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双坐标数控工作台机械伺服结构设计说明书.doc

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双坐标数控工作台机械伺服结构设计说明书.doc

1新疆大学毕业论文(设计)任务书班级姓名设计题目双坐标数控工作台机械伺服结构设计及控制电路设计1专题有效行程400250,实际工作时工件及夹具重最大120公斤,最大空运行速度VMAX≤4M/MIN,最大加工速度VMAX≤2M/MIN,定位精度002MM/300MM,重复定位精度001MM,脉冲当量Δ001MM,寿命40000小时。设计来源教师自拟要求完成的内容1)双坐标数控工作台机械伺服结构数字化三维建模;2)双坐标数控工作台机械伺服结构装配图A1图1张;3)工作台托板零件图A31张;4)选做内容运动控制电路原理图设计A31张;5)设计计算说明书一份(1万字左右,20~25页)。发题日期2009年2月23日完成日期2009年3月21日实习实训单位地点论文页数25约1万字页;图纸张数A1图1张,A3图1张指导教师教研室主任院长(系主任)2目录第一章滚珠丝杠副的选择311滚珠丝杠副的支撑形式312滚珠丝杠副的特点313滚珠丝杠副的设计计算414选择滚珠丝杠副515稳定性验算716刚度验算817效率验算9第二章导向机构的设计1021导轨的功用1022、滚动直线导轨的选择程序1022、直线运动滚动支承系统负荷的计算10第三章步进电动机的选择1231步进电动机的工作原理1232选择电动机13第四章滚动轴承的计算1441支撑方案的确定1442轴承的校核15总结16参考文献173第一章滚珠丝杠副的选择11滚珠丝杠副的支承形式支承应限制丝杠的轴向窜动较短的丝杠或垂直安装的丝杠,可以一端固定,一端无支承水平安装丝杠较长时,可以一端固定,一端游动;对于精密和高精度机床的滚珠丝杠副,为了提高丝杠的拉压刚度,可以两端固定为了补偿热膨胀和减少丝杠下垂,两端固定丝杠时还可以进行预拉伸。一般情况下,应以固定端作为轴向定位基准,从固定端起计算丝杆杠副的长度误差此外,应尽可能固定端作为驱动端。考虑到本设计的结构与要求,我们决定采用一端固定一端游动FS的支承形式,如图11所示。一端固定一端游动(FS)。固定端采用深沟球轴承2和双向推力球轴承4,可分别承受径向和轴向负载,螺母1、挡圈3、轴肩、支撑座5台肩、端盖7提供轴向限位,垫圈6可调节推力轴承4的轴向预紧力。游动端需径向约束,轴向无约束。采用深沟球轴承8,其内圈由挡圈9限位,外圈不限位,以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩。图11一端固定一端游动支承这种支承形势有以下一些特点1需保持螺母与两端支撑同轴,故结构较复杂,工艺较困难。2丝杠的轴向刚度较高。3压杆稳定性和临界转速较高。4丝杠有热膨胀的余地。5适用于较长的卧式安装丝杠。12滚珠丝杠副的特点1传动效率高效率高达9095,耗费的能量仅为滑动丝杠的1/3。2运动具有可逆性即可将回转运动变为直线运动,又可将直线运动变为回转运动,且逆传动效率几乎与正传动效率相同。3系统刚度好通过给螺母组件内施加预压来获得较高的系统刚度,可满足各种机械传动要求,无爬行现象,始终保持运动的平稳性和灵敏性。44传动精度高经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠副本身就具有和高的制造精度,又由于摩擦小,丝杆副工作时温升和热变形小,容易获得较高的传动精度。5使用寿命长滚珠是在淬硬的滚道上作滚动运动,磨损极小,长期使用后仍能保持其精度,因而寿命长,且具有很高的可靠性。其寿命一般比滑动丝杠高56倍。6不能自锁特别是垂直安装的丝杠,当运动停止后,螺母将在重力作用下下滑,故常需设置制动装置。7制造工艺复杂滚珠丝杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高,制造成本高。由于滚珠丝杠副独特的性能而受到极高的评价,因而已成为数控机床,精密机械,各种省力机械设备及各种机电一体化产品中不可缺少的传动机构。13滚珠丝杠副的设计计算有效行程400250,实际工作时工件及夹具重最大120公斤,最大空运行速度MAX4/MINVM,最大加工速度MIN2/MINVM定位精度002/300MMMM,重复定位精度001MM,脉冲当量001MM,寿命40000小时(1)步距角360KMZ,360PPI,002PMM,1I。先假设P5MM。表11切削力/AFN速度/MINMV时间比Q正常铣削5002570快速点定位0530(2)丝杠转速快速点定位30,加工70。10002100047030662333320043333NN(3)当量转速加工10002333/MIN6LNR点定位10004667/MIN6MNR(4)丝杠负荷当量载荷导轨摩擦力NF,00061201072FMGN。精密加工AF500N,加工时总载荷1AF5072N5快速点定位2AFNF72N(5)当量负荷333127030LMMAANNFFFNN3333336675072707230381550550MFN14选择滚珠丝杠副(1)HAJMNKCFKF40000HL小时,由机电一体化系统设计手册表2863,2864,查得HK寿命系数,11334000043550500NHLK。NK转速系数,1133333333039550NKN。F综合系数,111053040813THAKWFFFFFF其中TF为温度系数,查表12得TF=1;HF为硬度系数,查表13得HF=10;AF为精度系数,查表14得AF=10(丝杠精度为1~3级);WF为负荷性质系数,查表15得WF=13;KF为可靠性系数,查表16得KF=053(可靠性为90)。可得43411111070390408HAJMNKCFNKF。表12温度系数TF

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