二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)【含CAD高清圖紙和說明書所見所得】

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X軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇33、X軸圓柱斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)64幾何尺寸計(jì)算10四、X軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算101.X軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算102.X軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算13五、Y軸方案及參數(shù)計(jì)算141.Y軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇142.Y軸聯(lián)軸器選擇17六、Y軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算171.Y軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算172.Y軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算20七、繪制裝配圖21八、電氣原理圖設(shè)計(jì)221.典型數(shù)控工作臺(tái)電氣原理圖的說明22九、參考文獻(xiàn)：25一、機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)；（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，解決工程技術(shù)問題的動(dòng)手能力；（3）進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計(jì)的基本功訓(xùn)練，包括以下10方面基本功：1）查閱文獻(xiàn)資料；2)分析與選擇設(shè)計(jì)方案；3）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4）電氣控制原理設(shè)計(jì)；5）機(jī)電綜合分析；6）繪工程圖；7）運(yùn)動(dòng)計(jì)算和精度計(jì)算；9）撰寫設(shè)計(jì)說明書；10）貫徹設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。二、機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的原始數(shù)據(jù)，在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)工作。原始數(shù)據(jù)包括典型工況下，工作臺(tái)速度、進(jìn)給抗力及臺(tái)面上工作物重量；工作臺(tái)定位精度、臺(tái)面尺寸和行程。設(shè)計(jì)具體要求完成以下工作：（1）工作臺(tái)裝配圖一張（0號(hào)） （2）控制電器圖一張（1號(hào)） （3）設(shè)計(jì)說明書一份（1020頁 ） 所有圖樣均采用CAD繪制打印，設(shè)計(jì)說明書按規(guī)定撰寫。三、X軸方案及參數(shù)計(jì)算1 方案擬定方案擬定即確定工作臺(tái)傳動(dòng)的形式和控制方式及主要部件或器件的類型。（1）驅(qū)動(dòng)控制方式 由給定的工作臺(tái)精度要求較低，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，故采用單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。主要由步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路、滾珠絲杠副組成。（2）傳動(dòng)形式確定工作臺(tái)X方向和Y方向兩個(gè)坐標(biāo)分別采用步進(jìn)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。工作臺(tái)X方向采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)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(shí)減小脈沖當(dāng)量。工作臺(tái)Y方向采用直接傳動(dòng)方式，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(dòng)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。2. X軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇X參數(shù)選定與計(jì)算vx=2.0 m/min=0.033m/s，F(xiàn)x=120 N，Px=Fxvx=3.96W1）脈沖當(dāng)量選擇初選五相電機(jī)，按五相十拍工作時(shí)，步矩角=0.36,初定脈沖當(dāng)量=0.004mm/p,絲杠導(dǎo)程tsP=5 mm,中間齒輪傳動(dòng)比i為: i=(tsP)(360)=0.365(3600.004)=1.25由i確定齒輪齒數(shù)為Z1=24,Z2=30；模數(shù)m=2mm，齒寬B1=16mm,B2=15mm(計(jì)算過程見4)2)等效傳動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg1=(d14b1)32=(4.978)41.67.8510-332kg.m2 =0.7610-4 kg.m2式中：鋼密度=7.8510-3 kg/cm3同理,大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg2=1.710-4 kg.m2 由書表3-13初選滾珠絲杠 CDM2005-2.5 得到 d0=20 mm l=490 mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=(d04l)32=(2)4497.8510-33210-4 kg.m2 =0.610-4 kg.m2拖板及工作物重折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,拖板及工作物重之和約為 10+2=12kgJw=(w/g)(tsP2) 2 i2 =12(510-32) 2(1.25)2kg.m2 =4.8610-6 kg.m2因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JeJe= Jg1+ Jw+( Jg2+Js) i2 =7610-6 +4.8610-6 +(17010-6 +6010-6) (1.25)2 =2.280610-4 kg.m2 3)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算(以下為折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)矩)由書式(4-7)(4-9)可知:Mt=(Fx+Fy) tsP/(2i)= (120+0.06120) 0.005/(20.81.25)=0.101N.mMf= (Ff tsP)/(2i)= (W tsP)/(2i)=(0.06139.80.005)/ (20.81.25)=0.00609N.m上述式中為絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 =0.8，為摩擦系數(shù)取0.06 nmax=（Vmax /）(/360)=250 r/min 取起動(dòng)加速時(shí)間t=0.03 s初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)90BF006 ,其最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax=2.156Nm,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=2.25710-4 kgm2, fm=2400Hz. 故M0=(Fp0tsp)(2i) (1-02)= (1/3Fxtsp)(2i) (1-02) =(1/3) 1200.005(20.81.25) 1-(0.9)2=0.0061 N.m式中 Fp0 滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取Fx/3 Fx 進(jìn)給牽引力(N) 0 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,取0.9J =( Je +Jm)= 2.280610-4 kgm2+2.25710-4 kg.m2=4.53710-4 kg.m2M=( Je +Jm)( 2nmax)/(60t)=4.53710-4 (2250)(600.03) =0.3957N.mMq = Mmax+ Mf+ M0=0.3962+0.00609+0.0061=0.40839N.mMc = Mt+ Mf+ M0=0.101+0.00609+0.0061=0.11319 N.mMk= Mf+ M0=0.01219N.m從計(jì)算可知, Mq最大,作為初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.189 滿足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性校驗(yàn)Je /Jm=2.2806/2.257=1.01 fLfc=V1max/(60)=200/(600.004)=833=2KtT1（u1）(ZHZE)2/dauH2(1/3)（1）.試選Kt=1.6, (由1表10-6)得材料彈性影響系數(shù)ZE189.8MPa1/2（2）.(由1圖10-30得)選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433,(由1表10-7)選取齒寬系數(shù)d0.3，（3）.（由1圖10-26）查得a10.78，a2 0. 8，則aa1+a2 1.58（4）.應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取j=1 已知V=1.0m/min，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程P=5mm，則nmax=(vmax/)(/360)=(1000/0.004) (0.36/360)=250 r/min所以 N1=60njLh=602501(2830015)1.08109 N2=N1/i=1.08109/1.258.64108(5).（由1圖10-19）查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.86，KHN2=0.87(6).（由1圖10-21d）查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 Hlim1=600MPa 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2=550MPa(7).計(jì)算疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力，取安全系數(shù)S=1 H1KHN1Hlim1/S=0.86600/1516MPaH2KHN2Hlim2/S=0.87550/1478.5MpaH= （H1+H2）/2 =497.25Mpa(8).計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=9.55106Px/nx=77.9N.mm b）、計(jì)算（1）.試算小齒輪分度圓直徑d1t=2KtT1（u1）(ZHZE)2/dauH2(1/3)=21.677.92.25/（0.31.581.25）（2.433189.8/494.25）2（1/3） 9.38mm（2).計(jì)算圓周速度 v=d1tn1/(601000)0.123 m/s（3).計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt, b=dd1t=0.39.382.81mmmnt=d1tcos/Z1=9.38cos14/24=0.38mm h=2.25mnt=2.250.38mm = 0.855mm b/h=2.81/0.855=3.3（4).計(jì)算縱向重合度0.318dZ1tan=0.3180.324tan14=0.57（5).計(jì)算載荷系數(shù)K，查1表10-2，得使用系數(shù)KA=1.25,根據(jù)v=0.123 m/s ,7級(jí)精度，由書圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.01,（由書表10-4）查得KH的計(jì)算公式：KH=1.12+0.18(1+0.67d2)d2+0.2310-3b =1.14由b/h=3.3,(由書圖10-13)查得KF=1.08, 由（1表10-3）查得KH=KF=1.2,故載荷系數(shù)K=kAKvKHKH=1.251.011.21.081.6362（6）.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1=d1t(K/Kt)(1/3)=9.38（1.6362/1.6）（1/3）=9.45mm（7).計(jì)算模數(shù)mn=d1cos/Z1=9.45cos14/24=0.382mm 3）、a).