3.2.2滾珠絲杠副的傳動特點1.傳動效率高效率高達90%~95%,耗費的能量僅為滑動絲杠的1/3。2.運動具有可逆性即可將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動,又可將直線運動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動,且逆?zhèn)鲃有蕩缀跖c正傳動效率相同。3.系統(tǒng)剛度好通過給螺母組件內(nèi)施加預(yù)壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度,可滿足各種機械傳動要求,無爬行現(xiàn)象,始終保持運動的平穩(wěn)性和靈敏性。4.傳動精度高經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有和高的制造精度,又由于摩擦小,絲桿副工作時溫升和熱變形小,容易獲得較高的傳動精度。5.使用壽命長滾珠是在淬硬的滾道上作滾動運動,磨損極小,長期使用后仍能保持其精度,因而壽命長,且具有很高的可靠性。其壽命一般比滑動絲杠高5~6倍。6.不能自鎖特別是垂直安裝的絲杠，當運動停止后，螺母將在重力作用下下滑，故常需設(shè)置制動裝置。7.制造工藝復(fù)雜滾珠絲杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。由于滾珠絲杠副獨特的性能而受到極高的評價,因而已成為數(shù)控機床,精密機械,各種省力機械設(shè)備及各種機電一體化產(chǎn)品中不可缺少的傳動機構(gòu)。3.2.3絲杠的設(shè)計計算1.單根絲杠載荷:I)當滾珠絲桿帶動載物升降臺快速進給上升時，此時其受到載物臺重力，加速度帶來的慣性力，摩擦阻力合力一致，所需要的軸向力F升最大。分析此時受力狀態(tài)，絲桿受到阻力包括：載物臺重力Gz=9.8*125kg=1225N；滑塊阻力摩擦阻力f；最大加速度慣性力F慣。即滾珠絲桿承受的總阻力F升=GX+f+F慣。由于滾珠滑塊摩擦阻力很小，因此f忽略不計算，只需求F慣。根據(jù)設(shè)計條件，載物臺快進速度為10m/min,即0.167m/s,其加速度時間，則載物臺升降加速度從而慣性力那么絲桿上升進給時最大軸向阻力II)當滾珠絲桿快速進給下降時，絲桿的最大加速度和快速上升時一直，只是方向相反，分析絲桿螺母受力，根據(jù)受力平衡條件有2.絲杠導(dǎo)程Ph設(shè)計空載時，工作臺最大速度:Vmax=10m/min=10000mm/min3.當量轉(zhuǎn)速絲桿當量轉(zhuǎn)速計算（式3.1）式中：本次設(shè)計，絲桿運行轉(zhuǎn)態(tài)有:空載運行，運行速度20m/min，轉(zhuǎn)速2000r/min,占時50%:載物上升和下降均為10m/min,轉(zhuǎn)速1000r/min,各自占時25%。則絲桿的當量轉(zhuǎn)速4.當量負荷絲桿當量負載式中取空載時絲桿負重60kg，即588N;負載上升時；負載下降時，則3.2.4絲杠的初步選擇1.絲桿直徑的選擇絲桿為預(yù)緊方式，預(yù)壓力p計算如下那么絲桿最大軸向負載假設(shè)絲桿預(yù)期壽命Lh為12000h，那么絲桿總回轉(zhuǎn)壽命L那么絲桿的動負載又C-絲桿的動額定負荷2.初選絲桿從HIWIN滾珠絲桿選型目錄中挑選FSW型螺母，F(xiàn)SW型螺母是法蘭型，單螺母，回流管在螺帽內(nèi)。FSW型螺母絲桿尺寸規(guī)格如表3.2所示。根據(jù)表3.2選取FSW32-10B2型滾珠絲桿，其公稱直徑32mm，導(dǎo)程為10mm。公稱直d0=32mm絲桿根徑d1=29.3mm鋼球直徑dw=3.175mm，圈數(shù)=2.5圈，動負載C=1886kgf，靜負載Co=5666kgf剛度kc=55kgf/μm。表3.2FSW型滾珠絲桿尺寸表3.絲桿螺紋長度LuLu=工作臺最大行程(1700)+螺母長度(60)+兩端余程(25)=1700+60+85×2=1930mm4.