【正文】 圖 38 導軌尺寸 可知額定動載荷為 ，大于 ，所以滿足要求。 根據下表內循環(huán)滾珠絲杠副可查，滾珠螺母的安裝、連接尺寸： 圖 37 滾珠螺母的安裝尺寸 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 16 頁 共 36 頁 導軌副型號選擇 工作載荷的計算 工作載荷是影響導軌副壽命的重要因素，本次設計的 X向導軌工作臺采用雙導軌，四個滑塊的支承方式，對于四個滑塊所承受的負載分擔到每個滑塊上承受的載荷是： max 4GFF?? 其中，移動部件重量 G=1000N，外加載荷 NFF e 4?? 得最大工作載荷 KNF ? 小時額定工作壽命的計算 預期工作臺的工作壽命為 4年，取工作時間為 360 天，每天工作 8 小時，因此得到小時額定工作壽命 11520hLh? 根據設計壽命計算導軌副的距離額定壽命 由公式 3102 60h LL nS??? ? ，從而得到32 6010hL nSL ?? 式中： hL 為額定工作壽命。 滾珠絲杠螺母副安裝連接尺寸 在確定滾珠絲杠副類型及型號及進行了傳動效率、剛度和穩(wěn)定性校核后，還應該考慮另外一些設計事項。失穩(wěn)時的載荷 KF 為： 2LEIfF zK ?? 其中： E 為絲杠材料彈性模量，對鋼 MpaE ?? ， I 為截面慣性矩，對絲杠圓截面 4441 9 7 4 064/???? ? ， ?zf ，（絲杠的支撐方式選用一端固定，一段簡支的方式） 則較驗較長的絲杠： NLEIfFxzK 42 42 ???????? ? 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 15 頁 共 36 頁 臨界載荷 KF 與絲杠工作載荷 mF 之比稱為穩(wěn)定性安全系數 kn ，如果穩(wěn)定 性安全系數大于額定的穩(wěn)定安全系數，那么滾珠絲杠就不會失去穩(wěn)定性。由上式可知選擇的滾珠絲杠副剛度滿足設計要求。一般 ? 不大于一半的機床進給系統(tǒng)的定位精度指定值 。有預緊時，可以使用下式計算： )(0 0 1 3 22 mmZFD FYJwm??? 其中： wD 是滾珠直徑 )(mm ， ?Z 是滾珠總數量 列數圈數 ???? ZZ ， Z 是絲杠一圈擁有的滾珠個數， )(3)/( 0 內循環(huán)＝ ?wDdZ ? ， 0d 是絲杠的公稱直徑 )(mm ， YJF 是預緊力)( Nkgfkgf ?， ， mF 是絲杠的工作載荷 )( Nkgfkgf ?， 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 14 頁 共 36 頁 查表可得 ?wD 3 6 . 5 833 0 / 2 . 3 83 . 1 4)(3)( 0 ????? 內循環(huán)WDdZ ? 2 1 9233 6 . 5 8Z ???????? 列數圈數Z k g fk g f / 1 0F m ?? ， k gfk gfFF mYJ ???? 3 23 22 ???????YJWmFD F? 由于當滾珠絲杠有預緊力，且預緊力為軸向工作載荷的 1/3 時， 2? 值可減少一半左右。 剛度驗算 絲杠的拉壓變形量 1? 滾珠絲杠計算滿載時拉壓變形量： EALFm??1? 其中： 1? 是在工作載荷 mF 作用下絲杠總長度的拉伸或壓縮變形量 )(mm ， mF 為絲杠的工作載荷 )(N ， L 為滾珠絲杠在軸承支架的受力長度 )(mm ， mmL 300? ， E 為材料彈性模量，對于鋼材 M paE ?? ， A 是按絲杠內徑確定的截面積 )( 2mm ，222 )2 ()2( mmdA ???? ? ，“ +”指絲杠被拉伸，“ ”指絲杠被壓縮。 %) an ( an%100)t an (t an 39。8 0 4ar ct anar ct an 0 0 ????? d L?? ， ? 為摩擦角，滾動摩擦系數 ~?f ，摩擦角約等于 39。 取 ?mf ，而工作臺進給速度 m in)/(126 mmv ? ，則工作壽命 L ： )10(???????? 則 NFfLC mm ????? 因為 CKNCa ?? ，所以選擇的絲杠螺母副滿足設計要求。m ??????? 最大動載 C 的計算及主要尺寸初選 滾動絲杠承受的動載荷由公式得： mmFfLC 3? 式中： L 為使用壽命，單位為 r610 ， 610/60ntL? ； mf 為運轉狀態(tài)系數，無沖擊取 ~，普通狀況取 ~，沖擊狀態(tài)下取 ~； mF 為滾珠絲杠工作載荷（ N）。 ?f 。f 分別為考慮顛覆力距影響的實驗系數和導軌上的摩擦系數，對于三角形或綜合導軌 K＝ ，滾動導軌 ~39。 mF 采用實驗公式計算，對于三角形或綜合導軌 )(39。 滾珠絲杠副的標注 為了滿足設計要求，初步 選擇滾珠絲杠副為 SFU032044，導軌面的硬度為 58~64HRC。 圖 36 CCD攝像頭 表 31 CCD攝像頭尺寸 1 2 3 4 5 6 直徑（邊長） /mm 50 40 38 38 20*12 8*12 長度 /mm 30 70 60 50 40 20 滾珠螺旋副型號選擇 主要類型 采用滾珠在螺母中內循環(huán)方式，選擇墊片預緊方式來消除絲杠螺母副軸向的間隙 主要參數及代號 滾珠絲杠副的主要參數 ①公稱直徑 md ，數控機床常用的進給絲杠的公稱直徑 md 為 mm30? 