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一维进给伺服系统报告
Equipment and Manufacturing Technology
Homework 2:Design of single axis feed drive system
Assignment starting: at the end of Ch3
Duration: 3 weeks
Requirements:
1)Motor: type, parameters including power and rotation rate
2)Ball-screw drive system: connection between motor and ball-screw, supporting type of ball-screw, assembly between nut and table
3)Supporting guideway: type and installation method
4)Grating rule: type and the main parameters, installation method
5)Generate the 3D model of the feed drive system
6)Attach the detailed calculation process
Design parameters of system
1)Table working surface: 400mm Х 600mm
2)Travel: 1000mm
3)Max. feed velocity: 24m/min
4)Positioning accuracy/Repeatability: 0.08mm/0.03mm
5)Straightness: 0.05mm/500mm
6)Table loading capacity: 500Kg
内容与要求
1. 设计任务介绍:
设计一个单轴(一维)伺服进给系统,满足系统设计要求
2. 设计参数:
1)工作台面尺寸400mmХ600mm,最大行程1000mm
2)工作台最高移动速度24m/min
3)工作台定位/重复定位精度为0.08mm/0.03mm,运动直线度0.05mm/500
4)工作台最大负载500Kg
3.设计内容介绍:
1)伺服电机的选型:类型及相关参数,包括功率、转速等
2)丝杠传动的设计:包括电机与丝杠的连接、丝杠的支承型式、螺母与工作台的装配型式、电机的安装方式等
3)支承导轨的设计:确定导轨型式、布置、与丝杠之间的装配方式
4)光栅尺的选择:确定光栅尺的规格及技术参数、光栅尺的安装方式
4)绘制进给系统三维结构图
5)绘制传动系统二维装配图,完成标注
6)完成设计说明书,并对主要设计参数进行计算和说明
课程设计
1. 一维工作台的整体结构设计:
2. 电机的选型:
最大负载:500kg
取摩擦系数u=0.005
Ff=Mgu=500*10*0.005=25N
惯性力Fa=M*V/T
取T=0.10s
Fa=500*0.4/0.10=2000N
滚珠丝杠需提供的最大轴向力为:Ff+Fa=2025N
滚珠丝杠需提供的最大功率为:2025N*0.4=810w
效率:
取n轴承=0.98
n丝杠=0.92
n联轴器=0.98
安全系数取2
电机需要的功率为:P=P丝杠*2/(0.98^2)*0.98*0.92=1521W
选用电机:
根据功率要求,选用SM 110-060-30 LFB型伺服电机。
电机参数:
额定转矩:6Nm
额定转速:3000rpm
额定功率:1.6Kw
3.滚珠丝杠的选型:
工作台定位/重复定位精度为0.08mm/0.03mm,运动直线度0.05mm/500mm
故选用C3精度的丝杠
假定螺母长100mm,丝杠轴末端长100mm,行程1000mm,暂定丝杠长度1200mm。
导程:p=Vmax*60/n额=0.4*1000*60/3000=8mm
对应的丝杠外径有:12mm,14mm,20mm,25mm,28mm,32mm,36mm,40mm,45mm。
C3精度下,各外径对应的最大长度为12—680,14—870,20—1400,25—1800,28—2100,32—2500,36—2950,40—3400,45—3950。
由于之前假定的长度为1200mm,故12mm和14mm的直径排除。
许用轴向载荷分析:
由于丝杠较长,要求精度较高,故选用固定支撑安装方式。为提高刚度选予压型丝杠。
以20mm计算轴向载荷,若能承受,则其他两种也能承受。
搓曲载荷:
d*p=20*8的丝杠,沟槽直径16.4mm
故P1=(10*16.4^4/700^2)*10^4=14763NFmax=2025N
符合要求。
许用拉压负载
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