機(jī)電產(chǎn)品課程設(shè)計(jì)塞拉門框焊接機(jī)器人工作站二維工作滑臺(tái)設(shè)計(jì)

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《機(jī)電產(chǎn)品課程設(shè)計(jì)塞拉門框焊接機(jī)器人工作站二維工作滑臺(tái)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《機(jī)電產(chǎn)品課程設(shè)計(jì)塞拉門框焊接機(jī)器人工作站二維工作滑臺(tái)設(shè)計(jì)(21頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 課程設(shè)計(jì)說明書 題 目: 塞拉門框焊接機(jī)器人工作站二維工作滑臺(tái)設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 機(jī)電產(chǎn)品課程設(shè)計(jì) 院(系、部、中心) 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)械電子工程 班 級(jí) 姓 名 學(xué)

2、 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 起 止 日 期 目錄 一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3 1、課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的 3 2、課程設(shè)計(jì)題目及要求 3 3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、圖紙、實(shí)物樣品等要求〕 4 二、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇與設(shè)計(jì) 5 1. 焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇 5 2.絲杠選擇數(shù)值計(jì)算過程: 10 三、機(jī)器人工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì) 12 1.直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求 12 2.滾動(dòng)導(dǎo)軌副

3、的分類 13 3.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和作用 13 4.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算 14 5.滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 15 四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 1.步進(jìn)電機(jī)的選擇 16 2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制 16 3.程序的編制 17 五、參考資料 20 一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1、課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的 通過課程設(shè)計(jì),要求學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,對(duì)以下幾方面的能力進(jìn)行鍛煉和培養(yǎng):綜合運(yùn)用有關(guān)的理論知識(shí),查閱相關(guān)資料,針對(duì)任務(wù)書指定的任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì),以加深對(duì)相關(guān)理論的理解,提高綜合應(yīng)用知識(shí)以及查閱技術(shù)資料的能力,培養(yǎng)解決

4、實(shí)際工程問題的能力。 2、課程設(shè)計(jì)題目及要求 1、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)絲杠選擇與設(shè)計(jì) 設(shè)有一塞拉門框焊接機(jī)器人工作站,見塞拉門框架機(jī)器人焊接工作站簡(jiǎn)圖(附后),由于塞拉門框較長(zhǎng),故需將焊接機(jī)器人置于二維工作滑臺(tái)之上,以加大焊接機(jī)器人的工作范圍,滿足塞拉門框焊接的需要。 滑臺(tái)總質(zhì)量Q=Q1+Q2+Q3,其中Q1為機(jī)器人本體質(zhì)量1XXXN,Q2為下滑臺(tái)質(zhì)量600N,Q3為上滑臺(tái)質(zhì)量300N,下滑臺(tái)移動(dòng)速度為120mm/s, 下滑臺(tái)移動(dòng)最大距離L=2XXXmm,軸向移動(dòng)誤差小于等于±0.05mm,使用壽命為15000h,試選定絲桿傳動(dòng)形式,精度等級(jí)選擇,間隙調(diào)整與預(yù)緊方式選擇,止動(dòng)方

5、式選擇,支撐方式設(shè)計(jì)選擇,潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)選擇,計(jì)算選擇絲杠型號(hào),校核系統(tǒng)壓桿穩(wěn)定性。   2、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì) 機(jī)器人本體底面為矩形350×350 mm2, 底座厚度為60mm,使用的螺栓為 mm, 螺栓中心距4 -310×310 mm2,其余同上。 3、按(1)中的焊接機(jī)器人工作站及所涉工況,試設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。 1)步進(jìn)電機(jī)選擇計(jì)算,確定步進(jìn)電機(jī)的型號(hào); 2)進(jìn)行控制系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)與方案論證。 注:XXX為每位學(xué)生學(xué)號(hào)的末三位,請(qǐng)?jiān)谠O(shè)計(jì)時(shí)使用。 3、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、圖紙、實(shí)物樣品等要求〕

