电动肉类分（切）割设备的设计 鲜肉切割切片机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985毕业设计论文电动肉类分（切）割设备鲜肉切割切片机设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985II摘要本次设计是对电动肉类分（切）割设备的设计。在这里主要包括X轴丝杠传动系统的设计、Y轴丝杠传动系统的设计、切割装置设计的设计。这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机运动。电动肉类分（切）割设备更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容1电动肉类分（切）割设备总体结构设计。2电动肉类分（切）割设备工作性能分析。3电动机的选择。4电动肉类分（切）割设备的传动系统、执行部件设计。5对设计零件进行设计计算分析和校核。6绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词电动肉类分（切）割设备，联轴器，滚珠丝杠买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985III买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IV买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985VABSTRACTTHISDESIGNISELECTRICMEATDIVISIONCUTCUTTINGDEVICEDESIGNHEREINCLUDEXAXISSCREWDRIVESYSTEMDESIGN,YAXISBALLSCREWDRIVESYSTEMDESIGN,DESIGNOFCUTTINGDEVICEDESIGNTHEGRADUATIONOFTHEBASICSKILLSOFDESIGNWORKTRAININGTOIMPROVETHEANALYSISANDTHEABILITYTOSOLVETECHNICALPROBLEMSANDPROVIDEGENERALMECHANICALDESIGNTOCREATEACERTAINCONDITIONTHEWHOLESTRUCTUREISMAINLYPRODUCEDBYTHEELECTRICMOTORPOWERTHEPOWERREQUIREDTOPASSTHROUGHTHECOUPLINGTOTHESCREW,SCREWDRIVESCREWNUT,SOASTODRIVETHEWHOLEMOVEMENTELECTRICMEATDIVISIONCUTCUTTINGEQUIPMENTALSODEMONSTRATEITSSUPERIORITY,ITHASABROADDEVELOPMENTPROSPECTSCONTENTSOFTHISPAPER1ELECTRICMEATDIVISIONCUTCUTTINGEQUIPMENTOVERALLSTRUCTURALDESIGN2ELECTRICMEATDIVISIONCUTCUTTINGEQUIPMENTPERFORMANCEANALYSIS3SELECTTHEMOTOR4ELECTRICMEATDIVISIONCUTCUTTRANSMISSIONEQUIPMENT,THEIMPLEMENTATIONOFPARTDESIGN5CALCULATIONOFDESIGNPARTSDESIGNANALYSISANDVERIFICATION6TODRAWTHEWHOLEASSEMBLYDRAWINGSANDASSEMBLYDRAWINGSANDIMPORTANTPARTSOFTHEDESIGNPARTOFTHEPARTDRAWINGKEYWORDSELECTRICMEATDIVISIONCUTCUTTINGEQUIPMENT,COUPLINGS,BALL买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985VI目录摘要IIABSTRACTIII目录IV1绪论111电动肉类分（切）割设备装置机械的应用及适用范围112电动肉类分（切）割设备机械的国内外发展情况113本课题研究的内容及方法4131主要的研究内容4132设计要求42总体方案机构设计621设计内容及要求622设计方案63X向进给机构结构及传动设计831确定脉冲当量832滚珠丝杠螺母副的计算和选型8321精度的选择8322丝杠导程的确定8323最大工作载荷的计算9324最大动载荷的计算9325滚珠丝杠螺母副的选型10326滚珠丝杠副的支承方式10327传动效率的计算10328刚度的验算11329稳定性校核123210临界转速的验证12买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985VII33步进电动机的选择1334丝杠轴的校核1535键的校核1636轴承的校核1737导轨的特点及设计1838直线滚动导轨副的计算、选择194Y向进给机构设计计算2241滚珠丝杠的选择22411滚珠丝杠的精度22412滚珠丝杠参数的计算2242伺服电机的选择26421最大负载转矩的计算26422负载惯量的计算26423空载加速转矩计算28424轴向间隙的调整和加预紧力的方法2843导轨副的计算、选择2944联轴器的选择3145轴承的选择315切割工作机构设计3351电机的选型3352切碎刀及刀盘的设计3453同步带传动计算35531同步带计算选型35532同步带的