第1篇 机电一体化课程设计学生自我总结
机电一体化课程设计
目 录
机电一体化系统设计课程设计任务书
1.总体方案
1.1 丝杆螺母副的选用
1.2 减速装置的选用
1.3 伺服电动机的选用
1.4 检测装置的选用
2．工作台切削力的计算
3.直线滚动导轨副的计算与选型
3.1滑块承受工作载荷fmax的计算与型号选择
3.2距离额定寿命l的计算
4．滚珠丝杆螺母副的计算与选型
4.1最大工作载荷fm的计算
4.2最大动载荷fq的计算
4.3初选丝杆型号
4.4丝杆传动效率η的计算
4.5丝杆刚度的验算
4.6丝杆压杆稳定性的校核
5.步进电机减速箱的选用
6.步进电机的计算与选型
6.1步进电机转轴上加载的总转动惯量jeq
6.2步进电机转动轴上总的等效负载转矩teq
6.3步进电机最大静转矩的选择
6.4步进电机性能校核
7.反馈检测装置的选用
8.步进电机驱动器的选用
9.设计总结
参考文献
张建民.《机电一体化系统设计》第三版.高等教育出版社
尹志强.《系统设计课程设计指导书》.机械工业出版社
普通车床（如c616,c618,c620,ca6140，c630）是金属切削加工常用的一类机床。总体设计方案
（1）卧式车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。
（2）卧式车床经数控化改造后属于经济型数控机床，范文写作在保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。
（3）根据普通车床的最大加工尺寸、加工精度、控制速度、以及经济性要求一般采用8位微机——mcs-51。
（4）根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、键盘与显示电路、i/o接口电路、d/a转换电路、串行接口电路等。还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。
（5）设计自动回转刀架及其控制电路。
（6）纵向和横向是两套独立的传动链，他们由步进电机、齿轮副、丝杆螺母组成，其传动比应满足机床所要求的分辨。
（7）采用滚珠丝杆螺母副，并有预紧机构
（8）采用贴塑导轨，以减少导轨摩擦
2、设计参数
最大加工直径：床面上：630mm；
床鞍上：350mm；
最大加工长度：1400mm；
快进速度：纵向：2.0
横向：1.0
最大切削进给速度： 纵向：0.5m/min，
横向：0.25 m/min；
溜板板和刀架的重力： 纵向：1200n
横向：800n
主电动机功率：10kw；
代码 iso
脉冲分配方式：逐点比较法，
范文top100定位精度：?0.015
启动加速时间：35ms；
输入方式：增值式、绝对式
控制坐标数：2
＊具补偿是0-99mm
进给传动链间隙补偿是： 纵向：
横向：
进给伺服系统机械部分设计与计算
（1） 进给系统机械结构改装设计
1、进给系统机械设计需要改动主要部件有挂轮架、溜板箱、溜板、刀架等。
2、挂轮架系统：全部拆除，在该处安装光电脉冲发生器。
3、进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成、丝杆、光杆和操作杆，拆去齿轮箱连接滚珠丝杆，滚珠丝杆的另一端支承安装在车床尾座端原来的装轴承座部位
4、溜板箱部分：全部拆除，在原来处安装滚珠丝杆中间支承架及螺母以及部分操作按钮
5、横溜板部分：将原横溜板中丝杆螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杆螺母副，横向进给步进电机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杆相连
6、刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成
（2）进给伺服系统机械部分的计算选型
确定脉冲当量，计算切削力，滚珠丝杆螺母副的设计、计算与齿型、齿轮传动计算，步进电机计算与选型
1、确定脉冲当量
常采用的脉冲当量为纵向： 0.01mm/脉冲
横向：0.005mm/脉冲
2、切削力计算 纵切外回时
1.5fz=0.67dmax
式中dmax为车床床面加工最大直径
横切端时，主切削力约为1fz= 2
思想汇报专题走刀方向的切削力fx和垂直走刀方向切削力fy按
fz：fx：fy=1：0.25：0.4
z切削力计算
纵切外圆
1.51.5n=0.67*630=10594.62n fz=0.67dmax
fz：fx：fy=1：0.25：0.4
?fx=2648.66n fy=4237.848n
横切端面fc,=11fz=*10594.62=5297.3n 22
fc,：fx,：fy,=1：0.25：0.4?fx,=1324.33n fy,=2118.92n
3、滚珠丝杆螺母副的计算和选型
计算牵引力
横向进给为三角形式综合导轨
fm?kfl?f,(fv?g)
?fl、fv、fc分别为工作台进给方向载荷和横向载荷（n）g为移动部件重力 g=2000n,k=1.15f,=0.15-0.18
fl=fx,=1324.33fc=fy,=2118.92n
?fm?kfx,?f,(fz?g)=1.15*1324.33+0.15(5297.31+1200)=2497.6n
计算最大动载c
本车床z向承受最大切削力条件下最快进给速度v=2m/min，先选基本导程为1 v=1v=0.5 l0=1000，vmax为快进速度，丝杆最大转速 2
初选l0=6mm,t=15000h fm=1.15 n=1000vs1000?0.5==83.3(r/min) 6l0
60nt60?83.3?15000==75
106106l=
?cmfm=12112.7n
计算最大静载荷c0
c0?fdfm=1.5*2617.58=3926.3
fd为静态安全系数，一般运动fd=1-2，有冲击fd=2-3，fm丝杆最大进给
3-33选择启东润泽机床附件有限公司生产的
fl4006型滚珠丝杆副。其公称直径为40min，导程为6min，双螺母滚珠总圈数位3*2=6圈，精度等级取4级，额定动载荷为13200n，满足要求，
（4）传动效率?的计算
,将公称直径d0=40min，酷猫写作范文网基本导程ph=6mm，代入arctan(ph/(?d0))?2.44?初选型号，根据计算出最大动载荷，查表
,摩擦角10，tan?/tan(?) 得传动效率?=94.2%
（5）刚度的验算
1)采用一端轴向固定，一端简支的方式，固定端采用一对推力角接触球轴承，面对面组配。1497mm,2.1?105mpa，查表3-33，得dw=3.9688mm，算得丝杠底径d2=公称直径d0-dw=36.0312 sd22
4=1019.64mm
忽略式3-256中的第二项，算得丝杠在工作载荷fm作用下产生的拉/压变形量?1?fma2497.?614970.01744 5es21?10?1019.64
2)根据公式zd0
dw?3,求得单圈滚珠数目z=29，该型号丝杆为双螺母，滚珠圈数3*2=6，
fm?832.5n 3则滚珠总数量z?29*6=174 滚珠丝杆预紧时，取轴向预紧力fyj?
滚珠与螺纹滚道间的接触变形量?2?0.0015
3)将?1和?2代入?总12，因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形
?总12=0.01744+0.000755=0.01775 量可减少一半，取?2=0.000755
由表3-27知，4级精度滚珠丝杆任意1200mm轴向行程的变动量允许24?m，而对于跨度为1497mm的滚珠丝杆，总的变形量?总只有17.75?m，可见丝杆刚度足够。
6）压杆稳定性校核
fk?fk?2ei
2k?2?3.142?2.1?10582734.5?50959.897?fmfk?23?1497
得临界载荷fk=50959.897n，远大于工作载荷fm=2497.6n
故丝杆不会失稳，
综上所述，初选的滚珠丝杆副满足使用要求
