一维伺服进给系统说明书

-1-直线运动工作台设计机硕11褚亚鹏学号：2110104005-2-目录一，内容与要求…………………………………………31.设计任务介绍……………………………………32.设计参数…………………………………………33.设计内容介绍……………………………………3二，课程设计……………………………………………41.一维工作台整体结构设计…………………………42.电机的选型…………………………………………43.滚珠丝杠的选型……………………………………54.支撑单元选型………………………………………155.联轴器选型…………………………………………216.导轨选型……………………………………………237.光栅尺选型…………………………………………27三，附录1（《THK滚珠丝杠综合产品目录》）………………31四，附录2（《THK直线导轨综合目录》）…………………31五，进给系统三维结构图…………………………………31六，传动系统二维装配图…………………………………32-3-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1000mm2）工作台最高移动速度24m/min3）工作台定位/重复定位精度为0.08mm/0.03mm,运动直线度0.05mm/5004）工作台最大负载500Kg3.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-4-3）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-5-取摩擦系数u=0.005Ff=Mgu=500*10*0.005=25N惯性力Fa=M*V/T取T=0.15sFa=500*0.4/0.15=1333N滚珠丝杠需提供的最大轴向力为：Ff+Fa=1358N滚珠丝杠需提供的最大功率为：1358N*0.4=543w效率：取n轴承=0.98n丝杠=0.92n联轴器=0.98安全系数取2则电机需要的功率为：P=P丝杠*2/(0.98^2)*0.98*0.92=1254W选用电机：-6-根据功率要求，选用SM110-050-30LFB型伺服电机。电机参数：额定转矩：5Nm额定转速：3000rpm额定功率：1.5Kw3．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/500故选用C3精度的丝杠-7-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=8mm-8-对应的丝杠外径有：12mm，14mm，20mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，45mmC3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.-9-36—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。-10-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-11-故P1=(10*16.4^4/700^2)*10^4=14763NFmax=1358N符合要求。许用拉压负载：P1=116*16.4^2=31199NFmax符合要求。危险转速：-12-N1=(15.1*16.4/700^2)*10^7=5053rpmNmax=3000rpm符合要求。许用转速：N2=70000/D20—3373rpm25—2718rpm28---2413rpm32—2058rpm36—1944rpm40---1750rpm-13-45—1555rpm故只能选用20mm直径的丝杠。又因为导程为8故选用DIK2008-4型的丝杠容许轴向负载：-14-认为负载条件有震动，取fs=2.5，c0a=10.1Famax=10.1/2.5=4.04KNFa=1358N故在安全范围之内。-15-选用DIK型的丝杠螺母，全长为69mm，其他尺寸如图。丝杠螺母与工作台的装配形式：丝杠螺母插装在方形带孔的螺母座里，用螺丝固定。螺母座和工作台用螺丝固定并用两个圆锥销定位。电机的安装形式：用螺栓将电机的外壳和工作台连接。电机和丝杠之间用联轴器连接。-16-4.支撑单元选择：-17-适合外径20的丝杠的支撑单元EK15，FK15，BK15，BK17，EF15，FF15，BF15，BF17.为了减小安装尺寸选择固定轴为BK15，支撑端BF15.相关尺寸见下表：-18-推荐的轴段尺寸见下图：-19--20--21--22-螺母座的作用是消除滚珠丝杠螺母和工作台的加工误差的.一般是装配钳工自己确定尺寸，所以不需要选型.5.联轴器选择：-23--24-从上表中可以看出，选用BK15支撑单元对应的键槽端轴段长20（较短），轴径为12mm，键槽4，深2.5，长16mm。1.根据工作情况选择工况系数k,,恒定扭矩K=1.0-3.0(电机、燃气轮机取1.0-1.5；内燃机为3.0）2.计算功率Pc=P*k(P为传递功率)=543*1.2=6513.求出Pc/n=651/3000=0.217故选用TDJ6-370型的膜片联轴器相关参数：额定转矩：3.55KN最大连续扭矩：4.3KN最大瞬时扭矩:11.5KN最大许用转速：8880rpm-25-6.导轨的选型：动载荷:Ca=0.005*500*9.8=24.5N静载荷：Co=500*9.8=4900N导轨长度计算：Lmax=有效行程+工作台长度+余量=1000+600+50=1650mm-26-根据额定动载荷和额定静载荷确定选用SRS-WM型导轨。-27-由于设计的导轨长度为1650mm，故选用SRS15WM型导轨，工作台长度为600mm，而动导轨长74.5mm，故一根导轨上需要两个动导轨度来保持平衡，按照下图可得工称型号为：2SRS15WMQZUUC3+1650LPMII-28-精度规格以及安装方法见附录中的《THK直线导轨综合目录》7.光栅的选型：根据精度要求选用海德汉C400型光栅尺-29--30-安装方式：-31-丝杆和导轨的装配方式：1.将一条线轨装配在基座上，找正；2.将另一条线轨装配在基座上，找正与第一条的平行；3.装丝杆，找正与导轨的平行；4.装电机及联轴器。-32-附录1(《THK滚珠丝杠综合产品目录》)见PDF文档附录2（《THK直线导轨综合产品目录》）见PDF文档进给系统三维结构图-33--34--35-传动系统二维装配图-36-