设计3854切割主轴的设计38541确定切割主轴最小直径38542求轴上的载荷39543按弯曲扭转合成应力校核轴的强度40买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985VIII544精确校核轴的疲劳强度406电气控制设计4461切肉设备电气控制线路设计4462制定电动机和电气元件明细表4563电气控制原理图4664电气安装接线图4765I/O点地址编号及硬件接线4866PLC控制的程序设计49661顺序功能图的绘制49662PLC控制梯形图50结论53致谢54参考文献55买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098501绪论11电动肉类分（切）割设备装置机械的应用及适用范围长期以来，大部分地区电动肉类分（切）割设备切碎还沿用传统的手工劳作方式，劳动强度大，生产效率低。随着市场经济的发展，电动肉类分（切）割设备开始以一种新型设备登入市场，电动肉类分（切）割设备以快捷方便供不应求，传统加工方式已经不能满足市场的需求，所以电动肉类分（切）割设备电动肉类分（切）割设备的设计，以加快电动肉类分（切）割设备的生产效率，对刚收获的电动肉类分（切）割设备进行快速切碎和加工，以便于包装,是供应电动肉类分（切）割设备市场的有效方法。本文就电动肉类分（切）割设备切碎这一环节进行研究，目的在于研制出一种新型的电动肉类分（切）割设备电动肉类分（切）割设备，加快电动肉类分（切）割设备的切碎加工过程，缩短电动肉类分（切）割设备的产品形成周期，提高效率，降低成本。12电动肉类分（切）割设备机械的国内外发展情况电动肉类分（切）割设备，最初是由美国于上世纪五十年代开发出来的产品。后来日本得到发展，并于上世纪六七十年代随日本经济高速发展，技术性能得到长足的进步。上世纪八十年代初，我国大量引进电动肉类分（切）割设备并生产出自己的产品。以日清品牌为代表，主要针对方便面生产线配套使用。上世纪九十年代，这种机型开始大量用于粮食流通，同时派生出各种各样的类似包装机。随着机电一体化的应用，粉料自动包装也向着高速全自动模块化的方向发展及创新。现今国外开发的电动肉类分（切）割设备已极其人性化高速、节能、全自动、模块化。就国内外电动肉类分（切）割设备的开发情况来看，主要从以下几点进行L不断扩大其通用能力，以满足多种属性粉料的包装。2高速全自动，配备微机控制系统，借助预先储存的程序控制多台伺服电机，分别驱动有关执行机构。3参数化调整和设置，对主要操作部件供送、袋成型、牵引、封切等作适当调买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851整有关工作参数，便可在较宽的尺寸范围内，满足不同品种不同尺寸的包装。4模块化结构设计，对供送、牵引、封切等主要部件进行相对独立并又能较为自由组合的结构设计，以满足卧式组合和立式组合的包装机。德国与美国、日本、意大利均为世界电动肉类分（切）割设备机械大国。在电动肉类分（切）割设备机械设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。德国电动肉类分（切）割设备机械的设计是依据市场调研及市场分析结果进行的，其，目标是努力为客户，尤其是为大型企业服务。为满足客户要求，德国电动肉类分（切）割设备机械制造厂商和设计部门采取了诸多措施1工艺流程自动化程度越来越高，以提高生产率和设备的柔性及灵活性。采用机械手完成复杂的动作。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。2提高生产效率，降低生产成本，最大限度地满足生产要求。德国电动肉类分（切）割设备机械以饮料、啤酒灌装机械和塑料电动肉类分（切）割设备机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点。其饮料灌装速度高达12万瓶/H，小袋电动肉类分（切）割设备机的包装速度高达900袋MIN。3使产品机械和电动肉类分（切）割设备机械一体化。许多产品要求生产之后直接进行包装，以提高生产效率。如德国生产的巧克力生产及包装设备，就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在生产能力上相互匹配的问题。4适应产制品变化，具有良好的柔性和灵活性。由于市场的激烈竞争，产品更新换代的周期越来越短。如化妆品生产三年一变，甚至一个季度一变，生产量又都很大，因此要求电动肉类分（切）割设备机械具有良好的柔性和灵活性，使电动肉类分（切）割设备机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性的要求。5普遍使用计算机仿真设计技术。随着新产品开发速度不断加快，德国电动肉类分（切）割设备机械设计普遍采用了计算机仿真设计技术，大大缩短了电动肉类分（切）割设备机械的开发设计周期电动肉类分（切）割设备设计不仅要重视其能力和效率，还要注重其经济性。所谓经济性不完全是机械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的68，其他的就是运转成本。我国电动肉类分（切）割设备行业起步于20世纪70年代，在80年代末和90年买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852代中得到迅速发展。已成为机械工业中的10大行业之一，无论是产量，还是品种上，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业的快速发展提供了有力的保障。