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设计任务书一、设计题目及设计要求1 焊接机器人工作滑台丝杠选择与设计已知条件 设有一塞拉门框焊接机器人工作站，由于塞拉门框较长，故需将焊接机器人置于二维工作滑台上，以加大工作范围，试选择与设计其工作滑台的丝杆。已知条件 滑台总质量Q Q1 Q2 ，其中Q1为机器人本体质量1702N，Q2为滑台质量600N，滑台移动速度为120mm s 滑台移动最大距离L 2702mm 轴向移动误差小于等于±0 05mm 使用寿命为15000h，试选定丝杆传动形式..
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塞拉门框焊接机器人工作站二维滑台控制系统设计,主要芯片有64 74LS373，四个按钮控制步进电机正反转
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塞拉门框焊接机器人工作站二维滑台控制系统设计
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3秒自动关闭窗口机械滑台工艺流程控制系统设计_中国百科网
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机械滑台工艺流程控制系统设计
锥孔、尾座套筒锥孔及其他工具安装孔内安装与其锥度或孔径不符,表面有划伤和不清洁的顶针、刀具、刀套等,铣边机。 6、传动及进给机构的机械变速,刀具与工件的装夹、调整以及工件的工序间的人工测量等,数控火焰自动切割机,均应在切削终止,刀具退离工件...
　　机械滑台是组合机床，对头铣床，以及其他专用机床的主体床身。在滑台上按装工件后作往复运动,也可在滑台上按装动力头等相关附件后,通过滑台的运动,对工件进行各种切削,钻削,镗削运动，机械滑台由床身，滑板，丝杠，变速箱等组成。使用时应该注意...
山社电机来年以来就开始大力推广与台湾TOYO合作的滑台系列，为了让更广大的客户朋友对滑台有更深入的了解，对机械滑台作了以下介绍，希望对机械滑台感兴趣的朋友有一定的帮助： 1、机械滑台的介绍：机械滑台用以实现进给运动，可卧式也可立式使用，在...
说明（选做）。 要求：绘制工作滑台总装配图，按装配图要求，有明细表，标题栏有设计，校核，批阅栏等。 4. 按题目1中的焊接机器人工作站及所涉工况，试选择与设计其控制系统。 1）步进电机选择计算，确定步进电机的型号； 2）进行控制系统初步设计...
。所以在设计控制系统时,应该综合考虑这些要求,加以设计。 2.2 工件台电机模型 针对工件台高速度,高精度的要求,大行程电机选择了直线电机。直线电机是一种将电能直接转化为直线运动的机械能的装置,不需要借助其他的中间装置,它把旋转伺服电机展开...
1、焊接机器人工作滑台丝杠选择与设计 设有一塞拉门框焊接机器人工作站，见塞拉门框架机器人焊接工作站简图（附后），由于塞拉门框较长，故需将焊接机器人置于二维工作滑台之上，以加大焊接机器人的工作范围，满足塞拉门框焊接的需要。 滑台总质量Q...
，保证了器件加工的高效率输出； 4、内置PLC功能（16入/13出），通过QMCL软件编程的方式对所有I/O进 行自定义设计。使用I/O方式接收相应动作信号及告知上位PLC滑台是否已完成工件加工过程，工件加工过程中两台伺服控制器相互之间也由I...
[English]bed hangers　 版台滑架 ...
的模型，而且对干扰具有完全的鲁棒性，同时保持了模糊控制和滑模控制的优点。模糊滑模控制的基本设计方法是在滑模控制系统的趋近阶段通过模糊逻辑调节控制作用来补偿未建模动力学的影响，其目的是提高控制系统的品质、减少到达滑动面时间、降低抖振。文中利用...
设计中，通过理论的学习和现场的实践，对所做的课题基于S7C300PLC的城市污水处理工艺流程控制系统设计有了一个比较全面且清晰的认识。了解了如何运用STEP7编程软件、建立系统人机界面，怎样连接上下位机，现场接线等，通过这次的课题设计，使...
本文所设计的纸传动控制系统为应用台达变频器和西门子PLC所组成的控制网络来完成造纸机电气控制系统设计的；其电气传动控制系统是基于S7-300PLC三级控制的交流变频调速控制系统。纸机的主要参数如下：　　生产品种：薄页纸；净纸宽度...