至 mm80? ，但是本次設計所選用的下導軌上面所受力只有重力，沒有其他額外的載荷，因此 md 不用太大，初選 30mmd0 ? 。 本課題中 選取電機型號的各個參數如圖 3— 5 所示。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 9 頁 共 36 頁 圖 31 電機型號與安裝尺寸 圖 32 電機接線圖 皮帶輪電機選型 負載力矩的計算公式 ? ?])[c o s( s in.2i2kgumFAFcmk g fiFDDFT L???????? ???? mNTL ?? 其中： ? 為皮帶輪的傳動效率 D 為皮帶輪的直徑 96mm 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 10 頁 共 36 頁 考慮到種種因素，所選電機最大扭矩大于 m?N ，根據表格可選電機型號 圖 33 電機型號 圖 34 電機安裝尺寸與接線方式 使布匹形成被測角度的推拉電機，控制薄鋼板的電機，控制張力傳感器的電機。 m 根據所選的電機型號參數知道，最大轉矩 6jmax?T N178。 2）步進電動 機的初選。 m 檢查電機軸的慣量，慣量比應控制在一定的范圍內，不能太小也不能太大， 即伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性取決于負載特性。 104? =179。 104? +179。 1012? =179。 304 179。 總轉動慣量 J 包括轉子的慣性，滾珠絲桿的慣性和惰性的電機軸的轉動慣量。 ，選用脈沖當量為 mm/Hz， 絲杠導程為 4mm，又由于方案中不用減速箱，而用聯軸器直接將電動機與絲杠連接，所以取減速比為 i=1 算的電機步距角： α =360iδ /Pb=176。 3 關鍵部件的參數選擇與計算 電機型號選擇 自動絨毛率測試儀設計一共使用了五部電機 ，分別是 X 向移動電機，帶動被測布匹移動的皮帶輪電機，使布匹形成被測角度的推拉電機，控制薄鋼板的電機，控制張力傳感器的電機。 缺點：設備比較 復雜 雙層導軌帶布測量方案 優(yōu)點：檢測精度高便于操作 缺點：設備所占空間較大 由于所設計的設備主要的要求是精度高。 方案確定 三個方案的優(yōu)缺點對比如下： 布夾 2 布夾 1 CCD 攝像頭 導軌板 彈簧 夾具架 背板 鋼板 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 7 頁 共 36 頁 布滾卷布測量方案 優(yōu)點：設備簡單，操作方便 缺點：設備所占空間比較大，而且由于設計的是三角布滾，形成的角度比較大，所 測得數據不會很準確。測量時，背板上移到指 定位置，布在夾具帶動下沿 x軸運動，裝置除背板及 CCD測量頭外可沿 z軸移動，如此可測量布任意位置絨毛率。 雙層導軌帶布測量方案分析 圖 23 雙層導軌方案圖 該方案如圖 23所示，測量布料絨毛率時將布條兩端分別夾在左右夾具上，接通電源后夾具一可在導軌上向下運動，然后沿導軌向右運動，此時夾具一位置低于鋼板，在鋼板的支撐下布形成一薄棱，可為后續(xù)測量做準備。布夾 1 向左移動到背景板水平位置，此時布匹搭在背景板上，然后通過齒輪齒條的傳送，薄鋼板向下移動到如圖位置， CCD 攝像頭進行一次測量，然后通過底端 XY工作臺的橫向移動，可以使 CCD 攝像頭橫向測量若干次，然后電機轉動布夾再向前移動一定距離，CCD 攝像頭進行一次測量，通過電機的多次轉動，使得布匹進行多次測量。背景板固定在指定 位置，薄鋼板通過齒輪齒條可以上下移動。 圓形導軌帶布測量方案分析 圖 22 圓形導軌方案結構簡圖 該方案的設計結構是：布夾與皮帶固定在一起，使用電機與皮帶輪進行定位銷連接 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 6 頁 共 36 頁 然后轉動，皮帶與布夾一起移動。測量的時候電機帶動布滾的旋轉，當 布滾其中一個角轉到 CCD 攝像頭與背景板在同一條直線的時候， CCD 攝像頭就進行一次測量，然后通過底端 XY工作臺的橫向移動，可以使 CCD 攝像頭橫向測量若干次，然后布滾接著滾動到下一個角的位置，又可以測量若干次數據。 布滾卷布測量方案分析 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 5 頁 共 36 頁 圖 21 布滾方案結構簡圖 此方案的工作原理是將被測布匹一端夾在三角布滾的一個平面上另一端平鋪在導軌上，通過加載重物使布匹具有一定的張力，通過旋轉布滾使布匹被卷起來的同時測量絨毛率。 （ 5）傳送裝置 傳送裝置是帶動被測胚布移動，達到檢測的目的。 （ 3）張緊裝置 張緊裝置是通過壓力傳感器檢測被測的布條的張緊程度，目的是將胚布拉緊平鋪在傳送裝置上，便于檢測。 （ 2）自動裝夾裝置 自動裝夾裝置是將測試胚布放在傳送裝置上，裝夾裝置自動將 胚布夾住，并伴隨傳送裝置一起移動