小型自动点胶机机械平台设计毕业设计论文

毕业设计(论文)

毕业设计(论文)

小型自动点胶机机械平台设计SMALL AUTOMATIC DISPENSER MECHANICAL

PLATFORM DESIGN

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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注意事项

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7）参考文献

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2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

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3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

教研室（或答辩小组）及教学系意见

在传统人工点胶机的发展现状和存在问题的基础上，本课题设计一种由可编程控制器（PLC)编写程序控制步进电机驱动滚珠丝杠自动控制X Y Z三个方向运动的点胶机，该点胶机在人工点胶机的基础上将手动驱动丝杠换成步进电机驱动丝杠运动，提高了工业自动化，减少劳动力和提高点胶的精确度。丝杠的运动和点胶头的动作均由PLC控制。设计的三轴全自动点胶机灵敏度高，工作效率高。

设计的主要内容包括：滚珠丝杠螺母副各项参数的计算，步进电机各项参数计算与选取，减速箱的各项参数计算与选取，本设计在确定点胶机总体设计方案的基础上，再进行受力分析和设计计算，最后进行必要的相关校核。

本次毕业设计非标准件零件图和整体设计装配图都是用CAD绘制的，在计算机上将点胶机的设计图纸CAD化，大大提高了设计效率

关键词：点胶机；悬臂式；步进电机；滚珠丝杠；PLC

In traditional artificial points glue machine of development status and exists problem of based subject, this subject design a by can programming controller(PLC) prepared program step into motor drive ball screw control x y z three a direction movement of points glue machine, the points glue machine in artificial points glue machine of based subject will manual drive screw replaced step into motor drive screw movement, improve has industrial automation, reduced labor and improve points glue of precision. Screw motion and dispensing head movements are controlled by PLC. Design of three-axis automatic dispensing machine high sensitivity, high working efficiency. designs include: ball screw nut all parameters of calculation, the calculation and selection of parameters of the stepper motor, gearbox calculation and selection of the parameters, the design in dispensing the overall design is determined on the basis of further analysis and design calculation of the force, and finally the necessary checking.

The non-standard graduation design detail drawing and Assembly drawing are made dispenser on the computer, greatly improving the efficiency of design.

Keywords: Dispensing machine Cantilever Stepper motor Ball screw PLC

目录

摘要............................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II 1 绪论. (1)

1.1小型自动点胶机的研究背景及意义 (1)

1.2小型自动点胶机的发展现状 (1)

1.3设计内容及要求 (2)

2设计方案 (3)

2.1 机械部分 (3)

2.2 电气部分 (3)

2.3控制部分 (3)

2.4传动部分 (3)

3 点胶机各组成机构参数的计算 (4)

3.1 滚珠丝杠机构各项参数的运算和验证 (4)

3.1.1滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (4)

3.1.2步进电动机减速箱的计算与选型 (6)

3.1.3步进电动机各项参数的确定与计算 (7)

3.2 X轴步进电机滚珠丝杠和减速箱各项参数的计算 (9)

3.2.1输入可编程器脉冲当量 (9)

3.2.2滚珠丝杠的设计 (9)

3.2.3直线移动导轨副的设计 (12)

3.2.4一级减速箱的设计 (12)

3.2.5步进电动的设计 (13)

3.3 Y轴（前后）方向传动部件的选型与校核 (16)

3.3.1控制步进电机信号的确定 (16)

3.3.2滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (16)

3.3.3直线移动导轨的设计 (19)

3.3.4步进电动机减速箱的选用 (19)

3.3.5步进电动机的设计 (20)

4可编程控制器控制 (25)

4.1基本控制内容 (25)

4.2整体机构布局 (24)

4.3 PLC控制和单片机控制的特点 (24)

4.4 驱动器的选用 (24)

结论 (24)

致谢 (30)

参考文献 (31)

1 绪论

点胶机在各行各业中有着不可磨灭的作用。在电子机械行业，点胶机的是众多机械设备中的必备设备，比如单片机，手机，工业仪表中。点胶机问世之前工业点胶都是劳动力代替的。在高自动化高效率的现代工业中，人工点胶的速度远远不能跟上自动化生产的步伐。工人点胶效率低，低准确率，不良品多，适合点胶简单图的产品，无法满足快速有效的自动化生产现状。国内中小型企业急需一款性价比高自动化高精准高的点胶机。三轴自动控制的点胶机的发明解决了这一难题。