S7-300PLC的纸机传动控制系统是可行的、合理的。　　本文所设计的纸传动控制系统为应用台达变频器和西门子PLC所组成的控制网络来完成造纸机电气控制系统设计的；其电气传动控制系统是基于S7-300PLC三级控制的交流变频调速控制系统。纸机的...
；变频器；系统设计 引言 本文所设计的纸传动控制系统为应用台达变频器和西门子PLC所组成的控制网络来完成造纸机电气控制系统设计的；其电气传动控制系统是基于S7-300PLC三级控制的交流变频调速控制系统。纸机的主要参数如下： 生产品种：薄页纸；净...
设计时应注意以下几点。 关键字：PLC 控制系统 设计 相关站中站： 电动机专题 　　自动控制可编程序控制器系统设计、应用 　　 在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度...
控制系统就很有必要。 针对FA302并条机的机械结构特点,设计出了一种比较适合FA302现状的自调匀整控制器的机械结构平台。通过台达 PLC、伺服电机、触摸屏和自行研制的棉条检测传感器[1]实现了并条机开环自调匀整控制的设计,利用伺服电机...
中板上海杭州南京济南合肥福州南昌广州长沙武汉郑州北京天津普8mm0涨跌---+20-+30-------产地马钢兆顺南钢济钢马钢三钢新钢韶钢新钢...
大量现货询价电话021-薄型气动滑台 MXF-A1227-X11MXF-A1227-X11薄型气动滑台 MXF12-20MXF12-20薄型气动滑台 MXF12-30MXF12-30薄型气动滑台...
摘 要：本文采用ARM7作为主控芯片，使用了μC/OS-II实时操作系统，设计了一种智能拆焊、回流焊台控制系统，可以通过键盘操作控制，通过液晶显示屏显示其所处的状态及实时温度曲线，能对多种集成芯片进行拆和焊，适用于集成电路板的维修和加工...
本文采用ARM7作为主控芯片，使用了μC／OS-II实时操作系统，设计了一种智能拆焊、回流焊台控制系统，可以通过键盘操作控制，通过液晶显示屏显示其所处的状态及实时温度曲线，能对多种集成芯片进行拆和焊，适用于集成电路板的维修和加工。关键词...
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机电产品课程设计-塞拉门框焊接机器人工作站二维工作滑台设计.doc20页
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课程设计说明书
目： 塞拉门框焊接机器人工作站二维工作滑台设计 课
机电产品课程设计 院（系、部、中心） 机电工程系 专 业 机械电子工程 班 级 姓 名 学 号 指
一、课程设计任务书 3
1、课程设计应达到的目的 3
2、课程设计题目及要求 3
3、课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕 4
二、焊接机器人工作滑台滚珠丝杠选择与设计 5
1. 焊接机器人工作滑台滚珠丝杠选择 5
2．丝杠选择数值计算过程： 10
三、机器人工作滑台与滚动导轨副选择与设计 12
1.直线运动滚动导轨副的特点及要求 12
2.滚动导轨副的分类 13
3.导轨的结构和作用 13
4.直线滚动导轨副的计算 14
5.滚动导轨的润滑与防护 15
四、控制系统的设计 16
1.步进电机的选择 16
2.步进电动机的驱动与控制 16
3.程序的编制 17
五、参考资料 20 一、课程设计任务书
1、课程设计应达到的目的
通过课程设计，要求学生在导师的指导下，对以下几方面的能力进行锻炼和培养：综合运用有关的理论知识，查阅相关资料,针对任务书指定的任务进行设计，以加深对相关理论的理解，提高综合应用知识以及查阅技术资料的能力，培养解决实际工程问题的能力。
2、课程设计题目及要求
1、焊接机器人工作滑台丝杠选择与设计
设有一塞拉门框焊接机器人工作站，见塞拉门框架机器人焊接工作站简图（附后），由于塞拉门框较长，故需将焊接机器人置于二维工作滑台之上，以加大焊接机器人的工作范围，满足塞拉门框焊接的需要。
滑台总质量Q Q1+Q2+Q3，其中Q1为机器人本体质量1XXXN，Q2为下滑台质量600N，Q3为上滑台质量300N，下滑台移动速度为120
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机电产品设计课程设计报告课程设计名称焊接机器人工作站工作滑台与丝杠传动设计设计人陈治宇学号班级机电071所在院系机械工程学院完成日期日1目录一、课程设计任务书...........................................................................................31、课程设计应达到的目的..................................................................................32、课程设计题目及要求......................................................................................33、课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕........................................................................................................3二、焊接机器人工作滑台滚珠丝杠选择与设计..................................................51.