【文章內容簡介】 率小的電機。一般靜力矩為摩擦力矩的2~3倍。因此，選擇步進電機的靜力矩應比計算力矩M大2~3倍。根據(jù)各軸轉矩選擇步進電機型號。步進電機的選擇型號：110BYG350B（混合式）相數(shù)：3步距角（度）：、相電流（A）：保持轉矩（）：18重量（Kg）：12優(yōu)點：感應子式永磁步進電機轉子為感應子式結構形式，也稱為混合式，兼顧永磁式和磁阻式兩類電機的優(yōu)點，它具有布距角小，有較高的起動和運行頻率的特點。需要正負脈沖供電，消耗功率較小，有定位轉矩。 滾動導軌的設計選用滾動導軌副的額定壽命（1）額定壽命的計算：滾動直線導軌副的壽命的計算公式為： （323）式中，L——額定壽命； C——額定動載荷； Fc——計算載荷； ft——溫度系數(shù)； fc——接觸系數(shù)； fa——精度系數(shù)； fw——載荷系數(shù)； fh——硬度系數(shù)，fh=（滾道實際硬度58HRC），由于產品的技術要求規(guī)定，滾道硬度不得低于58HRC，故通?？扇h=1.各系數(shù)取值為：ft= fc= fa= fw=（2）壽命時間的計算：當行程的長度已定，以小時為單位的額定壽命為。 （324）式中，l——行程長度； n——每分鐘往復次數(shù)； L——額定壽命。作用于滾道直線導軌副的載荷計算（1）滾動直線導軌副的載荷計算由于滾動導軌的特殊結構，使其具有垂直向上、向下和左右水平四方向額定載荷相等，且額定載荷大，剛性好，剛度高，三個方向抗顛覆力矩能力大，適用于各種載荷機床。（2）作用于滾動直線導軌副的載荷計算：直線運動滾動支承系統(tǒng)所受的負荷，受下列各種因素的影響：配置形式（水平、垂直、橫排……），移動件的重心和受力點位置，導軌上移動件牽引力的作用點，啟動及終止時的慣性力，以及運動阻力等。滾動導軌水平安裝、滑塊座移動，工作臺的質量分布均勻，中心在中間，G為重量；外力F的作用點和工作臺重心重合，勻速運動或者靜止。Fmax=F1=F2=1/2（G+F）=1/2（1000+1000）=1000N滾動直線導軌副的精度及選用滾動直線導軌副分四個精度等級，即5級，2級精度最高，依次遞減，依照手冊中表4240和4241得，選擇三級精度等級。滾動直線導軌副預加載荷各種規(guī)格的滾動直線導軌副分為四種預加載荷，按照不同使用場合預加載荷的使用情況和不同使用精度推薦的預加載荷，因為要求較高重復定位精度，有扭轉載荷，精度等級是三，所以選取F1型預加載荷。最后根據(jù)手冊表4242四種預加載荷，選擇規(guī)格是GGB中載荷F1（）1380~1670N,間隙F3為5~15μm。安裝與防護潤滑（1）基礎件上安裝導軌副的安裝平面的精度要求：因為在同一平面內使用兩根導軌副時，其安裝精度可低于導軌副運行精度（2）導軌副連接基準面的結構形式選擇螺釘連接。（3）安裝基面的臺肩高度及倒角形式：將滑塊和導軌安裝在床身和工作臺時，為使滑塊和導軌不與基礎件發(fā)生干涉，按表4245中選取相應尺寸。驗算壽命ft=；fc=；fa=；fw=Fc=滿足要求。 第四章 氣動回路的整體設計第四章 氣動回路的整體設計氣動傳動系統(tǒng)是機械傳動系統(tǒng)的一種形式，具有以下的優(yōu)點：1. 傳力介質是空氣，取之不盡，用之不竭，沒有成本費用，不存在污染問題；2. 壓縮空氣在管道中壓力損失小，便于集中供應和遠距離操作，提高自動化程度；3. 動作迅速，反應靈敏，卡緊或松開所用的輔助時間少；4. 結構簡單，維護方便，相對于液壓傳動而言；5. 卡緊牢固，使用安全；6. 元件易于標準化和規(guī)格化，縮短工藝裝備周期，降低成本。 