在知识就是力量的的当下，全自动三轴点胶机器大大促进了各行各业的生产效率，加强了工业自动化的水平。技术人员为了能满足点胶机行业的复杂图形的生产技术要求，把设计方案编写成PLC程序，全自动点胶机能根据技术人员的设计要求做各种定向定位的精确运动，因此就诞生了全自动三轴点胶机。全自动三轴点胶机具有效率高，简单方便控制，运动精度高完成各种高难度要求高的图形点胶设备。

1.1小型自动点胶机的研究背景及意义

随着大量外企开拓国内的市场，各行各业都急需一款高效率的全自动点胶机。国内点胶机行业相对国外起步较晚，技术也不成熟，自主生产的点胶机自动化程度低，，需要工人手动操作控制胶头到达指定位置，到达指定位置后再手动挤胶，所以存在传统手工点胶产品不良率高的现象。后来企业开始用点胶设备进行工业生产点胶，它的优点是工人操作点胶设备能够控出胶量，点胶比较均匀。缺点是人工操作点胶，自动化程度低，精确度不高，生产效率低，满足不了和国外产品的竞争。因此国内中小型企业为了提高市场竞争力，不断升级产品，必须购买高精度高自动化的点胶设备。目前国内电子厂百家争鸣，正赶上创业高峰期，初期个体资本周转不易，没有足够的资金购买市场上叫先进的国外点胶设备。面对这样的现状本课题来研究小型自动点胶机机械平台结构，为了改善以往的点胶设备，设计一个PLC控制步进电机驱动滚珠丝杠能在三维立体空间精确进行进给运动的三轴自动点胶机。一方面这样能提高给内电子市场的竞争力，提高工业的自动化。另一方面价格也适中，能满足中小型企业的需求。

1.2小型自动点胶机的发展现状

在日新月异矿物质时代的中国，作为世界第一经济体和世界第一工厂，政府的招商引资带来了一大片海归创业群体。各种新兴行业的发展和生产应用使得点

胶机行业有着不可或缺的作用。在饮食，医疗器械，PCB单片机生产，纺织，激光焊接等领域你都可以看到点胶机的身影。更重要的是，我相信在未来即将新兴的新产业链中点胶机仍然会有很多潜在的市场，点胶机的应用和发展也会迈向更高的自动化和智能化。

点胶机的发展和各行各业的电子胶水的广泛应用有着很大关系。这是点胶机应用广泛和市场广阔的前提。

对于简单的点胶设备，尽管经过国内的研究和创新，改良了运动进给的控制，能进行一些复杂疑难图形的点胶生产。仍然存在点胶精确不高，运动灵敏度不够，点胶设备噪声大，丝杠等运动零件寿命短自动化程度不高等硬伤。因此，国内点胶机发展升级的方向仍然是高精度进给运动控制，高自动化，高质量的点胶设备。在这个优胜劣汰的社会，点胶企业更要大胆改革，创新，学习国外先进的点胶技术。

在自动化这块，点胶机由传统的人工点胶机发展为半自动控制点胶机，如果从事简单精度要求低的点胶技术生产，国内的点胶设备可以满足企业的生产需求。当今中国点胶机厂家百家争鸣，为提高企业核心竞争力，各点胶机厂家也研制和改良了点胶设备，尽管如此点胶行业仍然没有饱和，还是一个具有潜力的好市场。

在电子工业上研究和应用双组份点胶技术，是一个极具潜力和发展空间的领域：国外知名品牌的点胶设备，效率高，精确度也高，但是价格让国内企业望尘莫及。中国双组份点胶市场缺乏核心竞争力，性价比也不高，但是产品质量还需要投入更多资金研究开发新的点胶设备。

1.3点胶机组成机构的设计内容及要求

主要内容：在传统人工点胶机基础上设计一款悬臂式三轴全自动点胶机，要求X方向和Y方向滚珠丝杠做进给运动的最大距离为500mm，Z向丝杠轴向进给运动的极限距离为300mm，用可编程控制器（PLC）控制三个方向的步进电机，步进电机带动滚珠丝杠做进给运动到指定的位置，最后点胶控制器控制点胶头完成点胶动作。

