課程設(shè)計(jì)---二維數(shù)控精密精密工作臺(tái)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.本次課程設(shè)計(jì)的目的、意義和數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況及二維數(shù)控精密工作臺(tái)的原理………………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………………………3</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)的意義…………………

2、………………………………………………3</p><p>　　1.3數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況…………………………………………………………3</p><p>　　1.4二維數(shù)控精密工作臺(tái)的原理………………………………………………4</p><p>　　1.4.1二維數(shù)控平臺(tái)………………………………………………………4</p><p>　　1.4.2曲柄連

3、桿機(jī)構(gòu)………………………………………………………5</p><p>　　2.本次設(shè)計(jì)的任務(wù)和設(shè)計(jì)的整體方案……………………………………………...6</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)的任務(wù)………………………………………………………………….6</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)的整體方案…………………………………………………………….6</p><p&

4、gt;　　2.2.1工作臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的確定…………………………………………….7</p><p>　　2.2.2傳動(dòng)方案的確定…………………………………………………….7</p><p>　　3.機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………..8</p><p>　　3.1步進(jìn)電機(jī)的初步確定………………………………………………………8</p&

5、gt;<p>　　3.1.1步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率計(jì)算………………………………………….8</p><p>　　3.1.2步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算………………………………………….8</p><p>　　3.2滾珠絲桿選擇………………………………………………………………9</p><p>　　3.2.1滾珠絲桿工作長(zhǎng)度計(jì)算…………………………………………….

6、9</p><p>　　3.2.2載荷計(jì)算…………………………………………………………….9</p><p>　　3.2.3額定動(dòng)載荷計(jì)算……………………………………………………11</p><p>　　3.2.4穩(wěn)定性校核…………………………………………………………11</p><p>　　3.2.5滾珠絲桿副的剛度計(jì)算…………………………

7、…………………12</p><p>　　3.3軸承的選擇………………………………………………………………...12</p><p>　　3.4滾動(dòng)直線導(dǎo)軌選擇…………………………………………………………13</p><p>　　3.4.1導(dǎo)軌額定壽命計(jì)算…………………………………………………14</p><p>　　3.4.2導(dǎo)軌工作載荷計(jì)算

8、…………………………………………………14</p><p>　　3.5聯(lián)軸器的選擇………………………………………………………………15</p><p>　　3.5.1聯(lián)軸器傳遞功率確定………………………………………………15</p><p>　　3.5.2聯(lián)軸器的選定………………………………………………………16</p><p>　　3.6系

9、統(tǒng)整體性能計(jì)算………………………………………………………..17</p><p>　　3.6.1步進(jìn)電機(jī)軸上總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算…………………………17</p><p>　　3.6.2系統(tǒng)剛度計(jì)算………………………………………………………17</p><p>　　3.6.3系統(tǒng)固有頻率計(jì)算…………………………………………………18</p><p

10、>　　2.6.4系統(tǒng)死區(qū)誤差計(jì)算…………………………………………………18</p><p>　　3.6.5由系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差計(jì)算……………………………18</p><p>　　4.總結(jié)………………………………………………………………………………..19</p><p>　　5.參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………..20&

11、lt;/p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的目的、意義和數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況及二維數(shù)控精密工作臺(tái)的原理</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　“精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)作為實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于整個(gè)課程具有非常重要的意義。在這次課程設(shè)計(jì)中不僅僅是完成一項(xiàng)指定的任務(wù)，更重要的是實(shí)際走過(guò)一個(gè)完整的設(shè)計(jì)過(guò)程。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中定位為設(shè)計(jì)者

12、，對(duì)方案進(jìn)行篩選論證，考慮結(jié)構(gòu)工藝性和選材。整個(gè)設(shè)計(jì)采用AutoCAD和Solidworks完成，從3D建模到2D圖紙。要求學(xué)生至少做出一張可用于加工的圖紙，圖紙的尺寸標(biāo)注要合理，要有尺寸公差和行為公差，要正確選擇材料，要有技術(shù)要求。總之，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使學(xué)生知道，設(shè)計(jì)過(guò)程包括哪些步驟，能夠投放生產(chǎn)的加工圖紙是什么樣子的。其目的是:</p><p>　?。?）具體應(yīng)用、鞏固加深和擴(kuò)大課程及有關(guān)先修課程的理論知識(shí)

