【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，皮帶輪帶動(dòng)布夾沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)。布夾 1 向左移動(dòng)到背景板水平位置，此時(shí)布匹搭在背景板上，然后通過(guò)齒輪齒條的傳送，薄鋼板向下移動(dòng)到如圖位置，CCD 攝像頭進(jìn)行一次測(cè)量，然后通過(guò)底端 XY工作臺(tái)的橫向移動(dòng)，可以使 CCD 攝像頭橫向測(cè)量若干次，然后電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)布夾再向前移動(dòng)一定距離，CCD 攝像頭進(jìn)行一次測(cè)量，通過(guò)電機(jī)的多次轉(zhuǎn)動(dòng)，使得布匹進(jìn)行多次測(cè)量。測(cè)量結(jié)束后，布夾轉(zhuǎn)到原來(lái)位置，將布匹取下來(lái)進(jìn)行第二次待測(cè)布匹的檢測(cè)。 雙層導(dǎo)軌帶布測(cè)量方案分析圖 23 雙層導(dǎo)軌方案圖該方案如圖 23 所示，測(cè)量布料絨毛率時(shí)將布條兩端分別夾在左右?jiàn)A具上，接通電源后夾具一可在導(dǎo)軌上向下運(yùn)動(dòng)，然后沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)夾具一位置低于鋼板，在鋼板的支撐下布形成一薄棱，可為后續(xù)測(cè)量做準(zhǔn)備。在夾具一帶動(dòng)布移動(dòng)時(shí)夾具二在彈簧的作用下可使布產(chǎn)生一定預(yù)緊力，可以在彈簧處安裝壓力傳感器，控制夾具二處夾具架的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)布料達(dá)到一定預(yù)緊力時(shí)，夾具架才能在導(dǎo)軌上移動(dòng)，如此可以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。測(cè)量時(shí)，背板上移到指定位置，布在夾具帶動(dòng)下沿 x 軸運(yùn)動(dòng)，裝置除背板及 CCD 測(cè)量頭外可沿 z 軸移動(dòng)，如此可測(cè)量布任意位置絨毛率。測(cè)量完成后，背板下移讓位，兩夾具運(yùn)動(dòng)到初始位置，即可取下布料。 方案確定 三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：布夾 2布夾 1CCD 攝像頭導(dǎo)軌板彈簧夾具架背板鋼板 布滾卷布測(cè)量方案 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便 缺點(diǎn)：設(shè)備所占空間比較大，而且由于設(shè)計(jì)的是三角布滾，形成的角度比較大，所 測(cè)得數(shù)據(jù)不會(huì)很準(zhǔn)確。 圓形導(dǎo)軌帶布測(cè)量方案 優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)角度是 180 度，所測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，所用空間較小，操作簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：設(shè)備比較復(fù)雜 雙層導(dǎo)軌帶布測(cè)量方案 優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)精度高便于操作 缺點(diǎn)：設(shè)備所占空間較大 由于所設(shè)計(jì)的設(shè)備主要的要求是精度高。因此，通過(guò)對(duì)三個(gè)方案的綜合分析對(duì)比， 本次設(shè)計(jì)最終選用圓形導(dǎo)軌帶布測(cè)量方案。3 關(guān)鍵部件的參數(shù)選擇與計(jì)算 電機(jī)型號(hào)選擇自動(dòng)絨毛率測(cè)試儀設(shè)計(jì)一共使用了五部電機(jī) ，分別是 X 向移動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)被測(cè)布匹移動(dòng)的皮帶輪電機(jī)，使布匹形成被測(cè)角度的推拉電機(jī)，控制薄鋼板的電機(jī)，控制張力傳感器的電機(jī)。 X 向移動(dòng)電機(jī) ⑴傳動(dòng)計(jì)算 按照設(shè)計(jì)方案的需求，儀器精度為177。，選用脈沖當(dāng)量為 mm/Hz，絲杠導(dǎo)程為 4mm，又由于方案中不用減速箱，而用聯(lián)軸器直接將電動(dòng)機(jī)與絲杠連接，所以取減速比為 i=1 算的電機(jī)步距角： α=360iδ/P b=176。 ⑵步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選型1）步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸總慣性矩的計(jì)算?？傓D(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 包括轉(zhuǎn)子的慣性，滾珠絲桿的慣性和惰性的電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。Ⅰ、滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J由《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中 P134 式 528 得： ???式中：D 為絲杠公稱直徑 D=30mm L 為絲杠長(zhǎng)度=有效行程+螺母長(zhǎng)度+設(shè)計(jì)余量+兩端支撐長(zhǎng)度（軸承寬度+鎖緊螺母寬度+裕量）+動(dòng)力輸入連接長(zhǎng)度（如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長(zhǎng)度的一半+裕量）=315mm 代入數(shù)據(jù)得 1J=30 31510 =10 4?kg.㎡412?Ⅱ、滾珠絲杠上一級(jí)移動(dòng)部件等折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中 P134 式 529 得：262()10sJM???π其中 M 為工作臺(tái)的（包括工件）的質(zhì)量 M=100kg S 為絲杠螺距 S=5mm代入數(shù)據(jù)，得：25622 . m?????????????Ⅲ、初選常州寶馬前楊電機(jī)電器有限公司的 90BYG2502 型混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可知其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =3Jm4??N所以 =10 4+10 +410 =10 Nm12dJ??5?4?4?檢查電機(jī)軸的慣量，慣量比應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，不能太小也不能太大，即伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于負(fù)載特性。為使該系統(tǒng)慣量達(dá)到較合理的配合，一般比值控制在 1/4——1 之間， =123J?根據(jù)公式: ，可知滿足慣量匹配的要求。23J4?? (J3) 2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初選。 根據(jù)最大等效負(fù)荷 M 考慮一定的安全系數(shù) λ，取 λ=，最大靜轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)應(yīng)該滿足： N???根據(jù)所選的電機(jī)型號(hào)參數(shù)知道，最大轉(zhuǎn)矩 6jmax?T Nm，所選電動(dòng)機(jī)型號(hào)正好滿足。圖 31 電機(jī)型號(hào)與安裝尺寸圖 32 電機(jī)接線圖 皮帶輪電機(jī)選型 負(fù)載力矩的計(jì)算公式 ??])[cos(DTL?????? NL? 其中： 為皮帶輪的傳動(dòng)效率 D 為皮帶輪的直徑 96mm 考慮到種種因素，所選電機(jī)最大扭矩大于 ，根據(jù)表格可選電機(jī)型號(hào)m?N圖 33 電機(jī)型號(hào)圖 34 電機(jī)安裝尺寸與接線方式 使布匹形成被測(cè)角度的推拉電機(jī)，控制薄鋼板的電機(jī)，控制張力傳感器的電機(jī)。 圖 35 電機(jī)型號(hào) 這三部電機(jī)的選擇要滿足齒條的升降能力，因?yàn)辇X條的運(yùn)動(dòng)不用特別快，而且齒條質(zhì)量不重，所以軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的力矩不需太多，大部分電機(jī)都能滿足， 因?yàn)槔碚摲治鰺o(wú)法得到電機(jī)所需力矩的精確值，所以電機(jī)的力矩范圍只能靠估算，因此這三部電機(jī)中張力傳感器電機(jī)和薄鋼板電機(jī)可以選擇相同型號(hào)，選擇 UI2457512804A 型號(hào)，推拉電機(jī)選擇 UI2457411604A 型號(hào)。本課題中選取電機(jī)型號(hào)的各個(gè)參數(shù)如圖 3—5 所示。 ccd 攝像頭型號(hào)選擇考慮到設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊性，選擇如下尺寸的 CCD 攝像頭。