设计要求；（1）滚珠丝杠双螺母副的各项参数计算与验证。

（2）步进电机减速箱的各项计算与验证。

（3）步进电机的各项参数计算与验证。

（4）可编程控制器（PLC）程序指令的编写。

（5）存储器和驱动器的分析与选择。

2设计方案

2.1 机械部分

点胶机的运动控制是根据步进电机带动滚珠丝杠做直线进给运动。悬臂式结构特点是控制方便，整体结构简单。整个结构设计成Y轴滚珠丝杠固定在水平工作台上，Z轴丝杠部分与X轴丝杠部分连接在一起作为一个整体，在Y轴上整体以悬臂式固定。X，Y和Z三个驱动滚珠丝杠的步进电机由PLC控制，根据可编程控制器编写的程序控制丝杠在各个方向的进给量到达指定的位置，最后点胶头完成点胶控制。点胶机X轴和Y轴方向上滚珠丝杠进给的最大行程为500mm，Z 轴方向滚珠丝杠的最大进给行程为300mm。

2.2 电气部分

选用步进电机控制具有编程简单，反应灵敏，功耗低，启动周期短，，调节变速方便，能实现点胶机各种控制要求，点胶位置控制精确且价格相对较低。步进电机驱动工作载荷产生的误差不会积累，具有抗干扰性强，反应灵敏，易于维护。还有就是步进电机空载启动时不会出现丢步，堵转，死机现象。可以实现三个轴方向丝杠进给运动的精准定位，精度可达0.5mm。步进电机是由脉冲当量控制的，通过控制脉冲个数和脉冲的频率就可以控制电机的输出位移和转轴的转速，电机的转向则通过脉冲输入到各相绕组相序决定的。

2.3控制部分

三个轴向方向的步进电机控制滚珠丝杠的进给运动，能到达工作行程范围内的任意位置。步进电机的正转，反转可以控制丝杠螺母副的前进与后退，电动机的转速控制丝杠直线进给的速度。三个步进电机再由可编程控制器输入的程序来完成各种指定的动作，选用的PLC控制适合工业设备，抗干扰能力强，编程简单，且易于维护。

2.4传动部分

设计采用可编程控制器控制步进电机的转动，丝杠再驱动工作台到达指定的位置。丝杠传动效率高，电动机克服摩擦阻力损失的功率较小，而且丝杠结构性紧凑，刚性好，传动精度高，整体结构稳固。步进电机控制丝杠运动稳定准确到达指定的位置，丝杠进给运动的最大行程也符合设计。

3 点胶机各项组成机构参数的计算

3.1 Z 轴各组成机构参数的运算和验证

根据设计的分析和计算要求，Z 方向（上下）脉冲当量为z δ=0.02mm/脉冲。

3.1.1滚珠丝杠机构各项参数的运算和验证

（1）Z 向机构工作时丝杠能驱动的最大负载

Z 向步进电机驱动丝杠工作时，丝杠轴向承受的力有一个极限值，是由相对应丝杠驱动工作负载产生的，丝杠所能承受最大轴向力也对应一个最大工作负载，而且当知道工作平台的重量时，可根据机械设计课程设计书中的计算公式，代入工作平台50N 时可得最大工作负载为70N 。

（2）Z 向机构工作时丝杠驱动的最大动载荷

当Z 轴方向步进电机驱动丝杠运动最快速度为v=1m/min ，滚珠丝杠副基本导程h P =4mm 在设计开始时已经选好了，在丝杠最大进给速度下丝杠对应一个最大转速，根据已知丝杠的最快进给速度得n=1000v/h P =250r/min 。在已知丝杠的最大转速和丝杠的使用寿命条件下，带入T=15000h ，由6060/10L nT =，丝杠的使用寿命圈数0L =225 （单位 106 r ） ，即在丝杠最大转速条件下丝杠可以转动的极限圈数。

H f =1.0为丝杠表面材质处理后的硬度系数，根据公式：

Q W H m

F f F = 式(3.1)

计算出Q F =468N

（3）初选型号 丝杠轴向驱动的最大动载荷已经算出，对照表3-31查出，2002-3型滚珠丝杠副各项参数要求达标，此型号丝杠的各项参数如下，d 。=20mm ，h P =4mm ，选用的丝杠为双螺母型，因此滚珠的圈数是对称的，有俩个，所以滚珠总圈数为3?2=6圈，根据已知的条件计算此型号丝杠在最大进给速度下的最大动载荷，带入数值可得C n 为5243N ，大于上述计算的最大动载荷所以选用的2002-3型滚珠丝杠合理。