6、 1、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)絲杠選擇與設(shè)計(jì):        1)選擇、設(shè)計(jì)過程與計(jì)算說明;        2)機(jī)器人工作滑臺(tái)絲桿副運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(參見教材P29),粘貼在計(jì)算說明書 內(nèi)A,圖中標(biāo)出各構(gòu)件號(hào)1、2、3......n;        3)絲杠支承結(jié)構(gòu)圖(參見教材P27-32),A3圖,按裝配圖要求,有明細(xì)表,標(biāo)題欄有設(shè)計(jì),校核,批閱欄等 ,粘貼在計(jì)算說明書內(nèi)。 2、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì)  1)

7、選擇、設(shè)計(jì)過程與計(jì)算說明;    2)機(jī)器人工作滑臺(tái)絲桿副運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(參見教材P29),粘貼在計(jì)算說明書內(nèi),圖中標(biāo)出各構(gòu)件號(hào)1、2、3......n;       3)絲杠支承結(jié)構(gòu)圖(參見教材P27-32),A3圖,按裝配圖要求,有明細(xì)表,標(biāo)題欄有設(shè)計(jì),校核,批閱欄等 ,粘貼在計(jì)算說明書內(nèi)。 3、按題1中的焊接機(jī)器人工作站及所涉工況,試設(shè)計(jì)其單片機(jī)控制系統(tǒng)。 1)控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)(A3圖);其中擴(kuò)展一片8155,利用PA、PB口各控制一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。 2)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)(A3圖)。 3)控制程序流程圖(A4

8、圖);編寫程序清單。 5、應(yīng)提交的成果形式: 1)機(jī)電產(chǎn)品課程設(shè)計(jì)說明書1份,打印文擋(含目錄,所編程序附后,≧5千字); 2)控制系統(tǒng)原理圖和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖各1份(2張A3圖)附后。 二、焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇與設(shè)計(jì) 1. 焊接機(jī)器人工作滑臺(tái)滾珠絲杠選擇 1) 絲杠傳動(dòng)形式選擇 絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu),它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有以傳遞能量為主的(如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋?,也有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的(如工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠),還有調(diào)整零件之間相對(duì)位置的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等(如螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu))。 絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)摩擦機(jī)

9、構(gòu),滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,制造成本底,具有自鎖功能,但其摩擦阻力矩大,傳動(dòng)效率底(30%-40%)。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小,傳動(dòng)效率高(92%-98%)其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件——滾珠。絲杠與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況有四種基本形式:螺母固定絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng);絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng);螺母轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠移動(dòng);絲杠固定螺母移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)。 滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件,其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動(dòng)軸承對(duì)滑動(dòng)軸承所帶來得改變一樣

10、。滾珠絲杠副因優(yōu)良的摩擦特性使其廣泛的運(yùn)用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器、精密數(shù)控機(jī)床。尤其是近年來,滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床直線驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元,在機(jī)床行業(yè)得到廣泛運(yùn)用,極大的推動(dòng)了機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。這些都取決于其具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)良特性: 滾珠絲杠副發(fā)熱率低,溫升小以及在加工過程中對(duì)絲杠采取預(yù)拉伸并預(yù) ;緊消除軸向間隙等措施,使絲杠副具有高的定位精度和重復(fù)定位精度;傳動(dòng)效率高、定位精度高、傳動(dòng)可逆性、使用壽命長(zhǎng)、同步性能好等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求所選傳動(dòng)形式為絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),螺母移動(dòng)的滾珠絲杠。特點(diǎn)是需要限制螺母的傳動(dòng),需要導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,絲桿剛性較好,適用于工作行程較大的場(chǎng)合。

11、2)滾珠循環(huán)方式的選擇 滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)反向時(shí),離開絲杠螺紋滾道,在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵摻z杠用于焊接機(jī)器人工作站,其往復(fù)運(yùn)動(dòng)較頻繁,負(fù)載不大。內(nèi)循環(huán)中的螺紋預(yù)緊螺母式滾珠絲杠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、容易制造,精度符合要求,所以選用此方式。 3)精度等級(jí)的選擇 根據(jù)JB/T3162.2-91標(biāo)準(zhǔn),對(duì)滾珠絲杠副的精度分成六個(gè)等級(jí),即 C,D,E,F(xiàn),G,H級(jí)。最

