機械設計畢業(yè)設計（論文）我的機械工程師職業(yè)生涯設計——高速自動繞線機的設計

1、2011屆屆 分 類 號 ： 單位代碼 ：1 本科專業(yè)職業(yè)生涯設計 我我的的機機械械工工程程師師職職業(yè)業(yè)生生涯涯設設計計 高速自動繞線機的設計高速自動繞線機的設計 姓 名 學 號 年 級 0707 級級 專 業(yè) 機械制造及其自動化機械制造及其自動化 系（院） 指導教師 2011 年 03 月 28 日 目目 錄錄 1 1 引言引言.1 1 2 2 自我評估自我評估.1 1 3 3 職業(yè)分析職業(yè)分析.1 1 3.13.1 對機械售后服務重視程度不夠?qū)C械售后服務重視程度不夠 .1 1 3.23.2 經(jīng)營模式存在弊端經(jīng)營模式存在弊端 .2 2 3.33.3 綜合服務體系不完善綜合服務體系不完善.2

2、 2 3.43.4 機械售后服務的機遇機械售后服務的機遇.2 2 4 4 我的優(yōu)勢和不足我的優(yōu)勢和不足.2 2 5 5 未來未來 1515 年的規(guī)劃年的規(guī)劃.3 3 6 6 結(jié)語結(jié)語.3 3 前言前言.6 6 1 1 緒論緒論.6 6 1.11.1 設計要求設計要求.6 6 1.1.11.1.1 繞線機的含義繞線機的含義.6 6 1.1.21.1.2 設計要求設計要求.6 6 1.21.2 當前發(fā)展狀況當前發(fā)展狀況.7 7 2 2 總體方案設計總體方案設計.8 8 2.12.1 機械設計的步驟和方法機械設計的步驟和方法.8 8 2.1.12.1.1 送線機構(gòu)下移和上移送線機構(gòu)下移和上移.9 9

3、 2.1.22.1.2 轉(zhuǎn)子的順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的順時針和逆時針旋轉(zhuǎn).9 9 2.1.32.1.3 進給機構(gòu)進給機構(gòu).1010 2.22.2 繞線機總體結(jié)構(gòu)的設計繞線機總體結(jié)構(gòu)的設計.1010 3 3 轉(zhuǎn)子主軸結(jié)構(gòu)的設計轉(zhuǎn)子主軸結(jié)構(gòu)的設計.1111 3.13.1 轉(zhuǎn)子主軸的方案設計轉(zhuǎn)子主軸的方案設計.1111 3.23.2 轉(zhuǎn)子主軸結(jié)構(gòu)各部分的設計轉(zhuǎn)子主軸結(jié)構(gòu)各部分的設計.1212 3.2.13.2.1 三爪卡盤的設計三爪卡盤的設計 .1212 3.2.23.2.2 軸的設計及其校核軸的設計及其校核 .1313 3.2.33.2.3 軸承的選用及校核軸承的選用及校核.1414 3.2.43

4、.2.4 伺服電機的選型使用伺服電機的選型使用 .1414 3.2.53.2.5 減速機的選用減速機的選用 .1616 3.2.63.2.6 手輪和頂尖的設計及使用手輪和頂尖的設計及使用 .1616 4 4 機架導線機構(gòu)的設計機架導線機構(gòu)的設計.1717 4.14.1 伺服電機選用伺服電機選用.1717 4.24.2 撓性連軸器的選用撓性連軸器的選用.1818 4.2.14.2.1 三木撓性連軸器使用范圍三木撓性連軸器使用范圍 .1818 4.2.24.2.2 sfcsfc 連軸器具體特性如下連軸器具體特性如下 .1818 4.2.34.2.3 sfc-080sa2sfc-080sa2 具體參

5、數(shù)具體參數(shù) .1919 4.2.44.2.4 sfc-080sa2sfc-080sa2 安裝方式安裝方式 .1919 5 5 送線進給機構(gòu)的設計送線進給機構(gòu)的設計.2020 5.15.1 送線進給機構(gòu)總體設計送線進給機構(gòu)總體設計.2020 5.25.2 直線導軌的選擇直線導軌的選擇.2121 5.2.15.2.1 導軌副的組成、種類及其應滿足的要求導軌副的組成、種類及其應滿足的要求 .2121 5.2.25.2.2 滾動導軌副的類型與選擇滾動導軌副的類型與選擇 .2121 5.2.35.2.3 線性滑軌的配置線性滑軌的配置 .2222 5.35.3 滾珠絲杠的設計滾珠絲杠的設計.2323 5.

6、45.4 滾動軸承的校核滾動軸承的校核.2424 5.55.5 步進電機的選型步進電機的選型.2525 5.5.15.5.1 步進電機的選型過程步進電機的選型過程 .2525 設計總結(jié)及展望設計總結(jié)及展望.2727 參考文獻參考文獻.2828 謝謝 辭辭.2929 第一部分第一部分 我的機械售后服務師之路我的機械售后服務師之路 1 引言 不少人都曾經(jīng)這樣問過自己：“人生之路到底該如何去走？”記得一位哲 人這樣說過：“走好每一步，這就是你的人生?！笔前。松氛f長也長， 因為它是你一生意義的詮釋；人生之路說短也短，因為你生活過的每一天都是 你的人生。每個人都在設計自己的人生，都在實現(xiàn)自己的夢想

7、。 有道是：“凡 事預則立，不預則廢” 千真萬確。對自己要做的或是將要做的事沒有任何準備 就是在為失敗做準備！ 2 自我評估 我屬于那種外冷內(nèi)熱的人，比較喜歡安靜的環(huán)境，經(jīng)常沉浸于思考之中， 所以我給人的印象一般是沉默寡言，文靜，甚至冷漠。其實，我也有玩得瘋的 時候，當我真正享受一個過程時，我會笑得很爽朗，從來不吝嗇自己的笑聲。 我是一個堅持原則的人，對于不正確、不公平的事情，我永遠不會妥協(xié)，不會 委屈自己去將就這些事情；而對于有價值有意義的事情，我會盡我所能地去做， 并且很認真，很負責地堅持到最后。我比較感性，容易被生活中的細節(jié)所感動。 同時，我熱衷于幫助那些真正需要幫助的人，樂意為需要的人