支承距離L支承距離L>Lu=1810mm，結(jié)合實際使用取L=1970mm3.2.5絲杠的校核計算滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震動固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負荷的滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度KO有絲桿本身的拉壓剛度KS，絲桿副內(nèi)滾道的接觸剛度KC，軸承的接觸剛度Ka，螺母座的剛度Kn，按不同支撐組合方式計算而定。4.2.1臨界壓縮負荷驗證絲桿的支撐方式對絲桿的剛度影響很大，采用一端固定一端支撐的方式。臨界壓縮負荷按下列計算：式中E材料的彈性模量E鋼=2.1X1011（N/m2）LO最大受壓長度（m）K1安全系數(shù)，取K1=1.3Fmax最大軸向工作負荷（N）f1絲桿支撐方式系數(shù)：f1=15.1I=絲桿最小截面慣性距（m4）式中do是絲桿公稱直徑（mm）dw滾珠直徑（mm），絲桿螺紋不封閉長度Lu=工作臺最大行程+螺母長度+兩端余量Lu=1930mm支撐距離LO應(yīng)該大于絲桿螺紋部分長度Lu，選取LO=1950mm代入上式計算得出Fca=5.8X108N可見Fca＞Fmax，臨界壓縮負荷滿足要求。4.2.2臨界轉(zhuǎn)速驗證滾珠絲杠副高速運轉(zhuǎn)時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速：式中：A絲桿最小截面：A=絲杠內(nèi)徑，單位；P材料密度p=7.85*103(Kg/m)臨界轉(zhuǎn)速計算長度，單位為，本設(shè)計中該值為=148/2+300+(620-488)/2=440mm安全系數(shù)，可取=0.8fZ絲杠支承系數(shù)，雙推-簡支方式時取18.9經(jīng)過計算，得出=6.3*104，該值大于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。4.2.3絲桿拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度Ke的計算公式式中A——絲杠最小橫截面，；螺母座剛度KH=1000N/μm。當導(dǎo)軌運動到兩極位置時，有最大和最小拉壓剛度，其中，L植分別為750mm和100mm。經(jīng)計算得：式中Ke——滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)；KH——螺母座的剛度(N/μm)；KH=1000N/μmKc——絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度(N/μm)；KS——絲杠本身的拉壓剛度(N/μm)；KB——軸承的接觸剛度(N/μm)。經(jīng)計算得絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠大于1500r/min，能滿足要求。第四章滑塊導(dǎo)軌的選擇計算4.1.1滑塊導(dǎo)軌的介紹一、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4.1所示：圖4.1滑塊導(dǎo)軌介紹當導(dǎo)軌與滑塊作相對運動時，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進入返向孔后再進入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進行滾動運動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進入滑塊內(nèi)部。二、特點滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當?shù)匿撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，即驅(qū)動信號與機械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動功率大幅度下降，只相當于普通機械的十分之一。與V型十字交叉滾子導(dǎo)軌相比，摩擦阻力可下降約40倍。適應(yīng)高速直線運動，其瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高約10倍。