【導(dǎo)讀】入，光固化成型機的需求也越來越大。由此，本論文針對光固化成型機的機械結(jié)構(gòu)進。的部分結(jié)構(gòu)進行了改進。X-Y方向的平面掃描運動和刮刀的水平運動采用精密滾珠絲。杠傳動，使其在行程較長時不出現(xiàn)抖動，有利于保證掃描精度，運動穩(wěn)定。單化，精度較高。穩(wěn)，進而使其在生產(chǎn)過程中能夠更好的進行生產(chǎn)。

　　

【正文】 31 ???????? nK n 經(jīng)計算得： C=12182N 查《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》 P770, 本設(shè)計選內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副 FFZ3204,其參數(shù)如下： 公稱直徑 mmdm 32? ；基本導(dǎo)程 mmL 40 ? ；滾珠直徑； mmDW 3? ；絲杠螺旋升角 39。393??? ；額定動載荷 NCa 13000? ；額定靜載荷； NCoa 43000? 。 選取絲杠精度等級為 1 級。 傳動效率計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率 ? 為： )( ???? ?tg tg＝ 式中： ? 為絲杠螺旋升角， ? 為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù) f ＝ ～，其摩擦角約等于 39。10 。 )01933( 933)( ????? ??? tg tgtg tg ＝＝ ?? ?? 定位精度驗算 絲杠的拉壓變形量 1? 滾珠絲杠應(yīng)計算滿載時拉壓變形量，按公式（ ）計算。 根據(jù)滾珠直徑 wD ＝ 3 mm 螺紋滾道曲率半徑： mmDR w ???? 偏心距： mmDRe w 0 4 )2/(7 0 )2/(7 0 ?????? 螺紋小徑： mmRedd m 9 6 4 ????????? 滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積： 2221 mmdA ???? ? 取絲杠長度 L＝ 330mm。 m?? 330336 41 ??? ?? 絲杠與螺母間的接觸變形量 2? 2? 的大小 計算： mC ?? 8 03 3 6 ?? 因為： m???? ????? 取絲杠精度等級為 1 級，其有效工作行程內(nèi)的誤差為 6 m? ，加上絲杠副的總變形量 m? ，可以滿足機床的定位精度的 。 壓桿穩(wěn)定性驗算 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向彎曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷 KF 為： 12021 KLEJfFK ?? 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 式中： J 為絲杠軸最小截面慣性矩 ? ?4m ，對絲杠圓截面 6442dJ ?? ，（ 2d 為絲杠 底徑， WDdd ?? ）； L 為絲杠最大工作長度（ m）； E 為材料的拉、壓彈性模量，對鋼 E＝ 1110 Pa； 1f 為絲杠支承方式系數(shù)。本設(shè)計中，絲杠為長絲杠，故支承方式選用一端軸向固定一端游動，即 1f ＝ 2； 1K 為安全系數(shù)，取 1K =1/3。 4 4 942 4 28 4 33 .1 10 ( )64 64dJm? ??? ? ? ? NF K 7 3 1 0 2 29112 ???????? ? 臨界載荷 KF 遠(yuǎn)大于絲杠工作載荷 mF =336N，因此滾珠絲杠不會失穩(wěn)。 導(dǎo)軌的選型及計算 初選導(dǎo)軌的型號 導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌，根據(jù)縱向最大動載荷 C=2420N，橫向最大動載荷 C＝，通過查《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》表 P893，初選 3 條導(dǎo)軌的型號都為 GTB16。其參數(shù)如下： 16 65 0mm l mm? ??， 計算滾動導(dǎo)軌副的距離壽命 滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命可用下列 公式計算： 350 ?????????WCTa f ffFCL （ ） 見 《機電一體化設(shè)計手冊》公式（ ） 。 公式 中： L ——滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命（ km）； aC ——為額定載 荷（ N），從《機電一體化設(shè)計手冊》表 查得 aC ＝ 8820N； Tf ——為溫度系數(shù)，當(dāng)工作溫度不超過 C?100 時， Tf ＝ 1； Cf ——為接觸系數(shù)，每根導(dǎo)軌條上裝二個滑塊時 Cf ＝ ； Wf ——為載荷 /速度系數(shù)，無外部沖擊或振動的低速運轉(zhuǎn)場合 min/15mV ? 時，Wf ＝ ； F ——為每個滑塊的工作載荷（ N）； X 向： NFF m ??? Y 向： NFF m 3 4 ?? X 向： kmL 93 ???????? ????? Y 向： 3 98 8 2 0 1 . 0 1 0 . 8 15 0 7 . 6 1 0 k m1 3 . 3 4 7 1 . 2L ????? ? ? ????? ＝ L 均大于滾動導(dǎo)軌的期望壽命，滿足設(shè)計要求，初選的滾動導(dǎo)軌副可采用。 步進電機的選擇 步進電機簡介 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 (稱之為“步距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加 速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)。 現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機（ VR）、永磁式步進電機（ PM）、混合式步進電機（ HB）和單相式步進電機等。永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 度 或 15 度。反應(yīng)式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲?進電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為 度沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 而五相步進角一般為 度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細(xì)分驅(qū)動方案所選用的步進電機。 步進電機的一些特點： 一般步進電機的精度為步進角的 35%，且不累積。 步進電機外表允許的最高溫度。 步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達攝氏 200 度 以上，所以步進電機外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動 ,并伴有嘯叫聲。 步進電機相對普通電機來說，他可以實現(xiàn)開環(huán)控制，即通過驅(qū)動器信號輸入端輸入的脈沖數(shù)量和頻率實現(xiàn)步進電機的角度和速度控制，無需反饋信號。但是步進電機不適合使用在長時間 同方向運轉(zhuǎn)的情況，容易燒壞產(chǎn)品，即使用時通常都是短距離頻繁動作較佳。 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量的計算 傳動系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動慣量是一種慣性負(fù)載 ,在電機選用時必須加以考慮。由于傳動系統(tǒng)的各傳動部件并不都與電機軸同軸線，還存在各傳動部件轉(zhuǎn)動慣量向電機軸折算問題。最后，要計算整個傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，即傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量。本設(shè)計需要對絲杠 ,工作臺進行轉(zhuǎn)動慣量的計算。 XY向等效轉(zhuǎn)動慣量計算 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 sJ 的折算。 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量用公式 計算： 44 07 .8 1 0SmJ D L?? ? ? ? （ ） 見《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》 P346。 公式 中： mD 為絲杠公稱直徑（ cm）； 0L 為絲杠有效行程（ mm）。 244 0 cmkgJ S ?????? ? 工作臺質(zhì)量 GJ 的折算。 工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動慣 GJ 可按公式 進行計算： MLJG 20)2( ?? （ ） 見 《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》 P346。 公式 中， 0L 為絲杠導(dǎo)程（ cm）； M 為工作臺質(zhì)量（ kg）。 X 向： 2220 cmkgMLJ G ????????? ????????? ? Y 向： 2220 cmkgMLJ G ????????? ????????? ? 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量 ?J 計算： X 向： kgJJJ GS ?????? 2cm? Y 向： kgJJJ GS ?????? 2cm? Z向等效轉(zhuǎn)動慣量計算 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 SJ 的折算： 244 cmkgJ S ?????? ? 工作臺質(zhì)量 GJ 的折算： 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 2220 cmkgMLJ G ????????? ????????? ? 傳動系統(tǒng)等效 轉(zhuǎn)動慣量 ?J 計算： cmkgJJJ GS ??????? 所需轉(zhuǎn)動力矩的計算 步進電機空載啟動是指電機在沒有外加工作負(fù)載下的啟動。步進電機所需空載啟動力矩可按公式 計算： m a x 0afM M M M? ? ? （ ） M——為空載啟動力矩（ N?cm）； maxaM ——為空載啟動時運動部件由靜止升速到最大快進速度，折算到電機軸上的加速力矩（ N?cm）； fM ——為空載時折算到電機軸上的摩擦力矩（ N?cm）； 0M ——為由于絲杠預(yù)緊，折算到電機軸上的附加摩擦力矩（ N?cm）。 XY向轉(zhuǎn)動力矩的計算 XY 向有關(guān) M 的各項力矩值計算如下： 加速力矩 2m a xm a x 2 1060a nM J J t?? ???? ? ? （ ） maxmax 360bpvn ??? （ ） 公式 和公式 中： ?J 為傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量； ? 為電機最大角加速度；maxn 為與運動部件最大快進速度對應(yīng)的電機最大轉(zhuǎn)速； t 為運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需的時間； maxv 為運動部件最大快進速度； b? 為初選步進電機的步距角； p? 為脈沖當(dāng)量。 m a xm a x4 8 0 0 0 . 0 91 2 0 0 / m i n3 6 0 0 . 0 0 1 3 6 0bpvnr?? ?? ? ?? X 向： cmNtnJM a ???? ?????? ??? 1 0100 1 1 2 0 22m a xm a x ? Y 向： cmNtnJM a ???? ?????? ??? 0 7100 1 1 2 0 4 22m a xm a x ? 空載摩擦力矩 02f GfLM i???? （ ） 公式 中： G 為運動部件的總重量； 39。f 為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； i 為傳動降速比； ? 為傳動系數(shù)總效率，取 ? ＝ ； 0L 為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程。 X 向： mNMf ????? ???? 0 Y 向： mNMf ????? ???? 附加摩擦力矩 ? ?20xx012PLM i ?????