一维工作台设计说明书剖析.docx

电子精密机械设计课程设计一维伺服移动工作台设计说明书（仅供参考）目录课程设计任务2设计任务介绍2设计内容2一、分析工作条件和设计要求3二、电机选型3三、滚珠丝杠的选型4四、联轴器的选型9五、转矩讨论10六、电机的校核12七、联轴器校核13八、导轨选型13九、轴承的校核14十、轴承的校核18十一、系统谐振频率计算18十二、光栅的选型19附录20课程设计任务设计任务介绍：一维伺服移动工作台整体结构为完成一维伺服移动工作台的设计，需设计的机械系统包括：伺服电机、减速器、联轴器、滚珠丝杠、直线导轨、光栅传感器等。设计内容一维工作台整体结构：一维工作台整体结构由于工件重量(100N)，工作台轴向载荷(300N)均很小，初选不考虑减速器。一、分析工作条件和设计要求给定参数：工作台承重载荷：=100N，工作台轴向载荷：=300N，工作台最大移动速度：=0.5m/s，有效行程：S=900 mm，加速时间常数：t=0.1s， 加速度：a===5m/，重力加速度g=9.8N/kg.工作台设计尺寸为：400×200×20mm，选用2A11,根据结构设计，工作台质量：=kg，∴载荷=+g=100+56.99=156.99N，∴根据经验，暂定采用双导轨4滑块，滑块质量为0.4kg.二、电机选型整体质量M=++=100÷9.8++1.113=17.13kg,摩擦力 ，滚动导轨摩擦系数μ∈[0.003,0.005]，取μ=0.005;=Mgμ=17.13×9.8×0.005=0.84N,惯性力=M=17.13×=85.665N,最大轴向力 =++=0.84+85.665+300=386.505N,最大功率 ==386.505N×0.5=193.25W,查机械设计手册P579：取，，,取安全系数为2电机所需功率,选择电机，见松下电机手册P57：AC200 V用，额定转速3000r/4500额定转矩为2.4Nm转子转动惯量,惯量比为20倍以下三、滚珠丝杠的选型：运动方向：水平，运送质量：,导向摩擦系数：0.0030.005，取μ=0.005，导向面摩擦阻力：，轴向外部载荷：，希望寿命（转数）：L=,行程长度：，操作速度：，加速度时间：,等速时间：,加速度：a=,加速距离：,等速距离：，减速距离：，每分钟往返次数：次/min导程精度：按[一般机械]选择高精度，导程：，∴丝杠导程应大于或等于10mm，选取，根据THK滚珠丝杠手册A-692，Φ选择Φ18或Φ20，再根据《机电一体化设计》P36，选择支承方式为：固定-支撑。计算轴向载荷，以18，20中，18最小，即若18满足，则其他满足，的丝杠，沟槽谷径,的丝杠，沟槽谷径,见THK滚珠丝杠手册B-648挠性载荷：,其中固定支撑的，为安装距离（估为1000mm），丝杠轴的容许拉伸压缩载荷,由以上计算可选取18,20,25,28,32等。容许转速：丝杠最高转速：, 见THK滚珠丝杠手册A-698DN值认定的许用转速根据THK手册，B-650~B-657，选取型号BIF 2510-A，,取时，,静态安全系数：其中，取，寿命计算去程加速运行时，,等速运行时，,减速运行时，,回程加速运行时，,等速运行时，,减速运行时，,正=301.36N,负，,L=,,丝杠寿命符合要求。为确定定位精度，需较好刚度，取Φ25，即 BIF 2510A-5，,以此讨论支撑单元，见THK滚珠丝杠手册A-804:减小安装尺寸取BK17 BF17。四、联轴器的选型：丝杠轴段长23mm，轴径为Φ15，电机MSNID 750W轴段长32mm，轴径为Φ19,根据MISUMI联轴器手册，选择联轴器型号为MISUMI SCXW46，相关参数：容许扭矩：101Nm, 最高转速：, 转动惯量.五、转矩讨论转矩由三部分计算：负载转矩，滚珠丝杠预压引起转矩，惯性转矩，负载转矩, F=,,预压转矩预压载荷：根据THK滚珠丝杠手册A-758，预压载荷取0.05，，，,,，精度，见THK滚珠丝杠手册A-689:扭矩变动率为45%,所以.惯性转矩查表得丝杠转动惯量,∴,角加速度,,其中，为电机转子惯量，为,为联轴器转动惯量，为,加速时：匀速时：减速时：六、电机的校核最高使用转速：,马达额定转速：,所需最大转矩：,电机瞬时最大转矩：,有效转矩：=820.94 ,电机额定转矩,负载惯量,电机转子惯量,, 1.9820 满足要求(下图见松下电机手册P60)七、联轴器校核,由《机械设计与制造简明手册》表13-2，,由于选取刚性联轴器，所以取较大值，取，T取,,,联轴器合格。八、导轨选型预期额定动载荷、静载荷计算,动载荷：,静载荷：,,,导轨长度：,静态安全系数,由THK导轨手册B1-75，接触系数,普通负荷挠度小，所以根据THK导轨手册A1-188选定导轨型号为THK HSR 20B