【導(dǎo)讀】眾所周知，制造業(yè)是一個(gè)國家的立國之本。20世紀(jì)下半葉以來，隨著科學(xué)技術(shù)

　　

【正文】 ? ?? 導(dǎo)軌摩擦力＋絲杠移動(dòng)部件軸向載荷＝總載荷 NF a 5 7 7 54 4 2 6 8 ??? 以上為絲杠副的軸向載荷計(jì)算。 工作臺(tái)最大速度： .m i n/30m i n/3 0 0 0 060500/500m a x mmmsmmV ????? 轉(zhuǎn)速最大 2500r/min hP 滾珠絲杠導(dǎo)程： 工作臺(tái)最大速度 m in/3 0 0 0 0m a x mmV ? ])[(39。 NGFKFF ZXa ??? ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 39 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ mmPh 12250030000 ?? （ 1）計(jì)算動(dòng)負(fù)荷an haj FfK KC ?? 其中 ?hK ?nK ??f ?aF 3 .4 2 2 7 5 .5 7 6 75030 .2 3 7 0 .5 3ajCN???? （ 3）確定允許的最小螺紋底 徑 md2 [12] 估算絲杠允許的最大軸向變形量 m? 由表 12140中式（ 8） 重復(fù)定位精度 =10um )41~31(39。 ?m? 重復(fù)定位精度 ~? 由表 12140中式（ 9） 定位精度 =20um )51~41(39。39。 ?m? 定位精度 ~? 取兩結(jié)果最小值 umm ?? 按表 12140中式（ 11） NWuF ????? （按無工件空載啟動(dòng)檢驗(yàn)精度） )~(?L 行程 mmP h 6 4 8~5 6 01 6 8~1 2 04 8 0~4 4 0)14~( 1 0 ???? 取 620mm 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定支撐形式 a= 12140中式（ 10） mmLFadmm ????? ? 由 GB/T 試初選 需用型內(nèi)循環(huán)大導(dǎo)程預(yù)緊滾珠絲杠，型號(hào)為1012CT 查表得 mmd 200 ? mmdmmd m 22 ??? NCNCa aj 7 5 0 31 4 1 4 ??? mmDw ? NCoa 23418? umNKC /305? 同時(shí)查的螺母長 mml 80? 同時(shí)選定 JB/T3162 推薦的固定軸端形式 : mmd 200 ? , 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 39 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 采用一對(duì) DF 型 760202 角接觸球軸承，從表可查的一 個(gè)支撐長為 mm50 m in)/(99 10 2 222 rLdfncc? 高速運(yùn)轉(zhuǎn)的絲杠有可能發(fā)生共振，需要校核臨界轉(zhuǎn)速，不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，以 表示。 絲杠支承方式系數(shù) ?f 絲杠螺紋底徑： mmd ? 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度mmL u 56040280400 ????? mmL c 5202 56062040280400 ?????? 22 ???? maxn 所以，非常符合要求。 ： 兩端固定支承，絲杠不受壓縮，因而不必校核穩(wěn)定性。 （設(shè)溫升為 ℃ ，工作前均衡溫度場） （ 1）溫升引起的伸長量 t? t? ＝ ut lt..?? 線膨脹系數(shù) Clt ?/1011 6???? 絲杠溫升 t? ，一般取 C?5~3 螺紋有紋長度 mmlu 560? mmmmmt ?? 6 ?????? ? （ 2）絲杠全長伸長量 tZ? mmmtZ ?? 240 2 3 8 2 6 ?????? ? （ 3）預(yù)拉力 tF NFNtdF at 222 ???????? 核 （ 1）絲杠在拉壓載荷下的最大彈性位移 mFAEFls ??? 1 5 44)(4 61126m a x ?????????? （ 2）絲杠與螺母間的接觸變形 cc KF?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 39 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 由表，查得大導(dǎo)程 CT1012滾珠絲杠副的接觸剛度 mNKc ?/305? 所以，快移時(shí)接觸變形量 mKF cc ?? ??? 由于采用的是組合軸承，故軸承的接觸變形可忽略不計(jì)。 （ 3）絲杠系列的總位移 mcs ???? 8 5 0 4 a x ????? 由于 maxs? 發(fā)生在螺母處于絲杠中部處，而 c? 與螺母位置無關(guān)。所以，以上求得的位移均為 mm300/ 。 （ 4）定位精度 查表，取絲杠等級(jí)為 2級(jí)的絲杠任意 mm300 行程內(nèi)行程公差為 m?8 。加上快移時(shí)的總位移為 m? ，可以滿足點(diǎn)位控制精度 300/? 的要求。 總結(jié)： 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可選用絲杠副型 號(hào)為 400620/151 0 1 2 ???CT ，兩端支承為 FE、型的支承方式，軸承選用型號(hào)為 TVP760202 型組合軸承。 伺服電機(jī)的選擇 ： 可用的參數(shù)：工作臺(tái)重量為 kgM 20? ；工作臺(tái)移動(dòng)速度 smmV /500m ax ? ；摩擦系數(shù) ?? ；聯(lián)軸器效率 %90?? ；進(jìn)給絲杠常為 mmL 620? ；進(jìn)給絲杠直徑為mmD 20? ；絲杠導(dǎo)程為 mmP 12? 。 以下計(jì)算同 X 向滾珠絲杠。電機(jī)型號(hào)及參數(shù) [6] 表 Y 向電機(jī)主要參數(shù) 滾珠絲杠選型結(jié)果一樣，所以， X 向和 Y 向選用相同的絲杠、軸承、軸承座等一系列的零部件。 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)已知條件，轉(zhuǎn)速較低，電動(dòng)機(jī)載荷適中，兩軸能精確對(duì)中，軸的剛性較好，所以選用剛性凸緣聯(lián)軸器。