焊接机器人工作滑台滚珠丝杠选择................................................................52．丝杠选择数值计算过程..............................................................................7三、机器人工作滑台与滚动导轨副选择与设计.................................................151.直线运动滚动导轨副的特点及要求.................................................................152.滚动导轨副的分类...........................................................................................153.导轨的结构和作用...........................................................................................154.直线滚动导轨副的计算....................................................................................165.滚动导轨的润滑与防护....................................................................................176.滚动导轨装配图...............................................................................................18四、控制系统的设计..........................................................................................191.负载等效转动惯量的计算................................................................................192.步进电机的选择...............................................................................................193.步进电动机的驱动与控制................................................................................204.程序的编制......................................................................................................2025.硬件接线示意图...............................................................................................22五、参考资料.....................................................................................................233一、课程设计任务书1、课程设计应达到的目的通过课程设计，要求学生在导师的指导下，对以下几方面的能力进行锻炼和培养综合运用有关的理论知识，查阅相关资料,针对任务书指定的任务进行设计，以加深对相关理论的理解，提高综合应用知识以及查阅技术资料的能力，培养解决实际工程问题的能力。2、课程设计题目及要求1、焊接机器人工作滑台丝杠选择与设计设有一塞拉门框焊接机器人工作站，见塞拉门框架机器人焊接工作站简图（附后），由于塞拉门框较长，故需将焊接机器人置于二维工作滑台之上，以加大焊接机器人的工作范围，满足塞拉门框焊接的需要。