4342X-Y工作台机械结构设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4342X-Y工作台机械结构设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,工作台,机械,结构设计,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题的目的和要求： 设计目的：在教师的指导下，独立完成设计任务，培养较强的创新意识和学习能力，获得机械工程师的基本训练。使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，再生产上是可行的。设计应满足加工质量、生产率、经济性要求，有一定的特色和见解。 要求：计算步骤清晰，计算结果正确；使用计算机设计、计算和绘图；说明书要求文字通顺、语言简练、图示清晰。 必须以负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果。 本设计的任务是： 1）机械系统设计计 算 2）电气控制系统设计计算 3）绘制 作台装配图和主要零部件图 2本毕业设计（论文）课题的技术要求与数据（或论文主要内容）： 设计参数： X、 =加工范围为 460 420 ; 工作荷载 F 2000z N 工作寿命 15000h 时间常数 T=30 快速进给速度m a x 2 0 0 0 / m i nV m m毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括图纸、论文、图表、实物等： 论文字数： 论文不少于 2 万字 。 图纸幅面和张数： 图纸折合总量不少于 3张 外文翻译字数： 英文单词 3000 以上 。 参考文献篇数： 不少于 15篇。 4主要参考文献资料： 1 郑学坚 ,周斌 清华大学出版社 ,2003 2 李广弟 ,朱月秀，王秀山 础 2001 3 房小翠 国防 工业出版社 ,2002 4 王小明 . 电动机的单片机控制 . 北京航空航天大学出版社 ,2002 5 李建勇 科学出版社 6 王爱玲，白恩远，赵学良 国防 工业出版社 ,2001 7 徐灏 3） 版社 ,2003 8 张建民 北京理工出版社 ,2004 9 徐灏等 M机械工业出版社 ,2000 10 濮良贵 ,记名刚 M高等教育出版社 ,2003 11 吴振彪 M湛江海洋大学 ,1999 12现代机械设计 系统与结构 M上海科学技术文献出版社 ,2000 13孟庆鑫 ,张今瑜 M哈尔滨工程大学出版社 ,2000 14电控制工程北京：清华大学出版社 ,2002 15识创新思维方法论北京：机械工业出版社， 1999 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 布置、讲解设计题目，熟悉理解设计内容，借阅图书资料； 毕业实习 / 调研，收集、整理、消化、翻译有关资料。 控工作台 任务分析、方案设计及标准设备及通用设备的选型。 计计算及总装图设计。 控 工作台 零部件设计 。 编写毕业设计说明书。 毕业设计审阅、修改，准备及答辩。 教研室审查意见： 负责人： 年 月 日 系部意见： 系主任： 年 月 日 本科毕业设计说明书（论文） I 摘 要 数控技术，简称 “ 数控 ” ， 英文： 是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。 数控技术是现代工业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是知识密集、资金密集的现代制造技术，也是国家重点发展的前沿技术。 机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的综合性高新技术，是机械技术与微电子技 术的有机结合。 随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术 。 充分利用了 单片机 的软硬件功能以实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大 ,加工精度得到了提高。 数控技术运用于工作台有以下优势： 1 保证了一定的精度，尺寸一致性好 2 可靠性进一步得到提高。 3 劳动强度低 4 适应能力强，经济效益明显 5 工作环境好 本文设计的内容包括三方面： 总 体方案确定，包括机械与数控设计两个大方面： 机械部分的设计包括：传动系统设计，减速器设计，运动系统设计等 控制部分的设计包括： 本题目是步进电机，数控技术， 单片机 汇编语言的综合应用。 关键词： 电系统；微型计算机； 单片机 本科毕业设计说明书（论文） to to of to or NC on of of is is on a is on of is of of of an Y is an of of LC to s to is in a 3. is of of of of is of 本科毕业设计说明书（论文） ey Y 本科毕业设计说明书（论文） 录 摘 要 . I . 绪 论 . 1 工作台研究背景 . 1 . 1 作台的现状与发展 . 2 2 作台整体方案设计 . 5 计方案分析 . 5 . 7 要设计参数及其依据 . 7 3 作台机械结构设计 . 8 作台外形尺寸及重量估算 . 8 线滚动导轨副的计算与选型 . 8 杠的计算 . 9 机的确定 . 13 速器的确定 . 16 4 数控系统硬件设计 . 21 片机简介 . 21 进电机的简介 . 23 码器简介 . 24 . 25 结 论 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 附录一 英语论文 . 29 附录二 汉语翻译 . 35 本科毕业设计说明书（论文） 1 1 绪 论 控工作台 研究背景 由于微电子技术、计算机技术 的不 断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，从而 导致了工程领域的技术革命与 进步 。 