二维机械滑台设计论文.doc

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1、.机械设计课程设计计算说明书设计题目二维机械滑台设计测控技术与仪器专业一班设计者指导教师年月日....（）目录一、设计任务.....................................................................2二、设计工作……………………………………………..3三、计算选型……………………………………………51.电机和丝杆的部分参数选型2.滚珠丝杠计算、选择3.滚珠丝杆传动系统刚度4.电机的选定5.直线导轨的选定6.轴承的选定7.工作台的选定四、参考文献…………………………………

2、…………14五、工作日志……………………………………………15....一、设计任务1、两坐标行程为350mm；2、定位精度±0.025mm；3、响应速度≥1m/s^2；4、快速60m/min，慢速0.25m/min。5、工作台尺寸：300*300mm二、设计工作1、运动设计（1）要实现一个二维平面运动，只需将其分解为两个垂直方向的一维直线运动即可。由X方向的直线位移带动Y方向的直线位移沿X向做直线运动，然后X向直线位移不动，Y向直线位移在X向直线位移上沿Y向运动，这样就实现了XOY平面的二维运动。（2）直线运动设计：选择丝杆和直线

3、导轨。2、驱动设计采用反应式步进电机。3、机床部件设计联轴器、轴承选择刚性联轴器和滚动轴承。3.1导轨根据设计要求，需要承受的载荷不大，定位精度高，因此在该设计中选用直线滚动导轨。3.2丝杆电动机的旋转运动需要通过丝杆螺旋传动转换成直线运动。3.2.1丝杠与螺母的相对运动....对于卧式工作台我们选择第一种方案，即丝杠转动，螺母移动。3.2.2选用滚珠丝杆副。3.2.3滚动丝杠支承方式选用“固定—游动”型3.2.4轴承安装方式固定端采用一对背对背角接触球轴承，游动端采用深沟球轴承，3.3支承件支承件是设备的基础构件，包括床身、横梁

4、、摇臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降台等。这些件一般都比较大，所以也称大件。合理配置加强筋是提高局部刚度的有效方法（金属切削机床设计P136）。3.3.2工作台选用最常见的T形槽工作台，如图所示：（1）工作台与螺母座的联接。本设设计采用刚性联接结构，如图4.2所示。这种联接结构的特点是牢固可靠。4.控制系统4.1控制系统的选择开环伺服系统：系统只是根据输入量和干扰量进行控制，而输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量取决于精密机械系统，而与控制系统无关。....在本设计中，只涉及到通过步进电机驱动，丝杆传动的直线运动。考虑到该设

5、计的二维坐标机械滑台的定位精度要求不高，载荷不大，因此，为简化结构，降低成本，提高性价比，该设计中采用步进电机的开环伺服系统驱动。图4.1开环伺服系统4.2行程控制行程控制，就是当运动部件到达一定行程位置时采用行程开关来进行控制。行程开关是由装在运动部件上的挡块来撞动的。行程开关作用有两个：（1）防止工作台超过最大行程，使电机损坏。（2）可以用与定位。所以这4个行程开关就充当了传感器。图4.2行程开关工作示意图图4.2是行程开关工作的简单示意图。行程开关S1和S2分别装在导轨的起点和终点，由装在工作台上的挡块来撞动。工作台由步进电

6、机带动。工作台在起点时，其上挡块将起点行程开关S1压下，将串接在反转控制电路中的常闭触头压开。这时电动机不能反转。电动机正转，带动工作台前进。当工作台到达终点时，挡块压下行程开关S2，将串接在正转控制电路中的常开触头压开，电动机即停止正转。三、计算选型1.电机和丝杆的部分参数选型1.1根据定位精度要求确定脉冲当量选择步距角....根据经验，初步选择导程为5mm的丝杆；本系统中X、Y方向的定位精度均为±0.025mm，因此X、Y方向的脉冲当量均取=0.025mm/Hz。为脉冲当量为0.025mm/hz；为传动比；为步进电机步距角，初

7、选为0.36°；可得传动比i=5；1.2根据快速进给速度，确定电机的最高运行频率为工作台运行最高速度（m/min）；为步进电机最高运行频率（Hz）。代入工作台最快进给速度60m/min，脉冲当量0.025mm/Hz计算得=40000Hz。1.3根据电机的最高运行频率及步距角，确定电机最高转速计算可得nmax=2400r/min2.滚珠丝杠计算、选择2.1导程的选择丝杆的导程必须满足下式Pho≥Vmaxnmax×IPho为导程（mm）;Vmax为工作台运行最高速度（mm/s）；nmax为电机最高转速（r/min）;I为传动比;代入数

8、据得导程Pho≥5mm，故取PB=5（mm）;....2.2平均转速nm由于我们要选择的丝杆的运转方式为无切削方式，由上表可知取丝杆平均转速nm=1400r/min。2.3平均载荷Fm轴向载荷Fa=Fw+FFw为摩擦阻力，Fw=μmg其中m=10k