氣動傳動系統(tǒng)示意圖Fig. Sketch of pneumatictransmission system其中，1是空氣壓縮機：壓縮空氣，增加系統(tǒng)壓力達到預定值；2是儲氣罐：儲氣罐和空氣壓縮機配套使用，用來儲存氣體；3是壓力繼電器：當管道內的氣體壓力突然下降時，關閉氣動回路；4是空氣過濾器：作用是去除空氣中的水分和雜質；5是減壓閥：保證氣體的壓力滿足氣動系統(tǒng)的要求，輸出穩(wěn)定的氣體；6是油霧器：將潤滑油霧化后混入壓縮空氣提供給氣動裝置；7是單向閥：作用是使氣體沿一個方向通過，防止氣體倒流；8是兩位三通電磁換向閥：通過控制閥的方位實現(xiàn)對氣體的控制；9為活塞式氣缸，提供夾具所需要的驅動力；10為消聲器，消除壓縮空氣尾氣產生的噪音。該機床的氣動回路由方向控制閥和氣源三聯(lián)件組成。，用氣部位主要是夾鉗，壓力繼電器用來判斷氣源壓力是否達到設定值，如果沒有達到設定值，數(shù)控系統(tǒng)就會發(fā)生相應的反應。壓縮空氣進人執(zhí)行元件前，先通過油霧器把油帶至各氣動執(zhí)行元件以達到潤滑的目的?？諌簷C必須是壓力可調節(jié)的工業(yè)用空氣壓縮機；；機器安裝前空壓機要先安裝完好；空壓機要提供清潔、干燥的壓縮空氣，在空氣非常濕的地區(qū)，必須再加空氣干燥機。空壓機應配壓力表、截止閥；空壓機的排氣量： 氣缸的設計計算氣缸的輸出力（1）、理論輸出力普通單作用氣缸（預伸型）理論推力為：F0=Ft1 （41）其理論拉力為：F0=π/4（D2d2）PFt2 　　　　 （42）式中， D——缸徑（m）； d——活塞桿直徑（m）； p——工作壓力（Pa）； Ft1——單作用氣缸復位彈簧的預緊力（N）； Ft2——復位彈簧的預壓量加行程所產生的彈簧力（N）。（2）、實際輸出力氣缸未加載時實際所能輸出的力，受到氣缸活塞和活塞桿本身的摩擦力的影響，如活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿和前缸蓋之間的摩擦，用氣缸效率η表示，氣缸的效率η與氣缸的缸徑D和工作壓力p有關，缸徑增大，工作壓力提高，則氣缸效率η增加。在氣缸缸徑增大時，在同樣的加工條件、氣缸結構條件下。摩擦力在汽缸的理論輸出力中所占的比例明顯地減少了，即效率提高了。~。普通單作用氣缸的實際輸出推力Fe為：Fe=π/4D2PηFt （43）（3）、夾具的夾緊力鋁板的厚度10mm 長寬=20001000 mm2 鋁合金的密度：5g/cm3鋁合金板料的重量為：5200010001010310103=1000N夾鉗體的中間軸距兩端初步估計為65mm（鉗頭）、110mm（鉗尾）夾鉗體設為3個，三個夾鉗體的受力相同。F=400N根據(jù)（杠桿原理）公式計算得出氣缸推桿的作用力為：F實際=65400/110=236=240N初步選擇汽缸類型為：彈簧復位的單作用氣缸（預伸型）依據(jù)三角形相似可以得出活塞桿移動的距離范圍為：h=11015/65=25mm負載率β從對氣缸特性研究知道，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的。于是，在研究氣缸的性能和選擇確定氣缸缸徑時，常用到負載率β的概念。氣缸負載率β的定義是：負載率β=氣缸的實際負載F/氣缸的理論輸出力F0100%氣缸的實際負載是由工況所決定的，若確定了氣缸負載率β，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力F0，從而可以計算氣缸的缸徑。氣缸負載率β的選取與氣缸的負載性能及氣缸的運動速度有關。對于阻性負載，如氣缸用作氣動夾具，負載不產生慣性力的靜載荷，.對于慣性負載，如氣缸用來推送工件。負載將產生慣性力的，負載率β的取值為：β= 氣缸作低速運動，u100mm/sβ= 氣缸作中速運動，u=100~500mm/sβ= 氣缸作高速運動，u500mm/s缸徑計算由氣缸帶動的負載、運動狀態(tài)及工作壓力，就可以進行氣缸缸徑的計算和選用。缸徑計算步驟如下：（1）、根據(jù)氣缸帶動的負載，計算氣缸的軸向負載力F。上面已經計算F=240N.