滑台总质量QQ1Q2Q3，其中Q1为机器人本体质量1507N，Q2为下滑台质量600N，Q3为上滑台质量300N，下滑台移动速度为120mm/s,下滑台移动最大距离L2507mm,轴向移动误差小于等于±0.05mm,使用寿命为15000h，试选定丝杆传动形式，精度等级选择，间隙调整与预紧方式选择，止动方式选择，支撑方式设计选择，润滑和密封的设计选择，计算选择丝杠型号，校核系统压杆稳定性。2、焊接机器人工作滑台与滚动导轨副选择与设计机器人本体底面为矩形350X350mm2,底座厚度为60mm，使用的螺栓为10018??mm,螺栓中心距,其余同上。3、按（1）中的焊接机器人工作站及所涉工况，试设计其工作滑台总装配图，简述其设计过程与计算说明（选作）。4、按（1）中的焊接机器人工作站及所涉工况，试设计其控制系统。1）步进电机选择计算，确定步进电机的型号2）进行控制系统初步设计与方案论证。注xxx为每位学生学号的末三位，请在设计时使用。3、课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕1、焊接机器人工作滑台丝杠选择与设计1）选择、设计过程与计算说明2）机器人工作滑台丝杆副运动简图（参见教材P29），粘贴在计算说明书内A，图中标出各构件号1、2、3......n3）丝杠支承结构图（参见教材P2732），A3图，按装配图要求，有明细表，标题栏有设计，校核，批阅栏等，粘贴在计算说明书内。2、焊接机器人工作滑台与滚动导轨副选择与设计1）选择、设计过程与计算说明42）机器人工作滑台丝杆副运动简图（参见教材P29），粘贴在计算说明书内，图中标出各构件号1、2、3......n3）丝杠支承结构图（参见教材P2732），A3图，按装配图要求，有明细表，标题栏有设计，校核，批阅栏等，粘贴在计算说明书内。3、按题1中的焊接机器人工作站及所涉工况，试设计其工作滑台总装配图（选作）绘制工作滑台总装配图（结合上述2装配图），A0或A1图，按装配图要求，有明细表，标题栏有设计，校核，批阅栏等。4、按题1中的焊接机器人工作站及所涉工况，试设计其控制系统。1）控制系统的设计2）控制程序编制与调试分析。5、应提交的成果形式1）机电产品课程设计说明书1份,打印文挡（含目录，所编程序附后，≧5千字）2）图纸册1份,打印文挡（含图纸目录，≧2张A3图）3）上述所有内容的电子文挡（各班每人按班级、姓名为文件名刻录1张光盘）。5二、焊接机器人工作滑台滚珠丝杠选择与设计1.焊接机器人工作滑台滚珠丝杠选择1）丝杠传动形式选择丝杠螺母机构又称螺旋传动机构，它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变为旋转运动。有以传递能量为主的（如螺旋压力机、千斤顶等），也有以传递运动为主的（如工作台的进给丝杠），还有调整零件之间相对位置的螺旋传动机构等（如螺旋传动机构）。丝杠螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构，滑动丝杠螺母机构结构简单，加工方便，制造成本底，具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大，传动效率底（3040）。滚珠丝杠螺母机构虽然结构复杂，制造成本高，但其最大优点是摩擦阻力矩小，传动效率高（9298）其具有螺旋槽的丝杆与螺母之间装有中间传动元件滚珠。丝杠与螺母相对运动的组合情况有四种基本形式螺母固定丝杠转动并移动丝杠转动螺母移动螺母转动丝杠移动丝杠固定螺母移动并转动。滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。这一发展的深刻意义如同滚动轴承对滑动轴承所带来得改变一样。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，极大的推动了机床行业的数控化发展。这些都取决于其具有以下几个方面的优良特性滚珠丝杠副发热率低，温升小以及在加工过程中对丝杠采取预拉伸并预紧消除轴向间隙等措施，使丝杠副具有高的定位精度和重复定位精度传动效率高、定位精度高、传动可逆性、使用寿命长、同步性能好等优点。根据设计任务书要求所选传动形式为丝杠转动，螺母移动的滚珠丝杠。特点是需要限制螺母的传动，需要导向装置。其特点是结构紧凑，丝杆刚性较好，适用于工作行程较大的场合。2）滚珠循环方式的选择滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。内循环方式的优点是滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小。其不足是反向器加工困难、装配调整也不方便。外循环方式中的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。因为该丝杠用于焊接机器人工作站，其往复运动较频繁，负载不大。内循环中的螺纹预紧螺母式滚珠丝杠结构简单、工艺性好、容易制造，精度符合要求，所以选用此方式。3）精度等级的选择根据JB/T标准，对滚珠丝杠副的精度分成六个等级，即C，D，E，F，G，H级。最高精度为C级，最低精度为H级而JB/T为1，2，3，4，5，7，10共七个等级，最高为1级，最低为10级。