滚珠丝杠课程设计Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:15884074
- 上传时间:2022-11-16
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:230.26KB
滚珠丝杠课程设计Word文档下载推荐.docx
《滚珠丝杠课程设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《滚珠丝杠课程设计Word文档下载推荐.docx(33页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1
100*150
500
320
225
45
、系统总体方案设计
(一)机械系统
1、传动机构采用滚珠丝杠副与齿轮或带减速。
2、导向机构采用滚动直线导轨。
3、执行机构采用步进电机。
(二)接口设计1、人机接口
(1)采用键盘或BCD码盘作为输入。
(2)采用LED作为电源等指示标志。
(3)采用蜂鸣器或扬声器作为警报装置。
(4)采用数码管作为显示器。
2、机电接口
采用光电偶合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离。
(3)伺服系统设计
本次设计的系统精度要求不高,载荷不大,因此采用开环控制。
(4)控制系统设计
开环控制流程图
开环控制原理图
1、控制部分方案选择
控制方案不外乎三种:
开环控制、半闭环控制、闭环控制。
上图为最简单的“开环控制”,若在
“机械传动”机构中引出反馈控制部分,再经过比较放大的则为“半闭环控制”。
如若是在“机械执行机构中引出反馈则为闭环控制。
采用步进电机来实现驱动,一般情况下多采用开环控制。
因为步进电机的输出转角与控制器提供的脉冲数有着正比关系,电机转速与控制器提供的脉冲频率成正比。
因此通常在精确度要求不是很高时,采用步进电机是合理的。
当然,由于步进电机具有高频易失步,负载能力不强的缺点。
(本次设计若未作特殊说明,其中的表与图均来自:
由郑堤主编的《机电一体化设计基础》)
(1)初选步进电动机
根据已知条件:
X、Y方向的脉冲当量X、y分别为:
0.005mm/step
即脉冲当量较小,因此这里选用反应式步进电动机。
其特点是:
步距角小,运行频率高,价格较低,但功耗较大。
结论:
初选步进电机型号为:
,其相关参数如下:
机座号
型号
相数
电压V
电流A
步距角。
90
5
60/12
步距角误
差,
空载运行频率
转子转动惯量
重量kg
空载启动频
率Hz
最大静转矩
10
约12000
2500
并采用单双相通电方式,因此步距角0.8。
1步进电动机的脉冲频率计算
fx
Vx
60x
103
60
0.005
Vy
3
fy
60y
典型工况下,步进电动机的脉冲频率fx和fy分别为:
1033333.3p/sfxmax12000p/s
103333.3p/sfymax12000p/s
2、步进电动机的驱动转矩计算
典型工况下,步进电动机的驱动转矩Tx和Ty分别为:
按图5-7查得:
TxTy2.8Nm
Ay
3、步进电动机的驱动力计算
典型工况下,步进电动机的驱动力Fx和Fy分别为:
Fx
2TxxZ2
2
2.8(0.83)32
6480N
Fx进给抗力
500N
SxZ1
0.00418
Fy
TyyZ2
2.8(0.83)
32
6480N
Fy进给抗力
SyZ1
驱动力远大于进给抗力,所以所选步进电动机满足使用要求。
(二)计算减速器传动比
减速器传动比:
360
步进电机步距角
p丝杠导程mm
工作台运动的脉冲当量
0.84
16
3600.0059
1.78
初取滚珠丝杠:
公称直径
导程
20
4
此时:
5-33传动级选择曲蠻
t机电一体比设计基础*
按图5-33,选一级齿轮传动。
(三)齿轮机构设计
传递功率工作台进给抗力工作台移动速度/传动链效率
机械传动效率概略值(供参考)
类型
V带传动
联轴器传动
圆柱齿轮传动
一对滚动轴承
丝杠螺母副
符号
nv
nc
ng
nb
ns
效率
初选效率为。
传递功率500/0.810.4W
可见,系统传递的功率很小,在要求不高时,以后各步的计算可省略。
并采用经验法来
设计各元部件。
但为练习计算过程,本次设计采用分析计算来设计。
1、齿轮传动机构的基本参数
传递功率
(W)
小齿轮转速ni
(r/min)
传动比
一天运转
时间(h)
工作寿命
(年)
传动效率
转向
工况
444
16/9
8
不变
平稳
其中小齿轮转速:
n…1000i工16444r/min)p49
2、选择材料及确定许用应力
小齿轮材料选择45钢(表面淬火),硬度为45HRC
大齿轮材料为45钢(调质)硬度为220HBS
小齿轮的接触疲劳强度极限
Hliml1130MPa(淬火处理)
大齿轮的接触疲劳强度极限Hlim2550MPa
安全系数SH和SF
安全系数
软齿面
硬齿面
重要的传动、渗碳淬火齿轮或铸造齿轮
SH
Sf
小齿轮的弯曲疲劳强度极限
取安全系数SH1.1
大齿轮的弯曲疲劳强度极限
Flim2
190MPa
H1
Hlim1
1130
1027.27MPa
Sh
1.1
H2
Hlim2
550
500MPa
Fliml24°
MPa
取SF1.3
Fliml
240
F1
F2
SF
Flim2
184.62MPa
1.3
190146.15MPa
3、按齿面接触强度设计
设齿轮按7级精度制造。
取载荷系数,齿宽系数a0.3,
T9550-9550
n
9.2510
416
0.21N?
