【正文】 最后本設(shè)計運用 Pro/ENGINEER 進(jìn)行了進(jìn)給系統(tǒng)加減速運動動態(tài)分析，系統(tǒng)速度等參數(shù)符合設(shè)計條件。固體潤滑劑的潤滑性能因使用條件不同而會發(fā)生很大的差異，所以在使用時，需要選擇最合適的固體潤滑劑。 （ ） 得出： （ 4）電機(jī)的最大啟動轉(zhuǎn)矩 Tr 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 38 頁 （ ） 得 錯誤 !未找到引用源。 （ 2）新的選擇方法 一種新的選擇原則是將電機(jī)特性與負(fù)載特性分離開，并用圖解的形式表示，這種表示方法使得驅(qū)動裝置的可行性檢查和不同系統(tǒng)間的比較更方便。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓 等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。 線性導(dǎo)軌具有將安裝導(dǎo)軌的基礎(chǔ)加工及組裝時產(chǎn)生的垂直度、平面度、平行度等校直誤差平均化后進(jìn)行吸收的特點。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，直線導(dǎo)軌已經(jīng)日趨成為國際通用的一種支承及傳動裝置，越來越多被數(shù)控機(jī)床，數(shù)控加工中心，精密電子機(jī)械，自動化設(shè)備所采用，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。 ：傳動系統(tǒng)剛度 N/μm 已知反向差值或重復(fù)定位精度為 10μm 錯誤 !未找到引用源。 ：最大軸向工作載荷 N β：軸承接觸角 由相關(guān)軸承樣本查出 軸承 Fmax 錯誤 !未找到引用源。 其計算選用流程如圖 ： 圖 滾之絲杠計算流程 （ a） 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 圖 滾之絲杠計算流程 （ b） P 類 —— 定位滾珠絲杠 ， T 類 —— 傳動滾珠絲杠，精度等級分為七個等級，即 1， 2，3， 4， 5， 7， 10，一級精度最高，依次逐漸降低。 將 D 預(yù)緊的墊圈改為彈簧。 圖 滾 珠絲杠的機(jī)械效率 （ 2）定位精度高 滾珠絲杠副發(fā)熱率、溫升小以及在加工過程中對絲杠采取預(yù)拉伸并預(yù)緊消除軸向間隙等措施，使絲杠副具有高的定位精度和重復(fù)定位精度。脈沖計數(shù)可用于編碼器的位置反饋，提供機(jī)器準(zhǔn)確的位置，糾正傳 動過程中產(chǎn)生的誤差。本設(shè)計所設(shè)計的工作臺不僅可用于銑 床上進(jìn)行數(shù)控銑削加工，而且還能夠用于鉆床上數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的普通工作臺是新一代機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。 數(shù)控工作臺發(fā)展趨勢及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。再次，依據(jù)設(shè)計初始條件及各主要部件的參數(shù)樣本，對滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌、伺服電機(jī)等主要部件進(jìn)行了 性能特點的 比較， 然后根據(jù)設(shè)計要求及相應(yīng)部件的選型計算流程對各個參數(shù)進(jìn)行了計算進(jìn)行了計算選型， 同時對其各項指標(biāo)進(jìn)行了校核 。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 1 緒論 數(shù)控工作平臺概述 數(shù)控工作臺（ numerical control table）又稱數(shù)控精密工作臺、數(shù)控運動平臺、數(shù)控定位平臺、電動平移臺 、 數(shù)控工作臺 。從一開始為了滿足加工簡單的零件而設(shè)計的直線運動的 X— Y 工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。在半閉環(huán)方式中，機(jī)床定位精度很大程度取決于滾珠絲杠的精度，通過選用高精度的滾珠絲杠，輔以螺距誤差補(bǔ)償?shù)却胧腴]環(huán)完全可以滿足普通精 度級的加工中心的定位精度的要標(biāo)。 其三維圖如圖 所示。由于滾珠需要無限循環(huán)，所以作為最低需要的 4 件構(gòu)成部件除絲杠軸、螺母和滾珠之外，還需要循環(huán)部件。一般情況下，滾珠絲杠副的承載能力取決于其抗疲勞能力，故首先應(yīng)按壽命條件及額定動載荷選擇或校核其基本參數(shù)，同時檢驗其載荷是否超過 額定靜載荷。 =210（ N） 表 33 工作臺運動參數(shù) 進(jìn)給方式 軸向受力 F（ N） 進(jìn)給速度 V（ m/min） 絲杠 轉(zhuǎn)速 n（ r/min） 時間百分比（ %） 慢速進(jìn)給 290 100 30 常速進(jìn)給 40 5 1000 60 快速進(jìn)給 210 15 3000 10 （ c）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 （ ） nm：當(dāng)量轉(zhuǎn)速 r/min t1， t2， t3…… tn：工作時間百分比 t1=30 t2=60 t3=10 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 代入得 nm=930 （ d）當(dāng)量載荷 （ ） Fm：當(dāng)量載荷 N fp：運動條件系數(shù)，正常運動取 代入得 Fm=235N （ 3）預(yù) 期額定動載荷 （ a）按預(yù)期工作時間估算 （ ） Cam：預(yù)期額定動載荷 N 查圖 得： 精度等級 1~3 取 fa=， 可靠性 97%取 fc=， 輕微沖擊取 fw= 已知 Lh=15000 小時 代入得 Cam= 6544N 圖 精度系數(shù) （ b）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副按最大負(fù)載 Fmax計算 Cam=feFmax 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 圖 預(yù)加負(fù)荷系數(shù) 查 圖 得：中預(yù)載取 fe= 代入得 Cam= 290=1305N 取以上兩種結(jié)果的最大值 Cam= 6544N （ 4）確定允許的最小螺紋底徑 （ a）估算絲杠允許的最大軸向變形量 ① δm≤（ 1/3~1/4）重復(fù)定位精度 ② δm≤（ 1/4~1/5）定位精度 δm：最大軸向變形 μm 已知：重復(fù)定位精度 10μm，定位精度 25μm ① δm=3， ② δm=6 取兩種結(jié)果的最小值 δm=3μm （ b）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支撐形式 （ ） d2m：最小螺紋底徑 mm L≈（ ~）行程 +（ 10~14） Ph （ ） 靜摩擦力 F0=μ0W 已知：行程為 Lx=500mm， W=100kg， μ0= 代入得 L=740mm， F0=196N， d2m= （ 5）確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 （ a）選定循環(huán)浮動式法蘭，直筒雙螺母型墊片預(yù)緊形式 （ b）有計算出的 Ph， Cam， d2m 選取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副 FFZD20213 Ph=5mm Ca=9100N ＞ Cam=6544N d2=d2m= （ 6）確定滾珠絲杠副預(yù)緊力 （ ） 其中 Fmax=290 Fp≈ 97N （ 7）行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力 a）行程補(bǔ)償值 C= 錯誤 !未找到引用源。 ， ②支撐軸承組合剛度 由 圖 得 兩端固定關(guān)系 ： Kb=2 錯誤 !未找到引用源。 ：絲杠底徑 mm 錯誤 !未找到引用源。由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少 90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定到超微米級。直線導(dǎo)軌副使用鋼珠作為滾動體的額定壽命，在基本動額定負(fù)荷下為 50km。 無刷電機(jī)體積小 、 重量輕 、 出力大 、 響應(yīng)快 、 速度高 、 慣量小 、 轉(zhuǎn)動平滑 、 力矩穩(wěn)定 、 控制復(fù)雜 ， 容易實現(xiàn)智能化，適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。一是從電機(jī)得到的最大速度小于電機(jī)自身的最大速度ω 電機(jī)，最大 ；二是電機(jī)任意時刻的標(biāo)準(zhǔn)扭矩小于電機(jī)額定扭矩 M 額定 [13]。m Tm= N為了使?jié)櫥瑒┻M(jìn)入滑塊或者螺母內(nèi)部，盡可能卸下密封蓋等，并請在行程范圍滑動幾次，使?jié)櫥瑒┓植季鶆颉? 在此我還要感謝我的同學(xué)， 從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有很多可敬的師長、同學(xué)、朋友都給了我無言的幫助，正是由于他們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 另外，如沒有異物，但有浮塵時可在滾珠螺母兩端增加防塵圈。 ② 具有較好的 隔熱性能。W （ 1）傳統(tǒng)的選擇方法 這里只考慮電機(jī)的動力問題，對于直線運動用速度 v（ t)、加速度 a（ t）和所需外力 F（ t）表示，對于旋轉(zhuǎn)運動用角速度 ω（ t），加速度 α（ t）和所需扭矩 T（ t）表示，它們均可以表示為時間的函數(shù)，與其他因素?zé)o關(guān)。按照預(yù)壓力的大小可以分為不同的預(yù)壓等級 [11]。與之相反，滾動接觸由于摩擦耗能小．滾動面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。 ：滾珠絲杠副的最高轉(zhuǎn)度 r/min 錯誤 !未找到引用源。 = 9100N 錯誤 !未找到引用源。 ：最大抗壓剛度 N/μm 得 錯誤 !未找到引用源。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 （ 2）絲杠的最小底徑尺寸 滾珠絲杠在正常使用時，須保證在軸向方向上被施加的最大壓縮負(fù)荷不能使絲杠發(fā)生彈性變形，這就確定了絲杠的最小底徑尺寸。 對于螺母中央附件的導(dǎo)程只增加α的預(yù)緊量進(jìn)行預(yù)緊。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 滾珠絲杠副特點 滾珠絲杠副有很多優(yōu)點，主要為傳動效率高，約為 92%~96%,可消除軸向移動產(chǎn)生的間隙，定 位精度高，剛度好，運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高。 圖 開環(huán)控制系統(tǒng) 圖 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 圖 閉環(huán)控制系統(tǒng) 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 工作臺總體設(shè)計 工作臺物理模型初步設(shè)計 滾珠絲杠驅(qū)動的數(shù)控工作臺的物理模型如圖 所示，其工作簡圖如圖 所示，相應(yīng)的連接關(guān)系如圖 所示。因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此工作臺的設(shè)計具有重要意義，我們要借助時 代的步伐，與時俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領(lǐng)先技術(shù)的綜合性強(qiáng)國。 （ 1）一維數(shù)控工作臺 圖 一維數(shù)控工作臺 （ 2）二維 數(shù)控工作 臺 雙坐標(biāo)工作臺分別是由兩臺型號一致、工作行程相同或不同的單坐標(biāo)工作臺疊加組 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 合而成。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 一維數(shù)控工作平臺的設(shè)計 院 別 控制工程學(xué)院 專 業(yè)名稱 機(jī)械工程及自動化 班級 學(xué)號 學(xué)生 姓名 指導(dǎo)教師 2021 年 6 月 13 日 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 I 頁 一維數(shù)控工作平臺的設(shè)計 摘 要 隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，光機(jī)電一體 化技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展，成為了一門多學(xué)科交叉的系統(tǒng)技術(shù)。 數(shù)控工作臺發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 數(shù)控工作平臺分類 數(shù)控工作臺按其移動自由度可分為一維數(shù)控工作臺、二維數(shù)控工作臺以及三維數(shù)控工作臺。國外工作臺的功能與我國所生產(chǎn)的工作臺功能基本相似，但是在其精度方面，國外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺要略高于我國所生產(chǎn)的工作臺。一般在設(shè)計是選用半閉環(huán)方式進(jìn)行初步設(shè)計與計算，當(dāng)半閉環(huán)方式不能滿足要求時才選用全閉環(huán)方式和混合伺服方式 [2]。滾珠沿螺旋滾道滾動，帶動螺母或絲杠軸向移動，將原先傳動中使用的 T 行絲杠的螺紋摩擦變?yōu)闈L動摩擦，因而降低了摩擦阻力，消除了爬行現(xiàn)象，從而提高了傳動精度與傳動機(jī)械效率。一般而言，僅根據(jù)預(yù)緊量插入比螺母間的間隙厚的墊圈，相反，有時會使用薄的墊圈。而兩端固定的安裝則適用于高速運轉(zhuǎn)、需要高精度運行的場合。 ②絲杠最大抗壓剛度 （ ） 錯誤 !未找到引用源。 ：額定動載荷，查得 錯誤 !未找到引用源。 ） 錯誤 !未找到引用源。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn) 生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。 （ 5）預(yù)壓力：所謂預(yù)壓力是預(yù)先給予鋼珠負(fù)荷力，利用鋼珠與珠道之間負(fù)向間隙給予預(yù)壓，這樣能夠提高直線導(dǎo)軌的剛性和消除間隙。首先要選出滿足給定負(fù)載要求的電動機(jī)，然后再從中按價格、重量、體積等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇最適合的電機(jī)。g= 100 = （ b）加速運動時