畢業(yè)設(shè)計--小型自動點膠機機械平臺設(shè)計

1、 圖書分類號：密 級：畢業(yè)設(shè)計(論文)小型自動點膠機機械平臺設(shè)計SMALL AUTOMATIC DISPENSER MECHANICAL PLATFORM DESIGN學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。論文作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定，即：本校學生在學習期間所完成的

2、學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 要在傳統(tǒng)人工點膠機的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題的基礎(chǔ)上，本課題設(shè)計一種由可編程控制器（PLC)編寫程序控制步進電機驅(qū)動滾珠絲杠自動控制X Y Z三個方向運動的點膠機，該點膠機在人工點膠機的基礎(chǔ)上將手動驅(qū)動絲杠換成步進電機驅(qū)動絲杠運動，提高了工業(yè)自動化，減少勞動力和

3、提高點膠的精確度。絲杠的運動和點膠頭的動作均由PLC控制。設(shè)計的三軸全自動點膠機靈敏度高，工作效率高。設(shè)計的主要內(nèi)容包括：滾珠絲杠螺母副各項參數(shù)的計算，步進電機各項參數(shù)計算與選取，減速箱的各項參數(shù)計算與選取，本設(shè)計在確定點膠機總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，再進行受力分析和設(shè)計計算，最后進行必要的相關(guān)校核。本次畢業(yè)設(shè)計非標準件零件圖和整體設(shè)計裝配圖都是用CAD繪制的，在計算機上將點膠機的設(shè)計圖紙CAD化，大大提高了設(shè)計效率關(guān)鍵詞：點膠機；懸臂式；步進電機；滾珠絲杠；PLC Abstract In traditional artificial points glue machine of developm

4、ent status and exists problem of based subject, this subject design a by can programming controller(PLC) prepared program step into motor drive ball screw control x y z three a direction movement of points glue machine, the points glue machine in artificial points glue machine of based subject will

5、manual drive screw replaced step into motor drive screw movement, improve has industrial automation, reduced labor and improve points glue of precision. Screw motion and dispensing head movements are controlled by PLC. Design of three-axis automatic dispensing machine high sensitivity, high working

6、efficiency. designs include: ball screw nut all parameters of calculation, the calculation and selection of parameters of the stepper motor, gearbox calculation and selection of the parameters, the design in dispensing the overall design is determined on the basis of further analysis and design calc

7、ulation of the force, and finally the necessary checking. The non-standard graduation design detail drawing and Assembly drawing are made dispenser on the computer, greatly improving the efficiency of design. Keywords: Dispensing machine Cantilever Stepper motor Ball screw PLC 全套圖紙 外文文獻扣扣 1411494633

8、目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1小型自動點膠機的研究背景及意義11.2小型自動點膠機的發(fā)展現(xiàn)狀11.3設(shè)計內(nèi)容及要求22設(shè)計方案32.1 機械部分32.2 電氣部分32.3控制部分32.4傳動部分33 點膠機各組成機構(gòu)參數(shù)的計算43.1 滾珠絲杠機構(gòu)各項參數(shù)的運算和驗證43.1.1滾珠絲杠螺母副的計算和選型43.1.2步進電動機減速箱的計算與選型63.1.3步進電動機各項參數(shù)的確定與計算73.2 X軸步進電機滾珠絲杠和減速箱各項參數(shù)的計算93.2.1輸入可編程器脈沖當量93.2.2滾珠絲杠的設(shè)計9 3.2.3直線移動導軌副的設(shè)計123.2.4一級減速箱的設(shè)計123.2.5步進

9、電動的設(shè)計133.3 Y軸（前后）方向傳動部件的選型與校核163.3.1控制步進電機信號的確定163.3.2滾珠絲杠螺母副的計算和選型163.3.3直線移動導軌的設(shè)計193.3.4步進電動機減速箱的選用193.3.5步進電動機的設(shè)計204可編程控制器控制254.1基本控制內(nèi)容254.2整體機構(gòu)布局244.3 PLC控制和單片機控制的特點244.4 驅(qū)動器的選用24結(jié) 論24 致謝30參考文獻311 緒論點膠機在各行各業(yè)中有著不可磨滅的作用。在電子機械行業(yè)，點膠機的是眾多機械設(shè)備中的必備設(shè)備，比如單片機，手機，工業(yè)儀表中。點膠機問世之前工業(yè)點膠都是勞動力代替的。在高自動化高效率的現(xiàn)代工業(yè)中，人工

10、點膠的速度遠遠不能跟上自動化生產(chǎn)的步伐。工人點膠效率低，低準確率，不良品多，適合點膠簡單圖的產(chǎn)品，無法滿足快速有效的自動化生產(chǎn)現(xiàn)狀。國內(nèi)中小型企業(yè)急需一款性價比高自動化高精準高的點膠機。三軸自動控制的點膠機的發(fā)明解決了這一難題。在知識就是力量的的當下，全自動三軸點膠機器大大促進了各行各業(yè)的生產(chǎn)效率，加強了工業(yè)自動化的水平。技術(shù)人員為了能滿足點膠機行業(yè)的復(fù)雜圖形的生產(chǎn)技術(shù)要求，把設(shè)計方案編寫成PLC程序，全自動點膠機能根據(jù)技術(shù)人員的設(shè)計要求做各種定向定位的精確運動，因此就誕生了全自動三軸點膠機。全自動三軸點膠機具有效率高，簡單方便控制，運動精度高完成各種高難度要求高的圖形點膠設(shè)備。1.1小型自動

11、點膠機的研究背景及意義隨著大量外企開拓國內(nèi)的市場，各行各業(yè)都急需一款高效率的全自動點膠機。國內(nèi)點膠機行業(yè)相對國外起步較晚，技術(shù)也不成熟，自主生產(chǎn)的點膠機自動化程度低，需要工人手動操作控制膠頭到達指定位置，到達指定位置后再手動擠膠，所以存在傳統(tǒng)手工點膠產(chǎn)品不良率高的現(xiàn)象。后來企業(yè)開始用點膠設(shè)備進行工業(yè)生產(chǎn)點膠，它的優(yōu)點是工人操作點膠設(shè)備能夠控出膠量，點膠比較均勻。缺點是人工操作點膠，自動化程度低，精確度不高，生產(chǎn)效率低，滿足不了和國外產(chǎn)品的競爭。因此國內(nèi)中小型企業(yè)為了提高市場競爭力，不斷升級產(chǎn)品，必須購買高精度高自動化的點膠設(shè)備。目前國內(nèi)電子廠百家爭鳴，正趕上創(chuàng)業(yè)高峰期，初期個體資本周轉(zhuǎn)不易，沒