,,57,,57,,57,,57,,57,,,,,457,10由于是采用开环进给系统，丝杠传动距离为2734㎜，由上表可得根据定位精度和重复定位精度的要求可选用4级。4）间隙的调整与预紧方式选择滚珠丝杠副在负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回，这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。在实际应用中，有五种调整预紧系统方法双螺母垫片调整预紧式，双螺母螺纹预紧式，双螺母齿差调整预紧式，弹簧式自动调整预紧式，单螺母变位导程自顶紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。双螺母螺纹调整预紧式的特点是结构简单刚度高、预紧可靠，使用中调整方便。考虑到本次设计精度要求不高，可以尽量选择较简单的预紧形式，故本设计采用双螺母螺纹预紧式。5）支撑方式选择丝杠的轴承组合及轴承座以及其它刚性零件的连接不足，将严重轴承丝杠副的传动精度和刚度。为了提高轴向刚度，常用以推力轴承为主的轴承组合来支承丝杠，当轴向载荷较小时，也可用角接触球轴承来支承丝杠。支承方式有单推单推式，双推双推式，双推简支式，双推自由式。如下图单推单推双推双推双推简支双推自由其中双推简支式两端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较高，试用于中速传动精度较高的长丝杠传动系统。本设计中滑台距离较长，即丝杠传动系统较长，故选择这种传动方式。因轴向载荷较小，选择角轴承作为双推支点，简支端7为深沟球轴承。因转速不高，轴承采用脂润滑。6）止动方式的选择因滚珠丝杠传动效率高，无自锁作用，故在垂直安装状态，必须设置防止因驱动力中断而发生逆传动的自锁、制动或重力平衡装置。常用的制动装置有体积小、重量轻、易于安装的超越离合器。本运动无垂直运动，无需制动装置。7）润滑和密封方式的设计选择滚珠丝杠副可用防尘密封圈或防护套密封来防止灰尘及杂质进入滚珠丝杠副，使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率，从而维护其传动精度、延长其使用寿命。密封圈有接触式和非接触式两种，将其装在滚珠螺母的的两端即可。接触式密封圈用具有弹性的耐油橡胶或尼龙等材料制成，因此有接触压力并产生一定的摩擦力矩，但其防尘效果好。为使滚珠丝杠副能充分发挥机能，在其工作状态下，必须润滑，润滑方式主要有以下两种（1）脂润滑润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的1/3，部分滚珠丝杠副出厂时在螺母内部已加注GB7324942锂基润滑脂（2）油润滑润滑油的给油量标准如表16所示，但是随行程、润滑油的种类、使用条件（热抑制量）等的不同而有所变化。请注意使用。在这里选用润滑油。润滑油的给油量标准（间隔3分钟）轴颈mm给油量cc4～80.15～180.28～320.45～500.70～～．丝杠选择数值计算过程（1）上滑台丝杠的设计计算焊接机器人质量NQ15071?，上滑台质量NQ3003?，最快速度smmv/120max?，滑台移动最大距离mmLX2507?，轴向移动误差小于等于mm05.0?，使用寿命hT15000?，丝杠副的工作载荷NNNQQFX1?????（1）丝杠副的设计计算滚动丝杠摩擦系数009.0?f滚动丝杠摩擦力NfFFXf6.?????8设让滑台在0.1秒内加速到0.12m/s由atvvt??0即1.0012.0???a2/2.1sma?牵引力NmaFQ5..11507????总工作负载NFFFQf1.?????设传动效率92??NFFm3..198/????轴向载荷计算公式mAHFCFKKKF?式中FK载荷系数，按下表查得，取FK1.1载荷性质无冲击平稳转动一般运动有冲击和振动运转FK11.21.21.51.52.5HK硬度系数，按下表查得，取HK1.0滚道实际硬度HRC≥HK1.01.111.562.43.85AK精度系数，按下表查得，取AK1.0精度系数C、DE、FGHAK1.01.11.251.43求得载荷NFKKKFmAHFC8..11.1??????（2）根据寿命条件计算额定动载荷aC?，初选导程mmL5?，可得min//rLVnm??????hmCaLnFCN2.43?????9（3）根据必须的额定动载荷aC?选择丝杠副尺寸，由aC≥aC?查启东市华森公司丝杠标准手册得如下规格考虑各种因素，初选FEZD40053内循环浮动式垫片预紧滚珠丝杠副，其中NCa13000?NCoa40600?公称直径mmdm40?导程mmL50?螺旋角16240/5arctan?????滚珠直径mmDW5.3?圈数列数13螺纹滚道半径R0.52WD0.523.51.82mm偏心距e0.707RWD/20./20.049mm丝杠底径1dmd2e2R.8236.46mm（4）稳定性验算假设为双推简支（FS），因为丝杠较长，所以用压杆稳定来求临界载荷crFcrF??22lEIa??