按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mn=(2Kt1Ycos2/dZ12)(YFYS/F)(1/3)（1）.計(jì)算載荷系數(shù)，K=KAKvKFKF=1.251.011.21.04=1.6263（2）.根據(jù)縱向重合度=0.57，由（1圖10-28）查得螺旋角影響系數(shù)Y=0.87（3）.計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/cos3=24/cos314=26.27 Zv2=Z2/cos3=30/cos314=32.8（4）.由（1表10-5）查出,YFa1=2.592,YSa1=1.596,YFa2=2.49,YSa2=1.629,因?yàn)椋〞鴪D10-20c）小齒輪彎曲極限強(qiáng)度FE1=500MPa,大齒輪FE2380MPa,（書圖10-18）得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85 KFN2=0.88,取安全系數(shù)S=1.1F1KFN1FE1/S=386.36MPaF2KFN2FE1/S=304MPa（5）.計(jì)算大、小齒輪YFa1 YSa1/F1 、YFa2 YSa2/F2并加以比較YFa1 YSa1/F1=2.5921.596/386.36=0.0107YFa2 YSa2/F2=2.491.629/3040.013 取大齒輪數(shù)據(jù)b).設(shè)計(jì)計(jì)算mn=(2Kt1Ycos2/dZ12)(YFYS/F)(1/3)=21.626377.90.0133(cos14)2/（0.32421.58）（1/3）=0.23mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)，取mn2 mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得的分度圓直徑d1=48mm ,來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是有Z1=d1cos/mn=48cos14/223.28，取Z124，則Z2iZ1=1.2524304幾何尺寸計(jì)算（1）.中心距 a=(Z1+Z2)mn/(2cos)=(24+30)2/（2cos14）55.65 mm 所以圓整為56 mm（2）.按圓整后的中心距修正螺旋角arccos(Z1+Z2)mn/2a=arccos(24+30) 2/(256) =15.395, 因值改變不多，故參數(shù)、K、ZH等不必修正（3）.計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑d1=Z1mn/cos=242/cos15.359=49.78 mmd2=Z2mn/cos=302/cos15.359 =62.22 mm（4）.計(jì)算齒輪寬度b=dd1=0.349.7814.934mm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B1=16mm四、X軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算1.X軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算1）滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型（1）.滾珠循環(huán)方式由書表5-1查得,選擇外循環(huán)插管式（2）.軸向間隙預(yù)緊方式預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動(dòng)的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動(dòng)精度.由3表5-2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5-3查得,采用絲杠直徑20mm,導(dǎo)程為5mm30滾珠絲杠精度等級(jí)確定（1）.絲杠有效行程 由3表5-4查得le=20 mm導(dǎo)軌總長Lu =210+120+20=350mm 所以絲杠總長Lv =350-20=330mm（2）.精度等級(jí) 根據(jù)有效行程內(nèi)的平均行程允許偏差 ep=0.01/300350103=11.7查書表5-5得 精度等級(jí)為T34）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(dòng)軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動(dòng),其次才是徑向約束。由書表5-6查得,采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)支承形式.5）滾珠絲杠副的選擇高速或較高轉(zhuǎn)速情況 按額定動(dòng)負(fù)荷CCj選擇滾珠絲杠副Cj=(Fefw)/(fhftfafk)(60Lhne)/(106)1/3式中 Cj-滾珠絲杠副的計(jì)算軸向動(dòng)負(fù)荷(N) Fe-絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷(N)，取進(jìn)給抗力和摩擦力之和的一半. Fe=(120+0.06120)/2=63.6N ne-絲杠當(dāng)量轉(zhuǎn)速(r/min). ne=250r/min. Lh-絲杠工作壽命(h). 查考3表5-7得Lh=15000 h. ft-溫度系數(shù). 查3表5-8,得ft=0.70. fa-精度系數(shù). 查3表5-9得fa=1.0 fw-負(fù)載性質(zhì)系數(shù). 查2表5-10得fw=0.95 fh-硬度系數(shù).查2表5-11得fh=1.0 fk-可靠性系數(shù).查2表5-12得fk=0.21.計(jì)算得Caj=2.5N6）滾珠絲杠副校核（1）.臨界壓縮負(fù)荷 對(duì)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(jì)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=3.41010(f1d24)(L02) K1式中 L0-最長受壓長度.取400 mm f1-絲杠支承方式系數(shù), F-S取2d2-絲杠螺紋底徑,查43-32取17.6 mmk1 安全系數(shù)，取1/3Fn=13593NFmax（2）.臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2-絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927. Lc -臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長度. Lc =0.5m. d2-絲杠螺紋底徑,取17.6mmncr= 10758.9r/min nmax取,同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值d0n=20833=7500 70000（3）.