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第1篇 機電一體化課程設計學生自我總結(jié)
機電一體化課程設計
目 錄
機電一體化系統(tǒng)設計課程設計任務書
1.總體方案
1.1 絲桿螺母副的選用
1.2 減速裝置的選用
1.3 伺服電動機的選用
1.4 檢測裝置的選用
2．工作臺切削力的計算
3.直線滾動導軌副的計算與選型
3.1滑塊承受工作載荷fma_的計算與型號選擇
3.2距離額定壽命l的計算
4．滾珠絲桿螺母副的計算與選型
4.1最大工作載荷fm的計算
4.2最大動載荷fq的計算
4.3初選絲桿型號
4.4絲桿傳動效率η的計算
4.5絲桿剛度的驗算
4.6絲桿壓桿穩(wěn)定性的校核
5.步進電機減速箱的選用
6.步進電機的計算與選型
6.1步進電機轉(zhuǎn)軸上加載的總轉(zhuǎn)動慣量jeq
6.2步進電機轉(zhuǎn)動軸上總的等效負載轉(zhuǎn)矩teq
6.3步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇
6.4步進電機性能校核
7.反饋檢測裝置的選用
8.步進電機驅(qū)動器的選用
9.設計總結(jié)
參考文獻
張建民.《機電一體化系統(tǒng)設計》第三版.高等教育出版社
尹志強.《系統(tǒng)設計課程設計指導書》.機械工業(yè)出版社
普通車床（如c616,c618,c620,ca6140，c630）是金屬切削加工常用的一類機床?？傮w設計方案
（1）臥式車床數(shù)控化改造后應具有單坐標定位，兩坐標直線插補、圓弧插補以及螺紋插補的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應設計成連續(xù)控制型。
（2）臥式車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，范文寫作在保證一定加工精度的前提下，應簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。
（3）根據(jù)普通車床的最大加工尺寸、加工精度、控制速度、以及經(jīng)濟性要求一般采用8位微機——mcs-51。
（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴展程序存儲器、鍵盤與顯示電路、i/o接口電路、d/a轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等。還要選擇步進電動機的驅(qū)動電源以及主軸電動機的交流變頻器等。
（5）設計自動回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。
（6）縱向和橫向是兩套獨立的傳動鏈，他們由步進電機、齒輪副、絲桿螺母組成，其傳動比應滿足機床所要求的分辨。
（7）采用滾珠絲桿螺母副，并有預緊機構(gòu)
（8）采用貼塑導軌，以減少導軌摩擦
2、設計參數(shù)
最大加工直徑：床面上：630mm；
床鞍上：350mm；
最大加工長度：1400mm；
快進速度：縱向：2.0
橫向：1.0
最大切削進給速度： 縱向：0.5m/min，
橫向：0.25 m/min；
溜板板和刀架的重力： 縱向：1200n
橫向：800n
主電動機功率：10kw；
代碼 iso
脈沖分配方式：逐點比較法，
范文top100定位精度：?0.015
啟動加速時間：35ms；
輸入方式：增值式、絕對式
控制坐標數(shù)：2
＊具補償是0-99mm
進給傳動鏈間隙補償是： 縱向：
橫向：
進給伺服系統(tǒng)機械部分設計與計算
（1） 進給系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)改裝設計
1、進給系統(tǒng)機械設計需要改動主要部件有掛輪架、溜板箱、溜板、刀架等。
2、掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在該處安裝光電脈沖發(fā)生器。
3、進給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進給步進電機與齒輪減速箱總成、絲桿、光桿和操作桿，拆去齒輪箱連接滾珠絲桿，滾珠絲桿的另一端支承安裝在車床尾座端原來的裝軸承座部位
4、溜板箱部分：全部拆除，在原來處安裝滾珠絲桿中間支承架及螺母以及部分操作按鈕
5、橫溜板部分：將原橫溜板中絲桿螺母拆除，改裝橫向進給滾珠絲桿螺母副，橫向進給步進電機與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲桿相連
