38-二坐標數(shù)控工作臺設(shè)計【CAD圖紙+word說明書】,CAD圖紙+word說明書,38,坐標,數(shù)控,工作臺,設(shè)計,cad,圖紙,word,說明書,仿單 目錄 一、機電專業(yè)課程設(shè)計目的…………………………………………………2 二、總體方案設(shè)計………………………………………………………………2 三、機械系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………… 3 1、計工作臺外形尺寸及重量估算………………………………………………3 2、電動機滾動導軌的參數(shù)確定…………………………………………………3 3、滾珠絲杠的設(shè)計計算 ………………………………………………………4 4、步進電機的選用………………………………………………………………5 5、確定聯(lián)軸器的型號…………………………………………………………10 四、繪制裝配圖 …………………………………………………………………11 五、參考文獻 ……………………………………………………………………11 一、機電專業(yè)課程設(shè)計目的 本課程設(shè)計是學生在完成專業(yè)課程學習后，所進行的機電一體化設(shè)備設(shè)計的綜合性訓練。通過該環(huán)節(jié)達到下列目的：（1）鞏固和加深專業(yè)課所學的理論知識；（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實際，解決工程技術(shù)問題的動手能力；（3）進行機電一體化設(shè)備設(shè)計的基本功訓練，包括以下10方面基本功：1）查閱文獻資料；2)分析與選擇設(shè)計方案；3）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計；4）電氣控制原理設(shè)計；5）機電綜合分析；6）繪工程圖；7）運動計算和精度計算；9）撰寫設(shè)計說明書；10）貫徹設(shè)計標準。 二、總體方案設(shè)計 2.1 設(shè)計任務(wù) （1）題目：二坐標數(shù)控工作臺設(shè)計。 （2）設(shè)計內(nèi)容及要求： 1）工作臺總裝圖一張（0號圖紙） 2）控制電氣圖一張（1號圖紙） 3）設(shè)計說明書一份（10-20頁） 4）具體設(shè)計參數(shù)如下： 臺面尺寸： 行程X：160；Y:120 定位精度： 典型工藝參數(shù)：臺面速度 X: ，Y：； 進給抗力 X: 65； Y:85； 工作物重：13。 2.2 總體方案確定 （1）系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng) 由于工件在移動的過程中受到負載力較小，為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動X-Y工作臺。 （2）計算機系統(tǒng) 本設(shè)計采用了與MCS-51系列的8031單片機控制系統(tǒng)。它的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，有較高的性價比，且易擴展。 MCS-51的程序存儲器空間為64K字節(jié)。對于片內(nèi)無ROM的單片機8031，需進行程序存儲器的擴展。本控制系統(tǒng)由由8031型單片機、數(shù)據(jù)鎖存器74LS373、存儲器EPROM2764、RAM6264、地址譯碼器74LS138、并行I/O接口8255等集成電路構(gòu)成 （3）X-Y工作臺的傳動方式 為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以選用絲杠螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙，采用預(yù)加負荷的結(jié)構(gòu)。 由于工作臺的運動載荷不大，因此采用直線滾珠導軌。采用滾珠導軌可減少兩個相對運動面的動、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運動平穩(wěn)性，減小振動。 考慮電機步距角和絲桿導程只能按標準選取，為達到分辨率和結(jié)構(gòu)簡單的要求，盡可能使傳動比為1。 三、機械系統(tǒng)設(shè)計 3.1、工作臺外形尺寸及重量估算 由臺面尺寸為，查課程設(shè)計指導書表3-23，估計取工作臺厚度30mm，則重量：按重量=體積×材料比重估算 X向拖板（上拖板）：估計上絲桿長度，由，余程查表5-4取20mm，則絲桿長度約為365。電動機約2kg，取托板尺寸450×180，所以托板和導軌合估計為 工作物重為 則X-Y工作臺運動部分的總重量：約422N。 3.2、滾動導軌的參數(shù)確定 ⑴、導軌型式：直線滾動導軌 ⑵、導軌長度 ①上導軌（X向） 取動導軌長度 動導軌行程 余程約為 支承導軌長度 計算四滑塊的載荷，工作臺重量82N，假設(shè)重物處于臺中央，然后擴大載荷2倍。 計算需要的動載荷 ， 查長方資料得： ，，，，。 代入數(shù)據(jù)得，由長方資料取取滾動導軌型號為：LY15AL，額定動載荷為606N，滿足要求。 ②下導軌（Y向） 計算四滑塊的載荷，總重量424N，假設(shè)重物處于臺中央，然后擴大載荷2倍。 計算需要的動載荷 ，查長方資料得：，，，，。代入數(shù)據(jù)得，由長方資料取滾動導軌型號為：LY15AL，額定動載荷為606N，滿足要求。 3.3、滾珠絲杠的設(shè)計計算 ①上絲杠（X向） 由表5-3，初選滾珠絲杠的基本導程為5mm。 根據(jù)式（3-1） 其中，為絲杠有效行程，為絲杠螺紋全長，余程，根據(jù)表5-4，取余程20mm，則=365mm。 根據(jù)表5-5，在有效行程345mm定位精度為13um下，絲杠的精度等級為級。 