13、、生產(chǎn)知識(shí)，了解精密機(jī)械設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力，為以后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。</p><p>　　（2）掌握正確的設(shè)計(jì)思想，并通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使同學(xué)們掌握儀表的設(shè)計(jì)思想。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)的意義</b></p><p>　　精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)是一次比較完整的精密機(jī)械設(shè)計(jì)，它是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)初步設(shè)

14、計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。對(duì)于學(xué)生能力的培養(yǎng)具有重大意義。</p><p>　　1.3數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況</p><p>　　隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著航天、航空、造船、電子和兵器等工業(yè)部門(mén)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日益精密、復(fù)雜，而且改型頻繁，普通機(jī)床已不能完全適應(yīng)這些部門(mén)的加工要求，如對(duì)一些復(fù)雜的曲線、曲面所構(gòu)成的零件，手工操作甚至根本無(wú)法進(jìn)行加工。因此，數(shù)控機(jī)床已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)必不可少的

15、設(shè)備。</p><p>　　以數(shù)控機(jī)床為代表的數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用水平，反映出一個(gè)國(guó)家的機(jī)械與電子工業(yè)水平，它的研制和推廣應(yīng)用，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改變我國(guó)制造技術(shù)落后的狀況，使我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品走向世界，起著極為重要的作用。</p><p>　　數(shù)控設(shè)備是指通過(guò)數(shù)字化操作指令進(jìn)行控制的一種設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示： 圖1-

16、1數(shù)控設(shè)備基本框圖</p><p>　　目前世界上在數(shù)控技術(shù)方面比較先進(jìn)的國(guó)家主要有：德國(guó)、日本和美國(guó)，它們的設(shè)計(jì)制造技術(shù)代表著當(dāng)今世界的最先進(jìn)水平，比如德國(guó)的德馬赫，日本的橫河。而作為世界上新興的制造業(yè)大國(guó)，我國(guó)在數(shù)控技術(shù)方面任重而道遠(yuǎn)，這需要我們這一代人更加的努力，才能趕上和超過(guò)世界上其它先進(jìn)國(guó)家，使我國(guó)成為真正的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。</p><p>　　數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向：隨著微電子技術(shù)和計(jì)

17、算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控設(shè)備性能日趨完善，數(shù)控設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了數(shù)控設(shè)備的發(fā)展，各生產(chǎn)部門(mén)加工要求的不斷提高又從另一方面促進(jìn)了數(shù)控設(shè)備的發(fā)展。當(dāng)今數(shù)控設(shè)備正不斷的采用新的技術(shù)成就，朝著高速度化，高精度化，多功能化，智能化、小型化、系統(tǒng)化與高可靠性發(fā)展。</p><p>　　圖1-2德國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備</p><p>　　1.4二維數(shù)控精密工作臺(tái)的原理</p>

18、;<p>　　1.4.1二維數(shù)控平臺(tái)</p><p>　　如圖1-3所示為二維數(shù)控平臺(tái)實(shí)驗(yàn)原理樣機(jī)原理圖，圖1-4為二維數(shù)控平臺(tái)實(shí)物照片。二維數(shù)控平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)X、Y兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的合成，可以實(shí)現(xiàn)任意平面軌跡。</p><p>　　圖1-3 二維數(shù)控平臺(tái)實(shí)驗(yàn)機(jī)原理圖 </p><p>　　此試驗(yàn)機(jī)裝有一支筆，固定不動(dòng)，在工

19、作臺(tái)上放上紙，工作臺(tái)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以在紙上畫(huà)出預(yù)先給定的圖形。二維數(shù)控工作臺(tái)的主要結(jié)構(gòu)件有：底座、滾珠導(dǎo)軌、滾珠絲桿、四桿支架、托盤(pán)、工作臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)支架等等。</p><p>　　圖1-4 二維數(shù)控平臺(tái)實(shí)物照片</p><p>　　1.4.2曲柄連桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖1-5曲柄連桿機(jī)構(gòu)的原理圖，圖1-6為曲柄連桿機(jī)構(gòu)的實(shí)物照片。圖1-5所示的曲柄連桿機(jī)