12、有足夠的資金購買市場上叫先進的國外點膠設(shè)備。面對這樣的現(xiàn)狀本課題來研究小型自動點膠機機械平臺結(jié)構(gòu)，為了改善以往的點膠設(shè)備，設(shè)計一個PLC控制步進電機驅(qū)動滾珠絲杠能在三維立體空間精確進行進給運動的三軸自動點膠機。一方面這樣能提高給內(nèi)電子市場的競爭力，提高工業(yè)的自動化。另一方面價格也適中，能滿足中小型企業(yè)的需求。1.2小型自動點膠機的發(fā)展現(xiàn)狀在日新月異礦物質(zhì)時代的中國，作為世界第一經(jīng)濟體和世界第一工廠，政府的招商引資帶來了一大片海歸創(chuàng)業(yè)群體。各種新興行業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)應(yīng)用使得點膠機行業(yè)有著不可或缺的作用。在飲食，醫(yī)療器械，PCB單片機生產(chǎn)，紡織，激光焊接等領(lǐng)域你都可以看到點膠機的身影。更重要的是，我

13、相信在未來即將新興的新產(chǎn)業(yè)鏈中點膠機仍然會有很多潛在的市場，點膠機的應(yīng)用和發(fā)展也會邁向更高的自動化和智能化。點膠機的發(fā)展和各行各業(yè)的電子膠水的廣泛應(yīng)用有著很大關(guān)系。這是點膠機應(yīng)用廣泛和市場廣闊的前提。對于簡單的點膠設(shè)備，盡管經(jīng)過國內(nèi)的研究和創(chuàng)新，改良了運動進給的控制，能進行一些復(fù)雜疑難圖形的點膠生產(chǎn)。仍然存在點膠精確不高，運動靈敏度不夠，點膠設(shè)備噪聲大，絲杠等運動零件壽命短自動化程度不高等硬傷。因此，國內(nèi)點膠機發(fā)展升級的方向仍然是高精度進給運動控制，高自動化，高質(zhì)量的點膠設(shè)備。在這個優(yōu)勝劣汰的社會，點膠企業(yè)更要大膽改革，創(chuàng)新，學習國外先進的點膠技術(shù)。在自動化這塊，點膠機由傳統(tǒng)的人工點膠機發(fā)展為

14、半自動控制點膠機，如果從事簡單精度要求低的點膠技術(shù)生產(chǎn)，國內(nèi)的點膠設(shè)備可以滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求。當今中國點膠機廠家百家爭鳴，為提高企業(yè)核心競爭力，各點膠機廠家也研制和改良了點膠設(shè)備，盡管如此點膠行業(yè)仍然沒有飽和，還是一個具有潛力的好市場。在電子工業(yè)上研究和應(yīng)用雙組份點膠技術(shù)，是一個極具潛力和發(fā)展空間的領(lǐng)域：國外知名品牌的點膠設(shè)備，效率高，精確度也高，但是價格讓國內(nèi)企業(yè)望塵莫及。中國雙組份點膠市場缺乏核心競爭力，性價比也不高，但是產(chǎn)品質(zhì)量還需要投入更多資金研究開發(fā)新的點膠設(shè)備。1.3點膠機組成機構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容及要求主要內(nèi)容：在傳統(tǒng)人工點膠機基礎(chǔ)上設(shè)計一款懸臂式三軸全自動點膠機，要求X方向和Y方向滾珠

15、絲杠做進給運動的最大距離為500mm，Z向絲杠軸向進給運動的極限距離為300mm，用可編程控制器（PLC）控制三個方向的步進電機，步進電機帶動滾珠絲杠做進給運動到指定的位置，最后點膠控制器控制點膠頭完成點膠動作。設(shè)計要求；（1）滾珠絲杠雙螺母副的各項參數(shù)計算與驗證。 （2）步進電機減速箱的各項計算與驗證。 （3）步進電機的各項參數(shù)計算與驗證。 （4）可編程控制器（PLC）程序指令的編寫。 （5）存儲器和驅(qū)動器的分析與選擇。2設(shè)計方案2.1 機械部分點膠機的運動控制是根據(jù)步進電機帶動滾珠絲杠做直線進給運動。懸臂式結(jié)構(gòu)特點是控制方便，整體結(jié)構(gòu)簡單。整個結(jié)構(gòu)設(shè)計成Y軸滾珠絲杠固定在水平工作臺上，Z軸

16、絲杠部分與X軸絲杠部分連接在一起作為一個整體，在Y軸上整體以懸臂式固定。X，Y和Z三個驅(qū)動滾珠絲杠的步進電機由PLC控制，根據(jù)可編程控制器編寫的程序控制絲杠在各個方向的進給量到達指定的位置，最后點膠頭完成點膠控制。點膠機X軸和Y軸方向上滾珠絲杠進給的最大行程為500mm，Z軸方向滾珠絲杠的最大進給行程為300mm。2.2 電氣部分 選用步進電機控制具有編程簡單，反應(yīng)靈敏，功耗低，啟動周期短，調(diào)節(jié)變速方便，能實現(xiàn)點膠機各種控制要求，點膠位置控制精確且價格相對較低。步進電機驅(qū)動工作載荷產(chǎn)生的誤差不會積累，具有抗干擾性強，反應(yīng)靈敏，易于維護。還有就是步進電機空載啟動時不會出現(xiàn)丟步，堵轉(zhuǎn)，死機現(xiàn)象?？?/p>

