【正文】 荷，額定靜載荷。由工作臺尺寸600mm320mm，工作臺升降行程為320mm，考慮工作臺升降應(yīng)留有余量，查[1]中表335，按標(biāo)準(zhǔn)系列JSA—LG15型導(dǎo)軌，選取導(dǎo)軌長度為460mm。 （2）距離額定壽命L的計算上述選取的KL系列的JSA—LG15型導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過100，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷不大。則距離額定壽命L的計算公式為：式中： L——距離額定壽命（Km） ——額定動載荷（KN） ——滑塊上工作載荷（KN） ——硬度系數(shù)，由表336取= ——溫度系數(shù)，由表337取= ——接觸系數(shù)，由表338取= ——精度系數(shù)，由表339取= ——載荷系數(shù)，由表340取= 代入公式計算得 = 由于常見球?qū)к壍木嚯x期望壽命為50Km，則L遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)軌的預(yù)期壽命，所以初選的型號滿足設(shè)計要求。. 5 步進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用與大齒輪軸承的選型（1）步進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用步進(jìn)電動機(jī)的減速箱的作用是降速，并且使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量在傳動系統(tǒng)中所占比重減小，以保證傳動精度。本設(shè)計采用一級減速，步進(jìn)電動機(jī)的輸出抽與小齒輪聯(lián)接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪聯(lián)接。其中大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)構(gòu)，采用彈簧錯齒法消除間隙。已知工作臺的脈沖當(dāng)量=，滾珠絲杠的導(dǎo)程為5mm，初選步進(jìn)電動機(jī)的步距角。則減速比i=，因此采用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的JBF—3型齒輪減速箱。大小齒輪模數(shù)均為1mm，齒數(shù)比為75：36，材料為45調(diào)制鋼，齒表面淬硬后達(dá)55HRC。減速箱中心距a1=（75+36）/ 2=，小齒輪厚度為20mm，雙片大齒輪厚度均為10mm。（2）大齒輪軸承的選型根據(jù)所選齒輪軸兩端的直徑分別為15mm和20mm，從設(shè)計要求選擇能夠承受軸向載荷的型號，因此大齒輪軸承型號可分別選為北京環(huán)球光洋軸承有限責(zé)任公司的7302C和7304C型的角接觸球軸承，其技術(shù)參數(shù)如下： 步進(jìn)電動機(jī)的計算與選型 （1）計算加在步進(jìn)電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量已知滾珠絲杠的公稱直徑為25mm，總長550mm，導(dǎo)程5mm，材料密度；移動部件的重力為1000N；小齒輪寬度，直徑；大齒輪寬度，直徑；傳動比i=25/12。得到滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量為：初選永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)90BYG2602型號，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：則一對齒輪傳動時，傳動系統(tǒng)的折算到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量：其中： ——工作臺質(zhì)量（kg），=G/ｇ＝100 kg代入公式計算得　（2）計算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩① 快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：其中： ——快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 式中： ——對應(yīng)空載最快移動速度的步進(jìn)電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速， ——步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需時間，= ——傳動鏈總效率，= ——移動部件運(yùn)動時，折算到電動機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ，空載時，則= 0 代入公式計算得： = ② 最大工作狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 其中： ——折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ——移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ——滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附件摩擦轉(zhuǎn)矩，由于相對于另兩項很小，可忽略不計。代入公式計算得：=經(jīng)上述計算，得到加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 = max{ ，}= （3）步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓減小時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此根據(jù)來選擇步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K=4，則步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：。上述初選的步進(jìn)電動機(jī)型號為90BYG2602，由表45查得該型號電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，可見滿足上述要求。 （4）步進(jìn)電動機(jī)的性能校核① 最快工進(jìn)速度時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核電動機(jī)運(yùn)行頻率計算公式為：式中： ——最快工作進(jìn)給速度，=100mm/min代入公式計算得： 由表47可查得對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩，由于因此滿足要求。② 最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核此時電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率：式中： ——最快工作進(jìn)給速度， =500mm/min代入公式計算得： 由表47可查得對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩，由于因此滿足要求。③ 最快空載移動時電動機(jī)運(yùn)行頻率校核與 =500mm/min對應(yīng)的，查表45可知90BYG2602電動機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)20000Hz，可見沒有超出上限。④ 起動頻率計算步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的起動頻率：式中： ——電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率，查表45得=1800Hz代入公式計算得： 上式說明，要想保證步進(jìn)電動機(jī)起動時不失步。在采用軟件升降頻時，起動頻率選的更低，通常只有100Hz。綜上所述，本例中工作臺的進(jìn)給傳動選用90BYG2602步進(jìn)電動機(jī)，完全滿足設(shè)計要求。 聯(lián)軸器的選用滾珠絲杠的軸頭與大齒輪用聯(lián)軸器聯(lián)接，由于傳遞的轉(zhuǎn)矩小，因此選用小型的聯(lián)軸器。根據(jù)滾珠絲杠的公稱軸徑=25mm和步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩=，由技術(shù)參數(shù)表（如下）可選用廣州菱科自動化設(shè)備有限公司LK2—150—1414型號小型撓性聯(lián)軸器。其外形及技術(shù)參數(shù)如下： 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用本設(shè)計所選步進(jìn)電動機(jī)采用半閉環(huán)控制，可在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角相匹配。由步進(jìn)電動機(jī)的步距角，可知電動機(jī)轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出個步進(jìn)脈沖?？紤]到增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A、B信號，可以送到四倍頻電路進(jìn)行電子四細(xì)分，因此，編碼器的分辨力可選120線。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號。本設(shè)計選擇編碼器的型號為ZLK—A—120—05V0—10—H：盤狀空心型，孔徑10mm，與電動機(jī)尾部出軸相匹配，電源電壓+5V，每轉(zhuǎn)輸出120個A/B脈沖，信號為電壓輸出，生產(chǎn)廠家為長春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限公司。 制動裝置設(shè)計 由于滾珠絲杠副無自鎖作用，特別對垂直安裝的滾珠絲杠副，必須安裝制動裝置。根據(jù)齒輪軸的尺寸和載荷選用DZJ10單片電磁制動器，其安裝尺寸如下：其安裝示意圖如下：圖中：1電機(jī)端蓋 2空心螺栓裝置 3制動盤 4銜鐵 5手動釋放裝置 6齒輪套 7磁軛組件 8安裝螺釘 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由CPU，存儲器擴(kuò)展電路，I/O接口電路，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電路，檢測電路等幾部分組成。微機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其他裝置都是在微機(jī)的指揮進(jìn)行工作的。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機(jī)直接相關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)對微機(jī)的要求是多方面的，但主要指標(biāo)是字長和速度。字長不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運(yùn)算精度。字長較長的計算機(jī)，價格顯著上升，而字長較短的計算機(jī)，要進(jìn)行雙字長和三字長的運(yùn)算，就會影響速度，根據(jù)機(jī)床要求，綜合考慮采用8位微機(jī)。由于MCS51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性價比特點，決定采用MCS