【正文】 對潤滑油的選擇十分的重要。為了延長導(dǎo)軌的壽命，一個好方法就是對導(dǎo)軌進(jìn)行定期的潤滑和保養(yǎng)。絲杠與導(dǎo)軌的連接件的結(jié)構(gòu)如下圖：圖36 X軸連接件圖此連接件的設(shè)計材料選用45號鋼，尺寸為長、寬、高為94mm、88mm、60mm。表312 所選的導(dǎo)軌的參數(shù)品牌滾動體列數(shù)材料型號重量THK4列碳素鋼HSR15R1C11kg/m下圖為詳細(xì)信息圖圖35 滾動導(dǎo)軌詳細(xì)信息圖表313 設(shè)計參數(shù)滑座上負(fù)載F滑座個數(shù)單方向行程每分鐘往復(fù)20N2 280mm 2每天工作時長一年工作量壽命24h300天 10年N （343）h 根據(jù)公式 （344）其中式中為單行程長度為額定行程長度壽命n 為往復(fù)數(shù)每小時求得km （345）由結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌的強(qiáng)度校核按簡支梁計算，經(jīng)過計算，彎曲強(qiáng)度符合要求。X軸的設(shè)計，考慮到傳動的穩(wěn)定性，精度要求，還有安裝的方便性，以及防止兩導(dǎo)軌在工作時相互脫離，故設(shè)計選用國際標(biāo)準(zhǔn)LM滾動導(dǎo)軌所以設(shè)計的導(dǎo)軌可以選用標(biāo)準(zhǔn)件，所以直接可以選擇一定的型號的導(dǎo)軌，只要符合尺寸和壽命，剛度強(qiáng)度，精度要求的導(dǎo)軌都可以選用。mm （342）上網(wǎng)查詢有關(guān)混合式步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)資料，經(jīng)過分析，*m即可。m=m i=1. 折算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量： Jm，=(1/i2)(l0/2π)因為Z軸運動模塊的運動速度曲線為矩形，最大速度為20mm/s，所以按最大運動速度計算。根據(jù)設(shè)計想法，可以選擇單膜片聯(lián)軸器，其實物圖下圖42，其型號為SFC030SA210B10BM。設(shè)計精密機(jī)械手，優(yōu)先考慮精度，故一定要選擇彈性聯(lián)軸器。其輔助三維圖如下：圖32 X軸軸承座圖安裝時，要要注意對軸承進(jìn)行預(yù)緊，讓軸承的旋轉(zhuǎn)精度得以提高，也能增加出軸承裝置的剛性，減小絲杠導(dǎo)軌在工作時的震動。 A為軸承支座為能能安裝上軸承所留的軸向?qū)挾取?為軸承座側(cè)端面到軸承左端面的距離。滾動軸承與軸承座的配合使用基軸制，配合公差選用 。滾動軸承支座也兼做絲杠的支撐。 mm/s2 （337）所以徑向外載荷N2）軸承支反力的計算：N 3）計算角接觸軸承的派生軸向力： 查機(jī)械設(shè)計課本，并計算得：N4）軸承所受軸向載荷：因 則N N附表： 表38 軸承參數(shù)基本尺寸/mm基本額定載荷/KN極線轉(zhuǎn)速/r*min1安裝尺寸/mmd D BCrCor脂油daminDamaxramax10 26 8190002800026 81900028000 30 918000260001525 30 9180002600015255）計算軸承所受當(dāng)量載荷Pr：查詢機(jī)械設(shè)計表135，得出以下表格表39 軸承70000AC的計算參數(shù)因軸承工作時有往復(fù)運動，故而有沖擊，經(jīng)過查機(jī)械設(shè)計手冊表載荷系數(shù)為，因所以中軸承所受到的當(dāng)量載荷N （338）6）基本額定動載荷CN （339） 軸承預(yù)期計算壽命，h 壽命指數(shù)，當(dāng)h時fh= Ft： 溫度系數(shù)，ft =表310軸承溫度系數(shù)工作溫度/℃120125150175200ft根據(jù)計算所得的基本額定載荷C，經(jīng)過查找查找機(jī)械手冊表5522，最終決定選用70000AC型號的角接觸軸承。