X-Y數(shù)控工作臺設(shè)計(jì)(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書XY數(shù)控工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)X-Y NC table design教 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院系 別：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化學(xué)生學(xué)號：12410127學(xué)生姓名：侯磊專業(yè)班級：機(jī)自1201指導(dǎo)教師：田愛華職 稱：教授起止日期：2015.6.292015.7.10吉 林 化 工 學(xué) 院Jilin Institute of Chemical Technology專心-專注-專業(yè)摘 要X-Y數(shù)控工作臺是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺、激光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的X-Y數(shù)控工

2、作臺，通常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作平臺、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動，完成工作臺在X、Y方向的直線移動。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：X-Y數(shù)控工作臺；機(jī)電一體化；導(dǎo)軌；滾珠絲杠螺母副；伺服電動機(jī)AbstractXY CNC table are a number of basic components mechatronics equipment

3、 such as vertical CNC lathes - transverse feed mechanism, CNC milling machines and CNC drilling machine XY table, a table of laser processing equipment, electronic components and other surface mount devices.Modular CNC XY table, usually consists of guide seat, move the slider, work platform, the bal

4、l screw nut, and a servo motor and other components. Wherein the servo motors as actuators for driving the ball screw, ball screw nut drive slider and work platform on the rail movement, complete table straight in X, Y direction of movement. Guideways, ball screw nut and servo motors are standardize

5、d, produced by specialized manufacturers, you can just select the design according to the work load. Control system as needed, you can choose to work with a standard control computer, you can also design special computer control system.Key Words：XY CNC table; mechatronics; rails; ball screw nut; ser

6、vo motor目 錄 2.6.3 步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定.9 2.6.4 步進(jìn)電動機(jī)的性能校核.9金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 題目 X-Y數(shù)控工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、 目的要求：本課程培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識和所學(xué)的專業(yè)知識，使學(xué)生掌握金屬切削機(jī)床的傳動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、調(diào)整計(jì)算以及金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的相關(guān)知識； 培養(yǎng)學(xué)生具有對現(xiàn)代機(jī)床設(shè)備的使用、調(diào)整、維護(hù)及設(shè)計(jì)的專業(yè)能力，使學(xué)生可在機(jī)械工程領(lǐng)域從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、開發(fā)與研究以及生產(chǎn)等工作的工程技術(shù)人才和高級應(yīng)用型專門人才。通過本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)生要掌握X-Y數(shù)控工作臺整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法導(dǎo)軌、移動滑塊、工作平臺、滾珠絲杠螺母副的選擇計(jì)算和繪

7、圖方法，以及伺服電動機(jī)等部件的匹配計(jì)算和選型。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)和工作量任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺，主要參數(shù)如下：1. 立銑刀最大直徑d=15mm；2. 立銑刀齒數(shù)Z=3；3. 最大銑削寬度ae=15mm；4. 最大背吃刀量ap=8mm；5. 加工材料為碳素鋼或有色金屬；6. X、Y方向的脈沖當(dāng)量x=y=0.005mm/脈沖；7. X、Y方向的定位精度均為0.01mm；8. 工作臺面尺寸為255mm×255mm，加工范圍為275mm×275mm；9. 工作臺空載最快移動速度xmax=ymax=3000mm/min；10. 工作臺進(jìn)給最快移動速度xmax

8、=ymax =400mm/min。工作量（答辯需要提交的材料）：1. 設(shè)計(jì)說明書一份（同時提交設(shè)計(jì)計(jì)算手寫草稿）2. 繪制工程圖一套 （用CAD繪圖）a、 裝配圖（A圖張）b、 零、部件圖（圖張，包含：滾珠絲杠幅、電機(jī)安裝座、導(dǎo)軌、工作臺面）四、 設(shè)計(jì)參考資料1. 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，圖書館2. 機(jī)械零件，教材3. 機(jī)電傳動控制，教材4. 金屬切削機(jī)床，教材5. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，圖書館第1章 總體方案的確定1.1 機(jī)械傳動部件的選擇1.1.1 導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計(jì)的X-Y工作臺是用來配套輕型的立式數(shù)控銑床的，需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾動導(dǎo)軌副，它具有摩擦

