一维进给伺服系统报告.docx

Equipment and Manufacturing Technology Homework 2：Design of single axis feed drive system Assignment starting: at the end of Ch3 Duration: 3 weeks Requirements: 1）Motor: type, parameters including power and rotation rate 2）Ball-screw drive system: connection between motor and ball-screw, supporting type of ball-screw, assembly between nut and table 3）Supporting guideway: type and installation method 4）Grating rule: type and the main parameters, installation method 5）Generate the 3D model of the feed drive system 6）Attach the detailed calculation process Design parameters of system 1）Table working surface: 400mm Х 600mm 2）Travel: 1000mm 3）Max. feed velocity: 24m/min 4）Positioning accuracy/Repeatability: 0.08mm/0.03mm 5）Straightness: 0.05mm/500mm 6）Table loading capacity: 500Kg 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1000mm 2）工作台最高移动速度24m/min 3）工作台定位/重复定位精度为0.08mm/0.03mm,运动直线度0.05mm/500 4）工作台最大负载500Kg 3.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 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 取摩擦系数u=0.005 Ff=Mgu=500*10*0.005=25N 惯性力Fa=M*V/T 取T=0.10s Fa=500*0.4/0.10=2000N 滚珠丝杠需提供的最大轴向力为：Ff+Fa=2025N 滚珠丝杠需提供的最大功率为：2025N*0.4=810w 效率： 取n轴承=0.98 n丝杠=0.92 n联轴器=0.98 安全系数取2 电机需要的功率为：P=P丝杠*2/(0.98^2)*0.98*0.92=1521W 选用电机： 根据功率要求，选用SM 110-060-30 LFB型伺服电机。 电机参数： 额定转矩：6Nm 额定转速：3000rpm 额定功率：1.6Kw 3．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/500mm 故选用C3精度的丝杠 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=0.4*1000*60/3000=8mm 对应的丝杠外径有：12mm，14mm，20mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，45mm。 C3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—2500，36—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。 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 故P1=(10*16.4^4/700^2)*10^4=14763NFmax=2025N 符合要求。 许用拉压负载