【正文】 40? um 單位 mm 型號(hào) 安裝尺寸 滑塊尺寸 高度 E W2 寬度 W 長(zhǎng)度 L 安裝螺栓孔 L1 K T 注油嘴 B J M S 安裝孔 T1 N SBG15FL 24 16 47 58 3830 M5 M4 38 21 4 5 SBG30FL 42 5 31 90 98 7252 M10 M8 37 12 M6 單位 mm 型號(hào) 導(dǎo)軌尺寸 承載性能 重量 寬度W1 高度H1 孔間距 H 螺栓孔 G 導(dǎo)軌最大長(zhǎng)度 動(dòng)態(tài) C 靜態(tài)Co 靜態(tài)力矩 滑塊 導(dǎo)軌 MRo Mpo Mro SBG15FL 15 15 60 20 3000 850 1370 7 5 5 SBG30FL 28 25 80 9 14 12 20 4000 2980 5490 60 50 49 表 導(dǎo)軌參數(shù)表 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 同一導(dǎo)軌的每一滑塊上， H 和 W2 之間的最大差值 15um 平行度要求 5um 三、 絲杠 的 選用 絲杠與螺母配合使用組成攝像機(jī)工作高度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。絲杠垂直布置，螺母安裝在攝像機(jī)支架上，因此絲杠副主要受軸向力 ，即攝像機(jī)支架對(duì)其造成的壓力及扭矩。分析可知，絲杠副受力較小，且僅用于手動(dòng)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速很低且不 會(huì)頻繁工作，對(duì)絲杠及其螺母的力學(xué)性能要求較低。 米思米就精密機(jī)械貿(mào)易公司生產(chǎn)的梯形絲杠，其產(chǎn)品 品種齊全， 價(jià)格便宜，質(zhì)量可靠，發(fā)貨期短。 設(shè)計(jì)采用公司 生 產(chǎn)的梯形絲杠。 根據(jù)機(jī)架結(jié)構(gòu)尺寸， 試探性 選用 MTSRW25型。由于傳動(dòng)為低速傳動(dòng)，且為間歇性傳動(dòng)，故可假設(shè) 絲杠轉(zhuǎn)速 S=100轉(zhuǎn) /min。查技術(shù)手冊(cè)，動(dòng)態(tài)容許推 力 F=1200N。 計(jì)算接觸面壓 p 由 Pro_e 軟件可以分析出攝像機(jī)支架的總體重量為 ，則絲杠承受的軸向力FP =?= 則 p= ?? ?? N/mm 計(jì)算滑動(dòng)速度 V。 以轉(zhuǎn)速 S=100轉(zhuǎn) /min進(jìn)給速度 ，絲杠的齒面滑動(dòng)速度按下式計(jì)算： V 30 4 c os os2032 ? ????????? ??? nd310?? =從 PV值圖（圖 ）中可以 判斷，在 p值為 ， 如果滑動(dòng)速度 V為 50m/min或更小，則不會(huì)有異常的磨損。 計(jì)算安全系數(shù) sf 絲杠使用條件：平均溫度 15C0 查圖 ，溫度系數(shù) Tf = 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 ????? 12021FTs P Fff 圖 絲杠 PV值圖 按照負(fù)荷種類， sf 在 4 或更大時(shí)能滿足強(qiáng)度要求， 4因此選擇 MTSRW25型。 MTSRW25型絲杠是兩端臺(tái)階型右 螺旋 300梯形絲杠，絲杠型號(hào) 材質(zhì) S45C，表面有四氧化三鐵保護(hù)膜，并低溫度黑鉻。（參數(shù)見圖） 圖 絲杠溫度系數(shù) 型號(hào) 指定單位 1mm 選擇 螺距 P 有效直徑2d 螺紋牙根直徑 螺紋升角 MTSRW D L F? S 25 440 72 72 ??? ??? qS VF V=16 Q=16 5 04 03? 圖 絲杠參數(shù) 表 絲杠的一頭與手輪配合，便于手動(dòng)調(diào)節(jié)攝像機(jī)高度，因此，在絲杠的一端追加工四平面（圖 ）。 四平面參數(shù)如表 表 四方面參數(shù)表 參數(shù) 值（ mm） W 12 A 15 圖 絲杠四平面 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 伺服電機(jī)的選用 1. 小車的 伺服電機(jī) 的選擇 小車的電機(jī) 是整個(gè)檢測(cè)裝置的動(dòng)力源，根據(jù)電機(jī)的工作條件及要求，設(shè)計(jì)選用由富士電機(jī)集團(tuán)生產(chǎn)的 FALDICW系列交流伺服電機(jī)。 FALDICW系列伺服電機(jī)的特點(diǎn)是： （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)配備減振控制功能，最大限度抑制機(jī)械振動(dòng)； （ 2） 標(biāo)準(zhǔn)配備 RS485 2個(gè)通信接口，參數(shù)實(shí)現(xiàn)了一體化管理； （ 3） 調(diào)試簡(jiǎn)單，利用簡(jiǎn)易調(diào)試功能可實(shí)現(xiàn)機(jī)械和伺服 電機(jī)的最理想匹配； （ 4） 高分辨率編碼器、伺服系統(tǒng)分析功能、運(yùn)行調(diào)試等。 