尤其是 在机械工程领域，机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系 都 发生了巨大 得 变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 数控技术及装备是发展新型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。 随着科技领域日新月异的发展，特别是在航天航空、尖端军事、精密 仪器等方面，对机械产品制造精度和复杂程度的要求越来越高，传统的加工技术已很难适应现代制造业的需求。譬如，用普通车床加工圆弧，普通铣床加工空间曲面，以及加工精度对产品质量的影响，加工效率对制造成本的影响等，这些都是一直困扰人们的难题。还有，当机械产品转型时，机床和工艺装备需要做大的调整，周期较长，成本高，也就是说传统的加工技术已很难满足市场对产品高精度、高效率的要求，因此，基于 对 数控技术 的 自动化 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，数控技术使用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，其技术范围覆盖很多领域。 作台 研究意义 珠丝杠副为运动执行元件的结构 ， 具有精度高、效率高、寿命长、磨损小、节能低耗、磨擦系数小、结构紧凑、通用性强等特点 。 目前已广泛应用于测量、激光焊接、激光切割，涂胶、打孔，插件、小型数控机床、射线扫描、雕铣机及实用教学等场合 。 机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵 横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的 光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的 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。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在 X、 轨副、 本科毕业设计说明书（论文） 2 滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均 已 标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计 专用的微机控制系统。 作台的现状与发展 在我国对外开放进一步深化的新环境下，发展数控技术及装备 ，提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力 是新的重要要求 ，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。 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品和现代化程度，数控技术及装备是发展新型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。数控技术使用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统 制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，其技术范围覆盖很多领域。 （一） 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业，入 车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面： （ 1） 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提 高市场竞争能力。从 会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/至更高，空运行速度可达 100m/右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合车床 。在加工精度方面，近 10 年来，普通数控机床的加工精度已由 10高到 5密级加工中心则从 35高到 1且超精密加工精度一开始进入纳米级。为了实现高速、高精加工，与这配套的功能部件如 电 主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 （ 2） 5轴联动 对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切割，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。但过去因 5 轴联动数控系统主机结构复杂等原因，其价格要比 3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现 5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5轴联动机床和复合加工机床 含 5面加工机床的发展。 （ 3）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 本科毕业设计说明书（论文） 3 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的 系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象数控功能，形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技巧集成到控制系统中，快速实现不同品种 、不同档次的开放式数控系统，形成具有 鲜明个性的名牌产品。