m
335
KT1
u1:
H
aU
a
9
3351.10.211000
5000.316
15.78mm
取z,18;
大齿轮齿数:
Z2iz1
18
模数m215.780.63;
取标准值m=
z-iz21832
确定中心距
m0.8“cc
aZ|z2183220mm
22
齿宽:
b=aa0.3206mm
取b26mm;
b110mm
4、验算轮齿弯曲强度
齿形系数YF13.02;
YF22.18
2KT1YF1
bm2z
21.30.2110003.02
100.8218
14.31MPa
184.62
Y218
F2F1YT仏31蚯倔命,2146・15
校验结果:
安全。
5、齿轮的圆周速度
d1n1
601000
3.140.818416
0.31m/s10m/s
选用7级精度是安全的。
为方便与电机轴的配合,对齿轮作如下修改:
取z127;
27
48
中心距:
Z1
Z2
竺274830mm
b=aa0.3309mm
取b29mm;
Q14mm
(四)滚珠丝杠选择
1、滚珠丝杠工作长度计算
1I工作台I行程1余量
X方向丝杠工作长度:
IX10032020440mm
X方向丝杠工作载荷:
FX500N
Y方向丝杠工作长度:
lY15022520395mm
Y方向丝杠工作载荷:
Fy500N
令两方向丝杠的工况均为:
每天开机
6小时;
每年300个工作日;
工作
8年以上。
丝杠材料:
CrWMr钢;
滚道硬度为58~62HRC丝杠传动精度为0.04mm。
平均转速n=125r/min(n
v工作台1000
P
0.51000
125r/min)
2、计算载荷FC求解
FCKFKHKAFm1.11.01.0500N550N
查《机电一体化设计基础》表2-6;
2-7;
2-8的Kf1.1;
Kh1.0;
KA1.0,查
表2-4取C级精度。
表2-6载荷系数
载荷性质
无冲击平稳运转
一般运转
有冲击和振动运转
Kf
1〜
表2-7硬度系数
滚道实际硬度
>
58
55
50
40
Kh
表2-8精度系数
精度等级
C、D
E、F
G
KA
3、额定动载荷计算Ca计算
寿命:
Lh6300814400h
FCYCo4
20014400N
1.67104
3160N
4、滚珠丝杠副选择
假设选用FC1型号,按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca等于或稍大于Ca的原则,选汉江
机床厂出品的,Ca5393N,
其参数如下:
D020mm
p2.5mm
338'
滚珠直径
d02.381mm
滚道半径R0.52d00.522.3811.238mm
do381
偏心距e0.707R—0.7071.238'
3.358102mm
丝杠内径d1D02e2R(2023.35810221.238)mm17.59mm
5、稳定性验算
1)由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数
S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S](见表2-10)
(l)2
式中,E为丝杠材料的弹性模量,对于钢,
杠危险截面的轴惯性矩(
m4);
为长度系数,
E=206GPaI为丝杠工作长度(见表2-10。
m);
Ia为丝
依题意,la
di4
64
3.14
0.017.59
94
4.710m
丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷Fcr(N)按下式计算:
取2/3,则
FXcr
3.1422061094.7109
0.44
1.11105N
3.142
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 滚珠 课程设计