9、系數(shù)小、不易爬行、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。1.1.2 絲桿螺母副的選用伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動需要通過絲桿螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，要滿足0.005mm的脈沖當(dāng)量和的定位精度，滑動滑動絲桿副無能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到。滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。1.1.3 減速裝置的選用選擇了步進(jìn)電動機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動部件折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。為此，決定采用無間隙齒輪傳動減速箱。1.1.4伺服電動機(jī)的選用 任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.00

10、1mm，定位精度也未達(dá)到微米級，空載最快速度也只有3000mm/min。因此，本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動機(jī)，如交流伺服電動機(jī)或直流伺服電動機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動機(jī)，如混合式步進(jìn)電動機(jī)，以降低成本，提高性價比。1.1.5 檢測裝置的選用 選用步進(jìn)電動機(jī)作為伺服電動機(jī)后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對于步進(jìn)電動機(jī)來說還是偏高的，為了確保電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角相匹配?？紤]到X、Y兩個方向的加工范圍相同，

11、承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)工作量，X、Y兩個坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲桿螺母副、減速裝置、伺服電動機(jī)，以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。第2章 機(jī)械傳動部件的計(jì)算與選型2.1 導(dǎo)軌上移動部件的重量估算按照下導(dǎo)軌上面移動部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺、上層電動機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為800N。2.2 銑削力的計(jì)算設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表3-7查得立銑時的銑削力計(jì)算公式為： (1) 今選擇銑刀直徑d=15mm，齒數(shù)Z=3，為了計(jì)算最大銑削力，在不對稱銑削的情況下，取得最大銑削寬度，背吃刀量，每齒

12、進(jìn)給量，銑刀轉(zhuǎn)速n=300r/min。則由(1)式求得最大銑削力： 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時，各銑削力之間的比值可由表3-5查得，結(jié)合圖3-4a，考慮逆銑時的情況，可估算三個方向的銑削力分別為：，。圖3-4a為臥銑情況，現(xiàn)在考慮立銑，則工作臺受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別和。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺的縱向（絲桿軸線方向），則縱向銑削力，徑向銑削力。2.3 直線滾動導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型2.3.1 滑塊承受工作載荷的計(jì)算及導(dǎo)軌型號的選取工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本設(shè)計(jì)中的X-Y工作臺為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于

13、臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： (2)其中，移動部件重量G=800N，外加載荷，代入式（2），得最大工作載荷。查表3-41，根據(jù)工作載荷，初選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為KL系列的JSA-LG15型，其額定動載荷，額定靜載荷。任務(wù)書規(guī)定工作臺面尺寸為225×255，加工范圍為275×275，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表3-35，按標(biāo)準(zhǔn)系列，選取導(dǎo)軌的長度為580。2.3.2 距離額定壽命L的計(jì)算上述選取的KL系列JSALG15型導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過100攝氏度，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷

14、不大。查表3-36表3-40，分別取硬度系數(shù)、溫度系數(shù)、接觸系數(shù)、精度系數(shù)、載荷系數(shù)，代入式（3-33），的距離壽命： 遠(yuǎn)大于期望值50km，故距離額定壽命滿足要求。2.4 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型2.4.1 最大工作載荷的計(jì)算如前頁所述，在立銑時，工作臺受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行），受到橫向的載荷（與絲杠軸線垂直），受到垂直方向的載荷（與工作臺垂直）。已知移動部件總重量G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表3-29，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)=0.005 。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷： 2.4.2 最大動載荷的計(jì)算設(shè)工作臺在承受最大銑削力時的最快進(jìn)給速度v

15、=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程，則此時絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h，代入，得絲杠壽命系數(shù) (單位為r) 。查表3-30，取載荷系數(shù)，滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)，代入式（3-23），求得最大載荷： 2.4.3 初選型號根據(jù)計(jì)算出的最大載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查表3-31，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列2504-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm。循環(huán)滾珠為3圈×1列，精度等級取4級，額定動載荷為9309N。大于，滿足要求。2.4.4 傳動效率的計(jì)算將公稱直徑，導(dǎo)程，代入，得絲杠螺旋升角。將摩擦角=10

16、代入，得傳動效率。2.4.5 剛度的驗(yàn)算1. X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推單推”的方式，見書后插頁圖6-23。絲杠的兩端各采用一對推理角接觸球軸承，面對面組配，左、右支承的中心距離約為a=540mm ；鋼的彈性模量；查表3-31，得滾珠直徑，絲杠底徑，絲杠截面面積。忽略式（3-25）中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量： 。2. 根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)Z=17；該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)×列數(shù)為3×1，代入公式，得滾珠總數(shù)量。絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力。則由式（3-27），求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸

17、向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可減小一半，取。3. 將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對應(yīng)跨度500mm）。本例中，絲杠的有效行程為330由表3-27知，5級精度滾珠絲杠有效行程在315-400mm時，行程偏差允許達(dá)到25m，可見絲杠剛度足夠。2.4.6 壓桿穩(wěn)定性校核根據(jù)公式（3-28）計(jì)算失穩(wěn)時的臨界載荷。查表3-34，取支承系數(shù)；由絲杠底徑求得截面慣性矩；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動螺母至軸向固定處的距離a取最大值500mm。代入式（3-28），得臨界載荷，遠(yuǎn)大于工作載荷，故絲杠不會失穩(wěn)。綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求2.5 步進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用為了滿足

18、脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時也是為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上盡可能地小，今在步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。采用一級減速，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與小齒輪連接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪連接。其中大齒輪設(shè)計(jì)成雙片結(jié)構(gòu)，采用圖3-8所以的彈簧錯齒法消除側(cè)隙。已知工作臺的脈沖當(dāng)量脈沖，滾珠絲杠的導(dǎo)程，初選步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角。根據(jù)式（3-12），算得減速比： 本設(shè)計(jì)選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的JBF-3型齒輪減速箱。大小齒輪模數(shù)均為，齒數(shù)比為75：36，材料為45調(diào)制剛，齒表面淬硬后達(dá)HRC55。減速箱中心距為，小齒輪厚度為20，雙片大齒輪厚度均。2.6 步

19、進(jìn)電動機(jī)的計(jì)算與選型2.6.1 計(jì)算加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量已知：滾珠絲杠的公稱直徑，總長，導(dǎo)程，材料密度；移動部件總重力；小齒輪度，直徑；大齒輪度，直徑；轉(zhuǎn)動比。如表4-1所示，算得各個零件部件的轉(zhuǎn)動慣量如下（具體計(jì)算過程從略）：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；拖板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量；小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量；大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量。初選步進(jìn)電動機(jī)型號為90BYG2602，為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，二相八拍驅(qū)動時步距角，從表4-5查得該型號電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。則加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： 2.6.2 計(jì)算加子在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩分快速空載起動和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算

20、。1. 快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，由式(4-8)可知，包括三部分：一部分是快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)式(4-12)可知，相對于和很小，可以忽略不計(jì)。則有： (6-13)根據(jù)式(4-9)，考慮傳動鏈的總效率，計(jì)算快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸的最大加速轉(zhuǎn)矩： (6-14)式中 對空載最快移動速度的步進(jìn)電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； 步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速到n轉(zhuǎn)速所需的時間，單位為s。其中： (6-15)式中 空載

21、最快移動速度，任務(wù)書指定為3000mm/min； 步進(jìn)電動機(jī)步距角，預(yù)選電動機(jī)為； 脈沖當(dāng)量，本例脈沖。將以上各值代入式 (6-15)，算得r/min設(shè)步進(jìn)電動機(jī)由靜止到加速至n轉(zhuǎn)速所需時間t=0.4s，傳動鏈總效率=0.7。則由式(6-14)求得： 由式(4-10)可知，移動部件運(yùn)動時，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： (6-16)式中 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滾動導(dǎo)軌取0.005; 垂直方向的銑銷力，空載時取0; 傳動鏈總效率，取0.7。則由式(6-16)，得： 最后由式(6-13)求得快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： (6-17)2. 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，由式

22、(4-13)可知，包括三部：一部分是折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩;一部分是移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩;還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，相對于和很小，可以忽略不計(jì)。則有： 其中，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式(4-14)計(jì)算。本例中在對滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時候，已知沿著絲杠軸線方向的最大進(jìn)給載荷=1609N.m，則有： 再由式(4-10)可知，移動部件運(yùn)動時，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： 最后由式(6-18)，求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 經(jīng)過上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： 2.