滾動軸承與絲杠的配合，配合采用基孔制配合，配合公差選用,[11]。6） 軸向游動。4） 旋轉(zhuǎn)精度。例如既有徑向又有軸向聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球和外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時還存在軸或殼體變形大及安裝對中性差，可選用推力調(diào)心滾子軸承[11]。 選擇軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個因素：1） 允許空間。所以絲杠在工作行程長度上所會引起的導(dǎo)程誤差為um （332）本次設(shè)計的絲杠的傳動精度為5mm。傳動效率：由螺旋運動變?yōu)橹本€運動時， （328） λ：螺紋升角因為存在工作負(fù)載F，也存在轉(zhuǎn)矩T，所以絲桿的導(dǎo)程會產(chǎn)生變形量。固定—固定安裝方式中，Lc即為絲桿計算長度，指F和T作用處到固定軸承端的距離，Lc=280mm。m 所以設(shè)計符合要求9）滾珠絲桿副的許用轉(zhuǎn)速值校核滾珠絲桿副的轉(zhuǎn)速過高，會產(chǎn)生共振，影響正常工作運轉(zhuǎn)，破壞穩(wěn)定性，甚至損壞機(jī)器。8）計算軸向載荷F產(chǎn)生的軸向變形量δF 常見的滾珠絲杠的安裝有三種方式，如下圖：圖31滾珠絲杠安裝方式示意圖即為固定——自由，固定——支撐，固定——固定，這三種安裝方式。7）驅(qū)動轉(zhuǎn)矩TN由上可知：Ca大于Ca′故載荷方面滿足要求。轉(zhuǎn)速系數(shù) （37）其中n是絲桿轉(zhuǎn)速； 短行程系數(shù)Kl=。根據(jù)要求，設(shè)計絲杠最長長度mm最大行程 螺紋公稱直徑——； 鋼球直徑——圈數(shù)列數(shù)——螺桿滾道曲率——設(shè)定轉(zhuǎn)速r/min （34）初算其導(dǎo)程 所以導(dǎo)程選擇mm3）計算動載荷 （35） 壽命系數(shù) （36）工作壽命查下表： 表32 各類機(jī)械預(yù)期工作時間機(jī)械類型備注普通機(jī)械普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床精密機(jī)床測試機(jī)械航空機(jī)械5000～1000010000～150002000020000150001000250（天）16（h）10（年）（開機(jī)率）=20000由于是精密絲桿傳動，選。 1）擦阻力很小，機(jī)械傳動效率很高；2）對絲杠副磨損小、使用壽命長、工作時的可靠性很好；3)絲杠運動一般具有往復(fù)性，所以至少要設(shè)防逆向運動的緩沖裝置；4)軸向方向絲杠的剛度可以達(dá)到高，但是在工作時抗沖擊能力較差；5)各種性能都較好，但是就是結(jié)構(gòu)有點復(fù)雜，在生產(chǎn)還有加工的技術(shù)復(fù)雜，制造較為困難；6)在對滾珠絲杠預(yù)緊后，可以擁有的定位精度很高，也可以擁有很高的重復(fù)位置定位精度。因為滾動絲杠及滾動導(dǎo)軌摩擦阻力小，傳動效率高，經(jīng)過預(yù)緊之后，可以得到很好地定位精度和重復(fù)定位精度，是本次直線運動模塊設(shè)計的最合理選擇[12]。