雙坐標(biāo)十字滑臺的設(shè)計(jì)

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1、雙坐標(biāo)十字滑臺的設(shè)計(jì)一．機(jī)械部分1.設(shè)計(jì)目的1.1加深理解和掌握《機(jī)電一體化》、《計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、《數(shù)控技術(shù)》等課程的基本知識，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力。1.2培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)課題的需要，選用參考書，查閱有關(guān)工程手冊的技術(shù)數(shù)據(jù)、圖標(biāo)和文獻(xiàn)資料的能力。2.設(shè)計(jì)任務(wù)2.1組號1.工作臺長X寬（mm）：390X290。工作臺工作重量：1800N2.2工作臺行程：△Z=工作臺長-100△Y=工作臺寬-1002.3脈沖當(dāng)量：0.005—0.008mm/p3.設(shè)計(jì)要求3.1工作臺進(jìn)給運(yùn)動采用滾珠絲杠螺母傳動；3.2滾珠絲杠支承方式為雙推—簡支型；3.3驅(qū)動電機(jī)為

2、反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)；3.4步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間采用齒輪降速、要求消除齒輪傳動的82間隙。4.設(shè)計(jì)步驟4.1總體方案的選擇與確定；4.2設(shè)計(jì)方案論證后查閱資料。5.工作量5.1零號裝備圖一張；5.2設(shè)計(jì)說明書一個（30頁以上）。6.工作臺結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)6.1數(shù)控工作臺采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)控位結(jié)構(gòu)，其單項(xiàng)驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-1所示。826.2滾珠絲杠設(shè)計(jì)下絲杠設(shè)計(jì)滾珠絲杠時，已知工作條件是：工作載荷F=900+400=1300（N）使用壽命L，h=10000（h），絲杠的工作長度（或螺母的有效行程）L=0.31（m）、絲杠的轉(zhuǎn)速n（平均轉(zhuǎn)速n=100r/min或最大轉(zhuǎn)速r/mi

3、n），以及滾道硬度58-63HRC和運(yùn)轉(zhuǎn)精度。6.2.1計(jì)算載荷FcFc=KF*KH*KAFM=1.21.01.01150=1380N查表2-6取KF=1.2、查表2-7取KH=1.0、查表2-4取D級精度、查表2-8取KA=1.0。6.2.2計(jì)算額定動載荷，計(jì)算值Ca’Ca‘==1380=5125.3N6.2.3根據(jù)Ca‘選擇滾珠絲杠副，假設(shè)選用Fc型號，按滾珠絲杠副的額定動載荷等于或稍大于Ca‘的原則，查表2-9選以下型號82規(guī)格：NN考慮各種因素選用，由表2-9得絲杠副數(shù)據(jù)：公稱直徑：導(dǎo)程：P=4mm螺旋角：滾珠直徑：d=2.381mm按表2-1中尺寸公式計(jì)算：滾道半徑：

4、R=0.521d=1.238mm偏心距：e=(R-d/2)mm6.2.4穩(wěn)定性驗(yàn)算6.2.4.1絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷Fcr（N），按下式計(jì)算：Fcr=式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼E=206GPa；L為絲杠工作長度（m）；Ia為絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性矩（m4）；u為長度系數(shù)，見表2-10Ia=82取u=2/3，則Fcr=N安全系數(shù)S=。查表2-10[s]=2.5---3.3,S>[s],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。6.2.4.2高速長絲杠工作時，可能發(fā)生共振，因此需要驗(yàn)算其不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速——臨界轉(zhuǎn)速ncr。需求絲杠的最大轉(zhuǎn)速nmax

5、cr（r/min）可按下式計(jì)算：ncr=9910式中fc為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表2-10，取Fc=3.927u=2/3，則ncr=ncr>nmax=10000r/min,所以絲杠工作時，不會發(fā)生共振。6.2.4.3此外滾珠絲杠副還受D0n值的限制，通常要求D0n<7*104mmr/min，D0n=20所以絲杠副工作穩(wěn)定。6.2.4.4剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在工作負(fù)載下F（N）和轉(zhuǎn)矩T（N*m）共同作用下起每個導(dǎo)程的變形量△l0（m）為△l0=式中A為絲杠截面積，A=，Jc82為絲杠的極慣性矩Jc=，G為絲杠切變模量，對鋼G=83.3，J（N*m）為轉(zhuǎn)矩，T=式中，ρ為摩擦角，其正切函數(shù)值

6、為摩擦系數(shù)，F(xiàn)M為平均工作載荷，按最不利的情況?。ㄆ渲蠪=Fm）則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為△l=通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差△l應(yīng)小于其傳動精度的1/2，即該絲杠的△l滿足上式，所以其剛度可滿足要求。6.2.4.5效率驗(yàn)算滾珠絲杠副的傳動效率為η=n要求在90%--95%之間，所以該絲杠副合格。經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證，各項(xiàng)性能均符合題目要求，可選用。82下絲杠的設(shè)計(jì)要求如下：設(shè)計(jì)滾珠絲杠時，已知工作條件是：工作載荷F=900（N）使用壽命L，h=10000（h），絲杠的工作長度（或螺母的有效行程）L=0.31（m）、絲杠的轉(zhuǎn)速n（平均轉(zhuǎn)速n=100r/min或最大轉(zhuǎn)速r/

7、min），以及滾道硬度58-63HRC和運(yùn)轉(zhuǎn)精度。同上述的計(jì)算及驗(yàn)算校核選取考慮各種因素選用上絲杠的承受載荷比下絲杠小顧選用完全可以上下絲杠均選用型號6.2．5絲杠軸承的選擇型號：52202數(shù)量：2參數(shù)及尺寸d=12mmD=32mm=22mm=16.5KNA=0.003=4800r/minB=5mm型號：6201數(shù)量：4參數(shù)及尺寸d=12mmD=32mmB=10mm=6.82KN=1900r/min=18.3mm=26.1mm=0.66.2．6絲杠的消隙采用墊片調(diào)隙式82調(diào)整墊片的厚度使螺母