【正文】 ， F=μ ② 相對于其他形式伺服馬 達(dá)聯(lián)軸器，剛性更高 。因此，考慮有污物異物進(jìn)入時(shí)，就必須采用防塵裝置（折皺保護(hù)罩、絲杠護(hù)套等），將絲杠軸完全保護(hù)起來。在這里請接受我誠摯的謝意！同時(shí)感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母。 ②潤滑劑的補(bǔ)充量 補(bǔ)充一次潤滑劑后，通?？梢员３质褂煤荛L的時(shí)間，不需要經(jīng)常補(bǔ)充，但根據(jù)使用條件可設(shè)定相應(yīng)的補(bǔ)充間隔。 m，且 Tm 在電機(jī)的連續(xù)工作區(qū)間 對應(yīng)伺服放大器型號 MRJ3 40A(1)/B(1)(RJ006)/T(1)[14] 伺服電機(jī)及托架三維模型如圖 圖 伺服電機(jī)及托架三維模型 其他部件設(shè)計(jì)選用 位置檢測裝置 位置檢測裝置是閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是檢測工作臺的位移、 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 39 頁 伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移和速度，發(fā)送反饋信號。 伺服電機(jī)選型計(jì)算 （ 1）作用在滾珠絲杠副上的各種轉(zhuǎn)矩計(jì)算 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 36 頁 外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 TF（ N 伺服電機(jī)內(nèi) 部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的 UVW 三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 35 頁 此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。 （ 2）基本動額定負(fù)荷（ C）：所謂基本動額定負(fù)荷是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌副，在負(fù)荷方向和大小均等的狀態(tài)下，經(jīng)過運(yùn)行 50km 后， 90%的直線導(dǎo)軌其滾道表面不產(chǎn)生疲勞損壞（剝離或點(diǎn)蝕）時(shí)的最高負(fù)荷?；瑝K與導(dǎo)軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線形導(dǎo)軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)讓線性導(dǎo)軌有更平順且低噪音的運(yùn)動。 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度 mm 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 圖 壓桿 穩(wěn)定性校驗(yàn) 由 圖 查得 f=， 由樣本得 d2= 由工作圖及 圖 得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 Kb= 1264N/μm 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 圖 支撐軸承剛度 ③滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 （ ） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 tLu 103 （ ） Lu=Lx+Ln+2La （ ） Lx=500mm Ln=L1=83mm（樣本數(shù)據(jù)） La=（ 2~4） Ph=20 得 Lu≈ 630 Δ t 溫差取 ℃ 得 C≈ 20μm b）預(yù)拉伸力 Ft=錯(cuò)誤 !未找到引用源。絲杠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性也要進(jìn)行校驗(yàn)。此結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的功能如下所述： A．運(yùn)動的變換：由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動（正運(yùn)轉(zhuǎn)）和將直線運(yùn)動高效率的變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動（反運(yùn)轉(zhuǎn)）。 圖 滾珠絲杠副三維模型 滾珠絲桿由螺桿 螺母 滾珠 3 和滾珠循環(huán)返回 裝置 4（圖 ） 組成。對定位精度特別高的加工中心來說，由于螺距誤差補(bǔ)償受絲杠溫度變化的影響以及反向間隙補(bǔ)償受工件重量變化的影響，半閉環(huán)方式已不能滿足其精度要求。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，一作臺的驅(qū)動裝置從原來的機(jī)械驅(qū)動變?yōu)橐簤候?qū)動，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源。 設(shè)計(jì)上采用滾珠絲杠副和滾動導(dǎo)軌副傳動結(jié)構(gòu)，具有精度高、效率高、壽命長、磨損小、節(jié)能低耗、磨擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。其次根據(jù)設(shè)計(jì)要求對工作臺總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括物理模型方案和驅(qū)動控制方案的比較設(shè)計(jì)。 專用型數(shù)控工作 臺，例如用做三維雕刻工作臺， 其 工作行程： 505050 mm 600600150 mm。通過微機(jī)控制技術(shù)的簡單的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的控制，使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步提高。