圖 36 CCD 攝像頭表 31 CCD 攝像頭尺寸1 2 3 4 5 6直徑（邊長(zhǎng)）/mm 50 40 38 38 20*12 8*12長(zhǎng)度/mm 30 70 60 50 40 20 滾珠螺旋副型號(hào)選擇 主要類(lèi)型 采用滾珠在螺母中內(nèi)循環(huán)方式，選擇墊片預(yù)緊方式來(lái)消除絲杠螺母副軸向的間隙 主要參數(shù)及代號(hào)滾珠絲杠副的主要參數(shù) ①公稱直徑 ，數(shù)控機(jī)床常用的進(jìn)給絲杠的公稱直徑 為 至 ，但md md30?m8是本次設(shè)計(jì)所選用的下導(dǎo)軌上面所受力只有重力，沒(méi)有其他額外的載荷，因此 不用d太大，初選 30?。 ②基本導(dǎo)程(螺距) ，由步距角 、脈沖當(dāng)量 和傳動(dòng)比0L???脈 沖/??i=1 確定 。miLbp4/60??滾珠絲杠副的標(biāo)注1234 56為了滿足設(shè)計(jì)要求，初步選擇滾珠絲杠副為 SFU032044，導(dǎo)軌面的硬度為58~64HRC。根據(jù)資料查得其具體參數(shù)如下：表 32 滾珠絲杠副規(guī)格規(guī)格代號(hào)公稱直徑 0D公稱導(dǎo)程 0h滾珠直徑 w螺旋升角 ?循環(huán)列數(shù)額定動(dòng)載荷 )(KNCa額定靜載荷 )(oa接觸剛度 )/(mNKc?32044 32 4 30?3 51 最大工作載荷滾珠絲杠上的工作載荷 是指滾珠絲杠副在橫向移動(dòng)設(shè)備時(shí)滾珠絲杠軸向所)(NFm受的力。采用實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算，對(duì)于三角形或綜合導(dǎo)軌mF 　　)(39。GfKVL??式中： 為工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷， 為工作臺(tái)垂直進(jìn)給方向載荷，G 為移動(dòng)部件VF的重力（N），K 和 分別為考慮顛覆力距影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)和導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，對(duì)于39。f三角形或綜合導(dǎo)軌 K＝，滾動(dòng)導(dǎo)軌 ，取 。所以：05.~2.39。?f 04.39。?fNGFfVL 4)10()(39。m???? 最大動(dòng)載 C 的計(jì)算及主要尺寸初選 滾動(dòng)絲杠承受的動(dòng)載荷由公式得： 　　　　　　mFfLC3?式中：L 為使用壽命，單位為 ， ；r610610/nt為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，無(wú)沖擊取 ~，普通狀況取 ~，沖擊狀態(tài)下取mf~； 為滾珠絲杠工作載荷（ N）。F選擇滾珠絲杠副的尺寸，滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷 不得小于最大動(dòng)載荷 C；aC。Ca? 取 ，而工作臺(tái)進(jìn)給速度 ，則工作壽命 ：1.?mf min)/(126v?L)10(???? 則 因?yàn)?CKNa??，所以選擇的絲杠螺母副滿足設(shè)計(jì)要求。 傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 為： ?)tan(????其中， 為絲杠螺旋升角，?可由。??dL?， 為摩擦角，滾動(dòng)摩擦系數(shù)，摩擦角約等于 。.~03.?f 39。 %)(%0)tan( 39。???????? 滾珠絲杠傳動(dòng)效率比較高，一般在 ~ 之間，我們可以看到，計(jì)算的結(jié)果滿足要求。 剛度驗(yàn)算 絲杠的拉壓變形量 1? 滾珠絲杠計(jì)算滿載時(shí)拉壓變形量： EALFm??1? 其中： 是在工作載荷 作用下絲杠總長(zhǎng)度的拉伸或壓縮變形量 ， 為絲1?mF )(mF杠的工作載荷 ，L 為滾珠絲杠在軸承支架的受力長(zhǎng)度 ， L30?，E 為材料)(N)(彈性模量，對(duì)于鋼材 ，A 是按絲杠內(nèi)徑確定的截面積 ，?? )(222 593)7()(dA??，“+”指絲杠被拉伸，“”指絲杠被壓縮。則 mELFm 441 . ????? 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2? 變形量與滾珠排列、螺母內(nèi)圈有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。有預(yù)緊時(shí)，可以使用下式計(jì)算： )( mZFDYJw??? 其中： 是滾珠直徑 ， 是滾珠總數(shù)量 ，Z 是絲杠一? 列 數(shù)圈 數(shù) ???Z