機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程(編輯修改稿)
2024-07-23 11:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 隙，采用預(yù)加負荷的結(jié)構(gòu)。由于工作臺的運動載荷不大，因此采用有預(yù)加載荷的雙V形滾珠導(dǎo)軌。采用滾珠導(dǎo)軌可減少兩個相對運動面的動、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運動平穩(wěn)性，減小振動。考慮電機步距角和絲桿導(dǎo)程只能按標(biāo)準選取，為達到分辨率的要求，需采用齒輪降速傳動。 圖11 系統(tǒng)總體框圖二、機械系統(tǒng)設(shè)計設(shè) 計 計 算 與 說 明主要結(jié)果、工作臺外形尺寸及重量估算X向拖板（上拖板）尺寸：長寬高 14516050重量：按重量=體積材料比重估算NY向拖板（下拖板）尺寸： 重量：約90N。上導(dǎo)軌座（連電機）重量：夾具及工件重量：約150N 。XY工作臺運動部分的總重量：約287N。、滾動導(dǎo)軌的參數(shù)確定⑴、導(dǎo)軌型式：圓形截面滾珠導(dǎo)軌⑵、導(dǎo)軌長度①上導(dǎo)軌（X向）取動導(dǎo)軌長度 動導(dǎo)軌行程 支承導(dǎo)軌長度 ②下導(dǎo)軌（Y向） 選擇導(dǎo)軌的型號：GTA16 ⑶、直線滾動軸承的選型①上導(dǎo)軌②下導(dǎo)軌由于本系統(tǒng)負載相對較小，查表后得出LM10UUOP型直線滾動軸承的額定動載荷為370N，大于實際動負載；但考慮到經(jīng)濟性等因素最后選擇LM16UUOP型直線滾動軸承。并采用雙排兩列4個直線滾動軸承來實現(xiàn)滑動平臺的支撐。⑷、滾動導(dǎo)軌剛度及預(yù)緊方法 當(dāng)工作臺往復(fù)移動時，工作臺壓在兩端滾動體上的壓力會發(fā)生變化，受力大的滾動體變形大，受力小的滾動體變形小。當(dāng)導(dǎo)軌在位置Ⅰ時，兩端滾動體受力相等，工作臺保持水平；當(dāng)導(dǎo)軌移動到位置Ⅱ或Ⅲ時，兩端滾動體受力不相等，變形不一致，使工作臺傾斜α角，由此造成誤差。此外，滾動體支承工作臺，若工作臺剛度差，則在自重和載荷作用下產(chǎn)生彈性變形，會使工作臺下凹（有時還可能出現(xiàn)波浪形），影響導(dǎo)軌的精度。 、滾珠絲杠的設(shè)計計算滾珠絲杠的負荷包括銑削力及運動部件的重量所引起的進給抗力。應(yīng)按銑削時的情況計算。⑴、最大動負載Q的計算查表得系數(shù)，壽命值查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲杠螺距t=4mm，得絲杠轉(zhuǎn)速所以 mmX向絲杠牽引力 Y向絲杠牽引力所以最大動負荷X向 Y向 查表，取滾珠絲杠公稱直徑 ，選用滾珠絲杠螺母副 的型號為 SFK1004，其額定動載荷為390N，足夠用。⑵、滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)計算螺紋滾道:公稱直徑=10mm 螺距=4mm,接觸角=,鋼球直徑=2mm 螺紋滾道法面半徑mm 偏心距 螺紋升角螺桿：螺桿外徑mm 螺桿內(nèi)徑mm 螺桿接觸直徑mm螺母：螺母螺紋外徑mm 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)）mm⑶、傳動效率計算式中：——摩擦角；——絲杠螺紋升角。⑷、剛度驗算滾珠絲杠受工作負載P引起的導(dǎo)程的變化量Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計算 所以 絲杠因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。所以導(dǎo)程總誤差查表知E級精度的絲杠允許誤差，故剛度足夠。⑸、穩(wěn)定性驗算由于絲杠兩端采用止推軸承，故不需要穩(wěn)定性驗算。三、步進電機的選用、步進電機的步距角取系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，初選步進電機步距角。設(shè)步進電機等效負載力矩為T，負載力為P，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力做功有如下關(guān)系式中： ——電機轉(zhuǎn)角； ——移動部件的相應(yīng)位移； ——機械傳動效率。若取 ，則，且，所以式中： ——移動部件負載（N）；G——移動部件重量（N）； ——與重量方向一致的作用在移動部件上的負載力（N）； ——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；——步進電機步距角，（rad）；T——電機軸負載力矩（）本例中，?。ù慊痄摑L珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），為絲杠牽引力?？紤]到重力影響，Y向電機負載較大，因此取，所以若不考慮啟動時運動部件慣性的影響，則啟動力矩，則 對于工作方式為三相六拍的三相步進電機
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