3 X軸運動模塊的設(shè)計對于X軸直線運動模塊的設(shè)計，采用電機(jī)驅(qū)動絲杠副，絲杠轉(zhuǎn)動帶動螺母移動，再加上導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動導(dǎo)向，完成X軸運動模塊的設(shè)計。經(jīng)過計算，得出。 Z軸運動模塊連接架連接架要求要有足夠的強(qiáng)度和剛度，設(shè)計鏈接架為直接用X軸的滾動導(dǎo)軌充當(dāng)其機(jī)架，再加上連接塊，組成機(jī)架。圖210 電機(jī)安裝座，所以采用薄板中空類型的。安裝座的選擇設(shè)計要做到結(jié)構(gòu)簡約，剛度強(qiáng)度要達(dá)到，質(zhì)量也不能太重，因為太重了會影響到X軸運動模塊與Y軸運動模塊的設(shè)計。根據(jù)前面所選擇的混合式的步進(jìn)電機(jī)，其外形大概為一個長方體，長寬高分別為41mm、38mm、38mm。對于本次精密運動機(jī)械手導(dǎo)軌，我覺得應(yīng)該要根據(jù)導(dǎo)軌的使用特點，還有導(dǎo)軌的各種性能特點來合理選用潤滑油。對于潤滑，對潤滑油的選擇十分的重要。為了延長導(dǎo)軌的壽命，一個好方法就是對導(dǎo)軌進(jìn)行定期的潤滑和保養(yǎng)[12]。表212 設(shè)計參數(shù)滑座上負(fù)載F滑座個數(shù)單方向行程每分鐘往復(fù)50N2 150mm 2每天工作時長一年工作量壽命24h300天 10年 N （226）h 根據(jù)公式 （227）其中式中為單行程長度為額定行程長度壽命n 為往復(fù)數(shù)每小時求得km （228）絲杠與導(dǎo)軌的連接件兼做Z軸X軸連接件，其結(jié)構(gòu)如下圖：圖29 連接滑塊圖此連接件的設(shè)計材料選用45號鋼，尺寸為長、寬、高為94mm、88mm、60mm。經(jīng)過查詢許多廠家的滾動導(dǎo)軌資料，發(fā)現(xiàn)MISUMI公司的LM滾動導(dǎo)軌為國際標(biāo)準(zhǔn)，十分適合本次的設(shè)計。Z軸的設(shè)計，考慮到傳動的穩(wěn)定性，還有安裝的方便性，以及防止兩導(dǎo)軌在工作時相互脫離，故設(shè)計時選用滾動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的截面形狀一般分為：對稱三角形截面、不對稱三角形截面、矩形截面、燕尾型截面、圓形截面[12]。經(jīng)過分析思考，決定使用滾動直線導(dǎo)軌?；瑒又本€導(dǎo)軌的摩擦力較大，定位精度較差，一般運用在大型的機(jī)床。其基本參數(shù)如下表:表210 57HM410306A混合式步進(jìn)電機(jī)額定電壓（V）額定電流（A）重 量(kg)輸出轉(zhuǎn)矩（n*mm）電機(jī)長*寬*高額定轉(zhuǎn)速（r/min）15 413838500本次設(shè)計選用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為直線滾動導(dǎo)軌。mm （225）上網(wǎng)查詢有關(guān)混合式步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)資料，經(jīng)過分析，只要功率大于2w，*m即可。絲杠在工作中所承受的最大有效負(fù)載為2kg,所以絲杠的軸向最大負(fù)載為。經(jīng)過查詢資料，采用混合式步進(jìn)電機(jī)。經(jīng)查詢資料，發(fā)現(xiàn)MISUMI公司生產(chǎn)的精密聯(lián)軸器符合設(shè)計要求，故采用其聯(lián)軸器，型號為MSC010SA28B8BM。經(jīng)過查詢機(jī)械設(shè)計手冊，可用的有彈性元件的撓性聯(lián)軸器有很多種，本次選擇用的是膜片聯(lián)軸器。聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器與撓性聯(lián)軸器兩種。本次設(shè)計的軸承安裝座，出于美觀與工作要求，設(shè)計如下圖的零件。 A為軸承支座為能能安裝上軸承所留的軸向?qū)挾取? 為軸承座側(cè)端面到軸承左端面的距離。滾動軸承與軸承座的配合使用基軸制，配合公差選用[11] 。滾動軸承支座也兼做絲杠的支撐。 N （216）上式中，取負(fù)載移動阻力系數(shù) ——負(fù)載移動阻力；為有效負(fù)載質(zhì)量，為絲杠運動副的總體質(zhì)量。參考機(jī)械設(shè)計教科書，表131，初選軸承為a=25o的角接觸球軸承[11]。不過還有另一種選擇，那就是選用圓錐滾子軸承，這種軸承也符合要求。本次設(shè)計的為精密絲杠傳動的精密機(jī)械手，要求傳動精度高，摩擦力小，故選擇滾動軸承。 （215）效率要求在90%95% 之間，經(jīng)計算得出的結(jié)果符合要求。所以絲杠在工作行程長度上所會引起的導(dǎo)程誤差為um （213）本次設(shè)計的絲杠的傳動精度為2mm。 （211）絲杠的極慣性矩為。因為存在工作負(fù)載F，也存在轉(zhuǎn)矩T，所以絲桿的導(dǎo)程會產(chǎn)生變形量。 r/min （27）Lc是計算它的許用轉(zhuǎn)速nc所需要用到的安裝距離，下表是Lc計算依據(jù)的選擇依據(jù)。計算預(yù)緊力： （25） 絲杠副dn值的校驗查詢機(jī)械手冊得 （36）故結(jié)果符合要求，所設(shè)計的滾珠絲杠副工作系統(tǒng)穩(wěn)定。為其中。查詢機(jī)械手冊表格得，可用精度系數(shù)查詢機(jī)械手冊相關(guān)表格得，可取可靠性系數(shù)查詢機(jī)械手冊相關(guān)表格得，可取載荷性質(zhì)系數(shù)查詢機(jī)械手冊相關(guān)得，可取預(yù)加載荷系數(shù)所以，最后的出動載荷下線值由機(jī)械手冊得，其中式中 根據(jù)計算結(jié)果選擇滾珠絲杠副的型號： 型號滾珠絲杠副[3]。選用轉(zhuǎn)速系數(shù)，式中n為絲桿轉(zhuǎn)速；取短行程系數(shù)。 機(jī)械手的有效負(fù)載的最大質(zhì)量為，故按最大負(fù)載計算絲杠的各項參數(shù)。 右旋磨制絲杠根據(jù)要求設(shè)計絲杠的最長長度為：絲杠的最大行程 絲杠的固定方式為絲杠支撐兩端固定。因為滾動絲杠及滾動導(dǎo)軌摩擦阻力小，傳動效率高，經(jīng)過預(yù)緊之后，可以得到很好地定位精度和重復(fù)定位精度，是本次設(shè)計的最合理選擇[2]。有了設(shè)計思路后，開始細(xì)化設(shè)計內(nèi)容，確定的最終的設(shè)計思路如下圖：圖13 詳細(xì)設(shè)計思路圖根據(jù)詳細(xì)設(shè)計方案，就開始著手設(shè)計。最后再設(shè)計Y軸的運動模塊。 設(shè)計總體方框圖圖12 總體方框圖根據(jù)設(shè)計的機(jī)構(gòu)方案，因為Z軸運動模塊總體質(zhì)量會影響到X軸Y軸的工作負(fù)載，在計算X軸，Y軸的有效負(fù)載，影響設(shè)計絲杠副的尺寸，校核剛度等會受到影響，所以優(yōu)先完成設(shè)計Z軸運動模塊。機(jī)架加兩塊肋板，增加它的穩(wěn)定性。Z軸與X軸的連接就是用一個大滑塊來固定連接。 設(shè)計的機(jī)械手的外觀結(jié)構(gòu)三維圖圖11 機(jī)械手外觀結(jié)構(gòu)示意圖如上圖所示，絲杠伸出的地方就是電機(jī)安裝的位置。2）XYZ三個軸傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計，包括滾珠絲