（2）、由氣缸的平均速度來選定氣缸的負載率β，如下表所示。氣缸的運動平均速度越高，負載率應選得越小。根據(jù)實際工作情況，β=.（3）、。當然，計算時工作壓力也作相應地調整。選取氣缸的工作壓力為：。 氣缸的運動狀態(tài)和負載率Table Motion state and load rate of cylinders阻性負載（靜負載）慣性負載的運動速度u100mm/s100~500mm/s500mm/sβ==== 氣缸的理論輸出力F0計算公式Table Formula of cylinders’ theory outputforce F0形式雙作用氣缸單作用氣缸預縮型預伸型推力拉力活塞桿直徑取d=（4）、由氣缸的理論輸出力計算公式、負載率β及工作壓力p即能計算缸徑。由計算的缸徑再圓整到標準缸徑。理論輸出力 F0=F/β=240/=300N.由單作用氣缸預伸型理論推力、拉力其理論推力為：F0=Ft1其理論拉力為：F0=π/4（D2d2）PFt2得，假設Ft1=Ft2=140N，d=所以選取單作用氣缸缸徑為32mm?；钊麠U直徑為10mm。根據(jù)標準氣缸的型號選擇為：缸內徑32mm、行程25mm的單作用預伸型氣缸?；钊麠U的彎曲強度和撓度（1）彎曲強度本次設計中，盡管氣缸的行程不是很大，但是設計中桿伸出的長度較長，在活塞桿上承受的推力負載達到極限之后，活塞桿就會出現(xiàn)壓桿不穩(wěn)定現(xiàn)象，發(fā)生彎曲變形。因此，必須進行活塞桿的穩(wěn)定性驗算，其穩(wěn)定條件為： 　　　　　 （44）式中，　　F——活塞桿承受的最大軸向壓力（N）； Fk——縱向彎曲極限力（N）； nk——穩(wěn)定性安全系數(shù)，~4.極限力Fk不僅與活塞桿材料、直徑、安裝長度有關，還與氣缸的安裝支承條件決定的末端因素m有關。因為氣缸位置相對不動，活塞桿下端與夾具鉸接連接，所以m=21) 當細長比時（歐拉公式）， 　　　　　 　 （45）式中， m——末端系數(shù)； E——材料彈性模量，鋼材E=1011Pa； J——活塞桿橫截面慣性矩（m4）； 安裝長度L和末端因數(shù)mTable Installation length L and End factor m安裝方式簡圖鉸支—鉸支m=1固定—自由m=1/4固定—鉸支m=2固定—固定m=4空心圓桿： 　　　　 （46） 實心圓桿： （47） d——活塞桿直徑（m）； d0——空心活塞桿內徑（m）； L——氣缸的安裝長度（m）。2) 當細長比時（戈登蘭肯公式）， （48）式中，f——材料抗壓強度，鋼材f=108Pa； A——活塞桿橫截面積（m2）；空心圓桿： （49）實心圓桿： （410）α——實驗常數(shù)，鋼材α=1/5000；k——活塞桿橫截面積回轉半徑（m）； 空心圓桿： （411） 實心圓桿： （412）所選活塞桿為實心桿。d=10mm；m=2；k=d/4=；L=85mm；A=102π/4=；L/k=3485(m)1/2=120所以用（48）公式進行計算：安全系數(shù)nk取5，由得，24033776/5=6755N。所以滿足設計要求。（2）撓度如果活塞桿水平伸出時，則為懸臂梁，需進行撓度計算。但本設計中氣缸是豎直放置的，故不需進行撓度計算。因為氣缸的行程25mm，垂直水平面放置無需進行彎曲強度和撓度校核。緩沖性能氣缸活塞運動到行程終端位置時，為避免活塞與缸蓋產生機械碰撞而造成機件變形、損壞及極強的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。通常缸徑小于16mm的氣缸采用彈性緩沖墊，缸徑大于16mm的氣缸采用起點緩沖結構。因為已經采用了25mm的缸徑，所以討論氣墊緩沖。氣缸的緩沖裝置由緩沖柱塞、節(jié)流閥和緩沖腔室等構成，（工作原理圖51頁）。在活塞高速向右運動時，活塞右腔的空氣經缸蓋柱塞孔和進排氣口排向大氣。在氣缸活塞桿