8、干點實事，而不 是夸夸其談或者只是做點表面上顯得有意義，實際上價值不大的事情。雖然我 容易情緒激動，但忍耐能力還是挺強的，我做不到每件事情都堅持到底，但部 分還是可以的?？偟膩碚f，我是一個熱心的實干者。 我喜歡閱讀，搜羅新信息， 認識新朋友；在我還沒找到最適合自己的環(huán)境之前，我不會安分地待在固定的 一個地方，我會嘗試到各種新的環(huán)境里體驗不一樣的生活；有時，我也喜歡沉 浸于自己的世界里面，踏踏實實，認認真真地去做我自己喜歡的事情，不希望 被別人打擾。 3 職業(yè)分析 3.1 對機械售后服務重視程度不夠 現(xiàn)階段，大多數(shù)代理商都把服務定位于整機銷售的輔助支持手段，主要開 展的服務也基本上是整機保修期內(nèi)

9、服務。有調(diào)查顯示，工程機械整機銷售在代 理商整體銷售額中所占比重相對過大，有 59的代理商整機銷售額所占比重超 過 70，依靠銷售服務創(chuàng)造利潤的工程機械代理商還是少數(shù)。按照國際上通行 的說法，機械售后服務所產(chǎn)生的利潤與相對的前市場比較，比例大約是 73。 在美國，機械售后服務服務業(yè)被譽為“黃金產(chǎn)業(yè)”；在歐洲，機械售后服務也是 制造產(chǎn)業(yè)獲利的主要來源。而目前我國很多企業(yè)還不清楚機械售后服務所涵蓋 的范圍，甚至還存在一些理解上的誤區(qū)，未能引起足夠重視。 3.2 經(jīng)營模式存在弊端 國產(chǎn)設備代理商在開展服務時常常要面臨利潤低下的困境，制造商為了提 高市場占有率給予代理商一定額度的服務費，在保修期內(nèi)用于

10、客戶的維護、保 養(yǎng)及配件供應，而有些國產(chǎn)設備的故障率又比較高，導致代理商入不敷出，缺 乏積極性?，F(xiàn)行經(jīng)營模式的不完善，使廠家、代理商和售后服務脫節(jié)，導致了 售后服務市場發(fā)展不充分。另外服務需要高投入，目前，制造商和代理商服務 投入的力度還不夠。 3.3 綜合服務體系不完善 國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品在技術(shù)先進性、質(zhì)量方面各有千秋，同一細分市場上產(chǎn)品 差異化很小，同時又沒有從戰(zhàn)略高度看到售后服務的重要性，造成投入不足、 管理不善等問題。服務體系反應速度慢導致售后服務的及時性差。售后服務人 員的技術(shù)水平不高影響了故障排除及維修工作效率。因此售后服務這一提高公 司及產(chǎn)品品牌形象、獲取競爭優(yōu)勢的重要手段不能有效地

11、發(fā)揮作用。 3.4 機械售后服務的機遇 工程機械行業(yè)的快速發(fā)展帶來了機械售后服務的機遇，也對技能性人才產(chǎn) 生較大需求。在現(xiàn)代營銷環(huán)境條件下，沒有服務就沒有營銷，這已經(jīng)是不爭的 事實，關(guān)鍵是工商企業(yè)應不斷提升售后服務質(zhì)量，充實售后服務內(nèi)容，完善售 后服務程序，規(guī)范售后服務管理，堅持服務創(chuàng)新，變傳統(tǒng)的單純的售后服務轉(zhuǎn) 向“整體服務流程”時時保持特色服務，嚴格進行服務質(zhì)量監(jiān)控，以優(yōu)良的服 務取得市場競爭優(yōu)勢，真正使消費者在消費過程中“只有享樂，沒有煩惱，” 為最終實現(xiàn)“零服務”而努力。 4 我的優(yōu)勢和不足 優(yōu)勢：我本身是機械專業(yè)出生，對機械比較了解，能熟練運用各種機械軟 件，并且對機械售后服務充滿熱

12、情。具有較好的領(lǐng)導才能，能與他人團結(jié)合作； 具有很強的自信心與自強心。 不足：現(xiàn)在對我而言最缺乏的應該就是經(jīng)驗，有了理論知識卻不知道如何 的運用，以后多找機會接觸社會，了解這個行業(yè)。 5 未來 15 年的規(guī)劃 第一個五年：認真塌實做好第一線工作，低姿態(tài)做人，高標準要求自己。 在工作中嚴格要求自己，力求精益求精，切實做到以老板的心態(tài)看待公司，對 待公司事物，一心為公，提高自己。 第二個五年：我會以市場經(jīng)濟為平臺，放眼中國和世界，找不足，補差距。 切實落實自己的高度，以及不足之處。有不足馬上補上，繼續(xù)埋頭工作，如果 有機會繼續(xù)深造，一旦有機會，就找準自己的準確位置。爭取能在機械售后服 務行業(yè)中能有

13、自己的一席之地。 第三個五年：經(jīng)過十年的鍛煉自己能成為高級機械售后服務師，能有三十 萬以上的收入。 6 結(jié)語 計劃定好固然好，但更重要的，在于其具體實施并取得成效。這一點時刻 都不能被忘記。任何目標，只說不做到頭來都只會是一場空。然而，現(xiàn)實是未 知多變的。定出的目標計劃隨時都可能受到各方面因素的影響。這一點，每個 人都應該有充分心理準備。當然，包括我自己。因此，在遇到突發(fā)因素、不良 影響時，要注意保持清醒冷靜的頭腦，不僅要及時面對、分析所遇問題，更應 快速果斷的拿出應對方案，對所發(fā)生的事情，能挽救的盡量挽救，不能挽救的 要積極采取措施，爭取做出最好矯正。相信如此以來，即使將來的作為和目標 相比

14、有所偏差，也不至于相距太遠。 第二部分第二部分 高速自動繞線機的設計高速自動繞線機的設計 摘 要 本文主要介紹的是高速自動繞線機的設計全過程，并對設備的整個工作、 動作過程和繞線機的工作原理進行了分析。設計了繞線機的硬件結(jié)構(gòu)，對各部 分的硬件設計進行詳細的校核工作。 對于該自動繞線機的軟件控制系統(tǒng)，本文提出運用三菱 plc 進行控制的總 方案，對繞線機的各個動作進行控制，使三個軸的運動相互協(xié)調(diào)，以順利完成 整個繞線工作的過程。 通過設計，該繞線機通過運用高可靠性的 plc 進行運動控制和使用觸摸屏 進行生產(chǎn)條件的調(diào)節(jié)可以大大提高工作機的運行效率。能夠較好地完成繞線機 的高速自動繞線的要求，該繞

