机电课程设计XY数控进给工作台设计
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一、总体方案设计1.1设计任务题目： X— Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X—Y 数控工作台，主要参数如下：1）工作台面尺寸C×B× H＝【 200+（班级序号）× 5】 mm×【 200+（班级序号）× 5】mm×【 15+（班级序号）】mm；2）底座外形尺寸C1×B1× H1＝【 680+（班级序号）× 5】mm×【 680+（班级序号）×5】mm×【 230+（班级序号）× 5】 mm；3）工作台加工范围X=【 300+（班级序号）× 5】mm，Y=【300+（班级序号）× 5】mm；4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲； X、 Y 方向的定位精度均为± 0.01mm；5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg；6）工作台空载最快移动速度为3m/min；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。
7）立铣刀的最大直径d=20mm；8）立铣刀齿数Z=3；9）最大铣削宽度a e20mm ；10）最大被吃刀量a p10mm 。
1.2总体方案确定（1）机械传动部件的选择① 导轨副的选择② 丝杠螺母副的选择③ 减速装置的选择④ 伺服电动机的选择（2）控制系统的设计① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制② PLC 控制电机的梯形图编程XY数控工作台结构Y 方向传动机构微机工作台电型步进电接动机减速器机驱滚珠丝杠口动电人机接口路减步进电速滚器珠动机X 方向传动机构丝杠系统总体方案结构框图1.3设计的基本要求（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。
（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过 AutoCAD软件绘制 XY数控工作台的总装配图，并绘制 AO图纸。
X-Y双坐标联动数控工作台课程设计说明书
目录1。
课程设计目的 (1)2。
课程设计任务 (1)2.1设计题目： (1)2。
2技术数据 (1)2。
3技术要求 (1)3。
总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3。
3稳定性运算 (4)3。
4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4。
1计算行程长度寿命 Ts (6)4。
2计算动载荷 (6)5。
步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7。
参考文献 (13)1。
课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上，进行机电系统设计的初等训练，掌握手册、标准、规范等资料的使用方法，培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2。
1设计题目：X—Y双坐标联动数控工作台设计2。
2技术数据工作台长×宽（mm)：450×310工作台重量(N)：3300行程（mm）：ΔX=60－100；ΔY=50－100脉冲当量:0。
05-0。
08mm/p2。
3技术要求(1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构（2)滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台，工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联，它上面固定X向导轨，中拖板在下拖板的导轨上横向运动，其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动。
X、Y导轨方向互相垂直。
3。
1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类，其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。
课程设计--X-Y数控进给工作台设计
课程设计--X-Y数控进给工作台设计目录一前言 (3)二课程设计的目的、意义及要求 (4)（一）课程设计的目的、意义 (4)（二）课程设计的要求 (4)三课程设计的内容 (5)（一）课程设计的题目 (5)（二）课程设计的内容 (5)四数控系统总体方案的确定 (6)五机械部分设计 (7)（一）工作台外形尺寸及重量初步估算 (7)（二）滚动导轨副的计算、选择 (8)（三）滚珠丝杠计算、选择 (9)（四）电机的选择 (12)（五）联轴器的选择 (13)（六）光电编码盘的选择 (13)（七）光电开关、接近开关的选择 (13)六控制系统部分设计 (14)（一）面板的布置图 (14)（二）操作面板功能介绍 (14)（三）控制系统选用芯片介绍······················································ (14)（四）芯片地址 (15)（五）电动机控制原理 (15)（六）键盘接口电路分析 (16)（七）光电编码盘辨向电路 (16)七程序流程图 (17)（一）主程序流程图 (17)（二）自动运行流程图 (18)（三）限位开关中断流程图 (19)（四）回零键流程图 (19)八参考文献 (20)一前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
X-Y数控工作台课程设计说明书
机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：目录一、总体方案设计 (1)1.1设计任务 (1)1.2总体方案确定 (1)1.2.1方案确定思想 (1)1.2.2 方案对比分析与确定 (2)1.2.3 总体方案系统组成 (3)二、机械系统设计 (3)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (3)2.2 导轨参数确定 (4)2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4)2.4步进电动机减速箱设计 (5)2.5 步进电机的选型与计算 (5)2.6 机械系统结构设计 (7)三、控制系统硬件设计 (8)3.1 控制系统硬件组成 (8)3.2 控制系统硬件选型 (8)3.3 控制系统硬件接口电路设计 (10)3.4 驱动系统设计........................................................... 错误!未定义书签。