軸承選擇校核由2表6-1選擇深溝球軸承6201,由2表6-6選角接觸球軸承7001AC.校核(略)（4）.定位精度驗(yàn)算(略)7）滾動(dòng)導(dǎo)軌副的防護(hù)（1）.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。（2）.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(dòng)而產(chǎn)生附加阻力。（3）.滾珠絲杠副的潤滑 潤滑劑用鋰基潤滑劑。2.X軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng),并承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷,即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方稱作運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)結(jié),不動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運(yùn)動(dòng)。（1）選日本NSK滾動(dòng)導(dǎo)軌,E級(jí)精度.查得,fh=1,ft=1,fc=0.81,f=1,fw=1.（2）壽命按每年工作300天,每天兩班,每班8h,開機(jī)率0.8計(jì),額定壽命為:Lh=10300280.8=38400 h ,每分鐘往復(fù)次數(shù)nz=8L=(2lsnz60Lh)/(103)=(20.3186038400)/ (103)=11428Km計(jì)算四滑塊的載荷,工作臺(tái)及其物重約為110N計(jì)算需要的動(dòng)載荷CP=110/4=27.5N C=( fwP)(fh ft fc f)(L/50)1/3=208N由書表3-20中選用LY15AL直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副,其C=606N, C0=745N.（3）滾動(dòng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整預(yù)緊可以明顯提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過盈配合,裝配時(shí),滾動(dòng)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。防護(hù)方式用蓋板式。五、Y軸方案及參數(shù)計(jì)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(jì)算vy=2.4m/min=0.04 m/s, Fy=120N, Py=Fy Vy=4.8 W1）脈沖當(dāng)量選擇初選五相電機(jī)，按五相十拍工作時(shí)，步矩角=0.36,初定脈沖當(dāng)量=0.004mm/p，絲杠導(dǎo)程tsP=4 mm,中間齒輪傳動(dòng)比i為: i=(tsP)(360)=0.364(3600.04)=1由i確定用剛性聯(lián)軸器. 2）等效傳動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)由表3-32初選滾珠絲杠 CDM2005-2.5, 得到 d0=20mm ,l=400 mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=(d04l)32=(2)4407.8510-33210-4 kg.m2 =0.2010-4 kg.m2拖板及工作物重和導(dǎo)軌折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,拖板及工作物重和導(dǎo)軌重之和約為16kgJw =(w/g)(tsP2) 2 i2 =(16000/980)(0.42) 2(1)210-4 kg.m2 =710-6 kg.m2因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JeJe = Jg1+ Jw+( Jg2+Js) i2 =7610-6 +710-6 +(17010-6 +2010-6) (1)2 =2.7310-4 kg.m2 2)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算(以下為折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)矩)由3式(4-7)(4-9)可知:Mt =(Fy+Fx) tsP/(2i)=(100+0.06120) 0.004/(20.81)=0.08541N.mMf =(Ff tsP)/(2i)=(W tsP)/(2i)=(0.06179.80.004)/ (20.81)=0.008N.m上述式中 絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 =0.8 為摩擦系數(shù)取0.06 nmax=(vmax/)(/360)=(1000/0.004) (0.36/360)=250r/min 取起動(dòng)加速時(shí)間t=0.03 s初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)75BF006A ,其最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax=1.98N.m 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=0.710-4 kg.m2 fm=1450Hz 故 M0 =(Fp0tsp)(2i) (1-02)=(1/3Fytsp)(2i) (1-02) =(1/3) 1000.004(20.81) 1-(0.9)2=0.005 N.m式中 Fp0滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取Fy/3 Fy進(jìn)給牽引力(N) 0滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,取0.9J =( Je +Jm)=2.810-4 kg.m2M =( Je +Jm)( 2nmax)/(60t)=3.4310-4 (2250)(600.03)=0.2992N.mMq = Mmax+ Mf+ M0=0.2992+0.008+0.005=0.3122 N.mMc = Mt+ Mf+ M0=0.0854+0.008+0.005=0.0984 N.mMk = Mf+ M0=0.008+0.005=0.013 