15、線機主要可應用于電機轉(zhuǎn)子線圈的自動纏繞，可 以達到比較好的生產(chǎn)效果，滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。 關(guān)鍵詞：plc；觸摸屏；運動控制；交流驅(qū)動；自動繞線 abstract the whole process of design of the high-speed automatic winding machine is produced in this paper. the entire work process of the equipment and the mechanics of the winding process are analyzed. the hardware structure o

16、f the various parts of the winding machine is designed. conduct a detailed check of the various parts. for the software control system of the automatic winding machine, this paper proposes the use of mitsubishi plc to control the various movements. through the use of the mitsubishi plc, the movement

17、s of the three-axis are coordinated very well! the whole process of winding can be completed very smoothly. through the design, the machine with plc which is highly reliable for motion control and with the use of touch-screen for the regulation of production conditions can greatly improve the effici

18、ency of machine operating. this machine can run automatically at a high speed. it can be applied to produce the rotor of motor for coil winding. it can meet the high quality and high efficiency requirement! key words: plc; touch-screen; movements control; ac drives; automatic winding 前言 目前繞線機市場可謂龐大，

19、品種繁多，有平行繞線機、環(huán)型繞線機、定轉(zhuǎn) 子繞線機、紡織繞線機等等。本文主要介紹的是全自動高速自動電機轉(zhuǎn)子高速 繞線機的設計過程，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，西部開發(fā)的實施，對于各種繞線電 機的需求量不斷的增加，但是，傳統(tǒng)的手工繞線工藝制約著電機產(chǎn)量的增加， 并且，在交流電的產(chǎn)生過程中，繞組的質(zhì)量決定了電機的好壞。電機繞組是電 機的重要部件，繞組的好壞直接影響到電機的運行性能和可靠性。隨著技術(shù)的 進步，電機繞組的生產(chǎn)方式也在不斷地更新，由最初的手工繞制開始向半自動 繞線機甚至是全自動繞線機方向發(fā)展。 于是有必要開發(fā)一款全自動的繞線機械來代替這種手工繞制的小作坊式生 產(chǎn)方式。本文所設計之繞線機采用雙伺服

20、電機進行繞制，采用步進電機進行進 給操作，通過具有高可靠性能的 plc 來進行三個軸的動作協(xié)調(diào)，可以很好的完 成繞線動作。它操作簡便，節(jié)省人工，可提高產(chǎn)量，產(chǎn)品品質(zhì)好；其繞線、排 線完全按程序自動執(zhí)行；排線寬幅可調(diào)，圈數(shù)準確；生產(chǎn)速度快，并能大量節(jié) 省線材。 1 緒論 1.1 設計要求 1.1.11.1.1 繞線機的含義繞線機的含義 組成繞組的基本元件是漆包線。通過在繞線骨架上按一定的規(guī)律形狀纏繞 而成，繞線的匝數(shù)直接和電機的性能有重要影響。電機主要是進行電能和機械 能的轉(zhuǎn)換，在電機中，電能向機械能轉(zhuǎn)化主要是通過線圈進行的，電機的通電 邊在磁場中會受到電磁力，從而使電機軸轉(zhuǎn)動。 繞線機的作用，

21、顧名思義，就是用來繞制繞組的。 1.1.21.1.2 設計要求設計要求 本次畢業(yè)設計的題目是高速自動繞線機的設計，因此，本次設計，要 本著實用的要求，達到高速自動這兩個質(zhì)量指標，要求該繞線機能夠工作在一 定的工作范圍。繞制的漆包線的線徑要求是可調(diào)的，以適應不同的型號的電機 的轉(zhuǎn)子的繞線要求。能夠?qū)@線進行自動排線 ，繞線的外觀要求美觀整潔，并 且，要求能夠自動根據(jù)設置對繞線匝數(shù)進行計數(shù)。 設計的參數(shù)要求為轉(zhuǎn)子的軸向尺寸為 150mm，徑向可進給 100mm。每分鐘最 大繞線速度要求可達到 600r/min。 1.2 當前發(fā)展狀況 最初的繞組的生產(chǎn)是完全手工生產(chǎn)的，就是依靠人用手將電磁線按照一定

22、 的規(guī)律繞制到電機轉(zhuǎn)子上，并且由人來對骨架上的電磁線圈匝數(shù)進行計數(shù)的。 生產(chǎn)效率低下，工作強度很大，完全已經(jīng)不再適用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)。 半自動繞線機的工作是將一個繞組的骨架，固定在一個由電機帶動的軸上。 通電以后電機帶動軸以一定的速度旋轉(zhuǎn)，將電磁線纏繞到骨架上。同時，在電 機的輸出端裝一個計數(shù)裝置來對電機的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進行計數(shù)，來控制纏繞的匝數(shù)。 但是，在纏繞過程中，排線還是由手工完成的，半自動繞線機的操作者，必須 同時進行排線和觀察注意電磁線的匝數(shù)，這樣操作者才能在適當?shù)臅r候停機， 控制線圈的繞制。 半自動比以前的純手工生產(chǎn)在一定的程度上提高了生產(chǎn)的效率，但是線圈 的生產(chǎn)在一定的程度上還是依賴手工

23、，線圈的質(zhì)量與操作者的技術(shù)水平和工作 狀態(tài)還有很大的聯(lián)系。難以生產(chǎn)出質(zhì)量完全一致符合生產(chǎn)要求的產(chǎn)品來。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，控制技術(shù)也得到了空前的發(fā)展，各種單片機， plc，微型計算機開始應用于機械控制系統(tǒng)中。 自動繞線機基本上由三部分組成。一部分基本和半自動繞線機相同，是由 電動機帶動一個夾頭，夾頭上固定繞組的骨架。電機的轉(zhuǎn)動帶動骨架按照要求 的速度和方式轉(zhuǎn)動，來完成繞線工作過程。另一部分是自動排線機構(gòu)。由于各 種自動繞線機生產(chǎn)的繞組特點不同，生產(chǎn)方式也不一樣，所以自動排線的機構(gòu) 有很多種。根據(jù)不同的生產(chǎn)要求，自動繞線機的結(jié)構(gòu)和形式也有著很大的差別。 第三部分是軟件控制部分，不管是繞線機構(gòu)

