1、機械部分改裝設計計算示例11、初步確定工作臺的尺寸及其重量 根據設計要求，所取的能夠加工的最大面積為，最大工件的重量為。因此我初定工作臺的。工作臺的材料為號鋼，其密度為。（?。┮虼耍?.1、工作臺（X向托板）重量=體積×密度1.2、取Y向托板=X向托板1.3、上導軌座（連電機）重量 初步取導軌座的長，寬為，高為。因此所以根據上面所求，得XY工作臺運動部分的總重量為：根據要求所知，其最大加工工件為，因此：2、傳動系統設計2.1、脈沖當量是一個進給指令時工作臺的位移量，應該小于等于工作臺的位置精度的1/2，由于定位精度在內，因此：，2.2、取聯軸器傳動，因此它的傳動比為,取絲杠的導程為。

2、取步距角為0.9度，所以 脈沖當量 3、滾珠絲杠的設計計算及選擇3.1求絲杠的靜載荷已知其計算公式 數控機床系統設計公式5-2 式中的硬度系數，取1.0 數控機床系統設計表5-2 載荷系數，取1.5 數控機床系統設計表5-2 ：絲杠工作時的軸向阻力根據：其中為0.003-0.004 因此： 3.2、確定動載荷及其使用壽命根據絲杠動載荷公式：式中：額定動載荷 ：動載荷系數，輕微沖擊取1 ：硬度系數，取1 ：當量動載荷，N：壽命根據：使用壽命使用壽命所以式中的絲杠的最高轉速，因題目中所給其工作臺快進的速度為，因此其計算為：所以：3.3滾珠絲杠的選取查 根據動載荷及動載荷和公稱導程值的核對，最后選取

3、的滾珠絲杠的型號為FF1204-3 ，其公稱直徑為12mm，公稱導程為4mm，動靜載荷分別為4KN和6.7KN。滾珠直徑2.381mm,剛度208，外徑11.3mm,絲杠底徑9.5mm,循環圈數3。 滾道半徑=1.238mm 機電一體化技術基礎及應用表2-4 偏心距 絲杠內徑9.6mm(1) 穩定性計算 式中E=2.06 長度系數，兩端用鉸鏈時=1 =0.3m所以 因為 2.54 是安全的(2) 剛度驗算 按最不利情況考慮，螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉矩引起彈性變形方向是一致的。所以 式中 , 機電一體化技術, S=P=4mm, 9.6mm,G=83.3.每米螺紋長度上距離彈性變形為

4、。滾動螺旋可按滑動螺旋（同精度等級）的一半，根據有關表得出=15m/m，所以： <(3)效率驗算=0.973 4、滾動導軌的計算與選擇 導軌是數控機床的重要部件之一，它在很大程度上決定數控機床的剛度，精度與精度保持性。4滾動導軌副的結構介紹滾動直線導軌副是由導軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成，如圖：1）導軌的當量載荷GGB25預加載荷類別為輕預載時，按表6.3-12（機電一體化設計手冊下冊）查得預緊力為198.5N。Fa、Fb是兩個導軌滑塊的受力。 2）當量載荷760N.3）計算額定動、靜載荷 計算長度壽命： 式中： 溫度系數 ，按表6.3-3取=1 接觸系數，按表6

5、.3-4取=0.81 載荷系數，按表6.3-5取=1.5硬度系數，硬度58 64HRC時取1.0 C動額定動載荷，南京藝工網查得GGB16AA查得C動為8.51KN. 以小時為單位的額定壽命 T=L×1032ln×60 式中：l單向行程，l=0.34m n每分鐘往返次數，取n=3 代入數據解得：T= 89869h , T>Th，所選導軌類型符合.由網址 ， 選擇GGBAA/AL四方向等載荷型滾動直線導軌副系列絲杠副滾珠。如下圖所示：選擇GGB16AA型號，其額定基本靜載荷.4）驗算額定靜載荷 取安全系數f0=3，按下式驗算 其中=760N ， 滿足要求5、步進電機的設