式中E丝杠的弹性模量，对于钢E206GPaaI丝杠危险截面的轴惯性转矩，aI644d?m??????长度系数，两端用铰接时，?2/3取丝杠长l2.7m所以crF??22lEIa???????????5.44410N故8..54???mcrFF＞＞S2.5～3.3参考下表，丝杠是安全的不会失稳。10临界转速crn验证高速运转时，需要验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝杆的最高转速maxn＜crn。临界转速可按公式计算crnldfc?.3????????≈1719.8min/rcrn＞maxn1440min/r，所以不会发生共振。支撑方式有关系数双推自由FO双推简支FS双推双推FF稳定系数S3～42.5～3.3长度系数?22/3临界转速系数cf1.0（5）刚度验算滚珠丝杠在工作负载FN和转矩TNm共同作用下引起每个导程的变形量??mL0?为cGJTpEApFL?220????式中A丝杠的截面积，A??2214md?CJ丝杠的极惯性矩，CJ32441md?G钢的切变模量，对于钢G83.3GPaT转矩Nm，tan2????mmdFT,其中?为摩擦角，这里取0025.0tan??，即048?????tan2????mmdFT215.3240??????048162tan103?0.172Nm按最不利的情况，即取mFF?，则42GdTpEdpFGJTpEApFLc????????..293????????????????m????丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为mpLlL?49.07.2320??????????通常要求丝杠的导程误差L?应小于其传动精度的1/2，即L?mmm??????该丝杠的导程误差L?满足上式要求，所以器刚度可满足要求。（6）效率验算滚珠丝杠副的传动效率?为???94.0048162tan162tantantan?????????p???要求在9095之间，所以该丝杠副能满足使用要求。经上述计算验证，FNZD40053各项性能指标均符合设计要求，可以选用。（2）下滑台丝杠的设计计算焊接机器人质量NQ15071?，上滑台质量NQ3003?，下滑台质量NQ6002?，最快速度smmv/120max?，滑台移动最大距离mmLX2507?，轴向移动误差小于等于mm05.0?，使用寿命hT15000?，丝杠副的工作载荷NNQQQFY07321???????（1）丝杠副的设计计算滚动丝杠摩擦系数009.0?f滚动丝杠摩擦力NfFFXf663.?????设让滑台在0.1秒内加速到0.12m/s由atvvt??0即1.0012.0???a2/2.1sma?牵引力NmaFQ73..12407????12总工作负载NFFFQf398..21?????设传动效率92??NFFm911..316/????轴向载荷计算公式mAHFCFKKKF?按上表查得，取FK1.1，HK1.0，AK1.0求得载荷NFKKKFmAHFC302.0.10.11.1??????（2）根据寿命条件计算额定动载荷aC?，初选导程mmL5?，可得min/1440rnm????hmCaLnFCN758..37843?????（3）根据必须的额定动载荷aC?选择丝杠副尺寸，由aC≥aC?查启东市华森公司丝杠标准手册得如下规格考虑各种因素，初选FNZD40053内循环浮动式垫片预紧滚珠丝杠副，其中NCa13000?NCoa40600?公称直径mmdm40?导程mmL50?螺旋角16240/5arctan?????滚珠直径mmDW5.3?螺纹滚道半径R0.52WD0.523.51.82mm偏心距e0.707RWD/20./20.049mm丝杠底径1dmd2e2R.8236.46mm（4）稳定性验算假设为双推简支（FS），因为丝杠较长，所以用压杆稳定来求临界载荷crF13crF??22lEIa??式中E丝杠的弹性模量，对于钢E206GPaaI丝杠危险截面的轴惯性转矩，aI644d?m??????长度系数，两端用铰接时，?2/3取丝杠长l2.7m所以crF??22lEIa???????????5.44410N故935.1044.54???mcrFF＞＞S2.5～3.3参考上表，丝杠是安全的不会失稳。临界转速crn验证高速运转时，需要验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝杆的最高转速maxn＜crn。临界转速可按公式计算crnldfc?.3????????≈1719.8min/rcrn＞maxn1440min/r，所以不会发生共振。（5）刚度验算滚珠丝杠在工作负载FN和转矩TNm共同作用下引起每个导程的变形量??mL0?为cGJTpEApFL?220????式中A丝杠的截面积，A??2214md?CJ丝杠的极惯性矩，CJ32441md?G钢的切变模量，对于钢G83.3GPaT转矩Nm，tan2????mmdFT,其中?为摩擦角，这里取tan??，即048?????tan2????mmdFT209.46240??????048162tan103?0.189Nm按最不利的情况，即取mFF?