二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)-優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)論文

需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載寧波大學(xué)科技學(xué)院理工分院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)電模塊課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓 名 胡宏達(dá)學(xué) 號(hào) 084173914班 級(jí) 08 機(jī)械 1 班指導(dǎo)教師 胡利永學(xué) 期 20112012 學(xué)年第二學(xué)期設(shè)計(jì)時(shí)間 2012、02、172012、03、09內(nèi)附資料1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（含設(shè)計(jì)任務(wù)書） ；2、二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)裝配圖一張（A0） ；3、二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)電氣控制原理圖一張（A1） ；4、計(jì)算說(shuō)明書草稿一份。成 績(jī)2012、03需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載目錄一、機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)目的 .1二、機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 .1三、X 軸方案及參數(shù)計(jì)算 .21 方案擬定 .22. X 軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇 .33、X 軸圓柱斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .64幾何尺寸計(jì)算 .10四、X 軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算 .101.X 軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 .102.X 軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算 .13五、Y 軸方案及參數(shù) 計(jì)算 .141.Y 軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇 .142.Y 軸聯(lián)軸器選擇 .17六、Y 軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總 體設(shè)計(jì)計(jì)算 .171.Y 軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 .172.Y 軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算 .20七、繪制裝配圖 .21八、電氣原理圖設(shè)計(jì) .221.典型數(shù)控工作臺(tái)電氣原理圖的說(shuō)明 .22九、參考文獻(xiàn)： .25需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載一、機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在完成專業(yè)課程學(xué)習(xí)后，所進(jìn)行的機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計(jì)的綜合性訓(xùn)練。通過(guò)該環(huán)節(jié)達(dá)到下列目的：（1）鞏固和加深專業(yè)課所學(xué)的理論知識(shí)；（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，解決工程技術(shù)問(wèn)題的動(dòng)手能力；（3）進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)備設(shè)計(jì)的基本功訓(xùn)練，包括以下 10 方面基本功：1）查閱文獻(xiàn)資料；2)分析與選擇設(shè)計(jì)方案；3）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4）電氣控制原理設(shè)計(jì)；5）機(jī)電綜合分析；6）繪工程圖；7）運(yùn)動(dòng)計(jì)算和精度計(jì)算；9）撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；10）貫徹設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。二、機(jī)電專業(yè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的原始數(shù)據(jù)，在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)工作。原始數(shù)據(jù)包括典型工況下，工作臺(tái)速度、進(jìn)給抗力及臺(tái)面上工作物重量；工作臺(tái)定位精度、臺(tái)面尺寸和行程。設(shè)計(jì)具體要求完成以下工作：（1）工作臺(tái)裝配圖一張（0 號(hào)） （2）控制電器圖一張（1 號(hào)） （3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（1020 頁(yè) ） 所有圖樣均采用 CAD 繪制打印，設(shè)計(jì)說(shuō)明書按規(guī)定撰寫。三、X 軸方案及參數(shù)計(jì)算1 方案擬定方案擬定即確定工作臺(tái)傳動(dòng)的形式和控制方式及主要部件或器件的需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載類型。（1）驅(qū)動(dòng)控制方式 由給定的工作臺(tái)精度要求較低，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，故采用單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。主要由步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路、滾珠絲杠副組成。（2）傳動(dòng)形式確定工作臺(tái) X 方向和 Y 方向兩個(gè)坐標(biāo)分別采用步進(jìn)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。