（4）步进电机有效效率η的计算

丝杠结构紧凑传动效率高，所以η有效传动效率在0T 0.7~0.9范围，丝杠进给运动时和直线移动导轨副之间存在摩擦角，会克服摩擦阻力损失一部分能量。

根据公式0arctan[/()]h P d π= 当知道丝杠的导程和丝杠的公称直径时，就可以算得出Z 向滚珠丝杠副直线进给时的旋转升角，带入已知条件得 螺旋升角为

4°33′。由公式tan /tan()η?=+ 可知只要知道丝杠进给运动时的螺旋升角和丝杠进给运动和直线导轨副之间的摩擦角，就可以计算出步进电机带动滚珠丝杠副运动功率的有效传动效率，将上面已知的摩擦角和螺旋升角代入得η=96.4% 。

（5）刚度的验算

1）滚珠丝杠驱动负载承受压力，会产生拉伸或者压缩变形量。要想计算出丝杠工作时产生的形变量值得大小，要知道丝杠工作时连接步进电机一端和连接工作台一端的轴向距离大小为600mm ；还要知道的变量是刚的弹性模量E=52.110MPa ?和丝杠直径参数w D 为2.381mm 以及丝杠底径参数d 2 为17.1mm ，

根据丝杠底径，丝杠底面积22/4S d π==134.72mm 。 结合上述变量参数可得

2

12m F a Ma ES IE δπ=±± 式 (3.2)

（其中后面的公式因为转矩M 值较小，有时可以省略。）。

1m F a ES δ=± 式（3.3） 格局上面的计算可知丝杠在工作载荷Fm 工作时丝杠的拉伸或压缩变形量大小1δ=1×10-5mm 。

2）从产品型号表中可以得知丝杠进给运动时分为俩种情况计算：

10.0δ= 式（3.4）

2δ= 式（3.5）

公式中，D W 表示丝杠滚珠的直径，毫米为单位;

0(/)w Z d D π=（外圈环），根据上式可求得丝杠单圈滚珠的数目，

0(/)3w Z d D π=-（内圈环）；

再根据公式Z ?圈数?列数，带入数值求得丝杠的滚珠总数目

F 为预紧力，单位为牛顿.点胶机机械平台运动时丝杠产生预紧力，滚珠丝杠的的形变量与丝杠自身的预紧力大小成正比。Z=18是单圈滚珠总数，丝杠和直线导轨副之间的滚珠总数目Z ∑ =18?6=108 。根据丝杠自身预紧力和丝杠型变量的大小成正比，结合公式当得知滚珠丝杠预紧力/3YJ m F F =≈33.3N 时，带入上面的形变量公式1δ =1.5×10-5mm ,2δ =1.2×10-6mm 。

丝杠预紧力的大小和丝杠产生的形变量成正比，自身预警力取工作载荷的三分之一时，因此滚珠丝杠螺母副型变量会少产生二分之一，可得到丝杠形变量大

小2δ =9×10-7mm 。

3）丝杠工作时总的形变量为1δ、2δ俩形变量之和，计算公式表达如下

12δδδ=+ 式（3.6）

带入数值可得δ =0.0384m μ。

查阅机械制造技术基础得出结论，当丝杠拉伸或压缩形变量变动范围为32m μ可选5级精度丝杠轴向运动距离范围在500mm ～620mm 。丝杠的阔度也决定着丝杠的总型变量，当丝杠的阔度为600mm 时，查阅机械制造技术基础丝杠总变形量δ大小为0.0384m μ ，丝杠总的形变量没有超出极限形变量的范围。

（6）失稳现象最大工作载荷的计算

滚珠丝杠是将圆周运动变为直线运动的传动件，工作时受到轴向力和产生轴向力，工作时丝杠轴向支撑负载形成较大的轴向力，滚珠丝杠运动会不稳定，振动大。失稳时的工作最大载荷载荷。可根据下面公式算出：

22k k m f EI F F Ka π=≥ 式（3.7）

k F ——丝杠发生失稳现象驱动的负载，单位是牛顿;

k f ——关系常数

K ——支撑杆稳定安全常数 a ——丝杠和直线移动导轨之间长度 .