20、構(gòu)在連桿上的任意點(diǎn)A，在曲柄回轉(zhuǎn)時(shí)，均可畫(huà)出一條封閉的曲線，但這條封閉的曲線是固定的，往往不能按照人們的預(yù)先要求來(lái)實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)某些固定的曲線，就要確定連桿上某點(diǎn)的位置，而確定這點(diǎn)的位置往往是很復(fù)雜的。</p><p>　　圖1-6曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)物圖</p><p>　　2本次設(shè)計(jì)的任務(wù)和設(shè)計(jì)的整體方案</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)的任務(wù)&

21、lt;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)控X-Y工作臺(tái)，該工作臺(tái)可用于銑床上坐標(biāo)的加工和塑料、鋁合金零件的二維曲線加工。其實(shí)際結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p>　　圖2-1二維工作臺(tái)實(shí)物圖</p><p>　　設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)如下表：</p><p>　　表2-1設(shè)計(jì)主要參數(shù)</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)的整體方

22、案</p><p>　　圖 2-2整體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的二維數(shù)控精密工作臺(tái)由于不對(duì)控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，而僅僅對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，故確定整體設(shè)計(jì)方案如圖2所示：采用步進(jìn)電機(jī)對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，經(jīng)聯(lián)軸器后，帶動(dòng)滾珠絲桿傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)二維數(shù)控精密工作臺(tái)的縱向（Y軸）、橫向（X軸）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.2.1工作臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的確定</p&

23、gt;<p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)2個(gè)（分別用于X、Y方向）；</p><p>　　（2）滾珠絲桿2套，應(yīng)分別對(duì)其進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，以滿足兩者不同的受力情況；</p><p>　?。?）滾動(dòng)導(dǎo)軌：雙導(dǎo)軌，四滑塊；</p><p><b>　?。?）工作臺(tái)面；</b></p><p>　　（5）聯(lián)軸器2個(gè)、軸承座、

24、軸承擋圈以及絲桿螺母等等。</p><p>　　2.2.2傳動(dòng)方案的確定</p><p>　　步進(jìn)電機(jī) 減速器 滾珠絲桿 工作臺(tái)X、Y方向應(yīng)滿足：</p><p>　　其中，分別為X、Y方向的脈沖當(dāng)量，這里脈沖當(dāng)量為25step。</p><p>　　3.機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1

25、步進(jìn)電機(jī)的初步確定</p><p>　　根據(jù)已設(shè)傳動(dòng)條件：X、Y方向的脈沖當(dāng)量step。</p><p>　　脈沖當(dāng)量較小，在這里選用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，它具有步進(jìn)角小，頻率高的特點(diǎn)。查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可擬選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為：110BF5-1.5,其相關(guān)參數(shù)如下表：</p><p>　　表3-1 110BF5-1.5的相關(guān)參數(shù)</p><p>

26、　　采用單相通電方式，則歩距角。</p><p>　　3.1.1步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率計(jì)算</p><p>　　典型工況下，步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率和分別為：</p><p><b>　　式3-1-1</b></p><p><b>　　式3-1-2</b></p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算

27、，該型號(hào)步進(jìn)電機(jī)可滿足設(shè)計(jì)要求</p><p>　　3.1.2步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算</p><p>　　經(jīng)查手冊(cè)可知：典型工況下，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和分別如下圖所示。</p><p>　　圖3-1 步進(jìn)電機(jī)110BF5-1.5的矩頻特性圖</p><p>　　由上圖可看出，該型號(hào)步進(jìn)電機(jī)在脈沖頻率為667p/s時(shí)，其轉(zhuǎn)矩約為；足以滿足設(shè)計(jì)

28、的需求。故可以選用該型號(hào)電機(jī)。</p><p><b>　　3.2滾珠絲桿選擇</b></p><p><b>　　已知條件：</b></p><p><b>　　表3-2</b></p><p><b>　　表3-3</b></p><

29、;p>　　3.2.1滾珠絲桿工作長(zhǎng)度計(jì)算</p><p><b>　　式3-2-1</b></p><p>　　橫向（X軸）絲桿工作長(zhǎng)度：</p><p>　　橫向（X軸）絲桿工作載荷：</p><p><b>　　工作臺(tái)重量：</b></p><p>　　（其中，選取

30、工作臺(tái)材料為灰鑄鐵，密度：,重力加速度?。?lt;/p><p>　　縱向（Y軸）絲桿工作長(zhǎng)度：</p><p>　　縱向（Y軸）絲桿工作載荷：</p><p>　　橫向（X軸）方向臂重量：</p><p>　　（其中，包括X軸向的滾動(dòng)導(dǎo)軌、滑塊等的重量）</p><p><b>　　3.2.2載荷</b&g