目前开放数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元，反映了数控机床加工向网络化发展的趋势 （二）对我国数控技术机器厂业发展的基本估计 我国数控技术起步于 1958年，近 50年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958年到 1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国基础条件的制约，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步 。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。纵观我国数控技术近 50年的发展历程 ，特别是经过 4个 5年计划的攻关，总体来看取得的成绩还 是不小。 （三）对我国数控技术和产业化发展的战略思考 （ 1）战略考虑。我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，所以，我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题。首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”都是最好的例证。 （ 2）发展策略。从我国基本国情的角度出发，以国家 的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨越式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、曲型数字化机械、重点行业关键设备等带动数控产业的发展。重点 本科毕业设计说明书（论文） 4 解决数控系统和相关功能部件 数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等 的可靠性和生产规模的问题 。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价值低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难有出头之日。 本科毕业设计说明书（论文） 5 2 作台 整体方案设计 计方案分析 图 作台整体方案 械方案设计 伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到 位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有 2000mm/本设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机 ， 以降低成本，提 高性价比。 导轨副的选用 要 设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此选用直线 滑动 导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。 丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足 动丝杠副无 能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。 本科毕业设计说明书（论文） 6 减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，选用无间隙齿轮传动减速箱。 检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。 考虑到 X、 的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量， X、 杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。 图 制方案设计 设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能： （ 1） 接收键盘数据，控制 （ 2） 接受操作面板的开关与按钮信息； （ 3） 接受车床限位开关信号； （ 4） 接受电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号； （ 5） 控制 X， （ 6） 控制主轴的正转，反转与停止； 本科毕业设计说明书（论文） 7 （ 7） 控制多速电动机，实现主轴有级变速； （ 8） 控制交流变频器，实现主轴无级 变速； （ 9） 控制切削液泵启动 /停止； （ 10） 控制电动卡盘的夹紧与松开； （ 11） 控制电动刀架的自动选刀； （ 12） 与 作台的整体结构设计 进给传动系统示意图如图所示。 伺服电动机 主动齿轮从动齿轮滚珠丝杠工作台图 2给传动系统示意图 要设计参数及其依据 X、 =加工范围为 460 420 ; 工作荷载 F 2000z N 工作寿命 15000h 时间常数 T=30 快速进给速度m a x 2 0 0 0 / m i nV m m 本科毕业设计说明书（论文） 8 3 作台机械结构设计 作台外形尺寸及重量估算 拖板）尺寸： 长 宽 高 600 190 50 重量：按重量 =体积材料比重估算 324 2 0 4 1 0 5 0 1 0 7 . 8 1 0 6 7 0 N 拖板）尺寸： 630 190 50 重量：约 670N。 上导轨座（连电机）重量： 23( 9 0 0 4 8 0 8 2 8 0 0 3 5 5 0 ) 7 . 8 1 0 1 0 4 8 8 N 夹具及工件重量：约 155N 。 1828N。 线滚动导轨副的计算与选型 根据给定的工作荷载 0 （ 3 式中， 导轨的基本静额定荷载 工作荷载 ： 0 . 5 ( ) W （ 3 1 . 0 3 . 0 (一般运行情况 ) 3 . 0 0 . 5 （运动时受冲击、振动） 根据计算结果查有关资料初选导轨： 因系统受到中等冲击 ，所以取 ； S L x yC f P0 （ 3 0 . 5 ( )x y Z x W （ 3 0 . 5 ( ) 0 . 