根据机械制造技术基础一书，考虑到丝杠的进给运动为垂直方向，可得到丝杠各项参数k f =4以及丝杠底径2d =17.1mm ，丝杠有俩个截面惯性矩其中一个

界面惯性矩42/64I d π= ≈1444.894mm ，K 取3；从轴向固定处到滚动螺母之间

的最大距离为600毫米 。根据上面压感稳定性校核公式，得最大载荷k F ≈ 692.5N 和工作负载F m =0.5N 之间的关系如下，可知设计合理。

根据上面的理论计算，压杆稳定性校核符合要求。

3.1.2步进电动机减速箱的计算与选型

选定的步进电机是二相混合式步进电机，0.75°是电机转动做十拍驱动的步距角。传动比i 的确定

前面步进电机的脉冲当量已经确定，脉冲当量的数量和频率可以转化为控制步进电机的转速和轴向进给量。

知道丝杠导程和步距角及丝杠的总型变量，由公式

360h P i αδ?= 式（3.8）

解得传动比i=0.73。

综上的计算理论所述可知Z 向电机控制传动不需要减速箱。

3.1.3步进电动机各项参数的确定与计算

（1）步进电机驱动丝杠传动时，电机转子转动惯量和丝杠转动惯量组成总转动惯量错误！未找到引用源。

选定的滚珠丝杠各项参数上面已经给出，参数ρ=337.8510/kg cm -?；步进电机轴向驱动时所承受的最大轴向负载G=100N 。

根据资料表4-1，所有做圆周运动零部件的转动惯量都可以根据已知条件得出：

4

2s L R J πρ==0.3Kg ·cm 2电机驱动工作台工作时所消耗的转动惯量。

w J =0.00642·cm Kg 表示电机驱动丝杠所消耗的转动惯量。

查阅选定的步进电机相关资料，m J =42·cm Kg 是电动机转子工作时的自身转动惯量。

步进电机总转动惯量有如下几个转动惯量组成：

eq J =m J +（w J +s J ）/2i =4.452·cm Kg 式（3.9）

（2）在不同的工作工作负载下步进电机所承受的轴向负载转矩也是不一样的。主要分为俩种方式，下面进行讨论：

1）步进电机空载启动时，考虑到丝杠有效传动效率高，没有工作负载时电机克服丝杠和直线移动导轨之间摩擦的功损可以忽略。所以电机空载启动时轴向驱动的最大负载计算公式如下

eq T =max a T +f T 式（3.10）

根据前面的计算可知，丝杠传动的最大优点是功损低，最大加速转矩 max a T =260eq m

eq a J n J t πε=，考虑丝杠的传动效率之后：

max a T =260eq m eq a J n J t πε=.1η 式（3.11） max 0360m v n αδ

= 式（3.12） max v ——滚珠丝杠运动时能达到的最大进给速度

max 0360m v n αδ

=，带入数值m n =230/min r 。 max a T =260eq m

eq a J n J t πε=.1η

计算出max a T =0.13m N ·,2h f F P T i

πη=摩为电动机驱动丝杠，考虑到摩擦阻力消耗的功损

()2c h f F G P T i

μπη+= 式（3.13） μ——表示导轨与传动件运动接触时的动摩擦系数

c F ——没有负载丝杠轴向运动时为0

η ——Y 向丝杠进给运动克服摩擦的有效传动率 电机损失的输出转矩()2c h f F G P T i

μπη+=： 2）步进电机最大静转矩的计算与验证

可编程控制器通过开环系统控制电机，工作时额定电压不稳定变小时，步进电机转动不稳定，丢步有可能出现，情况严重时堵转也可能出现。由以上分析，eq T 中各项参数确定后就可以求得最大静转矩，一定要质疑安群系数的选取。综上所述安全系数K=4满足设计，所以

max j T ≥4eq T =0.122m N ·

式（3.14） 90BYG2602行步进电动机是实验设计开始初选的，最大静转矩的确定很重要，明显max j T ≥4eq T 符合设计条件。

（3）步进电动机各项参数的验证

1）计算步进电机在最快慢进给速度下的输出转矩

上述控制步进电机的脉冲当量已知，

max max 60f

f v f δ= 式（3.15）

当确定最大进给速度和脉冲当量是可根据公式m a x m a x 60f

f v f δ=计算。从

90BYG2602的运行矩频特性可以看出，根据这个条件，丝杠工作时转矩

max f T m N ·5=，步进电机运转工作负载转矩eq T m N ·

03.0=小于电动机的输出转矩，符合设计理论，步进电机可以正常工作。

2）步进电机最大运行频率的计算

当快速空载起动时的负载转矩小于步进电机最大输出转矩时。设计正确选用选定的电动机；空载启动电动机的运行频率大于电动机输出运行频率，不能满足设计要求需重新选定合适的电动机。