采用上位 PC 機(jī)或數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)動指令到運(yùn)動控制卡，運(yùn)動控制卡接受運(yùn)動指令經(jīng)處理后 發(fā)出連續(xù)的、高頻率的脈沖串，通過改變發(fā)出脈沖的頻率來控制電機(jī)的速度， 通過 改變發(fā)出脈沖的數(shù)量來控制電機(jī)的位置 ，其 脈沖輸出模式包括脈沖 /方向、脈沖 /脈沖方式。這一傳遞方式取代了傳統(tǒng)的螺紋絲杠副的絲杠與螺母間直接作用方式，因而以最小滾動摩擦代替了傳統(tǒng)絲杠的滑動摩擦，使?jié)L珠絲杠副傳動效率達(dá) 90%以上，整個(gè)傳動副的驅(qū)動力減少至滑動絲杠的 1/3 左右，發(fā)熱效率也因此得以大幅降低（如圖 ） [6]。在低扭矩區(qū)域的扭矩性能良好。 （ 5）滾珠絲杠系統(tǒng)的剛性 為提高數(shù)控設(shè)備及精密機(jī)械進(jìn)給絲杠系統(tǒng)的定位精度和相對于刀具切削的剛性，必須考慮進(jìn)給系統(tǒng)各組成組件的剛性 [7]。 ：滾珠數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 g （ ） F0：靜摩擦力 ， μ0：靜摩擦系數(shù) ， W：工作臺及工件總質(zhì)量 已知： W=100kg， μ0=， F0=196N a）驗(yàn)算傳動系統(tǒng)剛度 （ ） 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 圖 滾珠絲杠副三維圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁 4 導(dǎo)軌單元設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 直線導(dǎo)軌概述 直線導(dǎo)軌 （圖 ） 是 1932 年法國專利局公布的一項(xiàng)專利。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁 （ 7）維護(hù)保養(yǎng)簡便 （ 8）機(jī)械設(shè)計(jì)高效率化 因滾動直線導(dǎo)軌里的鋼珠產(chǎn)生彈性變形而吸收安裝面誤差從而可以降低導(dǎo)軌安裝基礎(chǔ)面的平整度要求，降低機(jī)械加工成本 [10]。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。只用峰值功率作為選擇電機(jī)的原則是不充分的，而且傳動比的準(zhǔn)確計(jì)算非常繁瑣 [12]。m2）的計(jì)算 （ ） （ ） 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 37 頁 ①滾珠絲杠的慣性矩 J1 ②移動物體的慣性矩 J2 （ ） ③電機(jī)軸換算的全負(fù)載慣性矩 J3 （ 3）最大加速轉(zhuǎn)矩 Tam 當(dāng)電機(jī)從靜止升速至 錯(cuò)誤 !未找到引用源。為此，在這種情況下，請使用固體潤滑劑。 因此在以后的工作中可以根據(jù)此計(jì)算選型步驟設(shè)計(jì)一款關(guān)于滾珠絲杠工作臺類系統(tǒng)的零部件選用程序，用戶 確定相關(guān)參數(shù)后可自動匹配相應(yīng)的零部件型號。 本設(shè)計(jì)只對各部件參數(shù)進(jìn)行了初步的計(jì)算，而在實(shí)際運(yùn)用過程中會有其他影響工作臺系統(tǒng)精度的因素如機(jī)械振動、熱交換等，因此今后要運(yùn)用有限元分析等工具對其進(jìn)行更進(jìn)一步的精度分析。 為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機(jī)能，在其工作狀態(tài)下，必須潤滑，潤滑方式主要有兩種，即潤滑脂和潤滑油。 （ 5）電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩 （ ） 得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。另外，還提供了傳動比的一個(gè)可能范圍。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。因此采用直線導(dǎo)軌可以大大提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。 圖 直線導(dǎo)軌 三維模型 直線導(dǎo)軌又稱精密滾動直線導(dǎo)軌副、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌、滾動導(dǎo)軌，用于需要精確控制工作臺行走平行度的直線往復(fù)運(yùn)動場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動。 =197＞ b）傳動系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差 （ ） c）確定精度 V300p：任意 300mm 內(nèi)的行程變動量對半閉環(huán)系統(tǒng)而言 V300p≤ 定位精度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 是預(yù)加載荷的 3 倍 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠絲杠副選型計(jì)算 初始條件： 工作臺及其所承載的重量 W=100kg， 工作臺最大行程 Lx=500mm 工作臺最高移動速度 Vmax =15m/min， 電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速 nmax=3000r/min 工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：動摩擦系數(shù) μ=（滾動導(dǎo)軌） ， 靜摩擦系數(shù) μ0= 加減速時(shí)間常數(shù) t=， 要求壽命 15000 小時(shí) 定位精度 20μm/300mm，全行程 25μm 重復(fù)定位精度 10μm （ 