能實現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。動摩擦，大大降低二者之間的運動摩擦阻力，從而獲得：能實現(xiàn)無間隙運動，提高機械系統(tǒng)的運動剛度。成對使用導(dǎo)軌副時，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)件的機械制造成本與難度。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點接觸時大大提高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。導(dǎo)軌采用表面硬化處理，使導(dǎo)軌具有良好的可校性；心部保持良好的機械性能。簡化了機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造。4.2滾動直線導(dǎo)軌的選擇程序在設(shè)計選用滾動直線導(dǎo)軌時，除應(yīng)對其使用條件，包括工作載荷、精度要求、速度、工作行程、預(yù)期工作壽命進行研究外，還須對其剛度、摩擦特性及誤差平均、阻尼特性等綜合考慮，從而達到正確合理的選用，以滿足主機技術(shù)性能的要求。4.3.3X向滑塊的負荷計算平臺采用四角工四組滑塊支撐，由于負載不大，預(yù)選選上銀產(chǎn)品中負荷EGH25SA滑塊?；瑝K參數(shù)如圖4.1所示。圖4.1EGH-SA滑塊參數(shù)負載計算：根據(jù)直線傳動技術(shù)與設(shè)備選用手冊表1-5可得靜力和考慮慣性力作用下滑塊負載計算如表4-1所示。表4-1垂直布置滑塊導(dǎo)軌靜力作用單個滑塊負荷的計算初步選取設(shè)計條件:平臺總重250kg;尺寸：長×寬=1500mm×800mm；滑軌跨距c=250mm,滑塊跨距d=400mm；主軸箱重心作用點到導(dǎo)軌面距離L=100mm，主軸箱滑板重心作用點到導(dǎo)軌面距離h=50mm。根據(jù)表4-1計算滑塊負荷：F=110×9.8=1078N；W=32×9.8=314N；h=50mmL=100mmc=250mmd=400mm計算滑塊受力參數(shù)如下：3.3.4導(dǎo)軌的選擇及校核1.滑塊選取選定條件：等效載荷滑塊收到水平和垂直方向的兩個作用力，根據(jù)THK產(chǎn)品選型計算手冊，其等效載荷計算公式為2.行程根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)的要求，選定行程3.往復(fù)次數(shù)（次/分）4.壽命要求假設(shè)機器壽命為5年，則導(dǎo)軌壽命為小時（H）同時由于兩個滑塊裝在一個導(dǎo)軌上，因此接觸系數(shù)。5.根據(jù)靜態(tài)安全系數(shù)選型號（3-1）其中——靜態(tài)安全系數(shù)——載荷系數(shù)（在無外部沖擊或振動、低速時取1.5）——基本額定靜載荷——最大載荷現(xiàn)設(shè)靜態(tài)安全系數(shù)則有（3-2）在正常運行時一般選取安全系數(shù)為5，根據(jù)上述情況，選取上銀HG35CA（）的導(dǎo)軌。2.壽命校核根據(jù)標準壽命計算公式若使用17500小時，則總的移動距離為：（3-3）其中——溫度系數(shù)（由手冊查得當導(dǎo)軌的工作溫度小于100時，其溫度系數(shù)取1.0）——硬度系數(shù)（為了使直線運動系統(tǒng)達到最佳承載能力，需要保持導(dǎo)軌的硬度在HRC58-62，由手冊查得為1.0）——基本動載荷所以解得因此，選取的產(chǎn)品滿足使用要求。第五章電機減速機的選型計算5.1相關(guān)計算根據(jù)設(shè)計任務(wù)，Z軸絲桿進給傳動路徑為：5.2電機的選用伺服電機—蝸桿渦輪減速機—傳動軸—直角減速機—滾珠絲桿—滑臺。伺服電機選擇主要根據(jù)：滿足功率要求以及滿足扭矩要求即可。首先計算Z軸滑臺運行所需最大功率，根據(jù)使用要求，當Z軸絲桿處于最大速度且阻力最大時此時功率P用最大，此時有：效率計算：取蝸桿渦輪減速機效率傳動軸兩端軸承支撐，效率直角減速機效率絲桿裝置傳動效率則中效率則選用的電機所需功率本次設(shè)計選用的伺服電機為松下伺服電機，松下伺服電機型號表如3.3所示。