max v =1200mm/min 是步进电机带动滚珠丝杠作直线进给运动的最大速度，max f =2000Hz 表示的是步进电机最大工作运行频率。20000Hz 是步进电机 90BYG2602的最高转动运行频率根据表可知，符合选定的步进电机要求。

3）启动频率的校核

eq J =4.45kg ·2cm 步进电机工作时转子和丝杠的转动惯量之和，

m J =4kg ·2cm 是电动机除去滚珠丝杠移动部件转子自身的转动惯量2cm ，

q f =1800Hz 表示步进电机去除工作载荷独自空载运转启动的最高频率由查表4-5

看出。步进电机可根据L f

f 求得工作载荷的启动频率

L f f ==1238.4Hz 。 式（3.16）

工作时确保启动电动机的转动频率不大于1238.4Hz ，这样步进电机工作时的启动就不会矢步。正常工作时，可编程控制器取为100Hz （即100脉冲/s ），一般都是通过软件调控实现电动机启动频率大小的增减。

根据以上的理论计算，90BYG2602步进电动机各项参数达到指标，初选的步进电机合适。

3.2 X 轴步进电机滚珠丝杠和减速箱各项参数的计算

3.2.1输入可编程器的脉冲当量

X 方向工作台步进电机的脉冲当量选取x δ=0.02mm/脉冲，经计算和理论分析得出。

3.2.2滚珠丝杠的设计

（1）确定丝杠驱动的最大动载荷和最大工作载荷

进给牵引力即滚珠丝杠承受的最大工作载荷，查表3-29，已知移动部件总重500N =G ， 2.5N =0.005*500=u *G =Fm ， 丝杠的各项参数v=1.2m/min ，h P =4mm,n=1200v/h P =300r/min 计算表示X 方向丝杠进给运动的最大转速。15000h =T ，代入6060/10L nT =，

0L =270(单位106 r)根据之前的公式计算得到。 f w =1.1为丝杠的载荷系数，H f =1.0表示丝杠表面处理后的材质系数，

Q W H m

F f F = 式（3.17）

得Q F 1777N =

（2）滚珠丝杠的选定 选GD 系列1604-3型滚珠丝杠副是长沙雪诺精密丝杠制造工业有限公司生产的，丝杠各项参数直径为16mm ，h P 为4mm ， 3圈?2列直线导轨圈数，丝杠精度等级初选5级，步进电机驱动的最大动载荷4612N ，Q F 小于计算得到的最大动载荷，所以根据表3-31选定的5级精度丝杠是合适的。

（3）传动效率η的计算

滚珠丝杠副传动效率高η通常取0.8~0.9范围的系数，将公称直径0d 16mm =，基本导程h P 4mm =，根据下面公式

0arctan[/()]h P d π= 式（3.18）

代入tan /tan()η?=+ ，η =96.4% 是由上式计算得到的滚珠丝杠传动效率。

（4）刚度的验算

1）滚珠丝杠在驱动工作台轴向承受的力会产生形变，因为丝杠本身材质和外力的作用，丝杠产生形变的大小根据不同情况有着不同的形变量。查机械手册一书，知丝杠的各项参数w D =2.381mm ，2d =13.1，在知道丝杠底径的大小时就能确定丝杠的断面积

22/4S d π= 式（3.19）

得S=134.72mm

丝杠驱动工作负载时1δ

2

12m F a Ma ES IE δπ=±± 式（3.20）

是所确定的截面惯性矩。

42/64I d π=是惯性矩的计算公式，

丝杠产生的形变拉伸在公式中表示为“+” 丝杠产生的形变压缩在公式中表示为“-”。丝杠形变公式第二项通常在计算时取0，因为丝杠的转矩M 一般小到接近0。所以上面的丝杠形变量公式可表示，

1m F a

ES δ=± 式（3.21）

1δ =7×10-5mm 表示经计算滚珠丝杠在驱动工作载荷Fm 所承受力产生的拉伸或