23、6.3 步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)T來選擇步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K=4，則步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： （6-20）上述初選的步進(jìn)電動機(jī)型號為90BYG2602，由表4-5查得該型號電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩?？梢?，滿足式(6-20)的要求。2.6.4 步進(jìn)電動機(jī)的性能校核1. 最快工進(jìn)速度時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快工進(jìn)速度vmaxf0=400mm/min，脈沖當(dāng)量=0.005mm/脈沖，由式(4-16)

24、求出電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率maxf0=400/(600.005)Hz1333hz。從90BYG2602電動機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖6-24可以看出，在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩，滿足要求。2. 最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度vmax=3000mm/min，仿照式(4-16)求出電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率fmax=3000/(600.005)Hz=10000Hz。從圖6-24查得，在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，滿足要求。3. 最快空載移動時電動機(jī)運(yùn)行頻率校核 與最快空載移動速度vmax=3000mm/min對應(yīng)的電

25、動機(jī)運(yùn)行頻率為max =10000Hz。查表4-5可知90BYG2602電動機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)20000Hz，可見沒有超出上限。4. 起動頻率的計(jì)算 已知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任務(wù)負(fù)載時的空載起動頻率 (查表4-5)。則由式(4-17)可以求出步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的起動頻率： 上式說明，要想保證步進(jìn)電動機(jī)起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于614Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選得更低，通常只有100Hz(即100脈沖/s)。綜上所述，本例中工作臺的進(jìn)給傳動選用90BYG2602步進(jìn)電動機(jī)，滿足設(shè)計(jì)要求。2.7 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用

26、本設(shè)計(jì)所選步進(jìn)電動機(jī)采用半閉環(huán)控制，可在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢驗(yàn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角相匹配。由步進(jìn)電動機(jī)的步距角=0.75°，可知電動機(jī)轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出360/=480個步進(jìn)脈沖?？紤]到增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A、B相信號，可以送到四倍頻電路進(jìn)行電子四細(xì)分，因此，編碼器的分辨力可選120線。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號。本例選擇編碼器型號為ZLKA12005VO10H：盤狀空心型?？讖?0mm，與電動機(jī)尾部出軸相匹配，電源電壓+5V。每轉(zhuǎn)輸出120個A/B

27、脈沖，信號為電壓輸出，生產(chǎn)廠家為長春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限公司。第3章 工作臺機(jī)械裝配圖的繪制在完成直線滾動導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副、齒輪減速箱、步進(jìn)電動機(jī)，以及旋轉(zhuǎn)編碼器的計(jì)算與選型后，就可以著手繪制工作臺的機(jī)械裝配圖了。需要繪制工程圖一套（用CAD繪圖）。包括裝配圖（A圖張）零、部件圖（圖張，包含：滾珠絲杠幅、電機(jī)安裝座、導(dǎo)軌、工作臺面）。第4章 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源的選用本例中X、Y向步進(jìn)電動機(jī)均為90BYG2602型，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團(tuán)與公司。查表4-14選擇與之配套的驅(qū)動電源為BD28Nb型，輸入電壓100VAC，相電流4A，分配方式為二相八拍。該驅(qū)動電源與控制器的接線方式如圖6-25所示

28、。結(jié) 論本次設(shè)計(jì)我所做的工作主要是對工作臺機(jī)械傳動部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)槲宜龅墓ぷ髋_主要適用于數(shù)控銑床，這里就需要很高的定位精度和機(jī)械靈敏度，我就選用FANUC交流伺服電動機(jī)，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速低，機(jī)械特性線性度好，低速性能良好，可直接與絲杠連接，避免了因機(jī)械結(jié)構(gòu)過多，而產(chǎn)生的機(jī)械損耗。為了提高機(jī)械的傳動精度，這里選用滾珠絲杠副，其特點(diǎn)是運(yùn)動平穩(wěn)，傳動精度高，不易磨損，使用壽命長，能滿足此次設(shè)計(jì)的精度要求。至于在傳動鏈起很大作用的導(dǎo)軌我選用滾動直線導(dǎo)軌副，它的特點(diǎn)是：1）滾動直線導(dǎo)軌浮動靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動性極好。有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動功率小，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。2）承載能力大，剛度高。3）能實(shí)現(xiàn)高速直線運(yùn)動，起瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高10倍。至此，完成了機(jī)械傳動鏈中的主要部件的設(shè)計(jì)，其他輔助部件的設(shè)計(jì)如軸承主要遵循運(yùn)動平穩(wěn)，定位精度高的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。但由于工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的缺乏及知識面的不足，對一些參數(shù)和元件的選擇可能不是很合理，有一定的浪費(fèi)，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)不夠完善，使用有一定局限。參考文獻(xiàn)1 李建勇.機(jī)電一體化