N.m從計(jì)算可知, Mq最大,作為初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.16滿足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性校驗(yàn)Je /Jm =3.9 fLfc=v1max/(60)=100/(600.004)=417Fmax（2）臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2-絲杠支承方式系數(shù),F-S取3.927. Lc -臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長度. Lc =0.31m. d2-絲杠螺紋底徑,取0.0176 mncr=27989 r/min nmax取,同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值d0n=20250=500070000（3）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)（4）定位精度驗(yàn)算(略)7) 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的防護(hù)（1）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.（2）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(dòng)而產(chǎn)生附加阻力.（3）滾珠絲杠副的潤滑 潤滑劑用鋰基潤滑劑.2.Y軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng),并承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷,即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方稱作運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)結(jié),不動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運(yùn)動(dòng).(1)選日本NSK滾動(dòng)導(dǎo)軌,E級(jí)精度.查得,fh=1 ft=1 fc=0.81 f=1 fw=1 (2)壽命按每年工作300天,每天兩班,每班8h,開機(jī)率0.8計(jì),額定壽命為:Lh=10300280.8=38400 h,每分鐘往復(fù)次數(shù)nz=8L=(2lsnz60Lh)/(103)=(20.29486038400)/ (103)=10838計(jì)算四滑塊的載荷,工作臺(tái)及其物重約為130NP=1304=32.5N計(jì)算需要的動(dòng)載荷CC=( fwP)(fh ft fc f)(L/50)1/3=241N由3表3-20中選用LY15AL直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副,其C=606N C0=745N(3) 滾動(dòng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整預(yù)緊可以明顯提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過盈配合,裝配時(shí),滾動(dòng)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.防護(hù)方式用蓋板式.七、繪制裝配圖1.標(biāo)注裝配圖尺寸、配合與精度等級(jí)。包括特性尺寸、最大體形尺寸、安裝尺寸和主要零件的配合尺寸。2.寫出工作臺(tái)的技術(shù)特征。3.編寫技術(shù)要求。4.對(duì)所有零件進(jìn)行編號(hào)。5.列出零件明細(xì)表及標(biāo)題欄。6檢查裝配圖。八、電氣原理圖設(shè)計(jì)1.典型數(shù)控工作臺(tái)電氣原理圖的說明單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)的主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī),因而可以把它看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)。不同系列的單片機(jī)共同的特點(diǎn)是：控制功能強(qiáng)；體積小；功耗低；成本低。由于上述優(yōu)越性能，單片機(jī)已在工業(yè)、民用、軍用等工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，它在很大程度上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在軟件和擴(kuò)展接口支持下，單片機(jī)可以代替以往由模擬和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。如電氣原理圖所示的就是通過單片機(jī)及其外圍接口實(shí)現(xiàn)的二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)電氣原理圖。它由8031型單片機(jī)、數(shù)據(jù)鎖存器74LS373、存儲(chǔ)器EPROM2764、RAM6264、地址譯碼器74LS138、并行I/O接口8255等集成電路構(gòu)成。下面分別說明它們?cè)谡麄€(gè)控制部分中的功能、用法及其選擇原則。1）單片機(jī)的選擇設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，首先要設(shè)計(jì)其核心的單片機(jī)系統(tǒng)。從一開始就有一個(gè)單片機(jī)芯片選型問題。面對(duì)不同字長，如4位、8位、16位，各具特色的單片機(jī)芯片如何進(jìn)行選擇。首先要滿足所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能和性能要求；其次要選擇價(jià)格較低的芯片，不要盲目追求過多功能和過高性能；另外要選擇那些在國內(nèi)有成熟的開發(fā)系統(tǒng)和穩(wěn)定的供貨來源。如采用流行普遍使用的芯片，資料豐富，能有效地縮短開發(fā)周期。本課程設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)型的二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)，其功能比較簡(jiǎn)單，成本低。因而這里選用MCS-51系列的8031單片機(jī)作為CPU，它具有良好的性能價(jià)格比，且易擴(kuò)展。2）外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展MCS-51的程序存儲(chǔ)器空間為64K字節(jié)。