機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-24 03:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 為5mm。循環(huán)滾珠為3圈1列，精度等級取5級，額定動載荷為9309N。大于，滿足要求。 （4）傳動效率η的計算 將公稱直徑，導(dǎo)程，代入，得絲杠螺旋升角。將摩擦角=10′代入，得傳動效率。 （5）剛度的驗算 1)XY工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推—單推”的方式，見書后插頁圖623。絲杠的兩端各采用一對推理角接觸球軸承，面對面組配，左、右支承的中心距離約為a=500mm ；鋼的彈性模量；查表331，得滾珠直徑，絲杠底徑，絲杠截面面積。 忽略式（325）中的第二項，算得絲杠在工作載荷作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量。 2）根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)Z=20；該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為31，代入公式，得滾珠總數(shù)量。絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力。則由式（327），求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。 因為絲杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實際變形量可減小一半，取。 3)將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對應(yīng)跨度500mm）。 本例中，絲杠的有效行程為330mm，由表327知，5級精度滾珠絲杠有效行程在315～400mm時，行程偏差允許達(dá)到25μm，可見絲杠剛度足夠。 （6）壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（328）計算失穩(wěn)時的臨界載荷。查表334，取支承系數(shù)；由絲杠底徑求得截面慣性矩；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動螺母至軸向固定處的距離a取最大值500mm。代入式（328），得臨界載荷，遠(yuǎn)大于工作載荷，故絲杠不會失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求 5 步進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用 為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計要求，增大步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時也是為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上盡可能地小，今在步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。采用一級減速，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與小齒輪連接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪連接。其中大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)構(gòu)，采用圖38所以的彈簧錯齒法消除側(cè)隙。 已知工作臺的脈沖當(dāng)量脈沖，滾珠絲杠的導(dǎo)程，初選步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角。根據(jù)式（312），算得減速比： 本設(shè)計選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的JBF3型齒輪減速箱。大小齒輪模數(shù)均為，齒數(shù)比為75:36，材料為45調(diào)制剛，齒表面淬硬后達(dá)55HRC。減速箱中心距為，小齒輪厚度為20，雙片大齒輪厚度均。 6步進(jìn)電動機(jī)的計算與選型 步進(jìn)電動機(jī)的計算與選型參見第四章第三節(jié)相關(guān)內(nèi)容。 （1）計算加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑，總長，導(dǎo)程，材料密度；移動部件總重力；小齒輪度，直徑；大齒輪度，直徑；轉(zhuǎn)動比。 如表41所示，算得各個零件部件的轉(zhuǎn)動慣量如下（具體計算過程從略）：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；拖板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量；小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量；大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量。 初選步進(jìn)電動機(jī)型號為90BYG2602，為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，二相八拍驅(qū)動時步距角，從表45查得該型號電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。 則加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： (2) 計算加子在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 分快速空載起動和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計算。 1） 快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式(48)可知，包括三部分：一部分是快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動部件運動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)式(412)可知，相對于和很小，可以忽略不計。則有： (613) 根據(jù)式(49)，考慮傳動鏈的總效率，計算快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸的最大加速轉(zhuǎn)矩： （614） 式中——對空載最快移動速度的步進(jìn)電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； ——步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速到n轉(zhuǎn)速所需的時間，單位為s。 其中： （615）式中——空載最快移動速度，任務(wù)書指定為3000mm/min； ——步進(jìn)電動機(jī)步距角，預(yù)選電動機(jī)為； ——脈沖當(dāng)量，本例脈沖。 將以上各值代入式(615)，算得r/min 設(shè)步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速至n轉(zhuǎn)速所需時間t=，傳動鏈總效率=。則由式(614)求得： 由式(410)可知，移動部件運動時，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：
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