24、還是排線機構(gòu)都是在控制部分的控 制與管理之下進行的。生產(chǎn)不同的繞組應該是用不同的繞線方法，來完策劃過 年不同的繞線工作。而這都是由控制部分來完成的，當參數(shù)的設定不同時，控 制部分將會對繞線部分還排線部分實行不同的控制策略。這樣就能在同一臺繞 線機上生產(chǎn)不同的規(guī)格的繞組，使得生產(chǎn)有了一定的柔性，生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍也 相應的得到加寬了。 自動繞線機雖然結(jié)構(gòu)形勢有所不同，但是基本原理都是相同的。繞線機構(gòu) 帶動繞組骨架按照規(guī)定的方式旋轉(zhuǎn)，將電磁線纏繞在繞組的骨架上。同時電磁 線給線的位置由排線機構(gòu)來確定，并且保證給線的位置由控制單元控制按照一 定的方式不斷變化。這樣，電磁線就按照一定的規(guī)律被纏繞到了繞組的

25、骨架上 了。整個過程中各個動作都是由電腦控制的，無論是繞線機構(gòu)中電機的轉(zhuǎn)速還 是排線機構(gòu)的給線位置都是經(jīng)過電腦計算的，通過各種控制算法精確控制的。 自動繞線機有其自身的明顯優(yōu)點:它將人從繁重的繞線勞動中解放了出來， 不緊繞線有機械來完成，就連排線也是在電腦的控制下由機械完成的。它不僅 減輕了勞動的強度，也大大提到了勞動生產(chǎn)效率。由于有了電子設備的控制， 無論繞線排線都能以最高的速度進行，不再受到人腦的反應速度的限制。自動 繞線機不在依賴于人工的操作，這樣就可以使生產(chǎn)質(zhì)量得到保證。操作者在生 產(chǎn)過程中只是在運行前設定參數(shù)，而繞線過程中人不參與，這樣無論操作者有 沒有經(jīng)驗懂不懂繞線技術(shù)，只要設定同

26、樣的參數(shù)都可以生產(chǎn)出同樣的質(zhì)量的繞 組。這樣產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性有了很大的提高。 2 總體方案設計 2.1 機械設計的步驟和方法 一部機器的質(zhì)量基本上決定于設計質(zhì)量。制造過程對機器所起的作用，本 質(zhì)上就在于實現(xiàn)設計時所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機器的設計階段是實現(xiàn)機器好壞 的關(guān)鍵。 我們在設計過程中要盡可能多的利用已有的成功經(jīng)驗來工作。要很好的把 繼承與創(chuàng)新結(jié)合起來，才能設計出高質(zhì)量的機器。作為一部完整的機器，它是 一個復雜的系統(tǒng)。要提高設計質(zhì)量，必須有一個科學的設計程序。它基本上包 含四個過程： （1）計劃階段（2）方案設計階段(3)技術(shù)設計(4)技術(shù)文件的編制 根據(jù)以上設計程序圖，我首先對繞線機的工

27、作原理進行了分析，以確定繞 線機的總體結(jié)構(gòu)。電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和繞線機送線部分的位置關(guān)系示意圖如圖 2 所示。 轉(zhuǎn)子實物圖 1 如下： 圖 1 轉(zhuǎn)子實物圖 （1）送線機構(gòu)下移和上移 這一動作的完成要靠導線機構(gòu)的上下來進行,本人完成這一動作的機構(gòu)設計 如下圖 2 所示 圖 2 送線機構(gòu)示意圖 （2）轉(zhuǎn)子的順時針和逆時針旋轉(zhuǎn) 纏繞過程中,轉(zhuǎn)子先要逆時針轉(zhuǎn)動然后再逆時針轉(zhuǎn)動,在一個線圈的繞制過 程中，由于繞線機要求順逆時針旋轉(zhuǎn)速度快,精度要求高,選用一般的步進電機 和三相交流電及很難達到所需的工作要求。因此決定選用伺服電機作為轉(zhuǎn)子的 動力源。 根據(jù)工作要求，轉(zhuǎn)子部分的結(jié)構(gòu)設計示意圖如下圖 3： 圖 3

28、轉(zhuǎn)子機構(gòu)示意圖 （3）進給機構(gòu) 漆包線有一定的線徑，因此纏繞的時候必須有一定的進給運動，以保證線均勻的纏 繞在轉(zhuǎn)子上，要求繞線效果外觀均勻，美觀。 進給機構(gòu)必須是直線位移，使用絲杠螺母機構(gòu)將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)為直線移動，由于 步進電機良好的精度和可控性，使用步進電機作為進給運動的動力源是一個很 好的選擇。 進給機構(gòu)的運行的方式為步進電機通過三木撓性連軸器與減速器進行連接, 減速器連接絲桿,利用滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動進行進給,或者是步 進電機直接聯(lián)接絲杠螺母帶動導軌架移動來進給。下面對于用步進電機直接驅(qū) 動導軌的方式中，步進電機的運行規(guī)律進行設計的過程進行闡述： 設繞線機的繞線速度是 s=600r

29、/min；滾珠絲杠的導程 l=6mm，步進電機為 三相永磁步進電機采用三相六拍的運行方式，步距角為 =0.6，線徑 d=1.5mm, 則步進電機的運行速度為 =150r/min 由此可得脈沖頻率為 f=f=90000 次/分鐘=1500 hz 2.2 繞線機總體結(jié)構(gòu)的設計 將各部分的結(jié)構(gòu)組裝起來可以得到繞線機的總體結(jié)構(gòu)示意圖 4 如下所示： 圖 4 繞線機總體結(jié)構(gòu)示意圖 繞線機的總體結(jié)構(gòu)出來以后，將分別對各部分進行詳細的設計，本設計的 過程分為以下幾個過程： （1）主軸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設計 （2）機架導線機構(gòu)的設計 （3）送線進給機構(gòu)的設計 （4）整體箱體機構(gòu)的設計 下面將分章對各部分進行討論 3

