XY工作台设计示例1讲义.doc

PAGE  PAGE 19 机械部分改装设计计算示例1 1、初步确定工作台的尺寸及其重量 根据设计要求，所取的能够加工的最大面积为，最大工件的重量为。因此我初定工作台的。工作台的材料为号钢，其密度为。（取）因此： 1.1、工作台（X向托板） 重量=体积×密度 1.2、取Y向托板=X向托板 1.3、上导轨座（连电机）重量 初步取导轨座的长，宽为，高为。因此 所以根据上面所求，得XY工作台运动部分的总重量 为： 根据要求所知，其最大加工工件为，因此： 2、传动系统设计 2.1、脉冲当量是一个进给指令时工作台的位移量，应该小于等于工作台的位置精度的1/2，由于定位精度在内，因此：， 2.2、取联轴器传动，因此它的传动比为,取丝杠的导程为。取步距角β为0.9度，所以 脉冲当量 3、滚珠丝杠的设计计算及选择 3.1求丝杠的静载荷 已知其计算公式 《数控机床系统设计》公式5-2 式中的硬度系数，取1.0 《数控机床系统设计》表5-2 载荷系数，取1.5 《数控机床系统设计》表5-2 ：丝杠工作时的轴向阻力 根据： 其中为0.003-0.004 因此： 3.2、确定动载荷及其使用寿命 根据丝杠动载荷公式： 式中：：额定动载荷 ：动载荷系数，轻微冲击取1 ：硬度系数，取1 ：当量动载荷，N ：寿命 根据：使用寿命使用寿命 所以 式中的丝杠的最高转速，因题目中所给其工作台快进的速度为，因此其计算为： 所以： 3.3滚珠丝杠的选取 查 HYPERLINK /html/gund/g1/ffb.htm / 根据动载荷及动载荷和公称导程值的核对，最后选取的滚珠丝杠的型号为FF1204-3 ，其公称直径为12mm，公称导程为4mm，动静载荷分别为4KN和6.7KN。滚珠直径2.381mm,刚度208，外径11.3mm,丝杠底径9.5mm,循环圈数3。 滚道半径=1.238mm 《机电一体化技术基础及应用》表2-4 偏心距 丝杠内径9.6mm 稳定性计算 式中E=2.06 长度系数，两端用铰链时=1 =0.3m 所以 因为 2.5~4 是安全的 刚度验算 按最不利情况考虑，螺纹螺距因受轴向力引起的弹性变形与受转矩引起弹性变形方向是一致的。所以 式中 , 《机电一体化技术》 , S=P=4mm, 9.6mm,G=83.3. 每米螺纹长度上距离弹性变形为。 滚动螺旋可按滑动螺旋（同精度等级）的一半，根据有关表得出=15m/m，所以： (3)效率验算===0.973 4、滚动导轨的计算与选择 导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度与精度保持性。 4．滚动导轨副的结构介绍 滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成，如图： 1）导轨的当量载荷 GGB25预加载荷类别为轻预载时，按表6.3-12（机电一体化设计手册—下册）查得预紧力为198.5N。Fa、Fb是两个导轨滑块的受力。 2）当量载荷760N. 3）计算额定动、静载荷 计算长度寿命： 式中： ——温度系数 ，按表6.3-3取=1 ——接触系数，按表6.3-4取=0.81 ——载荷系数，按表6.3-5取=1.5 硬度系数，硬度58 ~64HRC时取1.0 C动——额定动载荷，南京艺工网查得GGB16AA查得 QUOTE C动=17.7KN C动为8.51KN. 以小时为单位的额定寿命 T=L×1032ln×60 式中：l——单向行程，l=0.34m n——每分钟往返次数， QUOTE v2l=2.42×0.33=3.64 ，取n=3 代入数据解得：T= 89869h , TTh，所选导轨类型符合. 由网址 HYPERLINK /查得 /查得南京艺工网 ， 选择GGBAA/AL四方向等载荷型滚动直 线导轨副系列丝杠副滚珠。如下图所示： 选择GGB16AA型号，其额定基本静载荷. 4）验算额定静载荷 取安全系数f0=3，按下式验算 其中=760N ， 满足要求 5、步进电机的设计计算和选用 已知快进速度： 丝杆导程: 所以最高转速： 最高频率： 1计算系统在电机轴上的等效转动惯量 工作台快速移动时的等效转动惯量： 式中：M=187kg , QUOTE Vmax=2.4m/min