目前，我国已成为世界电动肉类分（切）割设备工业生产和消费大国之一。电动肉类分（切）割设备作为一种产品，它的含义不仅仅是产品本身的物质意义，而是包括形式产品、隐形产品及延伸产品3层含义。形式产品是指食品机本身的具体形态和基本功能；隐形产品是指食品机给用户提供的实际效用；延伸产品是指食品机的质量保证、使用指导和售后服务等。所以食品机的设计应该包括市场调研、原理图设计、结构设计、施工图设计、使用说明书编写及售后服务预案等。电动肉类分（切）割设备设计的类别主要有测绘仿制设计、开发性设计、改进性设计、系列化设计。如啤酒灌装生产线生产能力为164万瓶/H，其中灌装机的灌装阀工位数从48个、60个、90个到120个就属于系列化设计。由普通啤酒灌装生产线到纯生啤酒灌装生产线的设计就属于改进、开发性设计。对于中低速运行的食品机，目前我们基本上可以进行自主设计。而高速运行的食品机，特别是一些先进机型，大多是测绘、仿制国外的同类机型，进行国产化设计和系列化设计。其主要的原因是1大多数设计人员还没有真正掌握先进的设计方法，如高速电动肉类分（切）割设备的动力学设计理论和方法等，对高速工况下机构的动态精度分析等问题还不能模拟解决；2产、学、研结合不够紧密，理论上的科研成果不能及时地在实际设计中运用，设计人员缺乏及时的技术培训；3整个行业缺乏宏观调控的力度，优势资源不能得到合理的配置与调整。在电动肉类分（切）割设备设计领域，绝大多数设计人员仍沿用以前的设计方法1根据设计任务书寻找同类机型作为样机；2参考样机制定各项技术性能指标及使用范围；3设计工作原理图、传动系统图；4设计关键零件，部件；5设计总装图方案和动作循环图；6设计部件图、总装图和零件图；7对主要部件中的关键零件进行强度、刚度校核；8设计控制原理图、施工图等。而今，国内一些大学的设计软件，可以对食品机中常用机构进行有限元分析和优化设计，其开发的凸轮连杆机构CADCAM软件已经能够满足企业进行凸轮连杆机构自主设计的能力，但在实际电动肉类分（切）割设备的设计中应用还不普遍。新型电动肉类分（切）割设备往往是机、电、气一体化的设备。充分利用信息产品的最新成果，采用气动执行机构、伺服电机驱动等分离传动技术，可使整机的传动链大买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709853大缩短，结构大为简化，工作精度和速度大大提高。其中的关键技术之一是采用了多电机拖动的同步控制技术。其实掌握这种技术并不很难，只是一些设计人员不了解电动肉类分（切）割设备的这一发展趋势。如果说以前我国电动肉类分（切）割设备设计是仿制、学习阶段，那么现在我们应该有创新设计的意识。我国食品行业技术与机械近些年所取得的成绩是显著的，其起步于20世纪70年代末，刚起步时年产值仅七、八千万元，产品品种仅100余种，技术水平也较低。在20纪80年代中期至20世纪年代中期十余年的时间里，才得到快速发展，年增长率达到2030，到1999年底塑料和电动肉类分（切）割设备达40大类，品种达1700种，到2000年产值增加到300亿元，且技术水平也上了个台阶，开始出现了规模化、自动化趋势，传动复杂、技术含量高的设备也开始出现，许多电动肉类分（切）割设备如液体塑料灌装机等设备已开始成套出口。13本课题研究的内容及方法131主要的研究内容在查阅了国内外大量的有关数控电动肉类分（切）割设备设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑数控电动肉类分（切）割设备结构特点、具体作业任务特点以及数控电动肉类分（切）割设备的推广应用，分析确定使用数控电动肉类分（切）割设备配合生产工序，实现自动化的目的。为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下1根据现场作业的环境要求和数控电动肉类分（切）割设备本身的结构特点，确定数控电动肉类分（切）割设备整体设计方案。2确定数控电动肉类分（切）割设备的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。3从所要功能的实现出发，完成数控电动肉类分（切）割设备各零部件的结构设计；4完成主要零部件强度与刚度校核。132设计要求1根据所要实现的功能，提出三维数控电动肉类分（切）割设备的整体设计方案；买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098542完成三维数控电动肉类分（切）割设备结构的详细设计；3通过相关设计计算，完成电机选型；4完成三维数控电动肉类分（切）割设备结构的三维造型；绘制三维数控电动肉类分（切）割设备结构总装配图、主要零件图。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098552总体方案机构设计21设计内容及要求（1）主要结构如视频所示HTTP/VQQCOM/PAGE/B/G/2/B0169N6L1G2HTML（2）分析食品加工行业中肉类分割领域（本课题以猪等小个体动物为主要对象）的设备设计、应用与发展现状，写出此行业的综述村料；（3）针对家庭或中等饭店对猪、羊肉不同分割的需要，设计一种电动肉类分（切）割设备，技术参数小时产量500KG，能自动完成片、块等形态的连续切割，尺寸误差在01MM,每天工作不超过2小时，易维护、易保洁、符合食品安全要求；（4）完成此设备的结构设计及相关计算，完成控制系统的选型，绘制其装配图与零件图，图纸量符合第2项要求，编制使用说明书；（5）对机器主体进行三维造型展示；（6）撰写电子、纸质设计计算说明书（7）综合运用所学专业知识、参考相关资料，按时独立保质保量完成毕业设计课题。