電機(jī)型號(hào)的選擇； ① 決定運(yùn)行方式 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的控制內(nèi)容，決定電機(jī)運(yùn)行方式，啟動(dòng)時(shí)間 at 和減速時(shí)間 bt 由實(shí)際情況和機(jī)械剛度決定。攝像小車采取分段拍攝，每個(gè)拍攝周期小車的運(yùn)動(dòng)有加速（啟動(dòng)）、勻速（運(yùn)行）、減速（制動(dòng)）、暫停（停止）四段組成，攝像機(jī)在暫停時(shí)間進(jìn)行拍攝。（如圖 ） 其中 at =， bt =， ct =2s， ?0t 4s 勻速運(yùn)動(dòng)速度Ｖ＝ ／ｓ。 ② 計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)矩均方根 圖 小車的運(yùn)動(dòng)方式 工作機(jī)械頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩，當(dāng)工作機(jī)械作頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)時(shí)，必須檢查電機(jī)是否過熱，為此需計(jì)算在一個(gè)周期內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的均方根值，并且應(yīng)使此均方根值小 于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的均方根值由下式給出： 02222 )()(T tTtTTtTtTTT bbafbcfafar m s ?????? 式中， aT 為加速轉(zhuǎn)矩（ Nm）； fT 為摩擦轉(zhuǎn)矩（ Nm）； bT 為在停止期間的轉(zhuǎn)矩（ Nm）； 加速及減速時(shí)的減速度值ａ＝ ／ｓ ? ＝ 1m/s2 由 ProE 軟件分析，小車 的總質(zhì)量 m=37kg，則 小車加減速是的慣性力長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 F= am? =37?1N=37N。 aT =F? d/2=37? 50/== bT = aT = fT =????? 則 rmsT =4)()( 2222 ????????? = ③ 選擇電機(jī)型號(hào) 根據(jù)平均轉(zhuǎn)矩，選擇電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩必須大于 ，查富士電機(jī)的使用手冊(cè)，選用電機(jī)型號(hào)為 GYS401DC2T2AB(見圖 )，根據(jù)電機(jī)的額定輸出，選擇伺服發(fā)達(dá)器的型號(hào)為 RYC401D3VVT，單相 200230V交流電源輸入，額定輸出 。 圖 GYS401DC2T2AB 參數(shù) 其中額定轉(zhuǎn)矩為 ，大于 。其他參數(shù)見表 表 GYS401DC2T2AB 電機(jī)參數(shù)表 電機(jī)型號(hào) GYS401DC2T2B 額定輸出 KW 額定轉(zhuǎn)矩 靜摩擦轉(zhuǎn)矩 慣量 410?? 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 額定電壓 V 10? ％ 吸合時(shí)間 ms 釋放時(shí)間 ms 20 消耗功率 W 重量 kg 支撐板的電機(jī)主要提供支撐板伸出和收回時(shí)的動(dòng)力，在收回時(shí)由于有重力作用輸出轉(zhuǎn)矩可以小些。在支撐板伸出時(shí)，電機(jī)的動(dòng)力需要克服轉(zhuǎn)動(dòng)軸與周孔之間和支撐桿的鉸鏈的摩擦阻力。 （ 1）計(jì)算電機(jī)所需的最小轉(zhuǎn)矩 當(dāng)支撐桿由完全收起狀態(tài)伸出時(shí)所需的動(dòng)力最大，此時(shí)的阻力有轉(zhuǎn)動(dòng)軸與軸孔之間的摩擦力，支撐桿鉸鏈之間的摩擦力： ① 由 proe的質(zhì)量分析可得轉(zhuǎn)動(dòng)軸和支撐桿的質(zhì)量大約分別為 M1=53kg和 M2=20kg， 取剛 剛之間的摩擦系數(shù)為 ? = 轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦力為： F1=? xM1xgx3== 當(dāng)支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)單個(gè)鉸鏈之間的摩擦力為： f=M2xgx? == 支撐桿處在最低位時(shí)候由連個(gè)連桿的受力平衡可知： F2=3fx cosθ 1/ cosθ 2=伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： T=FxDxn（ n 為減速比 ,這里為 ） 帶入數(shù)值計(jì)算： T 總 =(F1xL1+F2xL2)=（ F1xd/2+F2xL2) =(+) = ② 選擇電機(jī)型號(hào) 根據(jù)所需的最大轉(zhuǎn)矩為 ， 所選電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩必須大于 ,可以選用無 錫市德誠(chéng)自動(dòng)化技術(shù)有限公司的 60 系列伺服電機(jī) ，根據(jù) 電機(jī)的額定輸出選擇電機(jī)型號(hào)為60STM00630,額定轉(zhuǎn)矩為 。 