根據(jù)上面計算，考慮到忽略的阻力計算，安全系數(shù)綜合因素，初選1500W松下帶制動器伺服馬達MDDK5540。該款電機額定功率為1500W，額定扭矩2.41N.m,自身慣量為，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。表3.3松下伺服馬達型號表5.3減速機選用本次設(shè)計減速機共有兩種，一種是與電機直連的蝸桿渦輪減速機，一種是是與絲桿連接的直角減速機。蝸桿渦輪減速機主要用于將電機扭矩放大滿足使用要求，直角減速機只用來將動力轉(zhuǎn)向希望效率越高越好。直角減速機選擇選用傘式齒輪減速機，尋找相關(guān)資料日邦減速機ZTH型減速機比較合適，圖5.1是其實物和參數(shù)表。圖5.2日邦ZTH減速機根據(jù)傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速需要，選用減速比為1：1的ZT90直角減速機即可。2.蝸桿渦輪減速機選用傳動比計算：蝸桿渦輪所需減速比，根據(jù)傳動功率和傳動比需要，選擇RV75型蝸桿渦輪減速機。具體參數(shù)如圖5.3所示：圖5.3RV減速機5.4電機扭矩驗算5.4.1負載慣量的計算Z軸絲桿升降系統(tǒng)慣量如圖3.6所示。圖3.6絲桿慣量計算示意圖1.Z向絲桿傳動系統(tǒng)慣量計算主要包括絲桿慣量、平臺慣量、齒輪組慣量。參照圖3-6，先將絲桿和平臺的慣量折算到齒輪4軸上，然后在將絲桿滑臺折算慣量與其他齒輪組折算到電機軸上。2.絲杠繞II軸的轉(zhuǎn)動慣量因為絲桿截面直徑不一樣，根據(jù)上面絲桿長度選擇，可以近似將絲桿總長折算為700mm，平均直徑30mm，進行近似計算。3.工作臺折算到II軸的轉(zhuǎn)動慣量4.齒輪4繞II軸的轉(zhuǎn)動慣量5.絲桿平臺折算到電機軸慣量由對齒輪4的慣量計算可以知道，齒輪4的慣量相對于絲桿，平臺的慣量是很小的，因此可以將齒輪4，齒輪3，齒輪2的轉(zhuǎn)動慣量忽略，只需將絲桿和平臺的慣量折算到電機軸以及齒輪1的轉(zhuǎn)動慣量計算即可。將絲桿和平臺轉(zhuǎn)動慣量折算到I軸——電機軸的計算公式為：6.齒輪6繞II軸的轉(zhuǎn)動慣量7.繞I軸的轉(zhuǎn)動慣量之和3.2.2負載轉(zhuǎn)矩的計算1.快速空載啟動時電動機所需力矩為2.最大切削負載時電機所需力矩；3.快給速進時電機所需力矩4.快速空載力矩計算I)根據(jù)使用特點，Z軸電機所需最大力矩為裝置快速空載啟動時，此時有：II)III)IV)顯然電機轉(zhuǎn)矩滿足要求第七章傳動軸的設(shè)計傳動軸的設(shè)計包括如下內(nèi)容：軸的材料選擇，軸徑的初步估算，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，按彎扭合成進行軸的強度校核，按疲勞強度進行軸的精確交合，軸的公差與配合的確定，軸的工作圖的繪制。5.1軸材料選定軸的材料用碳鋼及合金鋼，減速裝置的軸以45號鋼調(diào)質(zhì)處理應(yīng)用最為廣泛，硬度217HB~255HB，，，，。5.2傳動軸設(shè)計5.2.1初步估算軸的最小直徑軸的直徑，可根據(jù)軸所傳遞的功率及軸的轉(zhuǎn)速,按下式進行估算：式中：C——與軸材料有關(guān)的系數(shù)，由《機械設(shè)計》表16.2查得，根據(jù)軸的材料取115。由上面計算知，傳動軸軸傳動功率P=1.5KW，轉(zhuǎn)速n=80r/min。代入（式5.1），得該段軸由于和減速齒輪連接，有一鍵槽，因此將計算值加大5%，應(yīng)為115mm5.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計確定軸各段的直徑圖6.1軸的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示，軸的最小直徑大于115mm，軸段1、5安裝兩個角接觸球軸承實現(xiàn)固定,然后安裝一隔套，大V帶輪，所以取軸段1直徑=25mm，長度L1=52mm;軸段2為擋