31、t;</p><p>　　可以設(shè)定工作臺(tái)的適用工況為：每天工作8小時(shí)，每年300個(gè)工作日，可連續(xù)工作6年以上。</p><p>　　查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可選滾道截面形狀為雙圓弧形；滾珠循環(huán)方式為內(nèi)循環(huán)固定式；預(yù)緊方式采用雙螺母墊片式。</p><p>　　絲桿材料：鋼；滾道硬度:。</p><p>　　又根據(jù)設(shè)定工況查手冊(cè)可得：</

32、p><p><b>　　載荷系數(shù)：</b></p><p><b>　　?d=</b></p><p><b>　　安全系數(shù)：</b></p><p><b>　　?j=</b></p><p>　　表3-4滾珠絲桿的載荷系數(shù)?d和靜安

33、全系數(shù)?j：</p><p><b>　　硬度系數(shù)：</b></p><p><b>　　精度等級(jí)：</b></p><p><b>　　表3-5 硬度系數(shù)</b></p><p><b>　　表3-6 精度等級(jí)</b></p><p&

34、gt;<b>　　則：</b></p><p>　　=?d 式3-2-2</p><p>　　其中，選取?d=1.1，,,即選取精度等級(jí)為一級(jí)。</p><p><b>　　橫向載荷：</b></p><p><b>　　縱向載荷：</b></p><

35、p>　　3.2.3額定動(dòng)載荷計(jì)算</p><p><b>　　壽命：</b></p><p><b>　　當(dāng)量轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　式3-2-3</b></p><p><b>　　額定動(dòng)載荷：</b></p>&

36、lt;p><b>　　式3-2-4</b></p><p><b>　　橫向額定動(dòng)載荷：</b></p><p><b>　　縱向額定動(dòng)載荷：</b></p><p>　　根據(jù)初定的導(dǎo)程和計(jì)算所得的額定動(dòng)載荷,并依據(jù)選取絲桿過(guò)程中選取導(dǎo)程應(yīng)等于，變載時(shí)等于或大于的原則，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》確

37、定橫向（X軸）和縱向（Y軸）采用相同的滾珠絲桿，并確定其型號(hào)為：CDM2004-2.5。該型滾珠絲桿副的具體參數(shù)如表9：</p><p>　　表3-7 CDM2004-2.5型滾珠絲桿參數(shù)</p><p>　　3.2.4穩(wěn)定性校核</p><p>　　1）由于一端軸向固定的絲桿在工作時(shí)可能會(huì)失穩(wěn)，所以再設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)其安全系數(shù)S進(jìn)行校核，其值應(yīng)大于絲桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)允許安全

38、系數(shù)[S]。</p><p><b>　　滾珠絲桿臨界載荷：</b></p><p><b>　　式3-2-5</b></p><p>　　式中，E為滾珠絲桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼，;l為絲桿工作長(zhǎng)度（m），為絲桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩（）；為長(zhǎng)度系數(shù)。</p><p><b>　　又知，&l

39、t;/b></p><p><b>　　式3-2-6</b></p><p><b>　　取，則有：</b></p><p>　　橫向滾珠絲桿臨界載荷：</p><p>　　縱向滾珠絲桿臨界載荷：</p><p>　　進(jìn)而，有橫向滾珠絲桿安全系數(shù)：</p>

40、<p><b>　　式3-2-7</b></p><p>　　縱向滾珠絲桿安全系數(shù)：</p><p><b>　　式3-2-8</b></p><p>　　經(jīng)查手冊(cè)知，S>[S],兩絲桿均是安全的，不會(huì)失穩(wěn)。</p><p>　　2）滾珠絲桿副還受值的限制，查手冊(cè)可知通常情況下，要

41、求</p><p><b>　　式3-2-9</b></p><p>　　所以該滾珠絲桿副工作穩(wěn)定。</p><p>　　3.2.5滾珠絲桿副的剛度計(jì)算</p><p>　　滾珠絲桿的剛度由絲桿的拉壓剛度、螺母支承剛度和螺紋滾道接觸剛度R組成。其關(guān)系如下：</p><p><b>　　式