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 參數(shù)見下表： 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 齒輪齒條設(shè)計(jì) 齒輪安裝在伺服電機(jī)上與安裝在底座上的齒條配合，組成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)：將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為小車的直線運(yùn)動(dòng)。 齒條相當(dāng)于半徑無限大的大齒輪，所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)齒輪的傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 1） 選擇齒輪齒條材料和熱處理、等級(jí)精度、齒輪齒數(shù) 考慮到 機(jī)構(gòu)主要用來傳遞運(yùn)動(dòng)， 傳動(dòng)功率不大， 轉(zhuǎn)矩較小， 且為開式齒輪傳動(dòng)，齒輪與齒條的材料 選 用 綜合力學(xué) 性能較好的 45鋼 ,經(jīng)調(diào)質(zhì)后齒面硬度 220230HBS。齒條正火，齒面硬度 190200HBS。 因?yàn)樾≤嚨亩ㄎ痪纫筝^高，故選擇齒輪精度為 9級(jí)精度。 對(duì)小車平穩(wěn)性要求較高，故可 選較多齒數(shù)， 初選齒輪的齒數(shù)為 Z1=25 （ 2） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 開式 齒輪傳動(dòng)， 主要失效形式是齒面磨損，由于對(duì)磨損尚無成熟的計(jì)算方法，故只能按彎曲強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算，用增大模數(shù)來考慮磨損的影響 【 8】 ，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。由式算出 ? ?3 2112 ?????????FSaFadYYzYKTm ?? ? 確定式中各 項(xiàng)數(shù)值： 因 小車頻繁啟停， 載荷有輕微 沖擊，查得 KA =，故初選載荷系數(shù) Kt =2 ?1T rmsT = o 21???????? ?????? ????????? ???????? ??? ?? zza 計(jì)算出端面重合度ε a= ??? ?? ?Y 選取Ψ = 查得 YFa1= YSa1= YFa2 = YSa2= N1=60n1jLA=60 200 1（ 2 8 300 15） = 108 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 N2=0 差得 YN1= YN2= 取 SFmin= 按齒面硬度均值 220HBS。在 MQ線上查得σ Flim1=σ Flim2=350MPa ? ?? ?? ?? ?? ?? ?,4484482323311121111111222111m i n22limm i n11lim1???????????????? ????????????????????FSaFadFSaFaFSaFaFSaFaFNFFNFFYYzYTKmYYYYYYM P aM P aSYFM P aM P aSY??????????入設(shè)計(jì)公式，求得將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)取 修正 1m smnzmv / 111 ??? ? 查得 KV= Kβ = Kα = 則 K=KA KV Kβ Kα = = 33 ??? mmKKmmTt 選取第一系列模數(shù) m=2mm 齒輪主要幾何尺寸： d1=mz=50mm b=ψ dd1 = 50=35mm 但是由于齒 輪 過寬使得齒條尺寸必然加大，使整體尺寸變大，影響加工工藝 ，所以取 b=25mm。 （ 3） 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ? ?HHEH uubdKTZZZ ?? ? ???? 112 21 MPaZE ? ZH=， Zε =， ZN1= ， ZN2= 長(zhǎng)春工程學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 按齒面硬度均值 220HBS。在 MQ 線上查得 σ Hlim1=σ Hlim2=350MPa 取 SHmin=1 則 ? ? MP aS ZH H NH 3781 m in 11lim ??? ?? ? ? MP aS ZH H NH 5601 m in 22lim ??? ?? 將確定出的各項(xiàng) 數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得 ? ? 12 3 HH MP aMP a ?? ?。??? ?????? 接觸強(qiáng)度滿足。 底座設(shè)計(jì) 底座是整個(gè)檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)，為其他零部件安裝提供基體，主要由底座、滑臺(tái)、 支撐板 三部分組成。 滑臺(tái)的設(shè)計(jì)