17、以實現(xiàn)三個軸方向絲杠進給運動的精準定位，精度可達0.5mm。步進電機是由脈沖當量控制的，通過控制脈沖個數(shù)和脈沖的頻率就可以控制電機的輸出位移和轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，電機的轉(zhuǎn)向則通過脈沖輸入到各相繞組相序決定的。2.3控制部分 三個軸向方向的步進電機控制滾珠絲杠的進給運動，能到達工作行程范圍內(nèi)的任意位置。步進電機的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)可以控制絲杠螺母副的前進與后退，電動機的轉(zhuǎn)速控制絲杠直線進給的速度。三個步進電機再由可編程控制器輸入的程序來完成各種指定的動作，選用的PLC控制適合工業(yè)設(shè)備，抗干擾能力強，編程簡單，且易于維護。2.4傳動部分 設(shè)計采用可編程控制器控制步進電機的轉(zhuǎn)動，絲杠再驅(qū)動工作臺到達指定的位置。絲杠

18、傳動效率高，電動機克服摩擦阻力損失的功率較小，而且絲杠結(jié)構(gòu)性緊湊，剛性好，傳動精度高，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。步進電機控制絲杠運動穩(wěn)定準確到達指定的位置，絲杠進給運動的最大行程也符合設(shè)計。3 點膠機各項組成機構(gòu)參數(shù)的計算3.1 Z軸各組成機構(gòu)參數(shù)的運算和驗證根據(jù)設(shè)計的分析和計算要求，Z方向（上下）脈沖當量為=0.02mm/脈沖。3.1.1滾珠絲杠機構(gòu)各項參數(shù)的運算和驗證（1）Z向機構(gòu)工作時絲杠能驅(qū)動的最大負載 Z向步進電機驅(qū)動絲杠工作時，絲杠軸向承受的力有一個極限值，是由相對應(yīng)絲杠驅(qū)動工作負載產(chǎn)生的，絲杠所能承受最大軸向力也對應(yīng)一個最大工作負載，而且當知道工作平臺的重量時，可根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計書中的計

19、算公式，代入工作平臺50N時可得最大工作負載為70N。 （2）Z向機構(gòu)工作時絲杠驅(qū)動的最大動載荷當Z軸方向步進電機驅(qū)動絲杠運動最快速度為v=1m/min，滾珠絲杠副基本導程 =4mm在設(shè)計開始時已經(jīng)選好了，在絲杠最大進給速度下絲杠對應(yīng)一個最大轉(zhuǎn)速，根據(jù)已知絲杠的最快進給速度得n=1000v/ =250r/min。在已知絲杠的最大轉(zhuǎn)速和絲杠的使用壽命條件下，帶入T=15000h，由，絲杠的使用壽命圈數(shù)=225 （單位 106 r） ，即在絲杠最大轉(zhuǎn)速條件下絲杠可以轉(zhuǎn)動的極限圈數(shù)。=1.0為絲杠表面材質(zhì)處理后的硬度系數(shù)，根據(jù)公式： 式(3.1)計算出=468N（3）初選型號 絲杠軸向驅(qū)動的最大動載

20、荷已經(jīng)算出，對照表3-31查出，2002-3型滾珠絲杠副各項參數(shù)要求達標，此型號絲杠的各項參數(shù)如下，d。=20mm，=4mm，選用的絲杠為雙螺母型，因此滾珠的圈數(shù)是對稱的，有倆個，所以滾珠總?cè)?shù)為32=6圈，根據(jù)已知的條件計算此型號絲杠在最大進給速度下的最大動載荷，帶入數(shù)值可得Cn為5243N，大于上述計算的最大動載荷所以選用的2002-3型滾珠絲杠合理。（4）步進電機有效效率的計算 絲杠結(jié)構(gòu)緊湊傳動效率高，所以有效傳動效率在0.70.9范圍，絲杠進給運動時和直線移動導軌副之間存在摩擦角，會克服摩擦阻力損失一部分能量。根據(jù)公式當知道絲杠的導程和絲杠的公稱直徑時，就可以算得出Z向滾珠絲杠副直線進

21、給時的旋轉(zhuǎn)升角，帶入已知條件得螺旋升角為4°33。由公式可知只要知道絲杠進給運動時的螺旋升角和絲杠進給運動和直線導軌副之間的摩擦角，就可以計算出步進電機帶動滾珠絲杠副運動功率的有效傳動效率，將上面已知的摩擦角和螺旋升角代入得=96.4% 。 （5）剛度的驗算1）滾珠絲杠驅(qū)動負載承受壓力，會產(chǎn)生拉伸或者壓縮變形量。要想計算出絲杠工作時產(chǎn)生的形變量值得大小，要知道絲杠工作時連接步進電機一端和連接工作臺一端的軸向距離大小為600mm；還要知道的變量是剛的彈性模量E=和絲杠直徑參數(shù)為2.381mm以及絲杠底徑參數(shù)d2 為17.1mm，根據(jù)絲杠底徑，絲杠底面積=134.7。 結(jié)合上述變量參數(shù)可

22、得 式 (3.2) （其中后面的公式因為轉(zhuǎn)矩M值較小，有時可以省略。）。 式（3.3）格局上面的計算可知絲杠在工作載荷Fm工作時絲杠的拉伸或壓縮變形量大小=1×10-5mm 。 2）從產(chǎn)品型號表中可以得知絲杠進給運動時分為倆種情況計算： 式（3.4） 式（3.5）公式中，DW表示絲杠滾珠的直徑，毫米為單位;（外圈環(huán)），根據(jù)上式可求得絲杠單圈滾珠的數(shù)目，（內(nèi)圈環(huán)）；再根據(jù)公式Z圈數(shù)列數(shù)，帶入數(shù)值求得絲杠的滾珠總數(shù)目F為預(yù)緊力，單位為牛頓.點膠機機械平臺運動時絲杠產(chǎn)生預(yù)緊力，滾珠絲杠的的形變量與絲杠自身的預(yù)緊力大小成正比。Z=18是單圈滾珠總數(shù)，絲杠和直線導軌副之間的滾珠總數(shù)目 =186