2、最终成果要求（1）工程图规范的装配图1张（0或1号图纸），主要零件的零件图2至3张（图幅自定），图纸工作量大于7张，完成电气设备原理图、接线图各一套；（2）电子、纸质设计说明书1份（大于30页）；（3）文献综述1份；（4）刻录光盘1张（内容题目审核表、文献综述、设计说明书、工程图、三维造型文件、电气图）22设计方案数控电动肉类分（切）割设备的设计应满足一下几个条件首先就是必须保证工件定位可靠的可靠性，为了使工件与点保持准确的相对位置，必须根据要求的点，去选择合适的定位机构。再者就是要有足够的强度和刚度除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受到枪在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度可能会发生折断或者弯曲变形，所以对于受力较大的进行强度、刚度计买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856算是非常必要的。最后要尽可能做到具有一定的通用性如果可以，应考虑到产品零件变换的问题。为适应不同形状和尺寸的零件，为满足这些要求，可将制成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件来扩大机构的使用范围。X轴，Y轴采用丝杠传动X轴电动机联轴器滚珠丝杠Y轴电动机联轴器滚珠丝杠图21传动系统图切割部分采用的是电机带动带传动进行设计，具体见后面章节截图买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098573X向进给机构结构及传动设计31确定脉冲当量一个进给脉冲，使电动肉类分（切）割设备运动部件产生位移量，也称为电动肉类分（切）割设备的最小设定单位。脉冲当量是衡量数控电动肉类分（切）割设备加工精度的一个基本技术参数。经济型数控切肉设备常采用的脉冲当量是0010005MM/脉冲。根据电动肉类分（切）割设备精度要求确定脉冲当量001MM/脉冲。32滚珠丝杠螺母副的计算和选型滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转变为直线运动，其螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。321精度的选择滚珠丝杠副的精度直接影响数控电动肉类分（切）割设备的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对电动肉类分（切）割设备定位精度最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意300行程变动量应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在M30V最后精度验算中确定。对于车床，选用滚珠丝杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），Z轴为25级，考虑到本设计的定位精度要求和改造的经济性，选择X轴精度等级为3级，Z轴为4级。322丝杠导程的确定选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择较小导程（利于提高控制精度），本设计中初选纵向丝杠导程为8，横向丝杠导程为5。MM买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709858323最大工作载荷的计算最大工作载荷是指滚珠丝杠螺母副在驱动工作台时所承受的最大轴向力，也叫MF进给牵引力,其实验计算公式如表31所示。表31实验计算公式及参考系数MF导轨类型实验公式K矩形导轨GKYZX11015燕尾导轨2M1402综合或三角导轨FZX115015018表中为考虑颠覆力矩影响时的实验系数；为滑动导轨摩擦系数；为移动KG部件总重量。G1000N查表31选择综合导轨，取115,取018,为1000；KGN算得1151197018（34201000）GFZXM21715531324最大动载荷的计算载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。比如起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载，起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。对于滚珠丝杠螺母副的最大动载荷计算公式如下QF32MHWQFL3式中滚珠丝杠副的寿命系数，单位为R，（T为使用寿命，普通L610610/NL电动肉类分（切）割设备T取500010000H，数控电动肉类分（切）割设备T取15000H；N为丝杠每分钟转速）；载荷系数，一般取1215，本设计取12；WF硬度系数（HRC58时取10；等于55时取111；等于525时取135；H等于50时取156；等于45时取240）；滚珠丝杠副的最大工作载荷，单位为N。MF本设计中车床纵向承受最大切削力条件下最快的进给速度,初选MIN/60AXVJ丝杠基本导程，则丝杠转速。取滚珠MPH875/10MARPNHJ丝杠使用寿命，带入得90；取，T1506/TLL21WF买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709859代入，求得17390N。