12、高精度為C級(jí),最低精度為H級(jí);而JB/T3162.2-1991為1,2,3,4,5,7,10共七個(gè)等級(jí),最高為1級(jí),最低為10級(jí)。由于是采用開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng),絲杠傳動(dòng)距離為2734㎜,由上表可得:根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求可選用4級(jí)。 4)間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式選擇 滾珠絲杠副在負(fù)載時(shí),其滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時(shí),其軸向間隙會(huì)引起空回,這種空回是非連續(xù)的,既影響傳動(dòng)精度,又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中,有五種調(diào)整預(yù)緊系統(tǒng)方法雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式,雙螺母螺紋預(yù)緊式,雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式,彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式,單螺母變位導(dǎo)程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式。雙螺母螺紋調(diào)整預(yù)緊

13、式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛度高、預(yù)緊可靠,使用中調(diào)整方便。考慮到本次設(shè)計(jì)精度要求不高,可以盡量選擇較簡(jiǎn)單的預(yù)緊形式,故本設(shè)計(jì)采用雙螺母螺紋預(yù)緊式。 5)支撐方式選擇 絲杠的軸承組合及軸承座以及其它剛性零件的連接不足,將嚴(yán)重軸承絲杠副的傳動(dòng)精度和剛度。為了提高軸向剛度,常用以推力軸承為主的軸承組合來支承絲杠,當(dāng)軸向載荷較小時(shí),也可用角接觸球軸承來支承絲杠。支承方式有單推—單推式,雙推--雙推式,雙推—簡(jiǎn)支式,雙推--自由式。其中雙推—簡(jiǎn)支式兩端可預(yù)拉伸安裝,預(yù)緊力小,軸承壽命較高,試用于中速傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中滑臺(tái)距離較長(zhǎng),即絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)較長(zhǎng),故選擇這種傳動(dòng)方式。因軸向載荷較小,

14、選擇角軸承作為雙推支點(diǎn),簡(jiǎn)支端為深溝球軸承。因轉(zhuǎn)速不高,軸承采用脂潤(rùn)滑。 6)止動(dòng)方式的選擇 因滾珠絲杠傳動(dòng)效率高,無自鎖作用,故在垂直安裝狀態(tài),必須設(shè)置防止因驅(qū)動(dòng)力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃?dòng)的自鎖、制動(dòng)或重力平衡裝置。常用的制動(dòng)裝置有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。本運(yùn)動(dòng)無垂直運(yùn)動(dòng),無需制動(dòng)裝置。 7)潤(rùn)滑和密封方式的設(shè)計(jì)選擇 滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副,使用潤(rùn)滑劑來提高其耐磨性及傳動(dòng)效率,從而維護(hù)其傳動(dòng)精度、延長(zhǎng)其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種,將其裝在滾珠螺母的的兩端即可。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制

15、成,因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩,但其防塵效果好。 為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機(jī)能,在其工作狀態(tài)下,必須潤(rùn)滑,潤(rùn)滑方式主要有以下兩種: (1)脂潤(rùn)滑:潤(rùn)滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的1/3,部分滾珠絲杠副出廠時(shí)在螺母內(nèi)部已加注GB7324-94 2#鋰基潤(rùn)滑脂; (2)油潤(rùn)滑:潤(rùn)滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)如表16所示,但是隨行程、潤(rùn)滑油的種類、使用條件(熱抑制量)等的不同而有所變化。請(qǐng)注意使用。在這里選用潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)(間隔3分鐘) 8)承載能力的選擇 計(jì)算作用于絲杠軸向最大動(dòng)載荷Ca,然后根據(jù)Ca值選擇絲杠副型號(hào)。 Ca= fhfwfmax  &

16、#160;                     式中:L——滾珠絲杠壽命系數(shù),(單位為1 轉(zhuǎn),如1.5則為150萬轉(zhuǎn))。L=60nT/ (其中T為使用壽命時(shí)間,h),普通機(jī)械為5000——10000h、數(shù)控機(jī)床及其他機(jī)電一體化設(shè)備及儀器裝置為15000h、航空機(jī)械為1000h; fw——載荷系數(shù)(平穩(wěn)或輕度沖擊時(shí)為1.0——1.2,中等沖擊時(shí)為1.2——1.5,較大沖擊或振動(dòng)時(shí)為1.5—