23、=108 。根據(jù)絲杠自身預(yù)緊力和絲杠型變量的大小成正比，結(jié)合公式當?shù)弥獫L珠絲杠預(yù)緊力33.3N 時，帶入上面的形變量公式 =1.5×10-5mm , =1.2×10-6mm。 絲杠預(yù)緊力的大小和絲杠產(chǎn)生的形變量成正比，自身預(yù)警力取工作載荷的三分之一時，因此滾珠絲杠螺母副型變量會少產(chǎn)生二分之一，可得到絲杠形變量大小 =9×10-7mm。3）絲杠工作時總的形變量為、倆形變量之和，計算公式表達如下 式（3.6）帶入數(shù)值可得 =0.0384。查閱機械制造技術(shù)基礎(chǔ)得出結(jié)論，當絲杠拉伸或壓縮形變量變動范圍為32可選5級精度絲杠軸向運動距離范圍在500mm620mm。絲杠的闊度

24、也決定著絲杠的總型變量，當絲杠的闊度為600mm時，查閱機械制造技術(shù)基礎(chǔ)絲杠總變形量大小為0.0384 ，絲杠總的形變量沒有超出極限形變量的范圍。（6）失穩(wěn)現(xiàn)象最大工作載荷的計算滾珠絲杠是將圓周運動變?yōu)橹本€運動的傳動件，工作時受到軸向力和產(chǎn)生軸向力，工作時絲杠軸向支撐負載形成較大的軸向力，滾珠絲杠運動會不穩(wěn)定，振動大。失穩(wěn)時的工作最大載荷載荷?？筛鶕?jù)下面公式算出： 式（3.7）絲杠發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象驅(qū)動的負載，單位是牛頓;關(guān)系常數(shù)支撐桿穩(wěn)定安全常數(shù)絲杠和直線移動導軌之間長度 .根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)一書，考慮到絲杠的進給運動為垂直方向，可得到絲杠各項參數(shù) =4以及絲杠底徑 =17.1mm ，絲杠有倆個

25、截面慣性矩其中一個界面慣性矩 1444.89，K取3；從軸向固定處到滾動螺母之間的最大距離為600毫米 。根據(jù)上面壓感穩(wěn)定性校核公式，得最大載荷 692.5N和工作負載Fm=0.5N之間的關(guān)系如下，可知設(shè)計合理。根據(jù)上面的理論計算，壓桿穩(wěn)定性校核符合要求。3.1.2步進電動機減速箱的計算與選型選定的步進電機是二相混合式步進電機，0.75°是電機轉(zhuǎn)動做十拍驅(qū)動的步距角。傳動比i的確定前面步進電機的脈沖當量已經(jīng)確定，脈沖當量的數(shù)量和頻率可以轉(zhuǎn)化為控制步進電機的轉(zhuǎn)速和軸向進給量。 知道絲杠導程和步距角及絲杠的總型變量，由公式 式（3.8）解得傳動比i=0.73。綜上的計算理論所述可知Z向電

26、機控制傳動不需要減速箱。3.1.3步進電動機各項參數(shù)的確定與計算（1）步進電機驅(qū)動絲杠傳動時，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量和絲杠轉(zhuǎn)動慣量組成總轉(zhuǎn)動慣量。選定的滾珠絲杠各項參數(shù)上面已經(jīng)給出，參數(shù)=；步進電機軸向驅(qū)動時所承受的最大軸向負載G=100N。根據(jù)資料表4-1，所有做圓周運動零部件的轉(zhuǎn)動慣量都可以根據(jù)已知條件得出：=0.3Kg·cm2電機驅(qū)動工作臺工作時所消耗的轉(zhuǎn)動慣量。 =0.0064表示電機驅(qū)動絲杠所消耗的轉(zhuǎn)動慣量。查閱選定的步進電機相關(guān)資料，=4是電動機轉(zhuǎn)子工作時的自身轉(zhuǎn)動慣量。步進電機總轉(zhuǎn)動慣量有如下幾個轉(zhuǎn)動慣量組成：=+（+）=4.45 式（3.9）（2）在不同的工作工作負載下步進

27、電機所承受的軸向負載轉(zhuǎn)矩也是不一樣的。主要分為倆種方式，下面進行討論：1）步進電機空載啟動時，考慮到絲杠有效傳動效率高，沒有工作負載時電機克服絲杠和直線移動導軌之間摩擦的功損可以忽略。所以電機空載啟動時軸向驅(qū)動的最大負載計算公式如下 =+ 式（3.10）根據(jù)前面的計算可知，絲杠傳動的最大優(yōu)點是功損低，最大加速轉(zhuǎn)矩 =，考慮絲杠的傳動效率之后：= 式（3.11） 式（3.12）滾珠絲杠運動時能達到的最大進給速度，帶入數(shù)值=230。=計算出=0.13,為電動機驅(qū)動絲杠，考慮到摩擦阻力消耗的功損 式（3.13）表示導軌與傳動件運動接觸時的動摩擦系數(shù)沒有負載絲杠軸向運動時為0 Y向絲杠進給運動克服摩擦

28、的有效傳動率電機損失的輸出轉(zhuǎn)矩：2）步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩的計算與驗證可編程控制器通過開環(huán)系統(tǒng)控制電機，工作時額定電壓不穩(wěn)定變小時，步進電機轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，丟步有可能出現(xiàn)，情況嚴重時堵轉(zhuǎn)也可能出現(xiàn)。由以上分析，中各項參數(shù)確定后就可以求得最大靜轉(zhuǎn)矩，一定要質(zhì)疑安群系數(shù)的選取。綜上所述安全系數(shù)K=4滿足設(shè)計，所以4=0.122 式（3.14）90BYG2602行步進電動機是實驗設(shè)計開始初選的，最大靜轉(zhuǎn)矩的確定很重要，明顯4符合設(shè)計條件。（3）步進電動機各項參數(shù)的驗證1）計算步進電機在最快慢進給速度下的輸出轉(zhuǎn)矩上述控制步進電機的脈沖當量已知， 式（3.15）當確定最大進給速度和脈沖當量是可根據(jù)公式計算。從9