工作臺(tái) X 方向采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)方式，可以通過(guò)降速擴(kuò)大轉(zhuǎn)矩輸出，匹配進(jìn)給系統(tǒng)慣量，獲得要求的輸出機(jī)械特性，同時(shí)減小脈沖當(dāng)量。工作臺(tái) Y 方向采用直接傳動(dòng)方式，電機(jī)通過(guò)剛性聯(lián)軸器與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)。結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。絲杠轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩輸出完全與電機(jī)的輸出特性一致。2. X 軸步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定及選擇X 參數(shù)選定與計(jì)算vx=2.0 m/min=0.033m/s，F(xiàn) x=120 N，P x=Fxvx=3.96W1）脈沖當(dāng)量選擇初選五相電機(jī)，按五相十拍工作時(shí)，步矩角 =0.36°,初定脈沖當(dāng)量 =0.004mm/p,絲杠導(dǎo)程 tsP=5 mm,中間齒輪傳動(dòng)比 i 為: i=(t sP)(360)=0.36×5(360×0.004)=1.25由 i 確定齒輪齒數(shù)為 Z1=24,Z2=30；模數(shù) m=2mm，齒寬B1=16mm,B2=15mm(計(jì)算過(guò)程見 4)需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載2)等效傳動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg1=(d 14b1)32=(4.978) 4×1.6×7.85×10-332kg.m 2 =0.76×10-4 kg.m2式中：鋼密度 =7.85×10 -3 kg/cm3同理,大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J g2=1.7×10-4 kg.m2 由書表 3-13 初選滾珠絲杠 CDM2005-2.5 得到 d0=20 mm l=490 mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=(d 04l)32=(2) 4×49×7.85×10-332×10 -4 kg.m2 =0.6×10-4 kg.m2拖板及工作物重折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,拖板及工作物重之和約為 10+2=12kgJw=(w/g)×(tsP2) 2 ÷i2 =12×(5×10-32) 2÷(1.25)2kg.m2 =4.86×10-6 kg.m2因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JeJe= Jg1+ Jw+( Jg2+Js) ÷i2 =76×10-6 +4.86×10-6 +(170×10-6 +60×10-6) ÷(1.25)2 =2.2806×10-4 kg.m2 3)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算(以下為折算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)矩)由書式(4-7)(4-9)可知:Mt=(Fx+F y) tsP/(2i)需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載= (120+0.06×120) × 0.005/(2×0.8×1.25)=0.101N.mMf= (Ff tsP)/(2i)= (W t sP)/(2i)=(0.06×13×9.8×0.005)/ (2×0.8×1.25 )=0.00609N.m上述式中 為絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 =0.8， 為摩擦系數(shù)取0.06 nmax=（V max /）×(/360°)=250 r/min 取起動(dòng)加速時(shí)間t =0.03 s初選電動(dòng)機(jī)型號(hào) 90BF006 ,其最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax=2.156N·m,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jm=2.257×10-4 kg·m2, fm=2400Hz. 故 M0=(Fp0tsp)÷(2 i) ×(1- 02)= (1/3Fxtsp)÷(2i) ×(1- 02) =(1/3) ×120×0.005÷(2×0.8×1.25) ×1-(0.9) 2=0.0061 N.m式中 F p0 滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷 ,一般取 Fx/3Fx 進(jìn)給牽引力 (N) 0 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,取 0.9J =( Je +Jm)= 2.2806×10-4 kgm 2+2.257×10-4 kg.m2=4.537×10-4 kg.m2需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載M =( Je +Jm)( 2n max)/(60t )=4.537×10-4 ×(2×250)÷(60×0.03) =0.3957N.mMq = Mmax + Mf+ M0=0.3962+0.00609+0.0061=0.40839N.mMc = Mt+ Mf+ M0=0.101+0.00609+0.0061=0.11319 N.mMk= Mf+ M0=0.01219N.m從計(jì)算可知, M q 最大,作為初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.189 滿足所需轉(zhuǎn)矩要求.4)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性校驗(yàn)Je /Jm=2.2806/2.257=1.01 f Lfc=V1max/(60)=200/(60×0.004)=833=2Kt×T1×（u1）×(Z HZE)2/ d× a×u× H2(1/3)（1）.試選 Kt=1.6, (由1表 10-6)得材料彈性影響系數(shù)ZE189.8MPa 1/2（2）.(由1圖 10-30 得)選取區(qū)域系數(shù) ZH=2.433,(由1表 10-7)選取齒寬系數(shù) d0.3，（3）.（由1圖 10-26）查得 a10.78， a2 0. 8，則 a a1+ a2 1.58（4）.