3.4.1步进电机的驱动电路........................................ 错误!未定义书签。
3.4.2电磁铁驱动电路............................................... 错误!未定义书签。
3.4.3电源转换.......................................................... 错误!未定义书签。
四、控制系统软件................................................................. 错误!未定义书签。
4.1控制系统软件总体方案设计 ...................................... 错误!未定义书签。
4.2主流程设计 ............................................................... 错误!未定义书签。
X-Y数控工作台课程设计--X-Y数控工作台设计
机电一体化系统综合课程设计课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化设计成员：指导老师：日期： 2011年3月7日目录一、总体方案设计 (1)1.1设计任务 (1)1.2总体方案确定 (1)1.2.1方案确定思想 (1)1.2.2 方案对比分析与确定 (2)1.2.3 总体方案系统组成 (3)二、机械系统设计 (3)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (3)2.2 导轨参数确定 (4)2.3 滚珠丝杆的设计计算 (4)2.4步进电动机减速箱设计 (5)2.5 步进电机的选型与计算 (5)2.6 机械系统结构设计 (7)三、控制系统硬件设计 (8)3.1 控制系统硬件组成 (8)3.2 控制系统硬件选型 (8)3.3 控制系统硬件接口电路设计 (10)3.4 驱动系统设计 ............................................................... 错误！未定义书签。
3.4.1步进电机的驱动电路 .......................................... 错误！未定义书签。
3.4.2电磁铁驱动电路 .................................................. 错误！未定义书签。
3.4.3电源转换 .............................................................. 错误！未定义书签。
四、控制系统软件 ..................................................................... 错误！未定义书签。
4.1控制系统软件总体方案设计 ........................................ 错误！未定义书签。
4.2主流程设计 .................................................................... 错误！未定义书签。
(完整版)XY数控工作台设计说明书
一、总体方案设计1.1 设计任务题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下：1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝【200+（班级序号）×5】mm ×【200+（班级序号）×5】mm ×【15+（班级序号）】mm ；2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝【680+（班级序号）×5】mm ×【680+（班级序号）×5】mm ×【230+（班级序号）×5】mm ；3）工作台加工范围X=【300+（班级序号）×5】mm ，Y=【300+（班级序号）×5】mm ； 4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ； 5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg ；6）工作台空载最快移动速度为3m/min ；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。
7）立铣刀的最大直径d=20mm ； 8）立铣刀齿数Z=3；9）最大铣削宽度20e a mm =； 10）最大被吃刀量10p a mm =。
1.2 总体方案确定 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 ② 丝杠螺母副的选择 ③ 减速装置的选择 ④ 伺服电动机的选择 （2）控制系统的设计① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制 ② PLC 控制电机的梯形图编程XY 数控工作台结构1.3 设计的基本要求（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。
（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过AutoCAD 软件绘制XY 数控工作台的总装配图，并绘制AO 图纸。
（3）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过PLC 协调控制XY 电机运动，绘制相关梯形图。
机电课程设计-XY数控工作台
机电一体化课程设计任务书机电一体化课程设计是一个重要的实践教学环节，要求学生综合应用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练。
一、课程设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。
2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件遇到像元件的工作原理与选用原则。
3.通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件接口回路和控制软件的设计思路。