1）確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 （ ） Ph：滾珠絲杠副的導(dǎo)程 Vmax：工作臺最高移動速度 15m/min nmax：電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速 3000r/min i：傳動比，因電機(jī)與絲杠通過聯(lián)軸器直接相連，故 i=1 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 代入得 Ph=5mm， 取 Ph=5mm （ 2）確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 （ a）絲杠轉(zhuǎn)速 （ ） ni： 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min i=1， 2， 3 Vi：進(jìn)給速度 m/min i=1， 2， 3 V1=， V2=5， V3=15 代入得 n1=100， n2=1000， n3=3000 （ b）絲杠的軸向載荷 ① 加速時(shí) 加速度 α=錯(cuò)誤 !未找到引用源。由于載重的方向不同而剛度有所不同，需要考慮。 （ 3）傳動可逆性 滾珠絲杠副沒有滑動絲杠粘滯摩擦，消除了在傳動過程中可能出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象，滾珠絲杠副能實(shí)現(xiàn)兩種傳動方式 — 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并傳遞動力。數(shù)字輸入 /輸出點(diǎn)可用于 語 限位、原點(diǎn)開關(guān)等。 通過對工作臺的設(shè)計(jì)，能夠正確運(yùn)用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)等課程的基本理論個(gè)有關(guān)知識，學(xué)會設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算；通過對設(shè)備改造的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計(jì)算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；通過設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，掌握簡單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)的基本方法；通過課程設(shè)計(jì)，初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)自己分析問題和解決問題的能力；提高自己應(yīng)用手冊、標(biāo)準(zhǔn) 以及編寫文件等資料的能力。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。 最后運(yùn)用 Pro\Engineer 三維造型軟件完成了模型的建立及裝配，并對進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了加減速運(yùn)動仿真，完成了部分零件圖及工作臺裝配圖的二維圖設(shè)計(jì)。 附錄 A .................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 工作臺作為數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。開環(huán)系統(tǒng)主要多用在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)或老設(shè)備的數(shù)控改造；混合伺服方式只有在大型機(jī)床中使用。 圖 工作臺控制結(jié)構(gòu)圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 3 滾珠絲杠單元設(shè)計(jì)計(jì)算選型 滾珠絲杠副特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠（目前已基本取代梯形絲桿，已俗稱絲桿） ， 是用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動 、 或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的執(zhí)行元件 。 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu) （ 1）滾珠絲杠的循環(huán)方式 在絲杠軸和螺母之間裝如滾珠而進(jìn)行轉(zhuǎn)動的單元就是滾珠絲杠。 滾珠絲杠副由于精度要求高，制造比較復(fù)雜，所以一般均由專業(yè)廠生產(chǎn)，使用者在設(shè)計(jì)一般以校驗(yàn)為主。 =40（ N） ③減速時(shí) 軸向負(fù)載 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ：與支撐形式有關(guān)的系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 直線導(dǎo)軌的特點(diǎn) （ 1）定位精度高，容易獲得高度的行走精度 直線滾動導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動導(dǎo)軌的 1/50。 （ 1）額定壽命：所謂額定壽命是指一批相同的產(chǎn)品，在相同的條件及額定負(fù)荷下，有 90%未曾發(fā)生表面剝離現(xiàn)象而達(dá)到的運(yùn)行距離。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合 。通常，應(yīng)用有如下兩種方法可以找到這個(gè)傳動比 n，它會把電機(jī)與工作任務(wù)很好地協(xié)調(diào)起來。m 額定轉(zhuǎn)矩： Tm0= N沒有附帶潤滑劑注入口時(shí)，可以直接將潤滑劑涂在導(dǎo)軌上或者螺桿的軌道內(nèi)。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老