，则GdTpEdpFGJTpEApFLc????????..293????????????????m????丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为mpLlL?48.16.2320??????????通常要求丝杠的导程误差L?应小于其传动精度的1/2，即L?mmm??????该丝杠的导程误差L?满足上式要求，所以器刚度可满足要求。（6）效率验算滚珠丝杠副的传动效率?为???94.0048162tan162tantantan?????????p???要求在9095之间，所以该丝杠副能满足使用要求。经上述计算验证，FNZD40053各项性能指标均符合设计要求，可以选用。15三、机器人工作滑台与滚动导轨副选择与设计1.直线运动滚动导轨副的特点及要求1）特点（1）摩擦系数小，运动灵活（2）动静摩擦系数相同，因而启动阻力小，不易产生爬行（3）可以预紧，刚度高（4）寿命长（5）精度高（6）润滑方便，可以采用脂润滑，一次装填，长期使用（7）由专业厂生产，可以外购选用。2）基本要求（1）导向精度（2）耐磨性（3）刚度（4）工艺性由于滚动直线导轨副的特殊结构，使其具有垂直向上、向下和左右水平四方向额定载荷相等（见图）,且额定载荷大，刚性好，刚度高，三个方向抗颠覆力矩能力大，适用于各种载荷机床。本次设计选用此型号的滚动直线导轨副。2．滚动导轨副的分类直线运动滚动导轨副的滚动体有循环和不循环两种类型。这两种类型又将导轨副分成多种形式。按照滚动体不循环的有滚珠导轨副，滚针导轨副，圆柱滚子导轨副等滚动体循环的有筏子导轨块，滚动花键副，直线运动球轴承及其支承，滚珠导轨块。3.导轨的结构和作用直线滚动导轨副包括导轨条和滑块两部分，主要功用是导向和承载。导轨通常为两根，装在支承件上。每根导轨条上有两个滑块，固定在移动件上，如移动件较长，也可在一根导轨条上装3个或3个以上滑块。如移动件较宽，也可以用3根或3根以上的导轨条。如果移动件的刚度较高，则少装为好。在两条导轨条中，一条为基准导轨，上面有基准面，滑块上有基准面另一条为从动导轨。导轨材料选择低合金铸铁。164.直线滚动导轨副的计算（1）上滑台滚动导轨副计算直线滚动导轨副的计算与滚动轴承相仿，以在一定的载荷下行走一定的距离，90的支承不发生点蚀为依据。这个载荷称为滚动导轨的额定动载荷aC，可从产品样本中查到。直线滚动导轨副的主要参数，其中aC为额定动载荷，oaC为额定静载荷（KN）。这个行走距离称为滚动导轨的距离额定寿命，它可以根据滚动导轨的额定动载荷aC用下面公式进行计算滚动体为球时350WCTHaffffFCL?式中L为滚动导轨副的距离额定寿命（km）aC为额定动载荷（N），初选滚动导轨型号后，可以从样本中查出初选导轨为南京工艺装备制造的GGB20AA型导轨。额定动载荷aC13.70KN，额定静载荷oaC19.27KN。导轨参数如工程图。F为每个滑块上的工作载荷（N）F236.80/459.20NHf为硬度系数，由下表查得取Hf1.0导轨面硬度HRC58～645550硬度系数Hf1.00.80.53Tf为温度系数，当工作温度不超过100℃时，Tf1由下表查得工作温度（℃）＜100＞100～150＞150～200＞200～250温度系数Tf1.000.900.730.60Cf为接触系数，由每根导轨上滑块数决定，Cf0.81，由下表查得每根导轨滑块数二个三个四个五个接触系数Cf0.810.720.660.61Wf为载荷/速度系数，由下表查得，取Wf1.5冲击、速度情况无冲击振动min/15mv?轻冲击振动min/60min/15mvm??有冲击振动m/60mv?17载荷/速度系数Wf1～1.51.5～22.0～3.5计算可得kmffffFCLWCTHa.0505033??????如果把距离额定寿命L换算为小时额定寿命hLH，则hLhhnSL.25.1033????????式中S为移动件行程长度（m）n为移动件每分钟往复次数（min1），为安全起见，取5.0?n，可得?hL设计所需时间15000h，满足设计要求，初选的导轨可用。（2）下滑台滚动导轨副计算初选导轨为南京工艺装备制造厂的GGB20AA型导轨。额定动载荷aC13.70KN额定静载荷oaC19.27KN。导轨参数如工程图。F为每个滑块上的工作载荷（N）F302.378/494.58N查（1）的表格，取Hf1.0，Tf1，Cf0.81，Wf1.5计算可得kmffffFCLWCTHa.0505033??????如果把距离额定寿命L换算为小时额定寿命hLH，则hLhhnSL.25.1033????????式中S为移动件行程长度（m）n为移动件每分钟往复次数（min1），为安全起见，取5.0?n，可得?hL设计所需时间15000h，满足设计要求，初选的导轨可用。5.滚动导轨的润滑与防护要注意工作环境与装配过程中的清洁，不能有铁屑、杂质、灰尘等粘附在导轨副上。若工作环境有粉尘时，除利用导轨的密封外，还应考虑增加防尘装置。如下图所示。润滑的主要目的是减小磨擦和磨损以防止过热，破坏其内部结构，影响导轨副的运动功能。