5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。
6.提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二、课程设计的内容课程设计题目：单轴数控工作台机电系统设计设计内容由机械系统、控制系统、设计说明书三部分组成。
具体工作量要求如下：1、单轴数控工作台装配图（A3图1张）2、控制系统设计（电气原理图：A3图1张）完成硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程并编写程序。
条件允许时，尽可能进行调试试验。
3、设计任务书（一份）要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案分析，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计流程和程序。
说明书字数不少于5000字，要求内容丰富，条理清晰，图文并茂，符合国标。
三、课程设计的时间安排课程设计时间为4周，进度安排如下：1．分析设计任务，总体方案论证：2-3天2．机械系统设计：5-6天3．控制系统设计：4-5天4．软件设计：1-2天5．编写说明书：2-3天四、设计任务设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，控制器选用：单片机任务分配：1、107040201班12位同学做第一组~第六组2、107040202班25位同学做第七组~第十九组3、107040203班7位同学做第十九组~第二十二组4、第十九组由2班的周伟同学（X轴）和3班的陈科龙（Y轴）同学完成5、任务分配按名单顺序。
数控机床课程设计-- X-Y数控工作台设计
《数控机床》课程设计说明书课题名称X-Y数控工作台设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级学号姓名指导教师2015年 6 月 25 日数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。
X-Y数控工作台是数控机床的重要组成部分，其制造精度对数控机床的精度有着重要的影响。
X-Y数控工作台通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副以及伺服电动机等部件构成。
本次课程设计内容主要是对数控铣床的X-Y数控工作台的滚珠丝杠螺母副、步进电机、导轨副的计算和选用。
关键词：数控机床开环控制滚珠丝杠步进电动机滚动导轨一、设计的目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计主要步骤 (1)（一）确定设计总体方案 (1)1. 机械传动部件的选择。
(1)2. 控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。
.. 2（二）机械传动部件的计算与选型 (2)1.导轨上移动部件的重量估算。
(2)2. 计算切削力。
(3)（三）滚珠丝杠传动的设计计算及效验。
(4)1. 最大工作载荷的计算。
(4)2. 最大计算动载荷的确定。
(4)3. 规格型号的初选。
(5)4. 传动效率的计算。
(6)5. 刚度的验算。
(7)6. 稳定性的验算。
(7)7. 临界转速的验算。
(8)8. 滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定。
(9)（四）步进电动机的传动计算及电动机选用。
(12)1.传动计算 (12)2.步进电动机的计算及选型。
(12)3. 步进电动机转轴上的等效负载转矩M的计算。
(15)（五）滚动导轨的设计计算 (18)1.工作载荷的计算。
(18)2. 小时额定工作寿命的计算。
(19)3. 距离额定寿命的计算。
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机电课程设计XY数控进给工作台设计大学课程设计（论文）内容：X-Y数控进给工作台设计院(系)部：机械工程学院学生姓名：学号:专业：机械电子工程班级：指导教师：完成时间：2010-10-08摘要当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。
一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。
机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势目录第一章课程设计的目的、意义及要求 (4)第一节课程设计的目的、意义 (4)第二节课程设计的要求 (4)第二章课程设计的内容 (5)第一节课程设计的内容 (5)第二节课程设计的内容 (5)第四章数控系统总体方案的确定 (6)第五章机械部分设计 (7)第一节工作台外形尺寸及重量初步估算 (7)第二节滚动导轨副的计算、选择 (8)第三节滚珠丝杠计算、选择 (10)第四节直流伺服电机的计算选择 (12)第五节联轴器计算、设计 (14)第六节限位开关的选择 (15)第七节光电编码器的选择 (15)第六章机床数控系统硬件电路设计 (15)第一节设计内容 (17)第二节设计步骤························ (17)第三节机床数控系统硬件电路设计 (21)第七章系统控制软件设计 (23)第八章参考文献 (26)第一章课程设计的目的、意义及要求第一节课程设计的目的,意义《机电一体化系统设计》课程设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一，是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。
其目的是：1.能够正确运用《机电一体化系统设计》课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统（产品）的功能构成、特点和设计思想、设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；2.通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；3.通过测试及控制系统方案设计，掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；4.通过课程设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。