1HFMHWFFL3Q325滚珠丝杠螺母副的选型初选滚珠丝杆副时应使其额定动载荷,当滚珠丝杠副在静态或低速状态下QAC长时间承受工作载荷时，还应使额定静载荷。MIN/10RMOAF32根据计算出的最大动载荷,选择江苏启东润泽电动肉类分（切）割设备附件有QF限公司生产的FL40083型内循环式滚珠丝杠副，采用双螺母螺纹式预紧，精度等级为4级，其参数如表32所示。图31滚珠丝杠螺母副表32FL40083型滚珠丝杠相关参数公称直径/M导程/钢球直径/M丝杠外径/丝杠底径/M额定载荷/KN接触刚度/1M0DHPWD1D2OAC4084763386352466311897326滚珠丝杠副的支承方式滚珠丝杠副的支承主要用来约束丝杠的轴向窜动，为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承为主的轴承组合。考虑到纵向丝杠长度较大，本设计纵向丝杠采用双推简支支承方式，该方式临界转速、压杆稳定性高，有热膨胀的余地。327传动效率的计算滚珠丝杠的传动效率一般在0809之间，其计算公式如下买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851033TAN式中螺距升角，根据,可得291；0H143PTD摩擦角，一般取10。算得9667340192TAN328刚度的验算滚珠丝杠副工作时受轴向力和转矩的作用，引起导程的变化，从而影响定位精度和运动的平稳性。轴向变形主要包括丝杠的拉伸或压缩变形、丝杠与螺母间滚道的1接触变形、支承滚珠丝杆的轴承的轴向接触变形。23因转矩和丝杠螺母滚道接触对丝杠产生的导程变化很小，所以、可以忽略23不计，所以丝杠的拉伸或压缩变形量为（“”号代表拉伸，“”代表压缩）1ESLFUM式中丝杠的最大工作载荷，单位为；MFN丝杠纵向最大有效行程，单位为；UL丝杠材料的弹性模量，钢；EMPA5102丝杠的横截面面积，单位按丝杠螺纹的底径确定。SM2D根据前面的设计，为323436，取1665，为4524，算得MFNULM00159715973512545132067查表33可知，,所以刚度足够。表33有效行程内的目标行程公差和行程变动量ULPEUPV精度等级有效行程MLU/12345大于至PEUVPEUPEUVPEUPEU3156688121216162323买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098511400500871091513201927261600200018132518352548366551329稳定性校核由于滚珠丝杠本身比较细长又受轴向力的作用，若轴向负载过大，则会产生失稳现象，不失稳时的临界载荷FK应该满足36KF2AEIFKMF式中丝杠支承系数，双推简支方式时，取2，其他方式如表34所示；KF滚珠丝杠稳定安全系数，一般取254，垂直安装时取最小值，本设计取4；滚珠丝杠两端支承间的距离，单位为，本设计中该值为AM2000；M（其中长度为1400，取2000，留600的两端余量）按丝杠底径确定的截面惯性矩（，单位为）,本设I2D642DI4中将代入算出20551336。D452IM由以上数据可以算出37KF2045131304N临界载荷远大于工作载荷（323436N），故丝杠不会失稳。KM表34丝杠支承系数KF支承方式双推双推双推简支单推单推双推自由取值KF4210253210临界转速的验证滚珠丝杠副高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝杠的最CRN高转速3872MAX10CNKCRADFKN式中丝杠支承系数，双推简支方式时，取值如表35所示；NKF买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098512临界转速计算长度，单位为；CAM丝杠内径，单位；2D安全系数，可取08CKCK表35丝杠支承系数NKF支承方式双推双推双推简支单推单推双推自由取值NKF27418912143经过计算，得出1293，由已知，可以算出CRMIN/MIN/6AXVPH8，该值小于丝杠临界转速，所以满足要求。I/750MAX33步进电动机的选择（1）工作台质量折算到电机轴上的转动惯量丝杠的转动惯量3941780SJDL式中滚珠丝杠的公称直径；D丝杠长度。1L则齿轮的转动惯量3104217806217NGCMZJ311239电机的转动惯量很小可忽略。因此，总转动惯量31221221956375643NGCMSZJJJI（2）所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩313MAX0FM最大切削负载时所需力矩3140ATFT买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098513快速进给时所需力矩3150FM式中空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩；MAXM折算到电机轴上的摩擦力矩；F由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩；0切削时折算到电机轴上的加速度力矩；AT折算到电机轴上的切削负载力矩。