当滚动直线导轨副的运行速度为高速时（V≥15m/min）,推荐使用N32润滑油（GGB44384）,40℃时28.535.2cst,相当于旧标准的20号机械油，定期润滑或接油管强制润滑（如下图所示）。低速时（V15m/min）推荐使用18锂基润滑脂润滑。本次设计的最高时速为2m/min，所以选用脂润滑。6．滚动导轨装配图19四、控制系统的设计1．负载等效转动惯量的计算（1）工作台是移动部件，其移动质量折算到滚珠丝杆轴上的转动惯量??.cmkgcmkgcmkgMLJG???????????????滚轴丝杠的等效转动惯量的计算（丝杠材料选用钢材）.32.5..0.124cmkgmkgmkgldJms?????（2）折算到电机上的总等效转动惯量电机与丝杠直联JGXJsJ1.505.326.822kgcm?2．步进电机的选择（1）初步选择混合式步进电机（BYG系列）四相八拍，步距角为1.5的反应式步进电动机。取安全系数K1.3，则电机所需输出转动惯量J01.37.479.71KJ????2kgcm?初选电机型号110BYG4601技术参数步距角为1.5，四相八拍，转矩13Nm?，转动惯量11.32kgcm?电机传动比公式已知所选，电机直联mmLib5,75.0,10?????0.01mm可得脉冲当量脉冲/01.0mmp???误差0.05mm，可选此电机。电机步矩角运算公式Zmb?360??齿0000????bmZ?0360bpLi???00.bpLi??????20（2）电机转矩验算查表得，齿轮传动效率98.01??,丝杠传动效率94.02??总的传动效率92.094.098.021????????传递功率???VFPW电机所需功率WPP????电机转矩mNmNnPT?????????5095503电机电机3．步进电动机的驱动与控制步进电动机的运行特性与配套使用的驱动电源有密切关系,驱动电源由脉冲分配器、功率放大器等组成。驱动电源是将变频信号源送来的脉冲信号及方向信号按要求的配电方式自动地循环供给电动机各相绕组，以驱动电动机转子正反向旋转。变频信号源是可提供从几赫兹到几万赫兹的频率信号连续可调的脉冲信号发生器。连续可调的脉冲信号发生器。4．程序的编制（1）四相八拍分配状态转向12相通电CPDCBA代码转向正A0000101H反AB01002HBC10004HCD511000CHD6100008HDA00101H（1）该电动机是四相八拍，控制精度0.01mm/步。所以转动一圈移动0.08mm，因为滑台最大移动距离2516mm,所以移动到另一端转动圈数为31325圈。可赋值R115709DH，R运行速度v2m/min，控制精度0.01mm/步可得延时时间t83us考虑到程序运行时间，可用指令延时66us，对寄存器R0赋值23H（3）程序ORG0000HSJMPMAINORG1000HMAINMOVR3,08HLP1MOVR1，86HLP2MOVR2，0D2H（赋步数值）LP3MOVDPTR，TAB1LP4CLRAMOVCA，ADPTR（查表1）MOVP1,AMOVR0,23H（赋延时）LP5DJNZR0，LP5INCDPTR（正转指向下一步）DJNZR3，LP4DJNZR2，LP3DJNZR1，LP2MOVR1，86HLP6MOVR2，0D2HLP7MOVDPTR，TAB2LP8CLRAMOVCA，ADPTR（查表2）MOVP1，AMOVR0，23HLP9DJNZR0，LP9INCDPTR（反转）DJNZR3，LP8DJNZR2，LP7DJNZR1，LP6LJMPLP1TAB1DB01H，03H，02H，06H，04H，0CH,08H,09HTAB2DB09H，08H，0CH，04H，06H，02H,03H,01HSJMP225.硬件接线示意图驱动器P1.0P1.1P1.2P1.A相B相C相D相23五、参考资料1张建民。机电一体化系统设计.北京高等教育出版社，20042王信义.机电一体化技术手册.第二版.北京机械工业出版社，20003徐泳龙.单片机原理及应用.北京机械工业出版社，20044焦振学.微机数控技术.北京北京理工大学出版社，20045徐灏.机械设计手册.第二版.北京机械工业出版社，20006马秋成韩利芬罗益宁谢瑛.UGCAM篇.北京机械工业出版社，20027钟建琳.Pro/ENGINEER.数控加工实用教程.北京机械工业出版社，20028徐锦康吕慧瑛刘极峰.机械优化设计.北京机械工业出版社，19969马秋成韩利芬罗益宁谢瑛.UGCAE篇.北京机械工业出版社，200210程周.电机拖动与电控技术.北京机械工业出版社，200211朱思洪主编.机电一体化技术，中国农业出版社，2004年12张君安.机电一体化系统设计，兵器工业出版社，1997年13邱士安主编.机电一体化技术.西安电子科技大学出版社，200414朱喜林、张代治主编.机电一体化设计基础.科学出版社.2004年15赵松年,李恩光,裴仁清主编.机电一体化系统设计.机械工业出版社，2004
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