第二节课程设计的要求：1.课程设计应在教师的指导下由学生独立完成，严格地要求自己，不允许相互抄袭；2.认真阅读《课程设计指导书》，明确题目及具体要求；3.认真查阅题目涉及内容的相关文献资料、手册、标准；4.大胆创新，确定合理、可行的总体设计方案；5.机械部分和驱动部分设计思路清晰，计算结果正确，选型合理；6.微机控制系统方案可行，硬件选择合理，软件框图正确；7.手工或电脑绘制机械系统装配图一张（A1），控制系统电气原理一张（A1），图纸符合国家标准，布图合理，内容完整表达清晰；8.课程设计说明书一份（不少于8000字），包括：目录，题目及要求，总体方案的确定，机械系统设计，控制系统设计，参考文献等。
设计说明书应叙述清楚、表达正确、内容完整、技术术语符合标准。
第二章课程设计的内容第一节课程设计题目：X-Y数控进给工作台设计已知条件： X方向行程:300mm Y方向行程:200mm工作台面的参考尺寸:500X300mm平均切削力:1500N平均切削进给速度:600mm/min最高运动速度:6m/min定位精度: 0.01mm工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年第二节课程设计的内容1.数控装置总体方案的确定(1).数控装置设计参数的确定；(2).方案的分析，比较，论证。
2.机械部分的设计(1).机械部件的总体尺寸及重量的初步估算；(2).传动元件及导向元件的设计，计算和选用；(3).确定直流电机；(4).绘制机械结构装配图；(5).系统等效惯量计算；(6).系统精度分析。
3.数控系统的设计(1).微机及扩展芯片的选用及控制系统框图的设计；(2).I/O接口电路及伺服控制电路的设计和选用；(3).系统控制软件的设计4.编写课程设计说明书(1).说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容，包括总体方案的确定，系统框图的分析，机械传动设计计算，电气部分的设计说明，选用元器件参数的说明，软件设计及其说明；(2).说明书不少于84字，尽量用计算机完成。
5.图纸(1).机械结构装配图，A0图纸1张。
要求视图基本完整，符合标准。
其中至少要有一个坐标轴的完整剖视图；第三章数控系统总体方案的确定数控系统总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。
进行方案的分析、比较和论证。
1.系统运动方式的确定该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。
2.伺服系统的选择考虑到运动精度要求不高，负载不大，适合采用开环控制方式或采用半闭环控制方式。
半闭环伺服系统在负载不大时多采用直流电机作为伺服电机. 半闭环控制系统有检测反馈部件，因而能纠正系统的传动误差。
但半闭环系统结构较复杂，目前大多数数控机床和工业机器人中的伺服系统都采用半闭环控制。
3.计算机系统的选择采用AT89C51单片机扩展控制系统。
该单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。
控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。
系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。
显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。
4.X—Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。
根据机电一体化系统对传动系统的要求：采用低摩擦系数的传动器件：滚珠丝杠、滚动导轨；无间隙联轴器；消除反向传动间隙等。
由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。
5. 确定检测方案半闭环系统采用增量式光电编码盘检测电机或丝杠转角、转速、零位。
6. 系统总体框图如下:第四章 机械部分设计机械部分设计内容包括：工作台外形及重量的初步估算，选择直流伺服电机，传动及导向元件的设计、计算与选择，绘制机械部分装配图等。
第一节 工作台外形尺寸及重量初步估算根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算X 向和Y 向工作台承载重量W X 和W Y 。
取X 向导轨支撑钢球的中心距为300mm,Y 向导轨支撑钢球的中心距为200mm,设计工作台简图如下:X 向拖板(上拖板)尺寸为:长*宽*高=630*185*25重量:按重量=体积*材料比重估算为: Wx =10⨯()20675.0026.063.0108.7025.0185.063.03⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=465N Y 向拖板(下拖板)尺寸为: 415*312*25重量:按重量=体积*材料比重估算为Wy =10⨯()2071.0046.0415.0108.7025.0312.0415.03⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=400N工作台的尺寸为: 500*300*35重量为 2W =10⨯(()5.06014.0011.0025.0108.7035.03.05.023⨯⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯)=300N 夹具、工件重量约135N导轨(含电机)重量约700NX-Y 工作台运动部分总重量为:W =465+400+300+700+135=2000 N工作台简图第二节 滚动导轨副的计算、选择(1)Y 方向导轨由所给条件得,该导轨的额定工作时间为8250816000h L h =⨯⨯= 由3102S h s T T l n ⨯= 得3102nl T T s k s = 则km n l T T s k s 57610605.12.016000210233=⨯⨯⨯⨯==因滑座数M=4,所以每根导轨上使用2个滑座,由表2-15----2-18确定 0.81112c h T W f f f f ====则由式2-9, 3)(Ff Ca f f f K T w c r h S = 得3/S wh T c F T K f Ca = 3102nl T T s k s = 50042000===∑M F F NN Ca 3.27881181.0250/5765003=⨯⨯⨯=X 方向导轨由所给条件得,该导轨的额定工作时间为8250816000h L h =⨯⨯= 由3102S h s T T l n ⨯= 得km n l T T s k s 438106012.016000210233=⨯⨯⨯⨯==因滑座数M=4,所以每根导轨上使用2个滑座,由表2-15----2-18确定 0.81112c h T W f f f f ====则由式2-9, 3)(Ff Ca f f fK T w c r h S = 得3/S w h T c F T K f Ca = 50042000===∑M F F NN Ca 25451181.0250/4385003=⨯⨯⨯=选用日本THK 公司的LM 导轨的SSR-XW 型导轨,查表,其中SSR-20XW 型号的导轨的Ca 值为19600N,能满足八年的使用要求.