一维伺服进给系统说明书

1、直线运动工作台设计机硕11 褚亚鹏 学号：2110104005目录一，内容与要求31. 设计任务介绍32. 设计参数33. 设计内容介绍3二，课程设计41. 一维工作台整体结构设计42. 电机的选型43. 滚珠丝杠的选型54. 支撑单元选型155. 联轴器选型216. 导轨选型237. 光栅尺选型27三，附录1（THK滚珠丝杠综合产品目录）31四，附录2（THK直线导轨综合目录）31五，进给系统三维结构图31六，传动系统二维装配图32内容与要求1. 设计任务介绍：设计一个单轴（一维）伺服进给系统，满足系统设计要求2. 设计参数：1）工作台面尺寸400mm600mm,最大行程1000mm2）工作

2、台最高移动速度24m/min3）工作台定位/重复定位精度为0.08mm/0.03mm,运动直线度0.05mm/5004）工作台最大负载500Kg3.设计内容介绍： 1）伺服电机的选型：类型及相关参数，包括功率、转速等2）丝杠传动的设计：包括电机与丝杠的连接、丝杠的支承型式、螺母与工作台的装配型式、电机的安装方式等3）支承导轨的设计：确定导轨型式、布置、与丝杠之间的装配方式4）光栅尺的选择：确定光栅尺的规格及技术参数、光栅尺的安装方式4）绘制进给系统三维结构图5）绘制传动系统二维装配图，完成标注6）完成设计说明书，并对主要设计参数进行计算和说明课程设计1. 一维工作台的整体结构设计：2. 电机的

3、选型：最大负载：500kg取摩擦系数u=0.005Ff=Mgu=500*10*0.005=25N惯性力Fa=M*V/T取T=0.15sFa=500*0.4/0.15=1333N滚珠丝杠需提供的最大轴向力为：Ff+Fa=1358N滚珠丝杠需提供的最大功率为：1358N*0.4=543w效率：取n轴承=0.98n丝杠=0.92n联轴器=0.98安全系数取2则电机需要的功率为：P=P丝杠*2/(0.982)*0.98*0.92=1254W选用电机：根据功率要求，选用SM 110-050-30 LFB型伺服电机。电机参数：额定转矩：5Nm额定转速：3000rpm额定功率：1.5Kw3滚珠丝杠的选型：工

4、作台定位/重复定位精度为0.08mm/0.03mm,运动直线度0.05mm/500故选用C3精度的丝杠假定螺母长100mm，丝杠轴末端长100mm，行程1000mm，暂定丝杠长度1200mm。导程：p=Vmax*60/n额=8mm对应的丝杠外径有：12mm，14mm，20mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，45mmC3精度下，各外径对应的最大长度为12680,14870,201400,251800,282100,322500. 362950,403400,45-3950由于之前假定的长度为1200mm，故12mm和14mm的直径排除。许用轴向载荷分析:由于丝杠较长，要求精度

5、较高，故选用固定支撑安装方式。为提高刚度选予压型丝杠。以20mm计算轴向载荷，若能承受，则其他两种也能承受。搓曲载荷:d*p=20*8的丝杠，沟槽直径16.4mm故P1=(10*16.44/7002)*104=14763NFmax=1358N符合要求。许用拉压负载：P1=116*16.42=31199NFmax符合要求。危险转速：N1=(15.1*16.4/7002)*107=5053rpmNmax=3000rpm符合要求。许用转速：N2=70000/D203373rpm252718rpm28-2413rpm322058rpm361944rpm40-1750rpm451555rpm故只能选用2

6、0mm直径的丝杠。又因为导程为8故选用DIK2008-4型的丝杠容许轴向负载：认为负载条件有震动，取fs=2.5，c0a=10.1Famax=10.1/2.5=4.04KNFa=1358N故在安全范围之内。选用DIK型的丝杠螺母，全长为69mm，其他尺寸如图。丝杠螺母与工作台的装配形式：丝杠螺母插装在方形带孔的螺母座里，用螺丝固定。螺母座和工作台用螺丝固定并用两个圆锥销定位。电机的安装形式：用螺栓将电机的外壳和工作台连接。电机和丝杠之间用联轴器连接。4.支撑单元选择：适合外径20的丝杠的支撑单元EK15，FK15，BK15，BK17，EF15，FF15，BF15，BF17.为了减小安装尺寸选择

7、固定轴为BK15，支撑端BF15.相关尺寸见下表：推荐的轴段尺寸见下图：螺母座的作用是消除滚珠丝杠螺母和工作台的加工误差的.一般是装配钳工自己确定尺寸，所以不需要选型.5.联轴器选择：从上表中可以看出，选用BK15支撑单元对应的键槽端轴段长20（较短），轴径为12mm，键槽4，深2.5，长16mm。1. 根据工作情况选择工况系数k,恒定扭矩K=1.0-3.0(电机、燃气轮机取1.0-1.5；内燃机为3.0）2. 计算功率Pc=P*k(P为传递功率)=543*1.2=6513. 求出Pc/n=651/3000=0.217故选用TDJ6-370型的膜片联轴器相关参数：额定转矩：3.55KN最大连续

8、扭矩：4.3KN最大瞬时扭矩:11.5KN最大许用转速：8880rpm6.导轨的选型：动载荷:Ca=0.005*500*9.8=24.5N静载荷：Co=500*9.8=4900N导轨长度计算：Lmax=有效行程+工作台长度+余量=1000+600+50=1650mm根据额定动载荷和额定静载荷确定选用SRS-WM型导轨。由于设计的导轨长度为1650mm，故选用SRS15WM型导轨，工作台长度为600mm，而动导轨长74.5mm，故一根导轨上需要两个动导轨度来保持平衡，按照下图可得工称型号为：2SRS15WMQZUUC3+1650LPMII精度规格以及安装方法见附录中的THK直线导轨综合目录7.光栅的选型：根据精度要求选用海德汉C400型光栅尺安装方式：丝杆和导轨的装配方式：1.将一条线轨装配在基