對(duì)于片內(nèi)無ROM的單片機(jī)（如8031），或當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器容量不夠時(shí)，進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展是必不可缺的。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EPROM、EEPROM、ROM等在原理上都可用作單片機(jī)的外部程序存儲(chǔ)器。由于EPROM價(jià)格低廉，性能可靠，所以單片機(jī)外部擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器一般為EPROM芯片（紫外線可擦除、電可編程的只讀存儲(chǔ)器），掉電后信息不會(huì)丟失。在選擇外部程序存儲(chǔ)器電路時(shí)，應(yīng)注意電路的讀取時(shí)間能否與MCS-51的PESN信號(hào)匹配。其片選端接地。由于本設(shè)計(jì)程序容量不大，因而選用2764作為外部程序存儲(chǔ)器。3）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展對(duì)大多數(shù)控制性應(yīng)用場(chǎng)合，MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部RAM已能滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。對(duì)需要較大容量數(shù)據(jù)緩沖器的應(yīng)用系統(tǒng)，就需要在單片機(jī)的外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在電氣原理圖中根據(jù)設(shè)計(jì)功能要求選用一片6264作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。圖中其高5位地址線A8A12由8031的P2.0P2.4口線提供，低8位地址線A0A7接地址鎖存器74LS373輸出端。讀、寫控制信號(hào)分別接8031的RD、WE。其片選信號(hào)通過地址譯碼法進(jìn)行選通。4）I/O口擴(kuò)展電路本課程設(shè)計(jì)因采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。為了降低成本，特采用可編程外圍并行接口芯片8255。使其不僅完成驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的功能，同時(shí)完成與鍵盤/顯示器的接口操作功能。5）顯示器接口設(shè)計(jì)電氣原理圖中，由10片共陽極LED顯示塊拼成10位LED顯示器。為了簡(jiǎn)化硬件電路，采用動(dòng)態(tài)顯示方式。即所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由8031的P1.0P1.7口來控制LED顯示器的段碼，而各位的位選線分別由相應(yīng)的I/O口線控制。即PC0PC7、PB6PB7共10個(gè)I/O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。為了保證各位LED能夠顯示出本位相應(yīng)的顯示字符，而不出現(xiàn)閃爍，導(dǎo)致人眼看不清，必須根據(jù)人眼視覺暫留現(xiàn)象，選擇一個(gè)合適的掃描頻率。圖中選用74LS07進(jìn)行同相驅(qū)動(dòng)。6）鍵盤接口電路設(shè)計(jì)鍵盤實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)的集合。電氣原理圖中采用矩陣式鍵盤接口，鍵盤接口電路通過8255（U5）的PA0PA3和PC0PC7、PB6PB7構(gòu)成行、列線。按照逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)（即掃描）來確定閉合鍵的位置。7）步進(jìn)電機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)對(duì)于本課程設(shè)計(jì)中選用的步進(jìn)電機(jī)，為五相，無論它工作在什么方式，都需要五路控制電路，并且每一路對(duì)應(yīng)于步進(jìn)電機(jī)的一相。而每一路控制電路的結(jié)構(gòu)是一樣的。電氣原理圖中通過8255（U5）的PB0PB4分別控制X方向步進(jìn)電機(jī)的五相。對(duì)于Y軸步進(jìn)電機(jī)通過8255（U6）的PC0PC4分別控制Y方向步進(jìn)電機(jī)的五相。8）其他（1）電源 整個(gè)系統(tǒng)的供電部分由3圖4-11提供。（2）限位開關(guān)及其反饋信號(hào)檢測(cè)選擇限位開關(guān)時(shí)可根據(jù)額定電壓、額定電流、開啟頻率、觸點(diǎn)數(shù)等參數(shù)進(jìn)行。選擇行程開關(guān)，安裝于導(dǎo)軌的兩端。其作用是控制信號(hào)的通斷，然后由單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)該信號(hào)的有無，實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的換向與否的目的。原理圖中通過8255（U5）的PA4PA7口檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)是否到位，從而采取相應(yīng)的控制措施。九、參考文獻(xiàn)：1 濮良貴主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社,20012 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第二版.北京.高等教育出版社.19993 樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編.機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書4 尹志強(qiáng)等編著.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.5加個(gè)齒輪傳動(dòng) 幫我說明書里面有些錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)改下 電動(dòng)機(jī)錯(cuò)了 幫我重新選一個(gè) 幫我說明書里面的也順便改下 數(shù)據(jù)都按說明書和任務(wù)書上X軸絲杠 410mmY軸絲杠 310mm余程皆為20mm工作臺(tái)250*180