滾珠絲杠副的計算軸向動載荷為 其中 , 取滾動導軌的摩擦系數(shù)為（淬火鋼滾珠導軌的摩擦系數(shù)） 查表：，，，，，，， 代入數(shù)據(jù)，得,查閱工廠資料，查指導書表3-13，取第二欄的絲杠副,其額定動載荷為8451N,足夠用。 ②下絲杠（Y向） 由表5-3，初選滾珠絲杠的基本導程為5mm。 根據(jù)式（3-1） 其中，為絲杠有效行程，為絲杠螺紋全長，余程，根據(jù)表5-4，取余程20mm。 則=330mm。 根據(jù)表5-5，在有效行程300mm定位精度為13um下，絲杠的精度等級為級。 滾珠絲杠副的計算軸向動載荷為 其中 , 取滾動導軌的摩擦系數(shù)為0.03. 查表：，，，，，，， 代入數(shù)據(jù)，得,查指導書表3-13，取第二欄的絲杠副，其額定動載荷為8451N,足夠用。 3.4、 步進電機的選用 ①X方向步進電機的選擇 ⑴、脈沖當量選擇 初選五相電機，按五相十拍工作時，步距角，由于要求平臺定位精度： ，取定位精度的（）。初定脈沖當量，中間齒輪傳動比為 ， （2）、等效轉(zhuǎn)動慣量計算 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量（不計傳動效率） X平臺和工作物重總重折算到軸上的轉(zhuǎn)動慣量 因此，折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量 。 （3） 、等效負載轉(zhuǎn)矩計算(以下均為折算到電機軸的轉(zhuǎn)矩） 由式（4-7）-（4-9）可知： —滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,取0.90 上式中 為絲杠預(yù)緊時的傳動效率，取0.8， 為預(yù)緊力， 取 取啟動加速時間 查表，初選電動機型號75BF006,矩頻特性如下圖所示 最大靜轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動慣量 , =1500Hz. 故 從上可知，一般情況做為初選電動機的依據(jù)， 滿足所需的轉(zhuǎn)矩要求。 （4) 步進電機動態(tài)特性校驗 小于4說明慣量可以匹配。 電機帶慣量最大啟動頻率 大于，所以與對應(yīng)的最大靜轉(zhuǎn)矩校核，顯然滿足要求。 綜上所述，可選該型號的步進電機，具有一定的裕量。 ②Y方向步進電機選擇 ⑴、脈沖當量選擇 初選五相電機，按五相十拍工作時，步距角，由于要求平臺定位精度： ，取定位精度的（）。初定脈沖當量，中間齒輪傳動比為 ， （2）、等效轉(zhuǎn)動慣量計算 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量（不計傳動效率） Y以上平臺和工作物重總重折算到軸上的轉(zhuǎn)動慣量 因此，折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量 。 （4） 、等效負載轉(zhuǎn)矩計算(以下均為折算到電機軸的轉(zhuǎn)矩） 由式（4-7）-（4-9）可知： —滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,取0.90 上式中 為絲杠預(yù)緊時的傳動效率，取0.8， 為預(yù)緊力， 取 取啟動加速時間 查表，初選電動機型號75BF006,矩頻特性如下圖所示 最大靜轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動慣量 , =1500Hz. 故 從上可知，一般情況做為初選電動機的依據(jù)， 滿足所需的轉(zhuǎn)矩要求。 （5) 步進電機動態(tài)特性校驗 小于4說明慣量可以匹配。 電機帶慣量最大啟動頻率 大于，所以與對應(yīng)的最大靜轉(zhuǎn)矩校核，顯然滿足要求。 綜上所述，可選該型號的步進電機，具有一定的裕量。 3.5、確定聯(lián)軸器的型號 ①X方向聯(lián)軸器的選擇 由于數(shù)控平臺有沖擊，且電動機工作時經(jīng)常變速，故選用撓性聯(lián)軸器。查閱參考書表8-2 選用GY3型聯(lián)軸器。 計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩： 由估算功率摩擦力作用很小，可忽略： 小于聯(lián)軸器的允許轉(zhuǎn)矩，且工作速度遠小于允許最高轉(zhuǎn)速9500.故滿足要求。 ②Y方向聯(lián)軸器的選擇 由于數(shù)控平臺有沖擊，且電動機工作時經(jīng)常變速，故選用撓性聯(lián)軸器。查閱參考書表8-2 選用GY3型聯(lián)軸器。 計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩： 由估算功率摩擦力作用很小，可忽略： 小于聯(lián)軸器的允許轉(zhuǎn)矩，且工作速度遠小于允許最高轉(zhuǎn)速9500.故滿足要求。 四、繪制裝配圖 1.標注裝配圖尺寸、配合與精度等級。包括特性尺寸、最大體形尺寸、安裝尺寸和主要零件的配合尺寸。 2.寫出工作臺的技術(shù)特征。 3.編寫技術(shù)要求。 4.對所有零件進行編號。 5.列出零件明細表及標題欄。 6檢查裝配圖。 五、參考文獻： [1] 濮良貴主編 . 機械設(shè)計 . 第七版 . 北京： 高等教育出版社 ， 2001 [2] 吳宗澤主編 . 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 .第二版 .北京 .高等教育出版社 . 1999 [3] 樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國、胡利永等編 . 機械電子工程專業(yè)課程設(shè)計指導書 11