30、轉(zhuǎn)子主軸結(jié)構(gòu)的設計 3.1 轉(zhuǎn)子主軸的方案設計 轉(zhuǎn)子主軸的結(jié)構(gòu)的設計如下圖 圖 5 轉(zhuǎn)子主軸結(jié)構(gòu)圖 3.2 轉(zhuǎn)子主軸結(jié)構(gòu)各部分的設計 3.2.13.2.1 三爪卡盤的設計三爪卡盤的設計 圖 6 三爪自定心卡盤結(jié)構(gòu)和工件安裝圖 a）結(jié)構(gòu) b）夾持棒料 c）反爪夾持大棒料 （1）三爪自定心卡盤的結(jié)構(gòu) 三爪自定心卡盤的結(jié)構(gòu)如上圖 a 所示，當用卡盤扳手轉(zhuǎn)動小錐齒輪時，大 錐齒輪也隨之轉(zhuǎn)動，在大錐齒輪背面平面螺紋的作用下，使三個爪同時向心移 動或退出，以夾緊或松開工件。它的特點是對中性好，自動定心精度可達到 0.050.15。可以裝夾直徑較小的工件，如上圖 b 所示。當裝夾直徑較大的外 圓工件時可用三

31、個反爪進行，如上圖 c 所示。但三爪自定心卡盤由于夾緊力不 大，所以一般只適宜于重量較輕的工件，當重量較重的工件進行裝夾時，宜用 四爪單動卡盤或其它專用夾具。 （2）用一夾一頂安裝工件 對于一般較短的回轉(zhuǎn)體類工件，較適用于用三爪自定心卡盤裝夾，但對于 較長的回轉(zhuǎn)體類工件，用此方法則剛性較差。所以，對一般較長的工件，尤其 是較重要的工件，不能直接用三爪自定心卡盤裝夾，而要用一端夾住，另一端 用后頂尖頂住的裝夾方法。 這種裝夾方法能承受較大的軸向切削力，且剛性大大提高，同時可提高切 削用量。本繞線機即是采用這種一夾一頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)。下圖 3-2 為卡盤實物圖 根據(jù)設計要求，轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)要小于 40mm，

32、因此在選擇卡盤的時候要求卡 盤的夾持范圍能夠滿足這一要求，但是又要使卡盤的地轉(zhuǎn)動慣量最小，外徑為 125mm 的輕型 k11 三爪自定心卡盤的正爪加緊夾持范圍是 2.540mm,符合設計 要求，因此選用這一自定心卡盤，該卡盤的具體型號為 k11125a，連接形式為 短圓柱連接方式。其重量為 5.0kg。 3.2.23.2.2 軸的設計及其校核軸的設計及其校核 由于卡盤為立式安裝，豎直方向的載荷必須用能夠承受較大軸向載荷的軸 承來承擔，因此設計中必須用到推力球軸承和深溝球軸承的組合，經(jīng)過反復計， 具體計算數(shù)據(jù)如下，繞線速度為 =600r/min，繞制一圈分為四個階段，因為這 四個階段的動力源都是

33、伺服電機，因此設個部分的時間相等，繞線機繞制的至 少為四極線圈，則轉(zhuǎn)子順時針或逆時針每次是 =90， 將繞線轉(zhuǎn)子等效為一個直徑為 100mm 長度為 100mm 的圓柱體，可得到轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)動慣量為 jk1=76.576kgcm2，質(zhì)量為 6.126kg。 三爪卡盤的質(zhì)量為 5kg，轉(zhuǎn)動慣量約為 jk2=108.433kgcm2。 222 12 76.576108.433185.009 kkk jjjkg cmkg cmkg cm 轉(zhuǎn)矩 185.00946.5tjknm 接下來按扭轉(zhuǎn)強度對軸的強度進行校核，這種方法是只按軸所受的扭矩來 計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩時，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應力

34、的辦法予 以考慮。在做軸的結(jié)構(gòu)設計時，通常用這種辦法初步估算軸徑。對于不大重要 的軸，也可作為最后計算結(jié)果。 本設計中，軸的最小直徑為 35mm。遠遠大于所要求的 2mm，因此軸的承載 能力合格，軸的強度是足夠的。 3.2.33.2.3 軸承的選用及校核軸承的選用及校核 本設計中選用了兩個深溝球軸承和一個推力球軸承,由于軸受到的徑向力很 小,因此省略對于深溝球軸承的校核過程,只對推力球軸承進行校核。 推力球軸承所承受的軸向力主要來自于繞線轉(zhuǎn)子和三爪卡盤的重力，繞線 轉(zhuǎn)子的重量 m1 =6.126kg,三爪卡盤的重量為 m2 = 5 kg。 由以上可知推理球軸承所受的軸向力為 12 6.1265

35、9.8109mgmmgn 對軸承進行設計 欲設計使用時間為 45000h 當量動載荷為 109n； 由 lh = 45000h 查表的 fh = 4.48 其中 fh 為壽命系數(shù) 軸承的轉(zhuǎn)速系數(shù)為 fn = 0.382 工況系數(shù)取 kf = 1 功率利用系數(shù) kn = 0.42 由以上數(shù)據(jù)可得當量載荷為 538 flnn ck k k k pn 由機械設計手冊選用 51202 推力球軸承。 51118 軸承的基本額定載荷為 65kn 遠遠大于它的當量載荷 538n，所以推力 球軸承滿足機械的設計要求。 當量載荷肯定大于 famin，因此軸承滿足要求。 為了保持徑向的運轉(zhuǎn)精度必須使用深溝球軸承進

36、行徑向定位，根據(jù)軸的結(jié) 構(gòu)決定選用 6010 和 61918 兩個深溝球軸承。因為軸的徑向載荷不大，不對深溝 球軸承校核了。 3.2.43.2.4 伺服電機的選型使用伺服電機的選型使用 由于繞線機較高的精度要求，所以決定使用價格較高的伺服電機而不使用 步進電機作為驅(qū)動機構(gòu)。 步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。 在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流 伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適 應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺 服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似