5 ( 2 0 0 0 6 7 0 ) 1 3 3 5x Z W N 0 . 5 ( ) 0 . 5 ( 2 0 0 0 6 7 0 ) 1 3 3 5y Z W N 本科毕业设计说明书（论文） 9 5340X S L xC f P N0 5340Y S L YC f P N0 根据计算额定静荷载初选导轨： 选择 动直线导轨，其型号为： 3线滑动导轨 表 3轨规格 额定载荷 /N 静态力矩 /N*M 滑座重量 导轨重量 导轨长度 动载荷静 载 荷(7200 12100 58 58 135 60 表 3轨规格 滑座个数 单向行程长度 每分钟往复次数 M n 2 导轨的额定动载荷 7200 杠的计算 珠丝杠副导程的确定 初选丝杠 程 0 5l 本科毕业设计说明书（论文） 10 度计算 丝杠轴向力 ： m a x ( ) ( )x y z x F f F W N （ 3 其中： ,滚动导轨摩擦系数 0 . 0 0 3 0 . 0 0 5f ，取最高速度的 (1 2 1 3 )，在此我取 1/3; 可取 计算： 取 0 . 0 0 4 , 2 0 0 0,则： 0 . 5 1 0 0 0 z N 0 . 6 1 2 0 0 N m a x 1 . 1 5 1 0 0 0 0 . 0 0 4 ( 2 0 0 0 6 7 0 ) 1 1 6 0 m a x 1 . 1 5 1 2 0 0 0 . 0 0 4 ( 2 0 0 0 6 7 0 ) 1 3 9 0Y 寿命值 66010， （ 3 其中丝杠转速 ( / m （ 3 15000 6 6 6 . 7 1 3 3 . 3 4 ( / m i n )5 66 0 1 3 3 . 3 4 1 5 0 0 0 12010L 最大动载荷 3 f f P （ 3 式中： f 为载荷系数，中等冲击时为 硬度系数， 58 时为 查表得中等冲击时 ， ，则： 3 1 2 0 1 . 2 1 . 0 1 1 6 0 6 8 6 6 3 1 2 0 1 . 2 1 . 0 1 3 9 0 8 2 2 7y 本科毕业设计说明书（论文） 11 根据使用情况选择滚珠丝杠螺母的结构形式，其根据最大动载荷的数值可选图 3杠螺母副 择滚珠丝杠的型号为： 型号为： 其基本参数如下： 表 3珠丝杠副 尺寸 参数 丝杠代号 公称直径 基本导程 丝杠外径 丝杠底径 循环圈数 额定荷载 N 刚度 / 0d 1d 3d n 动载荷0C 静载荷02005 5 20 5 14205 38244 730 螺母安装尺寸 油杯孔 D L B 1D 4D 1 2 h M 60 48 12 40 53 68 10 6 6M 其额定动载荷为 14205 足够用，滚珠循环方式为外循环螺旋槽式，预紧方式采用 单 螺母螺纹预紧形式。 表 3珠丝杠副的几何参数 名称 结果 公称直径 0d 20距 t 5触角 45 钢球直径 纹滚道法向半径 R 心距 e 本科毕业设计说明书（论文） 12 螺纹升角 r 杆外径 d 杆内径 杆接触直径 母螺纹外径 D 母内径（外循环） 1D 传动效率计算 4 . 6 0 . 9 7 6( ) ( 4 . 6 0 . 2 )t g t gt g t g （ 3 式中： 摩擦角； 丝杠螺纹升角。 度验算 滚珠丝杠受工作负载 L 的变化量： 01 S （ 3 应用 8 2 2 7 ( ) 0 )L 622 0 . 6 1 0 ( / )E N c m 材 料 为 钢 2221 . 6 7 8 83 . 1 4 2 . 22S R c m (3所以 501 68 2 2 7 0 . 5 9 . 1 1 0 ( )2 0 . 6 1 0 2 . 2c 丝杠因受扭矩而引起的导程变化量1l很小，可以忽略。 所以导程总误差 5101 0 0 1 0 09 . 1 1 0 1 . 8 2 /0 . 5l m 查表知 5m ，故刚度足够。 本科毕业设计说明书（论文） 13 由于丝杠两端采用止推轴承，故不需要稳定性验算。 机的确定 进电机 折算转动惯量 近似计算 22 01122( ) ( ) ( ) 2z J J (3式中 电机转子转动惯量（ 2kg ）； 1J、2J 齿轮1z、22kg ）； 滚珠丝杠转动惯量 2()kg 参考同类机床，初选反应式步进电机 150转子转动惯量 210MJ k g c m4 4 4 4 21 1 10 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 2 . 4 2 . 4 0 . 0 0 6 2J d L k g c m 4 4 4 4 22 2 20 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 5 3 0 . 1 4 6 3J d L k g c m 4 4 20 . 7 8 1 0 4 1 5 0 0 . 2 9 9sJ k g c m 1800 代入上式： 22 011222 2 2( ) ( ) ( ) 22 4 1 8 0 0 0 . 51 0 0 . 0 0 6 2 ( ) ( 0 . 1 4 6 3 0 . 2 9 9 ) ( ) 1 1 . 2 7 35 0 9 . 8 2J J J J g c m 考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题。 / 1 0 / 1 1 . 2 7 3 0 . 8 9 基本满足惯量匹配的要求。 定步进电机 的选型 机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按各阶段计算： 快速空载启动力矩 0a M a x M M 起(3 本科毕业设计说明书（论文） 14 22m a x m a 01060 602a M a J m a xm a x 0360(3将前面数据代入式中： m a xm a x 0 2 0 0 0 1 . 5 8 3 3 . 3 / m i 0 0 . 0 1 3 6 0 启动加速时间 30at 2m a 0 2 8 3 3 . 31 1 . 2 7 3 1 0 3 2 7 . 7 36 0 6 0 0 . 0 3a M a x N c 折算到电机轴上的摩擦力矩 0 0 021 ( ) 0 . 