29、0BYG2602的運行矩頻特性可以看出，根據(jù)這個條件，絲杠工作時轉(zhuǎn)矩，步進電機運轉(zhuǎn)工作負載轉(zhuǎn)矩小于電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，符合設(shè)計理論，步進電機可以正常工作。2）步進電機最大運行頻率的計算當快速空載起動時的負載轉(zhuǎn)矩小于步進電機最大輸出轉(zhuǎn)矩時。設(shè)計正確選用選定的電動機；空載啟動電動機的運行頻率大于電動機輸出運行頻率，不能滿足設(shè)計要求需重新選定合適的電動機。=1200mm/min是步進電機帶動滾珠絲杠作直線進給運動的最大速度，=2000Hz表示的是步進電機最大工作運行頻率。20000Hz是步進電機 90BYG2602的最高轉(zhuǎn)動運行頻率根據(jù)表可知，符合選定的步進電機要求。3）啟動頻率的校核=4.45kg&

30、#183;步進電機工作時轉(zhuǎn)子和絲杠的轉(zhuǎn)動慣量之和， =4kg·是電動機除去滾珠絲杠移動部件轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動慣量，=1800Hz表示步進電機去除工作載荷獨自空載運轉(zhuǎn)啟動的最高頻率由查表4-5看出。步進電機可根據(jù)求得工作載荷的啟動頻率=1238.4Hz。 式（3.16）工作時確保啟動電動機的轉(zhuǎn)動頻率不大于1238.4Hz，這樣步進電機工作時的啟動就不會矢步。正常工作時，可編程控制器取為100Hz（即100脈沖/s），一般都是通過軟件調(diào)控實現(xiàn)電動機啟動頻率大小的增減。根據(jù)以上的理論計算，90BYG2602步進電動機各項參數(shù)達到指標，初選的步進電機合適。3.2 X軸步進電機滾珠絲杠和減速箱各項

31、參數(shù)的計算3.2.1輸入可編程器的脈沖當量X方向工作臺步進電機的脈沖當量選取=0.02mm/脈沖，經(jīng)計算和理論分析得出。3.2.2滾珠絲杠的設(shè)計（1）確定絲杠驅(qū)動的最大動載荷和最大工作載荷進給牽引力即滾珠絲杠承受的最大工作載荷，查表3-29，已知移動部件總重， ， 絲杠的各項參數(shù)v=1.2m/min， =4mm,n=1200v/ =300r/min計算表示X方向絲杠進給運動的最大轉(zhuǎn)速。，代入， =270(單位106 r)根據(jù)之前的公式計算得到。fw=1.1為絲杠的載荷系數(shù)， =1.0表示絲杠表面處理后的材質(zhì)系數(shù)， 式（3.17） 得 （2）滾珠絲杠的選定 選GD系列1604-3型滾珠絲杠副是長

32、沙雪諾精密絲杠制造工業(yè)有限公司生產(chǎn)的，絲杠各項參數(shù)直徑為16mm，為4mm， 3圈2列直線導軌圈數(shù)，絲杠精度等級初選5級，步進電機驅(qū)動的最大動載荷4612N，小于計算得到的最大動載荷，所以根據(jù)表3-31選定的5級精度絲杠是合適的。（3）傳動效率的計算 滾珠絲杠副傳動效率高通常取0.80.9范圍的系數(shù)，將公稱直徑 ，基本導程 ，根據(jù)下面公式 式（3.18）代入， =96.4% 是由上式計算得到的滾珠絲杠傳動效率。（4）剛度的驗算1）滾珠絲杠在驅(qū)動工作臺軸向承受的力會產(chǎn)生形變，因為絲杠本身材質(zhì)和外力的作用，絲杠產(chǎn)生形變的大小根據(jù)不同情況有著不同的形變量。查機械手冊一書，知絲杠的各項參數(shù)=2.381

33、mm，=13.1，在知道絲杠底徑的大小時就能確定絲杠的斷面積 式（3.19）得S=134.7絲杠驅(qū)動工作負載時 式（3.20）是所確定的截面慣性矩。是慣性矩的計算公式，絲杠產(chǎn)生的形變拉伸在公式中表示為“+” 絲杠產(chǎn)生的形變壓縮在公式中表示為“-”。絲杠形變公式第二項通常在計算時取0，因為絲杠的轉(zhuǎn)矩M一般小到接近0。所以上面的絲杠形變量公式可表示， 式（3.21） =7×10-5mm 表示經(jīng)計算滾珠絲杠在驅(qū)動工作載荷Fm所承受力產(chǎn)生的拉伸或壓縮形變量。 2）滾珠絲杠運動時會和直線導軌副摩擦產(chǎn)生形變，考慮到絲杠的預(yù)緊有否倆種情況： 式（3.22） 式（3.23）工作時絲杠的預(yù)緊力，單位是

34、牛頓.絲杠螺母副的形變量與預(yù)緊力大小成正比，值減小一半左右。Z=18表示絲杠單圈滾珠數(shù)目；5級精度絲杠為雙螺母絲杠， 32=6圈表示雙螺母絲杠總?cè)?shù)， =186=108 表示雙螺母絲杠滾珠總數(shù)量。根據(jù)設(shè)計要求,則， 。絲杠螺母副即3）絲杠總的形變量大小為 式（3.24） =0.0521。表示絲杠螺母副總形型變量根據(jù)表3-27可知，絲杠型變量為6，可知5級精度滾珠絲杠軸向行程范圍在630mm800mm之間任意的數(shù)值，滾珠絲杠闊度的大小為800mm，大小為0.0521 為絲杠工作時的總型變量，綜上易知。（5）絲杠支撐的最大工作載荷驗證當滾珠絲杠驅(qū)動的負載過大時，絲杠運動會發(fā)生失穩(wěn)跳動，。當絲杠驅(qū)動