T316410NGM96AJNMT当时AXM317MAX4012583R/MIN6HVINP3184MAX2643897NG917KFGC95M当时TNAT31900115032147R/MIN46ITVFINFDL32026437KGFC9ATMN32100FFFWLIHI当时，时8H16F32295452KGFCM1452NGC2340F3230012PLMI当时预加载荷，则0913BXPF买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851432422001954706190576KGFCM576NGC638XFLMI3250F91222XTI所以，快速空载启动所需力矩326MAX09174576380NGCFM切削时所需力矩32701574262KGFCM25ATFM快速进给时所需力矩3280098FC098NF由上分析计算可知，所需最大力矩发生在快速启动时MAXM329A73GCM（3）纵向进给系统步进直线电机的确定33009816N5LQ为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知331/08QJMM所以，步进直线电机最大静转距为JM3321876246NC0QJMM步进直线电机最高工作频率333AXMAZ0H61PVF综合考虑，查表选用110BF003型直流步进电动机，能满足要求712。34丝杠轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098515挠度（误差3）当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化1D1D2D为集中载荷下的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表715分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。通过受力分析，334NDTFMNPR7153012/86/2860/990596最大挠度335MEIBL34349222MAX1068106475333663974061424MDIIMPAEE轴的；材料弹性模量；式中；查【1】表312许用挠度；Y12。所以合格,YYB35键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表62查的许用挤压应力,取其MPAP120中间值，。键的工作长度，键与轮榖键MPAP10MBLL682槽的接触高度。由【4】式（61）可得MHK5375337PAMPALDTPP101016382式中买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098516；】表键【，弱材料的许用挤压应力键、轴、轮毂三者中最；键的直径，；为键的宽度，为键的公称长度，圆头平键键的工作长度，为键的高度此处度键与轮毂键槽的接触高传递的转矩264,50,PMPAMDMBMLBLLHKKNT可见连接的挤压强度足够了，键的标记为20319680TGB键36轴承的校核、轴轴承的校核轴选用的是深沟球轴承6206，其基本额定负荷为195KN,由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该MIN80R对轴未端的滚子轴承进行校核。轴传递的转矩338NPT950339MN8697受力340DFR715302根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为在水平面341NLFRA水平面买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098517342NLFAV5183942638153210343AVH702因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，【4】表136查得载荷系数，取，则有PF1PF344NFFPAP24781231轴承的寿命计算所以按轴承的受力大小计算寿命345HCNLH584032478195060316故该轴承6206能满足要求。、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。37导轨的特点及设计滑动导轨的优点是结构简单、制造方便和抗振性良好；缺点是磨损快。为了提高耐磨性，国内外主要采用镶钢滑动导轨和塑料滑动导轨。滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。1铸铁铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常用铸铁的种类有（1）灰铸铁一般选择HT200，用于手工刮研、中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在HB180以上；（2）孕育铸铁把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁；（3）合金铸铁包括含磷量高于03的高磷铸铁，耐磨性高于孕育铸铁一倍以上；磷铜钛铸铁和钒钛铸铁，耐磨性高于孕育铸铁二倍以上；各种稀土合金铸铁，有很高的耐磨性和机械性能；铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为01502MM。硬度可达HRC55。中高频感应淬火，淬硬层为23MM，硬度可达HRC4855，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要相应的设备。