第1篇 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)學(xué)生自我總結(jié)
機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)
目 錄
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)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(dòng)機(jī)的選用
1.4 檢測(cè)裝置的選用
2．工作臺(tái)切削力的計(jì)算
3.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型
3.1滑塊承受工作載荷fma_的計(jì)算與型號(hào)選擇
3.2距離額定壽命l的計(jì)算
4．滾珠絲桿螺母副的計(jì)算與選型
4.1最大工作載荷fm的計(jì)算
4.2最大動(dòng)載荷fq的計(jì)算
4.3初選絲桿型號(hào)
4.4絲桿傳動(dòng)效率η的計(jì)算
4.5絲桿剛度的驗(yàn)算
4.6絲桿壓桿穩(wěn)定性的校核
5.步進(jìn)電機(jī)減速箱的選用
6.步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型
6.1步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上加載的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jeq
6.2步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上總的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩teq
6.3步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇
6.4步進(jìn)電機(jī)性能校核
7.反饋檢測(cè)裝置的選用
8.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選用
9.設(shè)計(jì)總結(jié)
參考文獻(xiàn)
張建民.《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第三版.高等教育出版社
尹志強(qiáng).《系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》.機(jī)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(jī)床?？傮w設(shè)計(jì)方案
（1）臥式車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)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(jì)型數(shù)控機(jī)床，范文寫作在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)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(jì)性要求一般采用8位微機(jī)——mcs-51。
（4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。
（5）設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。
（6）縱向和橫向是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，他們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲桿螺母組成，其傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨。
（7）采用滾珠絲桿螺母副，并有預(yù)緊機(jī)構(gòu)
（8）采用貼塑導(dǎo)軌，以減少導(dǎo)軌摩擦
2、設(shè)計(jì)參數(shù)
最大加工直徑：床面上：630mm；
床鞍上：350mm；
最大加工長(zhǎng)度：1400mm；
快進(jìn)速度：縱向：2.0
橫向：1.0
最大切削進(jìn)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(dòng)機(jī)功率：10kw；
代碼 iso
脈沖分配方式：逐點(diǎn)比較法，
范文top100定位精度：?0.015
啟動(dòng)加速時(shí)間：35ms；
輸入方式：增值式、絕對(duì)式
控制坐標(biāo)數(shù)：2
＊具補(bǔ)償是0-99mm
進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償是： 縱向：
橫向：
進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1） 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)改裝設(shè)計(jì)
1、進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)需要改動(dòng)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(jìn)給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)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(jìn)給滾珠絲桿螺母副，橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)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(dòng)回轉(zhuǎn)四方刀架總成
（2）進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計(jì)算選型
確定脈沖當(dāng)量，計(jì)算切削力，滾珠絲桿螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算與齒型、齒輪傳動(dòng)計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)計(jì)算與選型
1、確定脈沖當(dāng)量
常采用的脈沖當(dāng)量為縱向： 0.01mm/脈沖
橫向：0.005mm/脈沖
2、切削力計(jì)算 縱切外回時(shí)
1.5fz=0.67dma_
式中dma_為車床床面加工最大直徑
橫切端時(shí)，主切削力約為1fz= 2
思想?yún)R報(bào)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(jì)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(jì)算和選型
計(jì)算牽引力
橫向進(jìn)給為三角形式綜合導(dǎo)軌
fm?kfl?f,(fv?g)
?fl、fv、fc分別為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷和橫向載荷（n）g為移動(dòng)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(jì)算最大動(dòng)載c
本車床z向承受最大切削力條件下最快進(jìn)給速度v=2m/min，先選基本導(dǎo)程為1 v=1v=0.5 l0=1000，vma_為快進(jìn)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(jì)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(yùn)動(dòng)fd=1-2，有沖擊fd=2-3，fm絲桿最大進(jìn)給
3-33選擇啟東潤澤機(jī)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(dǎo)程為6min，雙螺母滾珠總?cè)?shù)位3_2=6圈，精度等級(jí)取4級(jí)，額定動(dòng)載荷為13200n，滿足要求，
（4）傳動(dòng)效率?的計(jì)算
,將公稱直徑d0=40min，酷貓寫作范文網(wǎng)基本導(dǎo)程ph=6mm，代入arctan(ph/(?d0))?2.44?初選型號(hào)，根據(jù)計(jì)算出最大動(dòng)載荷，查表
,摩擦角10，tan?/tan(?) 得傳動(dòng)效率?=94.2%
（5）剛度的驗(yàn)算
1)采用一端軸向固定，一端簡(jiǎn)支的方式，固定端采用一對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)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(xiàng)，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(hào)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(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)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?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)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(jí)精度滾珠絲桿任意1200mm軸向行程的變動(dòng)量允許24?m，而對(duì)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(yuǎn)大于工作載荷fm=2497.6n
故絲桿不會(huì)失穩(wěn)，
綜上所述，初選的滾珠絲桿副滿足使用要求