（剛性凸緣聯(lián)軸器詳見 [12]第一卷） 凸緣聯(lián)軸器 (亦稱法蘭聯(lián)軸器 )是利用螺栓聯(lián)接 兩凸緣 (法蘭 )盤式半聯(lián)軸器，兩個(gè)半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)接，傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)型號(hào) 轉(zhuǎn)矩mN??310 轉(zhuǎn)速 min)/(r 功率 )(W 電壓 )(V 最大電流 )(A 總長 )(mm 外徑 )(mm 90SZ03 637 3000 200 11 ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 39 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 簡單，制造方便，成本較低，工作可靠，裝拆、維護(hù)均較簡便，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，能保證兩軸具有較高的對(duì)中精度，一般常用于載荷平穩(wěn)，高速或傳動(dòng)精度要求較高的軸系傳動(dòng)。 凸緣聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)如圖 33所示： 圖 33 凸緣聯(lián)軸器 GY凸緣聯(lián)軸器的基本參數(shù)及主要尺寸 [13]（ SJ 212782）： 表 型號(hào) GY1 基本參數(shù) 轉(zhuǎn)矩 mNTn . 25 孔徑 mm/ 12H7 外徑 mm/ 18 許用轉(zhuǎn)速 min)//(r 12021 長度 mm/ 21 [7]計(jì)算 轉(zhuǎn)矩cT 按下式計(jì)算： )(9550 mNnPKKTT c ???? 式中 P— 驅(qū)動(dòng)功率， kW； n— 工作轉(zhuǎn)速， r/min； K— 工作情況系數(shù) ，下表對(duì)于剛性聯(lián)軸器取大值，在此取 K=2。 對(duì)于 Y 方向有 P=， n=2500r/min 所以 )( mNT c ????? 表 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 39 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 聯(lián)軸器滿足 cT ≤ )(25 mNTn ?? n ≤ [n]=12021r/min [n]— 許用轉(zhuǎn)速。選擇聯(lián)軸器型號(hào)為GY1 滿足要求 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用整體型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，因?yàn)樗歉鶕?jù)預(yù)緊訂貨，不需要自己調(diào)整。 因?yàn)?Y 向?qū)к壉?X 向?qū)к壿d荷重，所以此處選擇 Y 向計(jì)算選型，最終 X 向和 Y向選擇一樣的型號(hào)。 查閱 HIWIN 生產(chǎn)的線性滑軌，其滑軌的特點(diǎn)適合在本設(shè)計(jì)中使用。由于本機(jī)器的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)以及絲杠的型號(hào)試初選 HGH 20CA 型導(dǎo)軌 [10]，根據(jù)參考資料可得其導(dǎo)軌參數(shù)，其額定動(dòng)載荷 kNCa ? 。 這個(gè)行走距離稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的距離額定壽命，它可根據(jù)滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷aC 用下列公式進(jìn)行計(jì)算： 350????????? W CTHa f fffFCL 其中： L 為滾動(dòng)導(dǎo)軌副的距離壽命 )(km ， F 為 每個(gè)滑塊上的工作載荷 )(N ，NGFvF ?????? ， Hf 為硬度系數(shù)，導(dǎo)軌面的硬度為58~64HRC 時(shí)， Hf ＝ ， Tf 為溫度系數(shù)，當(dāng)工作溫度不超過 C?100 時(shí)， 1?Tf ， Cf為接觸系數(shù)，每根導(dǎo)軌條上裝兩個(gè) 滑塊時(shí) ?Cf ， Wf 為載荷 /速度系數(shù)，無沖出振動(dòng)或 min/30mv ? 時(shí) ~1?Wf ，取 ?Wf 。 則滾動(dòng)導(dǎo)軌副的距離壽命 L： kmf fffFCLWCTHa 13) (5050 333 ???????????????? 從產(chǎn)品樣本中選定了滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)，計(jì)算距離壽命 L 或小時(shí)額定壽命 hL ，若 L 或 hL 大于滾動(dòng)導(dǎo)軌的期望壽命時(shí)，則滿足設(shè)計(jì)要求，初選的滾動(dòng)導(dǎo)軌副即可采用。 由于 kmkmL ?? ，所以初選的滾動(dòng)導(dǎo)軌副滿足要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 39 頁 第 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 可升降工作臺(tái)的實(shí)際和計(jì)算 Z向滾珠絲杠及伺服電機(jī)的選擇 可升降工作臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)經(jīng)精密滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，用精密直線滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向，從而能在高度方向上作快速、精密的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于快速成形系統(tǒng)的可升降工作臺(tái)和所要制作的工作比較重，因此，在它們的可升降工作臺(tái)中設(shè)有重量平衡裝置，以便降低伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，并使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 估算 平臺(tái)和工件重量： 平臺(tái)上的紙材的體積 成型空間為： 500 400 400 則體積 391 0 04 0 05 0 0 mV ????? ? 紙材的密度 331 / mkg??? 最大成形件的重量約為 kgVm 104111 ??