應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取 j=1 已知 V=1.0m/min，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程 P=5mm，則nmax=(vmax/) ×(/360 °)=(1000/0.004) ×(0.36/360)=250 r/min所以 N 1=60njLh=60×250×1×(2×8×300×15)1.08×10 9 N2=N1/i=1.08×109/1.258.64×10 8(5).（由1圖 10-19）查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.86，K HN2=0.87(6).（由1圖 10-21d）查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載 Hlim1=600MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Hlim2=550MPa(7).計(jì)算疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力，取安全系數(shù) S=1 H1K HN1× Hlim1/S=0.86×600/1516MPa H2K HN2× Hlim2/S=0.87×550/1478.5Mpa H= （ H1+ H2）/2 =497.25Mpa(8).計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=9.55×106Px/nx=77.9N.mmb） 、計(jì)算（1）.試算小齒輪分度圓直徑d1t>=2Kt×T1×（u1）×(Z HZE)2/ d× a×u× H2(1/3)=2×1.6×77.9×2.25/（0.3×1.58×1.25）×（2.433×189.8/494.25） 2（1/3 ） 9.38mm（2).計(jì)算圓周速度 v=d 1tn1/(60×1000)0.123 m/s（3).計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mnt, b= dd1t=0.3×9.382.81mmmnt=d1tcos/Z 1=9.38×cos14°/24=0.38mm h=2.25mnt=2.25×0.38mm = 0.855mm b/h=2.81/0.855=3.3（4).計(jì)算縱向重合度 0.318× d×Z1×tan=0.318×0.3×24×tan14°=0.57需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載（5).計(jì)算載荷系數(shù) K，查1表 10-2，得使用系數(shù) KA=1.25,根據(jù)v=0.123 m/s ,7 級(jí)精度，由書圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.01,（由書表 10-4）查得 KH 的計(jì)算公式：K H =1.12+0.18(1+0.67 d2) d2+0.23×10-3×b =1.14由 b/h=3.3,(由書圖 10-13)查得 KF =1.08, 由（1表 10-3）查得 KH =KF =1.2,故載荷系數(shù)K=kAKvKH KH =1.25×1.01×1.2×1.081.6362（6）.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑d1=d1t(K/Kt)(1/3)=9.38×（1.6362/1.6） （1/3） =9.45mm（7).計(jì)算模數(shù) mn=d1×cos/Z 1=9.45×cos14°/24=0.382mm 3） 、a).按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mn>=(2Kt1Y cos2/ dZ12 )×(YF YS / F)(1/3)（1）.計(jì)算載荷系數(shù)，K=KA×Kv×KF ×KF =1.25×1.01×1.2×1.04=1.6263（2）.根據(jù)縱向重合度 =0.57，由（1圖 10-28）查得螺旋角影響系數(shù) Y =0.87（3）.計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) Zv1=Z1/cos3=24/cos 314°=26.27Zv2=Z2/cos3=30/cos 314°=32.8（4）.由（1表 10-5）查出,YFa1=2.592,YSa1=1.596,YFa2=2.49,YSa2=1.629,因?yàn)椋〞鴪D 10-20c）小齒輪彎曲極限強(qiáng)度 FE1=500MPa,大齒輪需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載 FE2380MPa,（書圖 10-18）得彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.85 KFN2=0.88,取安全系數(shù) S=1.1 F1K FN1× FE1/S=386.36MPa F2K FN2× FE1/S=304MPa（5）.計(jì)算大、小齒輪 YFa1 YSa1/ F1 、Y Fa2 YSa2/ F2并加以比較YFa1 YSa1/ F1=2.592×1.596/386.36=0.0107YFa2 YSa2/ F2=2.49×1.629/3040.013 取大齒輪數(shù)據(jù)b).設(shè)計(jì)計(jì)算mn>=(2Kt1Y cos2/ dZ12 )×(YF YS / F)(1/3)=2×1.6263×77.9×0.0133×(cos14°)2/（0.3×24 2×1.58） （1/3）=0.23mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù) mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)，取 mn2 mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得的分度圓直徑 d1=48mm ,來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是有Z1=d1cos/m n=48×cos14°/223.28，取 Z124，則Z2i×Z 1=1.25×24304幾何尺寸計(jì)算（1）.中心距 a=(Z 1+Z2)mn/(2×cos)=(24+30)×2/（2×cos14°）需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載55.65 mm 所以圓整為 56 mm（2）.按圓整后的中心距修正螺旋角 arccos(Z 1+Z2)mn/2a=arccos(24+30) ×2/(2×56) =15.395°, 因 值改變不多，故參數(shù) 、K 、Z H等不必修正（3）.計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑d1=Z1mn/cos=24×2/cos15.359°=49.78 mmd2=Z2mn/cos=30×2/cos15.359° =62.22 mm（4）.