37、（脈沖串和方向信號）， 但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 1 控制精度不同 兩相混合式步進電機步距角一般為 3.6、 1.8，五相混合式步進電機 步距角一般為 0.72 、0.36。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如 四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為 0.09；德國百 格拉公司（berger lahr）生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān) 設置為 1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036， 兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。 交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。

38、以松下全數(shù)字 式交流伺服電機為例，對于帶標準 2500 線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部 采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當量為 360/10000=0.036。對于帶 17 位編碼器 的電機而言，驅(qū)動器每接收 217=131072 個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為 360/131072=9.89 秒。是步距角為 1.8的步進電機的脈沖當量的 1/655。 2 低頻特性不同 步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性 能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工 作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作 在低速時，一般應采用阻

39、尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器， 或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。 交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺 服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解 析機能（fft），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。 3 矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所 以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在 300600rpm。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其 額定轉(zhuǎn)速（一般為 2000rpm 或 3000rpm）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn) 速以上為恒功率輸出。 4 過載能力不同 步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機

40、具有較強的過載能力。以松 下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn) 矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這 種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機， 而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。 5.運行性能不同 步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn) 的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應處理 好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器 反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步

41、或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 6.速度響應性能不同 步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要 200400 毫 秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 msma 400w 交流伺服電機為例，從 靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速 3000rpm 僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求 不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。本繞線機正是因為高精度和高 的加速性能上考慮從而選擇伺服電機。 3.2.53.2.5 減速機的選用減速機的選用 繞線機的速度是 600 r/min ，所選擇的伺服電機的轉(zhuǎn)速最大可達到 2300 r/

42、min，因此大概可選用減速比為 1：3 的減速機進行減速。由于繞線機本身的 小體型的要求，決定選用 fastar 公司生產(chǎn)的精密行星減速器。 根據(jù)繞線機的整體布局，決定采用通過法蘭連接電機的 fpls 型減速機。 fpls 型減速機的主要性能特點及應用領(lǐng)域如下： 因其高緊密、高可靠性，廣泛應用于需要大輸出扭矩和極低回程間隙的場 合，主要適用于軍事、航空、航天等領(lǐng)域。也應用在以下產(chǎn)品的高等級設備中： 數(shù)控機床、切割機、雕刻機、注塑機、繞線機、印刷機械、木工機械、包裝機 械、半導體機械、醫(yī)療機械、機械手、紡織機械、搬運機械、工程機械、自動 控制設備等行業(yè)。 3.2.63.2.6 手輪和頂尖的設計及

43、使用手輪和頂尖的設計及使用 因為轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)子軸上隨軸一起轉(zhuǎn)動，光用三爪卡盤固定轉(zhuǎn)子軸使轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動時，會在軸的另外一端產(chǎn)生比較大的跳動，所以必須將軸的另外一端固定， 采用一夾一頂?shù)姆绞侥軌蚝芎玫慕鉀Q這一問題。 頂尖與機床配合的錐度一般為莫氏 27 號。頂尖尖部的徑向圓跳動一般為 0.010.02；精密級為 0.0050.01 頂尖分為固定頂尖、回轉(zhuǎn)頂尖、撥動頂尖 和復合頂尖等。固定頂尖主要用于加工精度高的工件和工件轉(zhuǎn)速低的場合，其 中半缺頂尖適用于加工直徑較小的工件；帶壓出螺母頂尖適用于經(jīng)常更換頂尖 的場合；鑲硬質(zhì)合金頂尖適合于工件轉(zhuǎn)速較高的場合?；剞D(zhuǎn)頂尖多采用圓錐滾 子軸承做前軸承，可定期調(diào)

44、整預加負荷來補償磨損，主要用于加工較重工件或 工件轉(zhuǎn)速較高場合，回轉(zhuǎn)頂尖包括插入式、錐形式和彈性式；插入式回轉(zhuǎn)頂尖 帶有一套可換頂尖頭；錐形回轉(zhuǎn)頂尖適用于支撐大孔徑棒料和管材；彈性回轉(zhuǎn) 頂尖在工件的熱變形時能自身調(diào)節(jié)。撥動頂尖以內(nèi)外棱刀傳遞扭矩，定心精度 高；以外棱刃傳遞扭矩的波動頂尖，對整個工件的圓柱面都可以加工。 手輪是標準件，在設計過程中選用合適的手輪即可。 4 機架導線機構(gòu)的設計 4.1 伺服電機選用 由前面的章節(jié)可知導軌滑塊在 1/40s 內(nèi)必須從上向下或是從下向上移動一 個轉(zhuǎn)子軸向尺寸的范圍,本設計中,轉(zhuǎn)子的軸向尺寸范圍為 l150mm,因此假設 1/40s 內(nèi)滑塊在豎直方向上移動

45、 160mm,由此可得滑塊的線速度為: v= 6400 mm/s 根據(jù)設計同步帶的半徑為 18mm,可得出同步帶輪的轉(zhuǎn)速為: 356 r/min 負載扭力應該計算滑塊上升時的扭力,估算滑塊的重量為 m = 1.2kg,則負載 扭力為: 1.2 9.8 0.0180.21168 l tmgrnm 負載慣量的計算： j1為滑塊的慣量 2 12 1.2 182388.8jmrkgmm j2為三木撓性連軸器轉(zhuǎn)動慣量 622 2 709.3 107.093jkgmkgmm 馬達軸轉(zhuǎn)動慣量為 j = j1 + j2 = 388.8 + 7.093 = 395.5 kgmm2 選伺服馬達條件 負載扭力（tl

46、）馬達額定扭力 pa + p0 =12 倍馬達額定輸出功率 nm 馬達最大轉(zhuǎn)速 負載慣量（jl）35 倍馬達轉(zhuǎn)子慣量 依條件選定：三菱的 hc-sfs 201(b)中慣量中容量伺服電。 4.2 撓性連軸器的選用 4.2.14.2.1 三木撓性連軸器使用范圍三木撓性連軸器使用范圍 繞線機為高精密機器，一般撓性連軸器遲滯現(xiàn)象過大。不適合轉(zhuǎn)速變化速 度過快的機器，因此為了使電機與輸出軸的連接可容納一定的同軸度誤差又具 有較小的遲滯現(xiàn)象，決定使用三木撓性連軸器。 sfc 是夾緊轂采用輕質(zhì)、高強度強力鋁合金的板彈簧式連軸器，扭轉(zhuǎn)剛性 極高，可滿足高應答需求。 采用完全不使用 rohs 禁止使用物質(zhì)的環(huán)保

