滚珠丝杠课程设计样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。本科生专业课程设计(届)学生姓名:学号:专业名称:班级:指导教师:年月日目录TOC\o"1-1"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc"专业课程设计计算说明书PAGEREF_Toc\h3HYPERLINK\l"_Toc"原始数据PAGEREF_Toc\h3HYPERLINK\l"_Toc"一、系统总体方案设计PAGEREF_Toc\h3HYPERLINK\l"_Toc"二、机械系统的设计计算PAGEREF_Toc\h4HYPERLINK\l"_Toc"三、控制系统设计PAGEREF_Toc\h19专业课程设计计算说明书原始数据设计一台微机控制XY两坐标工作台,采用MCS-51单片机控制,控制方式采用步进电机开环控制。其它参数如下:脉冲当量mm/step定位精度mm最大移动速度m/min工作台尺寸mm进给抗力N工作台行程mm台面上最大物重质量kgXY0.0050.041100*15050032022545一、系统总体方案设计步进电动机减速器滚珠丝杠步进电动机减速器工作台滚珠丝杠X方向传动机构Y方向传动机构微型机机电接口驱动电路人机接口由设计任务书知,本次设计可采用如下方案:(一)机械系统传动机构采用滚珠丝杠副与齿轮或带减速。导向机构采用滚动直线导轨。执行机构采用步进电机。(二)接口设计1、人机接口(1)采用键盘或BCD码盘作为输入。(2)采用LED作为电源等指示标志。(3)采用蜂鸣器或扬声器作为警报装置。(4)采用数码管作为显示器。2、机电接口采用光电偶合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离。(三)伺服系统设计本次设计的系统精度要求不高,载荷不大,因此采用开环控制。(四)控制系统设计微型机接口电路功放电路执行元件机械传动执行机构开环控制流程图1、控制部分方案选择控制方案不外乎三种:开环控制、半闭环控制、闭环控制。CPU光偶驱动器步进电机人机接口速度位移显示、报警开环控制原理图上图为最简单的”开环控制”,若在”机械传动”机构中引出反馈控制部分,再经过比较放大的则为”半闭环控制”。如若是在”机械执行机构中引出反馈则为闭环控制。采用步进电机来实现驱动,一般情况下多采用开环控制。因为步进电机的输出转角与控制器提供的脉冲数有着正比关系,电机转速与控制器提供的脉冲频率成正比。因此一般在精确度要求不是很高时,采用步进电机是合理的。当然,由于步进电机具有高频易失步,负载能力不强的缺点。二、机械系统的设计计算(本次设计若未作特殊说明,其中的表与图均来自:由郑堤主编的《机电一体化设计基础》)(一)初选步进电动机根据已知条件:X、Y方向的脉冲当量分别为:即脉冲当量较小,因此这里选用反应式步进电动机。其特点是:步距角小,运行频率高,价格较低,但功耗较大。结论:初选步进电机型号为:90BF5-1.5,其相关参数如下:机座号型号相数电压V电流A步距角°9090BF5-1.5560/1251.5/0.8步距角误差’空载运行频率转子转动惯量10-5kg.m2重量kg空载启动频率Hz最大静转矩N.m10约10.080.2225001.96并采用单双相通电方式,因此步距角。1、步进电动机的脉冲频率计算典型工况下,步进电动机的脉冲频率分别为:2、步进电动机的驱动转矩计算典型工况下,步进电动机的驱动转矩分别为:按图5-7查得:3、步进电动机的驱动力计算典型工况下,步进电动机的驱动力分别为:驱动力远大于进给抗力,因此所选步进电动机满足使用要求。(二)计算减速器传动比减速器传动比:初取滚珠丝杠:公称直径导程204此时:按图5-33,选一级齿轮传动。(三)齿轮机构设计机械传动效率概略值(供参考)类型V带传动联轴器传动圆柱齿轮传动一对滚动轴承丝杠螺母副符号ηvηcηgηbηs效率0.94~0.970.97~0.9950.96~0.990.98~0.9950.90~0.95初选效率为0.8。可见,系统传递的功率很小,在要求不高时,以后各步的计算可省略。并采用经验法来设计各元部件。但为练习计算过程,本次设计采用分析计算来设计。1、齿轮传动机构的基本参数传递功率(w)小齿轮转速n1(r/min)传动比一天运转时间(h)工作寿命(年)传动效率转向工况10.444416/9850.975不变平稳其中小齿轮转速:)2、选择材料及确定许用应力小齿轮材料选择45钢(表面淬火),硬度为45HRC大齿轮材料为45钢(调质)硬度为220HBS小齿轮的接触疲劳强度极限(淬火处理)大齿轮的接触疲劳强度极限安全系数和安全系数软齿面硬齿面重要的传动、渗碳淬火齿轮或铸造齿轮1.0~1.11.1~1.21.31.3~1.41.4~1.61.6~2.2取安全系数小齿轮