17、—2.5); fh——硬度系數(shù)(HRC>=58時(shí)為1.0,等于55時(shí)為1.11,等于52.5時(shí)為1.35,等于50時(shí)為1.56,等于45時(shí)為2.40)。 絲桿傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.絲杠選擇數(shù)值計(jì)算過程: 絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 焊接機(jī)器人質(zhì)量,上滑臺(tái)質(zhì)量,下滑臺(tái)質(zhì)量 ,最快速度,滑臺(tái)移動(dòng)最大距離,軸向移動(dòng)誤差小于等于,使用壽命, 絲杠副的工作載荷: (1) 絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算: 滾動(dòng)絲杠摩擦系數(shù): 滾動(dòng)絲杠摩擦力: 設(shè):讓滑臺(tái)在0.1秒內(nèi)加速到0.12 m/s 由 即

18、 牽引力: 總工作負(fù)載: 設(shè)傳動(dòng)效率: 軸向載荷計(jì)算公式: 按表查得,取=1.1,=1.0,=1.0 求得載荷 (2)根據(jù)壽命條件計(jì)算額定動(dòng)載荷,初選導(dǎo)程,可得 (3)根據(jù)必須的額定動(dòng)載荷選擇絲杠副尺寸,由≥查絲杠標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)得如下規(guī)格: 考慮各種因素,初選FNZD4005—3內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式墊片預(yù)緊滾珠絲杠副,其中: 公稱直徑: 導(dǎo)程: 螺旋角: 滾珠直徑: 螺紋滾道半徑:=0.52=0.52×3.5= 1.82 偏心距:=0.707(-/2)=0.707×

19、(1.82-3.5/2)=0.049 絲杠底徑:=+2-2 = 40+2×0.049-2×1.82=36.46 (4)穩(wěn)定性驗(yàn)算: 假設(shè)為雙推-簡(jiǎn)支(F-S),因?yàn)榻z杠較長(zhǎng),所以用壓桿穩(wěn)定來求臨界載荷 = 式中 ----絲杠的彈性模量,對(duì)于鋼=206GPa; ----絲杠危險(xiǎn)截面的軸慣性轉(zhuǎn)矩,==; ----長(zhǎng)度系數(shù),兩端用鉸接時(shí),=2/3; 取絲杠長(zhǎng): =2.7 所以 ===5.44× 故 >>[S] 絲杠是安全的不會(huì)失穩(wěn)。 三、機(jī)器人工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì)

20、 1.直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求 1)特點(diǎn): (1)摩擦系數(shù)小,運(yùn)動(dòng)靈活; (2)動(dòng)靜摩擦系數(shù)相同,因而啟動(dòng)阻力小,不易產(chǎn)生爬行; (3)可以預(yù)緊,剛度高; (4)壽命長(zhǎng); (5)精度高; (6)潤(rùn)滑方便,可以采用脂潤(rùn)滑,一次裝填,長(zhǎng)期使用; (7)由專業(yè)廠生產(chǎn),可以外購選用。 2)基本要求:(1)導(dǎo)向精度;(2)耐磨性;(3)剛度;(4)工藝性 由于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的特殊結(jié)構(gòu),使其具有垂直向上、向下和左右水平四方向額定載荷相等(見圖),且額定載荷大,剛性好,剛度高,三個(gè)方向抗顛覆力矩能力大,適用于各種載荷機(jī)床。本次設(shè)計(jì)選用此型號(hào)的滾動(dòng)直線

21、導(dǎo)軌副。 2.滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類 直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的滾動(dòng)體有循環(huán)和不循環(huán)兩種類型。這兩種類型又將導(dǎo)軌副分成多種形式。 按照滾動(dòng)體不循環(huán)的有滾珠導(dǎo)軌副,滾針導(dǎo)軌副,圓柱滾子導(dǎo)軌副等;滾動(dòng)體循環(huán)的有筏子導(dǎo)軌塊,滾動(dòng)花鍵副,直線運(yùn)動(dòng)球軸承及其支承,滾珠導(dǎo)軌塊。 3.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和作用 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分,主要功用是導(dǎo)向和承載。導(dǎo)軌通常為兩根,裝在支承件上。每根導(dǎo)軌條上有兩個(gè)滑塊,固定在移動(dòng)件上,如移動(dòng)件較長(zhǎng),也可在一根導(dǎo)軌條上裝3個(gè)或3個(gè)以上滑塊。如移動(dòng)件較寬,也可以用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。如果移動(dòng)件的剛度較高,則少裝為好。 在兩條導(dǎo)軌條中,一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌,上面

