最新機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)基于plc的單軸控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-16 13:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可能出現(xiàn)波浪形），影響導(dǎo)軌的精度。 滾珠絲杠的負(fù)荷包括銑削力及運(yùn)動(dòng)部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按銑削時(shí)的情況計(jì)算。⑴、最大動(dòng)負(fù)載Q的計(jì)算查表得系數(shù)，壽命值查表得使用壽命時(shí)間T=15000h，初選絲杠螺距t=4mm，得絲杠轉(zhuǎn)速n=1000Vmaxt=100034=750(r/min)所以 L=6075015000106=675X向絲杠牽引力 所以最大動(dòng)負(fù)荷X向 QX=367511=(N)查表，取滾珠絲杠公稱直徑 ，選用滾珠絲杠螺母副 的型號(hào)為 SFK1004，其額定動(dòng)載荷為395N，足夠用。⑵、滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計(jì)算表21 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)名 稱符 號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果螺紋滾道公稱直徑10螺距接觸角鋼球直徑螺紋滾道法面半徑偏心距螺紋升角螺桿螺桿外徑螺桿內(nèi)徑螺桿接觸直徑螺母螺母螺紋外徑螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）見表21。⑶、傳動(dòng)效率計(jì)算式中：——摩擦角；——絲杠螺紋升角。⑷、剛度驗(yàn)算滾珠絲杠副的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響定位精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形等。絲杠的拉伸或壓縮變形量 □L1(絲杠因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略)P絲杠的最大工作載荷。絲杠兩端支承間的距離。E絲杠材料的彈性模量 ；F絲杠按底徑 確定的截面積 P=(N) =400(mm) E＝(鋼) =50(mm2)所以 □L1=177。10550=177。103(mm)=177。滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 □L2 □L2可從產(chǎn)品型號(hào)中查出，或由下式計(jì)算：□L2=(P10ZΣ)公式中 DW —— 滾珠直徑，單位為mm； ZΣ —— 滾珠總數(shù)量， ZΣ ＝ Z 圈數(shù)列數(shù)； Z —— 單圈滾珠數(shù)， Z ＝ πd0 / DW （外循環(huán)） 或 Z ＝（πd0 / DW )3（內(nèi)循環(huán)）□L2=(P10ZΣ)=(100)=剛度驗(yàn)算 絲杠的總變形量□L= □L1 +□L2=+=。一般總變形量□L不應(yīng)大于機(jī)床規(guī)定的定位精度的一半,，所以剛度足夠；也可由絲杠精度等級(jí)，先查出基準(zhǔn)長度上允許的行程偏差（見GB/T ），再將折算到絲杠總長上的行程偏差與總變形量δ進(jìn)行比較。查表知E級(jí)精度的絲杠允許誤差，故剛度足夠。⑸、穩(wěn)定性驗(yàn)算 滾珠絲杠屬于受軸向力的細(xì)長桿，如果軸向負(fù)載過大，則可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk 應(yīng)滿足 Fk =fkπ2EIKa2≥ P (328)式中 Fk ——臨界載荷，單位為N； fk ——絲杠支承系數(shù)； K ——壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，～4，垂直安裝時(shí)取小值； a ——滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為mm。Fk =1051002=104N≥所以穩(wěn)定性絕對(duì)符合要求. 步進(jìn)電機(jī)的選型（一）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，在電機(jī)特性工作范圍內(nèi)，不產(chǎn)生丟步或無法工作等現(xiàn)象。電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一步進(jìn)角，盡管存在一定的轉(zhuǎn)角誤差，但電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)360度時(shí)，轉(zhuǎn)角累計(jì)誤差將歸零?？刂菩阅芎?，頻繁啟動(dòng)、停止、變換時(shí)，不易產(chǎn)生“丟步 ”現(xiàn)象。（二）步進(jìn)電機(jī)的選用 確定脈沖當(dāng)量，初選電動(dòng)機(jī)步距角，計(jì)算傳動(dòng)比 考慮到傳動(dòng)系統(tǒng)存在誤差，脈沖當(dāng)量通常要小于定位精度值。可根據(jù)被加工零件的最高精度的尺寸公差來選定，一般取其公差的二分之一。 步距角要滿足系統(tǒng)最小位移量的要求 。選定步距角α，系統(tǒng)脈沖當(dāng)量和絲杠基本導(dǎo)程后，其傳動(dòng)比i=αPh/(360186。δ)脈沖當(dāng)量是一個(gè)進(jìn)給指量時(shí)工作臺(tái)的位移量，應(yīng)小于等于工作臺(tái)的位置精度，由于定位精度為177。,。根據(jù)脈沖當(dāng)量和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，傳動(dòng)比為1直接用聯(lián)軸器將電機(jī)和絲桿直接連接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度，初選絲桿導(dǎo)程Ph=4mm,電動(dòng)機(jī)步距角= 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算(1)空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩Tlf Tlf===m(2)設(shè)步進(jìn)電機(jī)等效負(fù)載力矩為T，負(fù)載力為P，根據(jù)能量守恒原理，電機(jī)所做的功與負(fù)載力做功有如下關(guān)系T=式中：L ——滾珠絲桿的導(dǎo)程；i ——傳動(dòng)比； ——機(jī)械傳動(dòng)效率。且P=Px+uG，Px滾珠絲桿的牽引力，G上托板的重量，所以T===mTst(35)TTst=4*=m式中： ——移動(dòng)部件負(fù)載（N）；G——移動(dòng)部件重量（N）； Px——與重量方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力（N）； ——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；η——滾珠絲桿的傳動(dòng)效率；T——電機(jī)軸負(fù)載力矩（Nm）Tst步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩本題中，?。ù慊痄摑L珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），為絲杠牽引力，Ps=Px=?？紤]到重力影響，取X向電機(jī)負(fù)載，因此取G=Gx=250N 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算（1）滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js===m（2） 托板運(yùn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jw===m 換算到電動(dòng)機(jī)上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jl=Js+Jw=m ⑶、最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率f===5000Hz由圖查得，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩=m，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩=m，=f==5000mm／s3m/s符合要求條件 (4)最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核 與快速空載移動(dòng)速度=3000mm/min
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