35、負載運動時，絲杠發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的最大工作負載： 式（3.25） 要想求出絲杠發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象時的最大工作負載，必須要知道絲杠的剛彈性模量，絲杠底徑部分的截面慣性矩，絲杠穩(wěn)定安全系數(shù)，絲杠支撐系數(shù)還有滾珠絲杠鏈接步進電機和工作臺倆端的距離。根據(jù)制造技術(shù)基礎(chǔ)一書可得上面公式中的各項參數(shù) ， ， ； K= 3； 。將已知數(shù)據(jù)帶入絲杠產(chǎn)生失穩(wěn)的最大工作載荷公式，算出 6233N為產(chǎn)生失穩(wěn)時的最大工作載荷，工作負載Fm=2.5N小于絲杠即將產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象時的最大工作載荷，設(shè)計符合要求不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。根據(jù)以上的的理論計算，設(shè)計開始選取的5級精度。6N.m是90BYG2602步進電機的空載啟動時的最大輸出轉(zhuǎn)矩。3

36、.2.3直線移動導軌副的設(shè)計（1）支撐工作臺的滑塊參數(shù)設(shè)計支撐工作臺的滑塊使用壽命和工作負載有著大關(guān)系，當負載超過滑塊支撐的極限值時，滑塊容易損壞。三軸自動點膠機滑塊的設(shè)計是其重要的結(jié)構(gòu)特點。計算滑塊能承受的最大工作載荷時，一個滑塊全部承擔在其水平工作臺豎直方向的工作載荷，計算公式如下： 式（3.26）相要求的滑塊的極限支撐力，必須先知道工作載荷和工作平臺的重量，帶入式（3-24），為單滑塊所能承受垂直方向的。根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)一書相關(guān)內(nèi)容，。X向和Y向的行程寬度均為500mm在任務(wù)書中有規(guī)定，直線移動導軌副長度要超出500mm，通常工作行程大于工作臺的長度，根據(jù)要求，長度為直線移動導軌副保

37、證有一定的停放區(qū)域。（2）直線移動導軌壽命的設(shè)計絲杠驅(qū)動工作臺運動時，絲杠和直線導軌之間存在摩擦力，所以直線導軌材質(zhì)的硬度要大，摩擦的同時，導軌上也會產(chǎn)生積累熱量，溫度會提升。直線移動導軌的材質(zhì)，散熱性良好且能保持溫度小于，直線滾動導軌副上配有兩只精度為4級滑塊，考慮到直線滾動導軌副的臨界溫度絲小于，所以絲杠驅(qū)動工作臺上的工作載荷不要超過根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)，可得、，總的公式如下： 式（3.27）為直線滾動導軌副的最低距離額定壽命且小于上述選定的直線滾動導軌副的額定距離壽命L，所以選定的直線滾動導軌副符合設(shè)計。3.2.4一級減速箱的設(shè)計減小步進電機的轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可以減小絲杠的轉(zhuǎn)動慣量和工

38、作臺的轉(zhuǎn)動慣量。為了達到這一目的要在步進電機轉(zhuǎn)軸和滾珠絲杠之間增加一個一級齒輪減速箱，而且減速箱齒輪之間要沒有縫隙。減速箱的小齒輪和大齒輪分別固定在步進電機的輸出軸和滾珠絲杠軸的倆端。固定在步進電機輸出軸端的大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)構(gòu)，彈簧錯齒法消除側(cè)隙有利于提高步進電機的傳動效率可根據(jù)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書圖3-8。要想求的一級減速箱齒輪的傳動比，必須要知道控制電機的脈沖當量和步距角以及絲杠的導程。 mm/脈沖，。根據(jù)上面已知的條件大小齒輪減速比就可以計算出來，根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)一書可得一級減速傳動比公式： 式（3.28） 無錫市電機精密有限公司生產(chǎn)的JBF-7型齒輪減速箱能電動機的輸

39、出轉(zhuǎn)速的減速傳遞給滾珠絲杠。連接在電動機和滾珠絲杠倆端大小齒輪模數(shù)均為1mm，60:36減速箱倆齒輪的比，45調(diào)質(zhì)鋼是齒輪的材料，齒輪。， 20mm，10mm分別為減速箱大小齒輪的齒厚和減速箱的中心距。3.2.5步進電動機的設(shè)計（1）步進電機的功率全部轉(zhuǎn)化成步進電機和各傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量，這些機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量之和為根據(jù)各機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量公式，要想求得各機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量，要知道如下參數(shù)，絲杠倆支撐端的軸向距離， =；。根據(jù)以上的已知條件，步進電機帶動的零部件所消耗電機的功率轉(zhuǎn)化成步轉(zhuǎn)動慣量的計算公式：表示步進電機的一部分功率作用到絲杠上形成的轉(zhuǎn)動慣量。 表示步進電機消耗一部分功率客服摩擦阻力形成的轉(zhuǎn)動

40、慣量。90BYG2602為設(shè)計開始選擇的步進電機， =4表示電動機沒有連接絲杠獨自轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。綜上面的計算可知步進電機的總轉(zhuǎn)動慣量包括移動部件折算到步進電機的轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)子和絲杠的轉(zhuǎn)動慣量：=+（+） 式（3.29） 得=4.1（2）步進電機工作時在不同條件下驅(qū)動負載所承受的轉(zhuǎn)矩也是不同的。主要包括以下倆種情況：一個是步進電機快速空載起動沒有工作負載轉(zhuǎn)軸承受的轉(zhuǎn)矩，另外一個是步進電機有工作負載時的輸出轉(zhuǎn)矩。1）在沒有負載的情況下電機從靜止轉(zhuǎn)動時的輸出轉(zhuǎn)矩根據(jù)公式=+，由三個因素決定：根據(jù)上面的公式可知，步進電機空載啟動時的最大轉(zhuǎn)矩由三個部分組成，分別為最大加速轉(zhuǎn)矩，克服絲杠摩擦力的輸出