2钢镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有9MN2V、CRWMN、GCR15、T8A、45、40CR等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985185258HRC；20CR、20CRMNTI、15等渗碳淬火，渗碳淬硬至5662HRC；38CRMOALA等采用氮化处理。3有色金属常用的有色金属有黄铜HPB59L，锡青铜ZCUSN6PB3ZN6，铝青铜ZQAL92和锌合金ZZNAL105，超硬铝LC4、铸铝ZL106等，其中以铝青铜较好。4塑料镶装塑料导轨具有耐磨性好但略低于铝青铜，抗振性能好，工作温度适应范围广200260，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类电动肉类分（切）割设备的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导轨耐磨性的方法有采用镶装导轨、提高导轨的精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨单位面积上的压力即比压等。38直线滚动导轨副的计算、选择根据给定的工作载荷FZ和估算的WX和WY计算导轨的静安全系数FSLC0/P，式中C0为导轨的基本静额定载荷，KN；工作载荷P05FZW；FSL1030一般运行状况，3050（运动时受冲击、振动）。根据计算结果查有关资料初选导轨（1）选BR直线滚动导轨导轨,E级精度查得,FH1,FT1,FC081,F1,FW1（2）工作寿命每天8小时，连续工作5年，250/年,额定寿命为LH5250810000H,每分钟往复次数NZ8L2LSNZ60LH/103203186038400/10311428KM346计算四滑块的载荷,工作台及其物重约为4000N计算需要的动载荷CP110/4275N347CFWPFHFTFCFL/501/3208N由机械电子工程专业课程设计指导书表320中选用LY15AL直线滚动导轨副,其C606N,C0745N基本参数如下买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098519导轨的额定动载荷N1750AC依据使用速度V（M/MIN）和初选导轨的基本动额定载荷KN验算导轨的工作AC寿命LN额定行程长度寿命348HTCAWFSFK买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985203492045MF3501,81,5OTWCHRDFFFK35133108752420958HTCAWFSFKM导轨的额定工作时间寿命3523102SOTHLN353310249584971506SOTHLNHH导轨的工作寿命足够（3）滚动导轨间隙调整预紧可以明显提高滚动导轨的刚度,预紧采用过盈配合,装配时,滚动体、滚道及导轨之间有一定的过盈量。（4）润滑与防护润滑采用脂润滑,使用方便,但应注意防尘。防护装置的功能主要是防止灰尘、切屑、冷却液进入导轨,以提高导轨寿命。防护方式用盖板式。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985214Y向进给机构设计计算41滚珠丝杠的选择411滚珠丝杠的精度查阅滚珠丝杠的样本选择丝杠精度为5级精度等级，有初步设计现设丝杠效行程350MM，行程偏差允许达到30M。412滚珠丝杠参数的计算（1）最大工作载荷的计算丝杠的最大载荷为工作时的最大进给力加摩擦力，最小载荷即为摩擦力。设最大进给力5000N，导轨上面移动部件的重量约为500，导轨的摩擦系数为004，FF故丝杠的最小载荷（即摩擦力）（N）411968504MINFG丝杠最大载荷是50001965196（N）42FAX平均载荷是3529（N）43MINAX231319652（2）当量动载荷的计算滚珠丝杠副类型的选择主要是根据导程和动载荷两个参数,其选择的原则为滚珠丝杠的静载荷COA不能大于额定静载荷COAM,即COACOAM滚珠丝杠的动载荷CA不能大于额定动载荷CAM,即CACAM。驱动电机最高转速2000R/MIN丝杠最高转速为2000R/MIN，工作台最小进给速度为05M/MIN，故丝杠的最低转速为01R/MIN，可取为0，则平均转速N1000R/MIN。丝杠使用寿命T15000H，故丝杠的工作寿命买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522675（R）44106NTL1065106当量动载荷值45KALPFMC3式中载荷性质系数，无冲击取112，一般情况取1215，有较大冲击振KP动时取1525；精度影响系数，对1、2、3级精度的滚珠丝杠取10，对4、5级AKA精度的丝杠取09。KA根据要求去15，09，代入数据得P5159（KN）4690367512CM根据计算所得最大动载荷和初选的丝杠导程，查滚珠丝杠样本，选择FF40105型内循环浮动返回器双螺母对旋预紧滚珠丝杠副，其公称直径为40MM，导程为10MM，循环滚珠为5圈2列，精度等级取5级，额定动载荷为55600N，大于最大计算动载荷51590N，符合设计要求。CM表41滚珠丝杠螺母副的几何参数名称符号计算公式和结果公称直径（MM）0D40螺距MMP10接触角630钢球直径MMWD7144螺纹滚道法面半径MMR7153520DW偏心距MME0009螺纹升角MMPHARCTG60丝杠外径MM1D395丝杠底径MM2343螺杆接触直径MMZ3287买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098523（3）传动效率的计算将公称直径40MM，导程10MM，代入ARCTAN，的丝杠螺旋升角D0PDP0。