42、3-2-10</b></p><p>　　絲桿支承為一端固定、一端自由，則絲桿的拉壓剛度：</p><p><b>　　式3-2-11</b></p><p><b>　　螺母的支承剛度：</b></p><p><b>　　式3-2-12</b></p>

43、;<p>　　式A為螺母橫截面，查手冊(cè)可算出；為螺母支承面有效滾道間長(zhǎng)度，單位為mm。</p><p>　　螺紋滾道接觸剛度R，查《機(jī)械零件手冊(cè)》表18-33或表18-36可得到。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算，可得兩絲桿均滿足剛度要求。</p><p><b>　　3.3軸承選擇</b></p><p>　

44、　根據(jù)滾珠絲桿的額定動(dòng)載荷和額定靜載荷以及絲桿和軸承所承受的最大載荷，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，以確定所選軸承的型號(hào)。</p><p>　　表3-8各類滾動(dòng)軸承性能和價(jià)格比較</p><p>　　由表3-8可以看出采用深溝球軸承比較經(jīng)濟(jì)，并且由于滾動(dòng)絲桿既要承受徑向載荷，又要承受軸向載荷，則進(jìn)一步查手冊(cè)可以得到滾動(dòng)軸承SN6204型大概可滿足要求，經(jīng)校核，該型軸承滿足設(shè)計(jì)載荷的需求。其具體參

45、數(shù)如表3-9所示。</p><p>　　表3-9 SN6204型深溝球軸承參數(shù)</p><p>　　3.4滾動(dòng)直線導(dǎo)軌選擇</p><p>　　設(shè)定導(dǎo)軌工作參數(shù)如下表：</p><p>　　表3-10導(dǎo)軌工作參數(shù)</p><p>　　3.4.1導(dǎo)軌額定壽命計(jì)算</p><p><b>

46、;　　壽命：</b></p><p><b>　　又由：</b></p><p><b>　　式3-3-1</b></p><p>　　其中為導(dǎo)軌額定行程長(zhǎng)度壽命，單位為Km；為工作單行程長(zhǎng)度，單位為m；n為每小時(shí)往復(fù)次數(shù)，單位為：次/h。</p><p>　　可得橫向?qū)к夘~定行程長(zhǎng)度壽

47、命：</p><p><b>　　式3-3-2</b></p><p>　　縱向?qū)к夘~定行程長(zhǎng)度壽命：</p><p><b>　　式3-3-3</b></p><p>　　因需要滑座數(shù)目為,即：每根導(dǎo)軌上使用2個(gè)滑座，查《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》可確定：</p><p&

48、gt;<b>　　接觸系數(shù)：</b></p><p><b>　　硬度系數(shù)：</b></p><p><b>　　溫度系數(shù)：</b></p><p><b>　　負(fù)荷系數(shù)：</b></p><p><b>　　又有：</b></

49、p><p><b>　　式3-3-4</b></p><p>　　其中，K為壽命系數(shù)，一般取50Km；F為滑座工作載荷N；為額定動(dòng)載荷N。</p><p>　　3.4.2導(dǎo)軌工作載荷計(jì)算</p><p>　　橫向（X軸）滑座工作載荷：</p><p>　　縱向（Y軸）滑座工作載荷：</p>

50、<p>　　進(jìn)而可得橫向（X軸）額定動(dòng)載荷：</p><p><b>　　式3-3-5</b></p><p>　　縱向（Y軸）額定動(dòng)載荷：</p><p><b>　　式3-3-6</b></p><p>　　查《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》，可選LY25AL,其額定載荷為174

51、0N，可滿足，設(shè)計(jì)使用要求。</p><p><b>　　3.5聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　設(shè)定工作臺(tái)進(jìn)給抗力：</p><p>　　工作臺(tái)最大移動(dòng)速度:</p><p>　　3.5.1聯(lián)軸器傳遞功率確定</p><p>　　表3-9 機(jī)械傳動(dòng)效率概略值（供參考）</p>

52、<p>　　初選傳動(dòng)效率為=0.98。</p><p><b>　　由式：</b></p><p>　　傳遞功率=工作臺(tái)進(jìn)給抗力工作臺(tái)移動(dòng)速度傳動(dòng)鏈效率</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　3.5.2聯(lián)軸器的選定</p><p>　　查