22、有基準(zhǔn)面,滑塊上有基準(zhǔn)面;另一條為從動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌材料選擇低合金鑄鐵。 滾動(dòng)導(dǎo)軌簡(jiǎn)圖 4.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算 (1)下滑臺(tái)滾動(dòng)導(dǎo)軌副計(jì)算 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與滾動(dòng)軸承相仿,以在一定的載荷下行走一定的距離,90%的支承不發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷,可從產(chǎn)品樣本中查到。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要參數(shù),其中為額定動(dòng)載荷,為額定靜載荷(KN)。這個(gè)行走距離稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的距離額定壽命,它可以根據(jù)滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷用下面公式進(jìn)行計(jì)算: 滾動(dòng)體為球時(shí) 式中:為滾動(dòng)導(dǎo)軌副的距離額定壽命(km); 為額定動(dòng)載荷(N),初

23、選滾動(dòng)導(dǎo)軌型號(hào)后,可以從樣本中查出 初選導(dǎo)軌為GGB20AA型導(dǎo)軌。額定動(dòng)載荷=13.70KN額定靜載荷=19.27KN。導(dǎo)軌參數(shù)如工程圖。 為每個(gè)滑塊上的工作載荷(N);F=/4 = 80.873N 查表得,取=1.0,=1,=0.81,=1.5 計(jì)算可得: 如果把距離額定壽命換算為小時(shí)額定壽命,則 = 式中S為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度(m);為移動(dòng)件每分鐘往復(fù)次數(shù)(min)為安全起見,取,可得 設(shè)計(jì)所需時(shí)間15000,滿足設(shè)計(jì)要求,初選的導(dǎo)軌可用。 5.滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 要注意工作環(huán)境與裝配過程中的清潔,不要有鐵屑、雜質(zhì)、灰塵等粘附在導(dǎo)軌副

24、上。若工作環(huán)境有粉塵時(shí),除利用導(dǎo)軌的密封外,還應(yīng)考慮增加防塵裝置。如下圖所示。 潤(rùn)滑的主要目的是減小摩擦和磨損以防止過熱,破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu),影響導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)能力。當(dāng)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)速度為高速時(shí)(V≥15m/min),推薦使用N32潤(rùn)滑油(GGB443-84),40℃時(shí)28.5~35.2cst,相當(dāng)于舊標(biāo)準(zhǔn)的20號(hào)機(jī)械油,定期潤(rùn)滑油或接油管強(qiáng)制潤(rùn)滑(如下圖所示)。低速時(shí)(V<15m/min)推薦使用鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。本次設(shè)計(jì)的最高時(shí)速為2m/min,所以選用脂潤(rùn)滑。 四、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.步進(jìn)電機(jī)的選擇 (1)初步選擇步進(jìn)電機(jī)四相八拍,步距角為1.5的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。取安全

25、系數(shù)K=1.3,則電機(jī)所需輸出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0= 初選電機(jī)型號(hào):110BYG4601 技術(shù)參數(shù):步距角為1.5,四相八拍,轉(zhuǎn)矩13,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量11.3 電機(jī)傳動(dòng)比公式: 已知所選,電機(jī)直聯(lián) 可得脈沖當(dāng)量:誤差0.05,可選此電機(jī)。電機(jī)步矩角運(yùn)算公式: (2)電機(jī)轉(zhuǎn)矩驗(yàn)算 查表得,齒輪傳動(dòng)效率:,絲杠傳動(dòng)效率 總的傳動(dòng)效率: 傳遞功率:×0.12=35 電機(jī)所需功率: 轉(zhuǎn)矩: 2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性與配套使用的驅(qū)動(dòng)電源有密切關(guān)系,驅(qū)動(dòng)電源由脈沖分配器、功率放大器等組成。驅(qū)動(dòng)電源是將變頻信號(hào)源送來的脈沖信號(hào)及方向信號(hào)