6、計計算和選用 已知快進速度： 絲桿導程: 所以最高轉速： 最高頻率：1計算系統在電機軸上的等效轉動慣量 工作臺快速移動時的等效轉動慣量： 式中：M=187kg , , 代入上式解得：轉動部件轉換到電機軸上的等效轉動慣量： 式中：D絲桿公稱直徑12mm. l支座總長，l=400mm 代入算得：因此總的轉動慣量為：2電動軸轉矩的計算1）空載啟動時，電動機的加速轉矩：式中的為絲杠的最高轉速 為電機加減速時間（0.2s）所以：2）電機軸上的摩擦轉矩 式中的為伺服傳動鏈的總效率，取0.83）計算附加摩擦力矩式中的為滾珠絲杠示預緊時的效率，取0.9。 因此由述計算可知電動機的總的轉矩為4) 步進電動機的選

7、擇根據上述分析，最后我選定步距角為0.9度的型號為86BYG101的步進電動機，其最大靜轉矩為1.2>我所需要的0.0268。其外形結構及尺寸如下圖所示：6、聯軸器的選擇6.1、聯軸器的介紹 聯軸器屬于機械能用零誤了件范疇，用來聯接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖，減振和提高軸系動態性能的作用。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。6.2、聯軸器的選擇由選擇出絲杠的型號和步進電機的型號綜合考慮聯軸器的尺寸大小并選擇相應的型號。絲杠軸端=12mm，電機軸端=9.5mm，由網址：根據軸徑選擇聯軸器的規格

8、型號為：LK7-25-SLK7-257、軸承座的選擇根據滾珠絲杠的公稱直徑為12mm，因此我先擇的軸承座為：查 其外觀圖為：其參數為：根據參數，我所選的型號為EK-12裝配參數：四、硬件系統設計 1、DMC3000 DMC3000系列是一種性能優越、功能強大的運動控制卡，特別適合于多軸插補聯動等復雜用途。由于卡上帶有硬件插補處理器，兩軸圓弧插補和多軸直線插補均可在卡上進行處理，PC機公需向卡上寫入插補運動的終點和圓心值即可?？ㄉ系念A置寄存器可預先存儲下一運動的數據，待當前運動執行完畢后，即自動裝載并執行下一動動，因此本卡能很好地執行多段連續路徑插補動動。此卡還有許多其它高級功能，如T/S形速度

9、曲線、編碼器或光柵計數、手輪輸入、精密Z信號找零、非對稱速度曲線、動態可改速度和目標位置等DMC3000 特點1） 四軸獨立同時或插補運動 2）任意兩軸和三軸線性插補功能3）常矢量速度連續插補功能 4）T/S 對稱或非對稱速度曲線5）兩種編碼器輸入脈沖類型：A/B 相或雙脈沖􀁺6）位置管理和軟件限位開關功能 7）運動中可光滑改變速度和目標位置8）四軸可同時起動功能 9）功能強大的MOTION3000 測試軟件10）最多可達16 進16 出I/O 11）每軸最大輸出脈沖頻率4MPPS12）兩軸圓弧插補功能 13）由上位機控制的位圖插補功能14）兩種脈沖輸出類型：雙脈沖或脈沖/方

10、向15）每軸編碼器輸入脈沖頻率最大1MHZ16）板卡號ID 設置 ，同一電腦最多可插12 塊卡17）支持手輪和JOG 功能 18）可編程中斷源19）DMC3400 DLL 函數庫和適用于Windows 95/98/NT/200020）可用VB/VC/C+ BUILDER 等編程控制卡原理結構見下圖XY工作臺控制系統結構圖四、總結經過10天時間的課程設計完成了整個鉆床XY工作臺的機械部分的設計、計算及選取。在結構上看似簡單，但是真正在著手的時候發現自己還有很多方面不懂，因此需要努力加強自己的專業方面的理論知識及實踐能力。本次設計的主要內容包括，滾珠絲杠，滾動導軌及步進電動機的計算及選取和軸承座、聯軸器的選取。在其計算方面我采用了最常規的方法，因此對于所設計的工作臺的實用性有一定的保障。另外在導軌座，工作臺及其配裝的設計中，加入了自己的一些想法，有所創新，也希望能夠經的住實踐的考驗。在設計中也遇到了一些問題，感謝梁蔓安老師的精心指導，由于本人經驗不足，專業水平有