47、型設計。此外，夾緊轂外徑根據(jù) 所采用孔徑不同，確保使用最小限度的尺寸，實現(xiàn)了超低慣性的設計，具有出 色的功能。 各種型號均備有采用單組板簧式的超剛性 sfcsa2 型和與中間體相介配置 雙組板簧的具有撓性的 sfc-da2 型。 4.2.24.2.2 sfcsfc 連軸器具體特性如下連軸器具體特性如下 1.超高剛性： 是夾緊轂采用輕質(zhì)、高強度強力鋁合金的板簧式連軸器，扭轉(zhuǎn)剛性極高， 可滿足高應答需求。 符合 rohs 標準： 采用完全不使用 rohs 禁止物質(zhì)的環(huán)保型設計。 2.超低慣性： 夾緊轂的外徑形狀可隨您所采用的孔徑變更，小孔徑時外徑也減小，可將 慣性抑制在最小限度，最適合于高加速運轉(zhuǎn)

48、。 根據(jù)你所采用的孔徑進行組合，共有三種形狀類型。 圖 7 三種形狀類型 可用于錐度軸： 可將錐度接合器安裝到伺服馬達錐度軸上，采用夾緊轂的接合。 簡單、確實、無背隙： 與軸的接合采用夾緊方式，僅緊固左右 2 個螺栓即可完成安裝。動力傳動 均采用摩擦接合，沒有背隙。連軸器兩側(cè)的夾緊轂采用專用制具進行定心，確 保了同心度。 圖 8 專用制具定心 牢固的軸接合： 夾緊轂耐振動，抗沖擊，可達到牢固的接合。軸接合為用一個螺栓的夾緊 方式。軸保持力根據(jù)使用孔徑而不同，但在標準孔徑范圍內(nèi)可獲得足夠的連軸 器容許扭矩。 隔熱： 板簧組是由單片不銹鋼制的板簧組合而成，不易將來自伺服馬達的熱傳導 到從動軸側(cè)，可

49、降低因熱膨脹所致的精度標準偏差。 4.2.34.2.3 sfc-080sa2sfc-080sa2 具體參數(shù)具體參數(shù) 根據(jù)伺服電機輸出軸徑為 22mm，輸出轉(zhuǎn)矩為 0.217nm，功率為 7.89w 決 定選用 sfc-080sa2 連軸器。 4.2.44.2.4 sfc-080sa2sfc-080sa2 安裝方式安裝方式 產(chǎn)品左右內(nèi)徑的同心度通過使用專用夾具可進行高精度地組裝。萬一產(chǎn)品 受到強烈沖擊時，將不能確保產(chǎn)品的組裝精度，有在使用過程中出現(xiàn)破損的可 能性。請在搬運產(chǎn)品等時要十分小心。 1確認夾緊螺栓已經(jīng)松動后，請清除軸以及連軸器內(nèi)徑面上的灰塵、垃圾 和油污等。（油污可用棉布等擦拭掉，有必

50、要的話可進行除脂作業(yè)。） 2將連軸器插到軸內(nèi)時，請不要對元件部分進行壓縮和牽拉等過度施加外 力下插入。特別是當將連軸器安裝到馬達上后將連軸器插到對方軸上時，有時 會誤對其施加過大的壓縮力，請加以注意。 3在兩個夾緊螺栓處于松動狀態(tài)下，請確認連軸器是否能夠沿軸向旋轉(zhuǎn)方 向輕移動。當不能平穩(wěn)移動時，請重新調(diào)整兩個軸的定心。 雖然建議將此方法作為確認左右同心度的簡易方法使用，但不能使用同樣 的確認方法時，可對機械部件進行精度管理，用其他測量方法來確認安裝精度。 圖 9 三木撓性聯(lián)軸器 4確認對軸向沒有壓縮和牽拉等作用力后，保持夾緊轂全長與兩個軸相接 處的位置，將 2 個夾緊螺栓緊固到所規(guī)定的扭矩。

51、5 送線進給機構(gòu)的設計 5.1 送線進給機構(gòu)總體設計 繞線機送線進給機構(gòu)采用絲杠螺母帶動送線導軌機構(gòu)進行動作，其設計的 局部視圖如下圖所示: 圖 10 送線進給機構(gòu)局部試圖（一） 圖 11 送線進給機構(gòu)局部視圖（二） 5.2 直線導軌的選擇 5.2.15.2.1 導軌副的組成、種類及其應滿足的要求導軌副的組成、種類及其應滿足的要求 1 導軌副的種類 導軌副主要由承導件和運動件兩大部分組成。運動方向為直線的稱直線運 動導軌副，為回轉(zhuǎn)的稱回轉(zhuǎn)運動導軌副。常用的導軌副的種類很多，按其接觸 面的摩擦性質(zhì)可分為滑動導軌、滾動導軌、流體介質(zhì)摩擦導軌等等。 按其結(jié)構(gòu)特點可分為開式（借助重力或彈簧彈力保證運動

52、面與承導面之間 的接觸）導軌閉式（只靠導軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運動件與承導面之間的接觸） 導軌。 2 導軌副應滿足的基本要求 機電一體化系統(tǒng)對導軌的基本要求是導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、 耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。 對精度要求高的直線運動導軌，還要求導軌的承載面與導向面嚴格分開； 當運動件較重時，必須設有卸荷裝置，運動件的支撐必須符合三點定位原理。 5.2.25.2.2 滾動導軌副的類型與選擇滾動導軌副的類型與選擇 1 直線運動滾動導軌副的特點及要求 滾動導軌作為滾動摩擦副的一類，具有許多優(yōu)點： 1) 摩擦系數(shù)?。?.0030.005），運動靈活； 2) 動、靜摩擦系數(shù)基