26、按要求的配電方式自動(dòng)地循環(huán)供給電動(dòng)機(jī)各相繞組,以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。變頻信號(hào)源是可提供從幾赫茲到幾萬赫茲的頻率信號(hào)連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。 3.程序的編制 (1)四相八拍分配狀態(tài) 轉(zhuǎn)向 1-2相通電 CP D C B A 代碼 轉(zhuǎn)向 正 A 0 0 0 0 1 01H 反 AB 1 0 0 1 1 03H B 2 0 0 1 0 02H BC 3 0 1 1 0 06H C 4 0 1 0 0 04H CD 5 1 1 0 0 0CH D

27、 6 1 0 0 0 08H DA 7 1 0 0 1 09H A 8 0 0 0 1 01H (2)程序 COM XDATA 4000H PA XDATA 4001H PB XDATA 4002H ORG 1000H MOV DPTR,#COM MOV A,#03H MOVX @DPTR,A MAIN: MOV A,#0FFH LCALL MOTOR1 LCALL MOTOR2 LOOP: JNB P1.0,C1A JNB P1.1,C1B JNB P1.2,C2

28、A JNB P1.3,C2B SJMP LOOP C1A: LCALL DELAY JNB P1.0,C1A0 C1B: LCALL DELAY JNB P1.1,C1B0 C2A: LCALL DELAY JNB P1.2,C2A0 C2B: LCALL DELAY JNB P1.3,C2B0 C1A0: MOV R0,#00H C1A1: MOV A,R0 LCALL TAB JZ C1A0 CPL A LCALL MOTOR1 JNB P1.1,C1B

29、JNB P1.2,C2A JNB P1.3,C2B LCALL DELAY INC R0 SJMP C1A1 C1B0: MOV R0,#09H C1B1: MOV A,R0 LCALL TAB JZ C1B0 CPL A LCALL MOTOR1 JNB P1.0,C1A JNB P1.2,C2A JNB P1.3,C2B LCALL DELAY INC R0 SJMP C1B1 C2A0: MOV R0,#00H C2A1: MOV

30、 A,R0 LCALL TAB JZ C2A0 CPL A LCALL MOTOR2 JNB P1.0,C1A JNB P1.1,C1B JNB P1.3,C2B LCALL DELAY INC R0 SJMP C2A1 C2B0: MOV R0,#09H C2B1: MOV A,R0 LCALL TAB JZ C2B0 CPL A LCALL MOTOR2 JNB P1.0,C1A JNB P1.1,C1B JNB P1.

31、2,C2A LCALL DELAY INC R0 SJMP C2B1 MOTOR1:MOV DPTR,#PA MOVX @DPTR,A RET MOTOR2:MOV DPTR,#PB MOVX @DPTR,A RET DELAY: MOV R6,#40 DL1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DL1 RET TAB: MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR RET TABLE: DB 01

32、H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H DB 00H DB 09H,08H,0CH,04H,06H,02H,03H,01H DB 00H END 五、參考資料   [1]張建民。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京:高等教育出版社,2004   [2]王信義. 機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè). 第二版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 [3]徐泳龍.單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004 [4]焦振學(xué).微機(jī)數(shù)控技術(shù). 北京:北京理工大學(xué)出版社,2004 [5] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 第二版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社

33、,2000 [6]馬秋成 韓利芬 羅益寧 謝瑛. UG CAM篇. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [7]鐘建琳. Pro/ENGINEER .數(shù)控加工實(shí)用教程 . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [8]徐錦康 呂慧瑛 劉極峰. 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996 [9]馬秋成 韓利芬 羅益寧 謝瑛. UG CAE篇. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [10]程周. 電機(jī)拖動(dòng)與電控技術(shù). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [11] 朱思洪主編.機(jī)電一體化技術(shù) ,中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2004年 [12] 張君安.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì),兵器工業(yè)出版社, 1997 年 [13] 邱士安主編.機(jī)電一體化技術(shù). 西安電子科技大學(xué)出版社,2004 [14] 朱喜林、張代治主編.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 科學(xué)出版社. 2004年 [15] 趙松年, 李恩光, 裴仁清主編.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社,2004 21

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