41、轉(zhuǎn)矩，克服絲杠預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力矩。這三部分可以全部折算到步進電機轉(zhuǎn)軸的輸出轉(zhuǎn)矩。絲杠傳動具有高效率，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好等優(yōu)點。由公式計算， 和在數(shù)值上遠大于，此時的數(shù)值接近0。 =+ 式（3.30） =，由于滾珠絲杠傳動副傳動存在傳動效率損失，所以縱向鏈的總效率系數(shù)取0.80.9之間數(shù)值。下面表示時步進電機空載啟動轉(zhuǎn)軸的最大加速轉(zhuǎn)矩： = 式（3.31）根據(jù)上面的最大加速轉(zhuǎn)矩公式可知，要想求得最大加速轉(zhuǎn)矩要知道步進電機空載運動時最快進給速度下對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速，還需要知道從靜止加速到最大轉(zhuǎn)速的時間，步進電機的步距角還有控制電機的脈沖當量。綜上所述結(jié)合已知的條件，。再根據(jù)式=，最大加速轉(zhuǎn)矩=，根據(jù)公

42、式，步進電機帶動滾珠絲杠 式（3.32） 要想求得電機克服絲杠傳動摩擦阻力的輸出轉(zhuǎn)矩時，結(jié)合公式可知要知道參數(shù)有工作臺支撐的工作負載，絲杠的直線移動導軌摩擦系數(shù)，還有步進電機驅(qū)動絲杠工作臺的有效傳動效率。代入數(shù)值 式（3.33）進而求得此情況下步進電機的最大輸出轉(zhuǎn)矩=+=0.057 式（3.34）2）步進電機空載啟動時的最大輸出轉(zhuǎn)矩驗證步進電機工作時存在著不安全不穩(wěn)定的現(xiàn)象，也可能出現(xiàn)故障影響工作效率。所以安全系數(shù)也是影響最大靜轉(zhuǎn)矩重要因素，當安全系數(shù)K=4時，根據(jù)公式可得步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩符合設(shè)計的條件為：4=根據(jù)選定電動機名牌上的信息可知參數(shù)，顯而易見4符合設(shè)計即步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩合適

43、。（3）步進電動機各項參數(shù)的驗證1）絲杠最大直線移動速度對應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩要想求的步進電機在最大進給速度下電機的軸向輸出轉(zhuǎn)矩，先要求出在最大進給速度下電機對應(yīng)的最大運行頻率。想要求得最大運行頻率，要先知道最大進給速度和脈沖當量的值。根據(jù)參數(shù)，/脈沖，帶入上述已知的參數(shù)。步進電機的最大輸出轉(zhuǎn)矩和電機的運行頻率成正比關(guān)系，通常情況下電機的運行頻率越大對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩也越大，根據(jù)機械設(shè)計制造技術(shù)基礎(chǔ)一書的輸出轉(zhuǎn)矩和運行頻率線性圖，可以得到在最大運行頻率對應(yīng)下的，遠遠小于電動機的輸出轉(zhuǎn)矩=5.0，符合設(shè)計意圖。2）最快空載移動時電動機運行頻率校核=2400mm/min表示電動機帶動絲杠最快空載進給速度，

44、=2000Hz表示此時電動機對應(yīng)的運行平頻率。根據(jù)選定的電動機名牌可知2000Hz是其最大進給速度下對應(yīng)的最大運行頻率，所以步進電機運行頻率校核正確。3）步進電機的極限情動頻率確定步進電機的啟動頻率不宜過大，通常選很小的啟動頻率，啟動頻率過大時，步進電機容易出現(xiàn)失步空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。要想求得步進電機克服慣性負載的啟動頻率，要知道kg·， kg·， 等參數(shù)。將上面已知的條件代入： 式(3.35） 步進電機克服慣性負載。綜上所述，只要電動機運行時的啟動頻率不超過1264.9Hz，步進電機就能穩(wěn)定的啟動加速，不會出現(xiàn)故障。結(jié)合以上的理論計算，90BYG2602步進電動機給X軸進給系統(tǒng)提

45、供動力合適。3.3 Y軸（前后）方向傳動部件的選型與校核3.3.1控制步進電機信號的確定輸入步進電機脈沖當量的個數(shù)和頻率大小分別轉(zhuǎn)化為步進電機的軸向位移和轉(zhuǎn)速，而且還成正比關(guān)系。取/脈沖。3.3.2滾珠絲杠螺母副的計算和選型（1）最大工作載荷和最大動載荷的計算 查表3-29，由最大工作載荷Fm的實驗計算公式，當絲杠驅(qū)動G =1000N的工作載荷，絲杠承受的最大軸向力 。要想求得步進電機帶動絲杠驅(qū)動的最大工作負載，要知道絲杠工作時的最大進給速度，根據(jù)最大進給速度和公式，可求對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)速，在知道絲杠的使用期限就可以求的絲杠的最大使用壽命圈數(shù)，最后再根據(jù)最大工作負載計算公式，得知載荷系數(shù)和絲杠材質(zhì)

46、硬度系數(shù)，就可以算出最大工作負載。各參數(shù)如下， ， 。選定T= 15000h為絲杠的使用期限(T=15000h為普通機電設(shè)備的使用壽命)，將參數(shù)代入公式，可得=270000000r。根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)一書，可得參數(shù)，計算公式如下 式（3.36） 最大動載荷 N（2）滾珠絲杠的選定 根據(jù)上面的計算結(jié)果，再根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)一書 GD系列1604-3型滾珠絲杠副是上海精密絲杠生產(chǎn)有限公司制造的，采用內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式結(jié)構(gòu)傳動效果更好，16mm為絲杠的公稱直徑， =4mm為絲杠的基本導程，3圈2列表示絲杠的循環(huán)滾珠，選取的絲杠生產(chǎn)制造精度等級為5級，根據(jù)以上Y方向最快的速度v=1.2m/m

47、in計算出的絲杠軸向承受的最大動載荷小于額定動載荷4612N，選定的絲杠合理。（3）絲杠的有效傳動效率 絲杠傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊，高效率，剛性好等優(yōu)點。絲杠在直線導軌副上傳動時摩擦角很小，所以相對的摩擦系數(shù)也很小，摩擦阻力小，能量損失低。要想求得有效傳動效率，必須先求的絲杠的螺旋升角，要想求得螺旋升角必須先知道如下參數(shù) ， ，再根據(jù)公式 式（3.37）算出 =5°33，取 =9，再將摩擦角和螺旋升角代入，可得 。（4）絲杠形變量的計算1）絲杠驅(qū)動負載工作時承受來自軸向的壓力會產(chǎn)生形變。所產(chǎn)生的形變量大小可根據(jù)公式計算出，需要知道絲杠倆支撐端的距離，剛的彈性模量，絲杠底徑部分的截面慣性據(jù)，