53、本相同，因而啟動阻力小，而不易產(chǎn)生爬行； 3) 可以預緊，剛度高； 4) 壽命長； 5) 精度高； 6) 潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次裝填，長期使用； 7) 由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。 2 滾動導軌的缺點是： 導軌面與滾動體是點接觸或是線接觸，所以抗振性差，接觸應力大； 對導軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高，若滾動體 的直徑不一致，導軌表面有高低，會使運動部件傾斜，產(chǎn)生振動，影響運動精 度； 結(jié)構(gòu)復雜、制造困難、成本較高； 對臟物比較敏感，必須有良好的防護裝置 3 對滾動導軌副的基本要求： 1) 導向精度：導向精度是導軌副最基本的性能指標。移動件在沿導軌運動 時，不論有無

54、載荷，都應保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性。這是保證 機床運行工作質(zhì)量的關(guān)鍵。各種機床對導軌副本身平面度垂直度及等高、等距 的要求都有規(guī)定或標準。 2) 耐磨性：導軌副應在預定的使用期內(nèi)，保持其導向精度。精密滾動導軌 副的主要實效型式是磨損。因此耐磨性是衡量滾動導軌副性能的主要指標之一。 3) 剛度：為了保證足夠的剛度，應選用最合適的導軌類型、尺寸及其組合。 選用可調(diào)間隙和預緊的導軌副可以提高剛度。 4) 工藝性：導軌副要便于裝配、調(diào)整、測量、防塵、潤滑和維修保養(yǎng)。 5.2.35.2.3 線性滑軌的配置線性滑軌的配置 線性滑軌能承受上、下、左、右方向負荷，因此可根據(jù)機臺結(jié)構(gòu)與工作負 荷方向

55、配置線性滑軌組。 根據(jù)設計要求選用 egw30sb 型號的直線導軌，采用兩支滑軌滑塊移動配置 的方式。 egw30sb 的三視圖如下圖所示： 圖 12 直線滑軌三視圖 5.3 滾珠絲杠的設計 絲杠螺母傳動屬于螺旋傳動。絲杠又可稱為螺桿。絲杠螺母傳動又可稱絲 杠副傳動。 螺旋傳動按用途可分為傳力螺旋、傳導螺旋和調(diào)整螺旋等。 螺旋傳動按螺紋間摩擦狀態(tài)又可分為滑動螺旋、滾動螺旋和靜壓螺旋三大 類。 滾珠絲杠螺母傳動屬于滾動螺旋傳動。滾動螺旋傳動的滾動體有球和滾子 兩大類。球又稱滾珠。應用最廣泛的是以球為滾動體的滾珠螺旋傳動滾珠 絲杠副。 滾珠絲杠副作為精密、高效的傳動元件在精密機床、數(shù)控機床得到廣泛

56、應 用，在機械工業(yè)、交通運輸、航天航空、軍工產(chǎn)品等各個領(lǐng)域應用得很普遍， 可作為精密定位自動控制、動力傳遞和運動轉(zhuǎn)換。 隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，滾珠絲杠的使用范圍越來越廣，目前我國有 專業(yè)工廠參照 iso，按照國家標準規(guī)定的參數(shù)及精度標準組織生產(chǎn)。軸頸端部 結(jié)構(gòu)尺寸標準，用戶不必自行設計制造，可以根據(jù)使用工況選擇某種結(jié)構(gòu)類型 的絲杠，再根據(jù)載荷、轉(zhuǎn)速等等條件按規(guī)定的計算方法選定合格的尺寸型號和 組合單元向有關(guān)廠家訂貨，可以獲得更加好的經(jīng)濟效果。 滾珠絲杠副傳動與滑動絲杠傳動相比其主要特點是： 1) 傳動效率高。一般可達 95%以上，是滑動絲杠傳動的 24 倍。 2) 運動平穩(wěn)，摩擦力小、靈敏

57、度高、低速無爬行。 3) 可以預緊、消除絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度。 4) 定位精度和重復定位精度高。 5) 使用壽命為普通滑動絲杠的 410 倍甚至更高。 6) 同步性好，用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的部件或裝置時， 可獲得較好的同步性。 7) 使用可靠、潤滑簡單、維修方便。 8) 不自鎖。可逆向傳動，即螺母為主動，絲杠為被動。旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€ 運動。 由于繞線機要求的高定位精度、高的靈敏度、無大的間隙等原因，所以選 用滾珠絲杠副，來進行漆包線的進給。 根據(jù)送線導軌架的結(jié)構(gòu)尺寸，選用 hiwin 公司的 fsw36-6b2 滾珠絲杠。 外形圖如下： 圖 13 hiwin 產(chǎn)的

58、fsw 滾珠絲杠 由于繞線機的重量與動負荷的要求差距很大，絲杠螺母能夠遠遠滿足負荷 要求，固省略校核過程。 本設計中，因為機構(gòu)的絲杠是直接和外部空氣接觸的，散熱快，熱膨脹不 明顯，因此采用兩端固定的結(jié)構(gòu)。 5.4 滾動軸承的校核 絲杠螺母機構(gòu)采用兩端固定的結(jié)構(gòu)，使用的兩個角接觸球軸承和兩個深溝 球軸承，分為兩組，兩個角接觸球軸承各自背向安裝，因為絲杠所受的主要是 軸向力，所受徑向力不大，因此，只需校核角接觸球軸承的強度即可。 深溝球軸承的型號為 6006，角接觸球軸承的型號為 7006cj。 根據(jù)估算，導線支架結(jié)構(gòu)加上滑塊的重量 m 大概為 100kg，其重力為 980n。線性滑軌的動摩擦系數(shù)

59、為 0.004。因此軸承所受的軸向力 fa = 980 0.004 = 4 n，角接觸球軸承的基本額定動載荷為 11.5103n，遠遠大于 4n，因此所選軸承能夠滿足工作要求。 5.55.5 步進電機的選型步進電機的選型 5.5.15.5.1 步進電機的特點種類步進電機的特點種類 步進電機又稱脈沖電動機。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的執(zhí)行元 件。其輸入一個電脈沖就轉(zhuǎn)動一步，即每當電動機繞組接受一個電脈沖，轉(zhuǎn)子 就轉(zhuǎn)過一個相應的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及 其頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入脈沖數(shù)的數(shù)量、頻 率以及電動機繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。很容易用微機 實現(xiàn)數(shù)字控制。 步進電機具有以下的特點，使得用步進電機作為驅(qū)動器成為可能： 1) 步進電機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（電源電壓的波動、電流的大 小與波形的變化、溫度等）的影響。只要在它們的大小未引起步進電機