额定载荷/N 静态力矩/N*M滑座重量 导轨重量导轨长度 动载荷 aC静载荷oCATBTCTgK/g K mL(mm) 19600 23400 1981982880.252.1700/500滑座个数单向行程长度每分钟往复次数M Sln4300/200 1.5/1导轨的额定动载荷17500a C =N依据使用速度v （m/min ）和初选导轨的基本动额定载荷a C (kN)验算导轨的工作寿命L n ：额定行程长度寿命:()H T C a W f f f C S f FT K =20004500M F MF ===1,2,0.81,1,50oT W C H R d f f f f K ======km F f Ca f f f K T w c r h S 21.20007550019600281.01150)(33=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯==导轨的额定工作时间寿命:h h n l T T s H 160008336467602.012102.200075210303>=⨯⨯⨯⨯=⨯= 导轨的工作寿命足够.第三节 滚珠丝杠计算、选择由技术要求,平均载荷F=1500N,丝杠工作长度L=400mm, 工作寿命8250816000h L h =⨯⨯=,传动精度要求mm 01.0±=σ设导程P=5 mm ,则max600120/min 560001200/min5m n r n r ====(1) 求计算载荷N F K K K F m A H F c 15000.10.12.1⨯⨯⨯===1800N由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取F K =1.2, 查表2-6取H K =1.2, 表2-4取D 精度, 查表2-6取A K =1.0, (2)计算额定动载荷计算值/a C 由式(2-4)N L n F C h m ca 87531067.11600012018001067.13434≈⨯⨯=⨯'='(3)根据Ca '选择滚珠丝杠副 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,查表2-9选以下型号规格 FC1-3205-2.5 Ca=10689N公称直径mm D 320= 导程5P mm = 螺旋角152'︒=λ 滚珠直径0 3.175d mm = 按表2-1中尺寸计算滚道半径 R=0.52d =0.52⨯3.175=1.651mm偏心距=-=)2(707.00d Re 0.0449 mm 丝杠内径R e D d 2201-+==32+2×0.0449-2×1.651=28.79 mm(4)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丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷22()acr EI F l πμ= 其中 E=206Gpa L=0.3m 448410.02171 1.09106464a d I m ππ-===⨯取23μ= 则2985220610 1.0910 5.53102(0.3)3cr F N π-⨯⨯⨯==⨯⨯ 安全系数535.5310368.981.510cr m F S F ⨯===⨯ 查表2-10 [S]=2.5-3.3 S>[S] 丝杠是安全的,不会失稳〈2〉高速长丝杠工作时可能发生共振,因此需验算其不会发生共振的最高转速----临界转速cr n ,要求丝杠的最大转速max cr n n <221223.9270.02821991099108293328/min 2()(0.3)3c cr f d n r l μ===⨯ max cr n n < 所以丝杠不会发生共振〈3〉此外滚珠丝杠副还受0D n 值的限制,通常要求40340710/min25120/min 310/min 710/minD n mm r D n mm r mm r mm r <⨯•=⨯•=⨯•<⨯•(5)刚度验算滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T(N •m)共同作用下引起每个导程的变形量0()L m ∆为202pF p TL EA GJ π∆=±±式中,A 为丝杠截面积,A=2211();4C d m J π为丝杠的极惯性矩, 4411();32C J d m π=G 为丝杠切变模量,对钢G=83.3GP a;T(N •m)为转矩.0tan()2m DT F λρ=+式中, ρ为摩擦角,其正切函数值为摩擦系数; m F 为平均工作载荷.取摩擦系数为ρtan =0.003,则得8101'''=ρ M N M N T •≈•'''+'︒⨯⨯⨯=-27.1)8101152tan(1023215003 按最不利的情况取(F=m F )m Gd T p Ed pF GJ T p EA pF L m C 849223293412221201068.5)02879.0(103.83)14.3(27.1)105(16)02879.0(1020614.3150010541642---⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+=+=∆πππ则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为mm p L l L 0045.01051068.54.0380=⨯⨯⨯=∆=∆-- 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2,即 mm L 005.001.02121=⨯=<∆σ该丝杠的L ∆满足上式,所以其刚度可满足要求. (6)效率验算943.0)8101152tan()152tan()tan(tan ='''+'︒'︒=+=ρλληη要求在90%---95%之间,所以该丝杠副合格.经上述计算验证,FC13205-2.5各项性能均符合题目要求,可选用.第四节 电机的选择1. 电机类型选择在半闭环控制的中小型伺服系统中,可以采用直流电机。