1 6 ( 2 0 0 0 1 8 0 0 ) 0 . 5 2 9 . 0 92 2 / 2 0 . 8 2 . 0 8 f F G c mi z z 附加摩擦力矩0200 0 0211 / 3( 1 ) ( 1 )2 2 /p z z (3 21 / 3 1 3 9 0 0 . 5 ( 1 0 . 9 )2 0 . 8 2 . 0 8 上述三项合计： 0a M a x M M 起= 3 2 7 . 7 3 2 9 . 0 9 4 . 2 1 3 6 1 . 0 3 N c m 快速移动时所需 力矩 9 . 0 9 4 . 2 1 3 3 . 3 M N c m 快(3 最大切削负载时所需力矩 2 0 0 0 0 . 52 9 . 0 9 4 . 2 1 1 2 8 . 9 9 1 2 92 0 . 8 2 . 0 8xf t M M M c m 切 从上面计算可以看出，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的 本科毕业设计说明书（论文） 15 依据。 当步进电机为五相十拍时 m a x/ 0 . 9 5 1(3最大静 力矩 m a x 3 6 1 . 0 3 3 7 9 . 6 30 . 9 5 1 c m (3按此最大静力矩，我们选择 150最大静力矩为 。大于所需最大静力矩，可作为初选型号，但还必须进一步考核步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。 计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率 m a 0 0 0 2 3 3 3 3 . 36 0 6 0 0 . 0 1 z 1000 1 0 0 0 0 . 6 7 1 1 1 6 . 76 0 6 0 0 . 0 1se z 为使电机不产生失步，空载启动频 率要大于最高运行频率表，选择两个150应式 步进电机： 图 350应式步进电机 表 350型号 相数 步距角 电压V 电流A 最大静转距 空载启动频率 空载运行频率 分配方式 150 10 13 600 12000 五相十拍 重量 转子转动惯量 2()kg 0 本科毕业设计说明书（论文） 16 速器的确定 动比的确定 因步进电机步距角 ，滚珠丝杠螺距 5t ，要实现脉冲当量0 . 0 1 /p m m s t e p ，在传动系统中应加一对齿轮降速传动。齿轮 传动比 12360 0 . 0 1 3 6 0 0 . 4 81 . 5 5p （ 3 1) 选择使用圆柱直齿轮 2) 一般机器 ,速度不高 ,选用 7 级精度 (3) 材料选择 ,由 机械设计中知选择 : 小齿轮材料为 40质处理 )硬度为 280大齿轮材料为 45 钢 (调质处理 )硬度为 240硬度差为 404）由传动比可选择一级减速器 体方案的确定 图 3速箱整体设计 轮结构主要参数的确定 选 1 24Z ， 2 50Z 因传递的扭矩较小，选择模数 1m ; 本科毕业设计说明书（论文） 17 表 3轮尺寸 z 24 50 d 24 50 2ad d m 26 52 2 1 fd d m 1 24 30 122 37分度圆压力角 20 。 大小齿轮均采用渐开线标准圆柱齿轮。 联轴器 1传动效率： L 联轴器 2 传动效率： L 闭式齿轮传动效率： 滚动轴承效率： 得 9 1 2 高速轴参数： 1 m 1 3 由公式 9550PT n （ 3 得高速轴转速 738 / m 。 由传动比 i 及效率 确定低速轴参数： 2 2 w 2 3 5 4 / m 齿轮轴的 尺寸 本科毕业设计说明书（论文） 18 图 3轮轴尺寸 高速轴的尺寸 图 3速轴尺寸 联轴器是将主动轴 与从动轴连接起来并在传递转矩中一起旋转又不脱开的装 置，用于连接同在一个轴线的两轴端部。由于两轴在制造、安装、机座的结构刚性、定位安装面存在误差等原因，两轴的旋转中心线可能出现径向、轴向和角度偏移，为了不使轴与轴实现连接的联轴器造成安装困难、并引起额外的荷载和震动，联轴器必须有补偿轴线偏移的功能，还应有消除或减少周线偏移引起的附加载荷和震动的功能。为适应联轴器不同功能的需要，我国已有不同品种、规格的标准系列联轴器。 刚性联轴器分为凸缘联轴器和套筒联轴器两种，前者结构简单，制造容易，成本较低，工作可靠，刚性好，传递转矩大。但无补偿所联两轴相对偏移的功能，不能缓 冲减震。当两轴对中精度较低时，将在轴和轴承中引起较大的附加荷载。适用于所联两轴对中精确、载荷平稳、高速或要求传动精度高的传动轴承。后者结构简单、制造容易，径 本科毕业设计说明书（论文） 19 向尺寸小，成本低。装拆时需沿轴向移动较大距离，且只能连接两轴直径相同的圆柱形轴身。无补偿所联两轴相对偏移的能力，要求两轴精确对中。一般用于中小功率传动，其中花键连接套筒联轴器可以传递很大转矩。 非金属弹性元件挠性联轴器结构简单，更换易损件方便，具有一定的缓冲减震和补偿所联两轴相对偏移的能力。径向尺寸较大，不宜用于高速和低速重载场所。 金属弹性元件挠性联轴 器分为金属膜片连轴器和十字轴式万向联轴器，前者具有机械强度高、承载能力大、重量和结构尺寸小、传动效率高、传动精度高、不需润滑、平衡精度高、装拆方便、无噪声等优点，但缓冲减震性能不及其他金属元件挠性联轴器。具有一定的补偿所联两轴相对偏移的能力。可部分取代鼓形齿式联轴器。还有耐高、低温，耐酸碱等，腐蚀介质的优点。高精度金属膜片连轴器可用于很高转速。 联轴器的计算转矩3，查表 14虑为输送机，转矩变化很小，故取 以 11 3 1 . 4 5C A T N m 22 6 0 . 0 4 4C A T N m 在此，我选择金属弹性元件挠性联轴器中的高刚性模片式 两侧键槽型联轴器 图 3属弹性元件挠性联轴器 承的选择 载荷是选择轴承最主要的依据，通常应根据载荷的大小、方向和性质选择轴承。 载荷大小 一般情况下，滚子轴承由于是线接触，承载能力大，适于承受较大载荷；球轴承由于是点接触，承载能力小，适用于轻、中等载荷。各种轴承载荷能
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