6、刀架：拆除原刀架，改裝自動回轉(zhuǎn)四方刀架總成
（2）進給伺服系統(tǒng)機械部分的計算選型
確定脈沖當量，計算切削力，滾珠絲桿螺母副的設計、計算與齒型、齒輪傳動計算，步進電機計算與選型
1、確定脈沖當量
常采用的脈沖當量為縱向： 0.01mm/脈沖
橫向：0.005mm/脈沖
2、切削力計算 縱切外回時
1.5fz=0.67dma_
式中dma_為車床床面加工最大直徑
橫切端時，主切削力約為1fz= 2
思想?yún)R報專題走刀方向的切削力f_和垂直走刀方向切削力fy按
fz：f_：fy=1：0.25：0.4
z切削力計算
縱切外圓
1.51.5n=0.67_630=10594.62n fz=0.67dma_
fz：f_：fy=1：0.25：0.4
?f_=2648.66n fy=4237.848n
橫切端面fc,=11fz=_10594.62=5297.3n 22
fc,：f_,：fy,=1：0.25：0.4?f_,=1324.33n fy,=2118.92n
3、滾珠絲桿螺母副的計算和選型
計算牽引力
橫向進給為三角形式綜合導軌
fm?kfl?f,(fv?g)
?fl、fv、fc分別為工作臺進給方向載荷和橫向載荷（n）g為移動部件重力 g=2000n,k=1.15f,=0.15-0.18
fl=f_,=1324.33fc=fy,=2118.92n
?fm?kf_,?f,(fz?g)=1.15_1324.33+0.15(5297.31+1200)=2497.6n
計算最大動載c
本車床z向承受最大切削力條件下最快進給速度v=2m/min，先選基本導程為1 v=1v=0.5 l0=1000，vma_為快進速度，絲桿最大轉(zhuǎn)速 2
初選l0=6mm,t=15000h fm=1.15 n=1000vs1000?0.5==83.3(r/min) 6l0
60nt60?83.3?15000==75
106106l=
?cmfm=12112.7n
計算最大靜載荷c0
c0?fdfm=1.5_2617.58=3926.3
fd為靜態(tài)安全系數(shù)，一般運動fd=1-2，有沖擊fd=2-3，fm絲桿最大進給
3-33選擇啟東潤澤機床附件有限公司生產(chǎn)的
fl4006型滾珠絲桿副。其公稱直徑為40min，導程為6min，雙螺母滾珠總?cè)?shù)位3_2=6圈，精度等級取4級，額定動載荷為13200n，滿足要求，
（4）傳動效率?的計算
,將公稱直徑d0=40min，酷貓寫作范文網(wǎng)基本導程ph=6mm，代入arctan(ph/(?d0))?2.44?初選型號，根據(jù)計算出最大動載荷，查表
,摩擦角10，tan?/tan(?) 得傳動效率?=94.2%
（5）剛度的驗算
1)采用一端軸向固定，一端簡支的方式，固定端采用一對推力角接觸球軸承，面對面組配。1497mm,2.1?105mpa，查表3-33，得dw=3.9688mm，算得絲杠底徑d2=公稱直徑d0-dw=36.0312 sd22
4=1019.64mm
忽略式3-256中的第二項，算得絲杠在工作載荷fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量?1?fma2497.?614970.0174es21?10?1019.64
2)根據(jù)公式zd0
dw?3,求得單圈滾珠數(shù)目z=29，該型號絲桿為雙螺母，滾珠圈數(shù)3_2=6，
fm?832.5n 3則滾珠總數(shù)量z?29_6=174 滾珠絲桿預緊時，取軸向預緊力fyj?
滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量?2?0.0015
3)將?1和?2代入?總12，因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的1/3，所以實際變形
?總12=0.01744+0.000755=0.01775 量可減少一半，取?2=0.000755
由表3-27知，4級精度滾珠絲桿任意1200mm軸向行程的變動量允許24?m，而對于跨度為1497mm的滾珠絲桿，總的變形量?總只有17.75?m，可見絲桿剛度足夠。
6）壓桿穩(wěn)定性校核
fk?fk?2ei
2k?2?3.142?2.1?10582734.5?50959.897?fmfk?23?1497
得臨界載荷fk=50959.897n，遠大于工作載荷fm=2497.6n
故絲桿不會失穩(wěn)，
綜上所述，初選的滾珠絲桿副滿足使用要求