将摩擦角，代入，得传动效率937。601TAN（4）刚度的验算本传动系统的丝杠采用一端轴向固定，一端浮动的结构形式。固定端采用一对面对面角接触球轴承和一个角接触球轴承，另一端也采用角接触球轴承，这种安装适应于较高精度、中等载荷的丝杠。滚珠丝杠螺母的刚度的验算可以用接触量来校核。A、滚珠丝杠滚道间的接触变1根据公式Z，求得单圈滚珠数Z22，改型号丝杠为双螺母，滚珠的圈DW0数列数为52，代入公式圈数列数，得滚珠总数量220。丝杠预紧ZZ时，取轴向预紧力1732（N）。查相关公式得滚珠丝杠与螺纹滚道间接3MAXFY触变形47301ZFYDWPA式中51590N。代入数据得；PACM0013MM301ZFYD332017451900因为丝杠有预紧力，且为轴向负载，所以实际变形量可以减少一半，取00065MM。1B、丝杠在工作载荷作用下的抗压变形MAX2丝杠采用的是两端都为角接触球轴承，轴承的中心距A720MM，钢的弹性模量E,由表21中可知，滚珠直径7144MM，丝杠底径343MM，则1052PAMDWD2丝杠的截面积1540642DSM2根据公式代入数据得EFEQ2买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985240018MM6154029C、总的变形总00065001800245MM,丝杠的有效行程为600，丝杠在有效行程总500400MM时，行程偏差允许达到30M,，可见丝杠刚度足够。（5）稳定性的验算48KLEIFKPA2公式中取支撑系数2，FK由丝杠底径433MM求的截面惯性矩1889577，压杆稳定D2642DIM4安全系数K取3（丝杠卧式水平安装），滚珠螺母至轴向固定处的距离取最大值AL1200MM，代入公式得18112963120789543PA则F1811296N大于51590N，故不会失稳，满足使用要求。CM（6）临界转速的验算对于滚珠丝杠还有可能发生共振，需要验算其临界转速，设不会发生共振的最高转速为临界转速。NC查资料得公式49LCDF2910为丝杠支承方式系数（一端固定，一端游动）F273F代入数据得4397R/MIN,临界速度远大于丝杠所需转速，故不会发生共振。NC（7）滚珠丝杠选型和安装尺寸的确定由以上验算可以知道，丝杠型号为FF40105完全符合所需要求，故确定选用该型号，安装尺寸查表可知。（8）丝杠支承的选择滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷主要是卧式丝杠的自重。因此对丝杠的轴向精度和轴向刚度应有较高要求。其两端支承的配置情况为轴向固定方式。本次买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098525设计丝杠支承选用一端固定，另一端浮动。42伺服电机的选择421最大负载转矩的计算所选伺服电机的额定转矩应大于最大切削负载转矩。最大切削负载转矩T可根据以下公式计算，即410ITFPPHFT02MAX从前面的计算可以知道，最大载荷N，丝杠导程10MM001M，预紧5196PH力N，根据计算的滚珠螺母丝杠的机械效率0947，因CAFP41139056为滚珠丝杠预加载荷引起的附加摩擦力矩（NM）41174829010PHFTP查手册得单个轴承的摩擦力矩为032NM，故一对轴承的摩擦力矩064NM。简支端轴承步预紧，其摩擦力矩可忽略不计。伺服电动机与丝杠直TF0接相连，其传动比1，则最大切削负载转矩INM7146094702156T所选的伺服电机额定转矩应该大于此值。422负载惯量的计算伺服电机的转动惯量应与负载惯量相匹配。JMJL负载惯量可以按一下次序计算。立柱与主轴箱的质量为500，折算到电动机轴上的惯量可按下式计算，J1KG02518021PHMVJ314买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098526丝杠名义直径50MM005M，长度L12M丝杠材料（钢）的密度D078。根据公式计算丝杠加在电动机轴上的惯量13M412057324108742LJ联轴器加上锁紧螺母等的惯量可直接查手册得到，即J013J故负载总的惯量为92015702313J电动机的转子惯量应与负载惯量相匹配。通常要求不小于，但MJLJMJL也不是越大越好。因越大，总的惯量就越大，加速度性能受影响。为了保JM证足够的角加速度，以满足系统反应的灵敏的，将采用转矩较大的伺服电动机和它的伺服控制系统。根据有关资料的推荐，匹配条件为41341JL则所选交流伺服电动机的转子惯量应在000920036范围之内。M根据上述计算可选用表32中的交流伺服电机22/3000I型，其额定转矩为22NM，最高，转动惯量J0012。MIN30AXRN表42FANUCHVI系列交流伺服电机型号1/5000I2/5000I4/4000I8/3000I12/3000I22/3000I输出功率/KW05075141634额定转矩NM12481222最高转速MIN1500050004000300030003000转动惯量0000310000530001400026000260012质量348121829伺服放大器20I20I20I40I80I80I买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098527规格423空载加速转矩计算当执行件从静止以阶跃指令加速到最大移动（快速）速度时，所需要的空载加速转矩按下式求，TA414TACNJT60MX2空载加速时，主要克服的是惯性，选用的22/3000I型交