滚珠丝杠专业课程设计.doc

本科生专业课程设计（届）学生姓名：学号：专业名称：班级：指引教师：年月日目录专业课程设计计算阐明书3原始数据3一、系统总体方案设计3二、机械系统设计计算4三、控制系统设计19专业课程设计计算阐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。其她参数如下：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作为电源等批示标志。（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屏。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接口，实现电气隔离。（三）伺服系统设计本次设计系统精度规定不高，载荷不大，因而采用开环控制。（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、控制某些方案选取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朴“开环控制”，若在“机械传动”机构中引出反馈控制某些，再通过比较放大则为“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，普通状况下多采用开环控制。由于步进电机输出转角与控制器提供脉冲数有着正比关系，电机转速与控制器提供脉冲频率成正比。因而普通在精准度规定不是很高时，采用步进电机是合理。固然，由于步进电机具备高频易失步，负载能力不强缺陷。二、机械系统设计计算（本次设计若未作特殊阐明，其中表与图均来自：由郑堤主编《机电一体化设计基本》）（一）初选步进电动机依照已知条件：X、Y方向脉冲当量分别为：即脉冲当量较小，因而这里选用反映式步进电动机。其特点是：步距角小，运营频率高，价格较低，但功耗较大。结论：初选步进电机型号为：90BF5-1.5，其有关参数如下：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’空载运营频率转子转动惯量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，因而步距角。1、步进电动机脉冲频率计算典型工况下，步进电动机脉冲频率分别为：2、步进电动机驱动转矩计算典型工况下，步进电动机驱动转矩分别为：按图5-7查得：3、步进电动机驱动力计算典型工况下，步进电动机驱动力分别为：驱动力远不不大于进给抗力，因此所选步进电动机满足使用规定。（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（供参照）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，系统传递功率很小，在规定不高时，后来各步计算可省略。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、选取材料及拟定许用应力小齿轮材料选取45钢（表面淬火），硬度为45HRC大齿轮材料为45钢（调质）硬度为220HBS小齿轮接触疲劳强度极限（淬火解决）大齿轮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传动、渗碳淬火齿轮或锻造齿轮1.0~1.11.1~1.21.31.3~1.41.4~1.61.6~2.2取安全系数小齿轮弯曲疲劳强度极限大齿轮弯曲疲劳强度极限取3、按齿面接触强度设计设齿轮按7级精度制造。取载荷系数1.1，齿宽系数，取；大齿轮齿数：模数；取原则值m=0.8拟定中心距齿宽：b=取4、验算轮齿弯曲强度齿形系数校验成果：安全。5、齿轮圆周速度选用7级精度是安全。为以便与电机轴配合，对齿轮作如下修改：取；大齿轮齿数：中心距：齿宽：b=取（四）滚珠丝杠选取1、滚珠丝杠工作长度计算X方向丝杠工作长度：X方向丝杠工作载荷：Y方向丝杠工作长度：Y方向丝杠工作载荷：令两方向丝杠工况均为：每天开机6小时；每年300个工作