53、手冊(cè)確定聯(lián)軸器的載荷系數(shù)為：</p><p><b>　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　式3-4-1</b></p><p>　　由于聯(lián)軸器的工稱轉(zhuǎn)矩，經(jīng)查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可選聯(lián)軸器的型號(hào)為剛性凸緣聯(lián)軸器YL1型，其具體參數(shù)如表12所示。</p><p>　　表12 Y

54、L1型凸緣聯(lián)軸器參數(shù)表</p><p>　　3.6系統(tǒng)整體性能計(jì)算</p><p>　　3.6.1步進(jìn)電機(jī)軸上總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</p><p>　　橫向（X軸）滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p><b>　　式3-5-1</b></p><p>　　縱向（Y軸）滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p

55、><p><b>　　式3-5-2</b></p><p><b>　　聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　將各轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及工作臺(tái)的質(zhì)量這算到步進(jìn)電機(jī)機(jī)軸上，得總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p><b>　　式3-5-3</b></p><p>

56、　　橫向總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p>　　縱向總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p>　　3.6.2系統(tǒng)剛度計(jì)算</p><p>　　先對(duì)橫向絲桿進(jìn)行分析：</p><p><b>　　絲桿最大拉壓剛度;</b></p><p><b>　　式3-5-4</b><

57、/p><p><b>　　絲桿最下拉壓剛度：</b></p><p><b>　　式3-5-5</b></p><p>　　假定絲桿軸向支承軸承經(jīng)過(guò)預(yù)緊并忽略軸承座和螺母座剛度的影響，求得絲桿螺母機(jī)構(gòu)的綜合拉壓剛度。</p><p><b>　　式3-5-6</b></p&g

58、t;<p><b>　　式3-5-7</b></p><p>　　進(jìn)而可得死干的最低扭轉(zhuǎn)剛度為：</p><p><b>　　式3-5-8</b></p><p>　　采用同樣方法可以對(duì)縱向絲桿進(jìn)行分析。</p><p>　　3.6.3系統(tǒng)固有頻率計(jì)算</p><p

59、><b>　　橫向滾珠絲桿質(zhì)量：</b></p><p><b>　　縱向滾珠絲桿質(zhì)量：</b></p><p><b>　　進(jìn)而：</b></p><p>　　則絲桿和工作臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率為：</p><p><b>　　式3-5-9</b>

60、;</p><p>　　較高，說(shuō)明該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性很好。</p><p>　　3.6.4系統(tǒng)死區(qū)誤差計(jì)算</p><p>　　假設(shè)聯(lián)軸器和絲桿螺母機(jī)構(gòu)采用了消隙和預(yù)緊措施，則由摩擦力引起的最大反向死區(qū)誤差為：</p><p><b>　　式3-5-10</b></p><p>　　小于脈沖當(dāng)量，因

61、此，系統(tǒng)滿足單脈沖進(jìn)給，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.6.5由系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差計(jì)算</p><p>　　由絲桿螺母機(jī)構(gòu)綜合拉壓剛度的變化引起的最大定位誤差為：</p><p><b>　　式3-5-11</b></p><p>　　由系統(tǒng)要求的重復(fù)定位精度為,定位精度為0.025mm，可知，允許的定位

62、誤差為，而，故可以確定系統(tǒng)剛度滿足定位要求，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　4.總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成二維數(shù)控精密工作臺(tái)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。一個(gè)完整的二維數(shù)控精密工作臺(tái)還包括控制部分的設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)，這里就不作太多的闡述。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要分為滾珠絲桿的選擇、步進(jìn)電機(jī)的選型、聯(lián)軸器的選

63、型、滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇以及其它零部件的確定等等。下表是是設(shè)計(jì)中選用的各部件的型號(hào)：</p><p>　　與以往的二維精密工作臺(tái)比較，本次設(shè)計(jì)采用了聯(lián)軸器連接，摒棄了以往的采用減速器的方法，使得結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔高效，并且系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性好，傳遞效率高，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。但本次設(shè)計(jì)也有一些問(wèn)題需要解決，比如選取的聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩比較大，采用的步進(jìn)電機(jī)不能夠完全發(fā)揮其功效，這些都是本次設(shè)計(jì)的缺陷和需改進(jìn)的地方。</p>&

64、lt;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1996</p><p>　　[2]吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006</p><p>　　[3]裘祖榮.精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).1版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009</p>