48、克服摩擦力的轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。a=800mm，=，根據(jù)機械設(shè)計手冊一書可得，mm絲杠公稱直徑， =13.1表示選定的5級精度絲杠的底徑，將以上數(shù)據(jù)帶入下面的公式： 式（3.38）底徑斷面積 求得絲杠底徑斷面面積后，在代入下面公式 式（3.39），絲杠工作時產(chǎn)生的拉伸形變量表示為“+”，絲杠壓縮產(chǎn)生的形變量表示為“-”。考慮到絲杠克服自身產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩很小接近0。 式（3.40）帶入數(shù)據(jù) mm 。 2）從產(chǎn)品型號可得步進電機帶動絲杠工作時滾珠與螺紋間的形變量大小，另外一種方法就是根據(jù)公式，分為倆種情況：第一種情況 式（3.41）第二種情況 式（3.42） 由上面的絲杠形變量計算公式可知，要知道絲杠的滾珠總

49、數(shù)目，單圈滾滾珠數(shù)目為內(nèi)圈滾珠數(shù)目和外圈滾珠數(shù)目之和。還要知道絲杠緊固的預(yù)緊力和絲杠驅(qū)動的最大工作負載。外內(nèi)圈滾珠計算公式 拉伸或者縮小總形變量值減小一半左右時，且滾珠絲杠設(shè)有預(yù)緊力，那么這個預(yù)緊力的大小為絲杠軸向支承的工作載荷大小的三分之一。Z=18表示絲杠單圈滾珠數(shù)目；32=6圈表示絲杠雙螺母副的滾珠總?cè)?shù)， =186=108 公式表示雙螺母滾珠絲杠的滾珠總數(shù)。333.3N為滾至絲杠預(yù)緊時的軸向預(yù)緊力 。則=7.9×10-5 mm， =6.67×10-6mm。=3.33×10-6mm表示絲杠產(chǎn)生形變的實際拉伸或縮小變形量，在滾珠絲杠預(yù)緊力的大小為軸向負載的三分

50、之一條件下產(chǎn)生的形變。3）根據(jù)上面?zhèn)z種情況下的形變量 式（3.43） 。根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)一書，絲杠的形變量與絲杠軸向形成范圍存在線性關(guān)系，根據(jù)線性表變動量允許36，對應(yīng)絲杠的軸向行程范圍630mm800mm之間。而且絲杠的闊度也和絲杠的形變量存在對應(yīng)關(guān)系。（5）絲杠發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象時的最大工作負載滾珠絲杠驅(qū)動工作負載運動時會承受來自軸向的壓力，工作負載越大，相應(yīng)的絲杠承受的軸向力也越大，但是當絲杠承受的最大工作負載超過一臨界值時，絲杠轉(zhuǎn)動會發(fā)生振動幅度大，不穩(wěn)定現(xiàn)象，此時對應(yīng)的臨界載荷公式： 式（3.44） 絲杠發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的最大載荷，單位為牛頓;上式中要求得臨界最大工作載荷，要先知道絲杠支撐

51、系數(shù)，壓桿穩(wěn)定系數(shù)，絲杠底徑部分的界面慣性矩，絲杠倆支撐端的距離和剛彈性模量。等這些參數(shù)確定后即可得發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象時的臨界負載。.根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計一書可得上式中各項參數(shù)值 mm， 1， K取3絲杠正常驅(qū)動時； a=800mm。結(jié)合以上條件求得 6233N為絲杠即將失穩(wěn)時的最大工作載荷，工作載荷Fm=5N遠小于絲杠發(fā)生失穩(wěn)時的最大工作載荷，顯而易見工作時絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。根據(jù)以上的計算，設(shè)計開始選定的滾珠絲杠螺母副最大工作載荷小于臨界載荷，設(shè)計合理。3.3.3直線移動導軌的設(shè)計（1）支撐工作臺滑塊的設(shè)計影響使用壽命的長短最重要的因素就是絲杠軸向承受的工作負載。水平工作臺的運動在雙導軌上位移

52、，由四個滑塊在水平工作臺四個角下面支撐。單滑塊所受的最大垂直方向載荷為條件四個滑塊只有一個滑塊支撐水平工作臺時，單個滑塊的最大工作載荷計算公式： 式（3.45）根據(jù)機械設(shè)計制造技術(shù)基礎(chǔ)一書，。根據(jù)機械設(shè)計制造技術(shù)基礎(chǔ)一書最大工作動載荷和直線導軌副之間的關(guān)系，根據(jù)線性表選取合適的直線導軌副。選定的直線導軌各項參數(shù)如下， 。剛開始設(shè)計時的工作臺長和寬均為500mm，查機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導書表3-35，當選取導軌的長度為600mm時，工作臺在水平面X和Y向的運行最大距離為500mm，還有100mm為安全距離。（2）直線移動導軌副的使用期限考慮到直線移動導軌和絲杠摩擦接觸，所以直線導軌的表面硬度要求高，直線導軌會因為摩擦產(chǎn)生積累熱量，散熱性要好積累溫度最大，直線移動導軌副的精度等級為4級，每2個滑塊安在一個導軌上，水平工作臺面積不宜過大。根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)一書，可得直線導軌的各項參數(shù)、，根據(jù)下面公式得運行的最大距離壽命： 式（3.46） 遠小于直線移動導軌副的運行距離壽命，所以設(shè)計符合。3.3.4步進電動機減速箱的選用考慮到設(shè)計的合理化，可以安裝一個沒有齒輪間隙齒輪減速箱，這樣電動機轉(zhuǎn)軸上承受的轉(zhuǎn)動慣量包括工作臺的轉(zhuǎn)動慣量和滾珠絲杠產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量通過適當?shù)恼{(diào)速可以減小很多。采用一級減速，通過減速箱的小齒輪端與步進電機輸出軸端連接，減速箱大齒輪端與滾珠