計(jì)算齒輪寬度 b= dd1=0.3×49.7814.934mm 所以取B2=15mm,為易于補(bǔ)償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，所以小齒輪約為 B1=16mm四、X 軸機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算1.X 軸滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算1）滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型（1）.滾珠循環(huán)方式由書表 5-1 查得,選擇外循環(huán)插管式（2）.軸向間隙預(yù)緊方式預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動(dòng)的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動(dòng)精度.由3表 5-2 查得,采用雙螺母墊片預(yù)緊方式。2）滾珠絲杠副直徑和基本導(dǎo)程系列由3表 5-3 查得,采用絲杠直徑 20mm,導(dǎo)程為 5mm30 滾珠絲杠精度等級(jí)確定需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載（1）.絲杠有效行程 由3表 5-4 查得 le=20 mm導(dǎo)軌總長(zhǎng) Lu =210+120+20=350mm 所以絲杠總長(zhǎng) Lv =350-20=330mm（2）.精度等級(jí) 根據(jù)有效行程內(nèi)的平均行程允許偏差 ep=0.01/300×350×103=11.7 查書表 5-5 得 精度等級(jí)為 T34）滾珠絲杠副支承形式選擇滾珠絲杠主要承受軸向載荷,應(yīng)選用運(yùn)轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動(dòng)軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動(dòng),其次才是徑向約束。由書表 5-6 查得,采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)支承形式.5）滾珠絲杠副的選擇高速或較高轉(zhuǎn)速情況 按額定動(dòng)負(fù)荷 C C j 選擇滾珠絲杠副Cj =(Fefw)/(fhftfafk)×(60Lhne)/(106)1/3式中 C j -滾珠絲杠副的計(jì)算軸向動(dòng)負(fù)荷(N)Fe-絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷(N)，取進(jìn)給抗力和摩擦力之和的一半. Fe=(120+0.06×120)/2=63.6Nne-絲杠當(dāng)量轉(zhuǎn)速(r/min). n e=250r/min.Lh-絲杠工作壽命(h). 查考3表 5-7 得 Lh=15000 h.ft-溫度系數(shù). 查3表 5-8,得 ft=0.70.fa-精度系數(shù). 查3表 5-9 得 fa=1.0fw-負(fù)載性質(zhì)系數(shù). 查2表 5-10 得 fw=0.95fh-硬度系數(shù).查2表 5-11 得 fh=1.0需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載fk-可靠性系數(shù).查2表 5-12 得 fk=0.21.計(jì)算得 Caj=2.5N6）滾珠絲杠副校核（1）.臨界壓縮負(fù)荷 對(duì)于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計(jì)算.不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱為臨界壓縮負(fù)荷,用 Fn 表示Fn=3.4×1010(f1d24)÷(L02) ×K1式中 L 0-最長(zhǎng)受壓長(zhǎng)度.取 400 mmf1-絲杠支承方式系數(shù), F-S 取 2d2-絲杠螺紋底徑,查43-32 取 17.6 mmk1 安全系數(shù)，取 1/3Fn=13593N>Fmax（2）.臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f 2-絲杠支承方式系數(shù),F-S 取 3.927. Lc -臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 . Lc =0.5m. d2-絲杠螺紋底徑,取17.6mmncr= 10758.9r/min > nmax取,同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值d0n=20×833=7500 f Lfc=v1max/(60)=100/(60×0.004)=417Fmax（2）臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f 2-絲杠支承方式系數(shù),F-S 取 3.927. Lc -臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 . Lc =0.31m. d2-絲杠螺紋底徑,取 0.0176 m需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載ncr=27989 r/min > nmax取,同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值d0n=20×250=5000<70000（3）軸承選擇校核由1表 6-1 選擇深溝球軸承 6201由1表 6-6 選角接觸球軸承 7001C.校核(略)（4）定位精度驗(yàn)算(略)7) 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的防護(hù)（1）滾珠絲杠副的防護(hù)裝置 采用專業(yè)生產(chǎn)的伸縮式螺旋彈簧鋼套管.（2）滾珠絲杠副的密封 滾珠絲杠副兩端的密封圈如裝配圖所示.材料為四氟乙烯,這種接觸式密封須防止松動(dòng)而產(chǎn)生附加阻力.（3）滾珠絲杠副的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑劑用鋰基潤(rùn)滑劑.2.Y 軸滾動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)軌的功用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng),并承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷,即起導(dǎo)向和承載作用,導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方稱作運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)結(jié),不動(dòng)的一方稱作支承導(dǎo)軌,與機(jī)械的支承部件聯(lián)結(jié).支承部件用以支承和約束運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,使之按功能要求作正確的運(yùn)動(dòng).(1)選日本 NSK 滾動(dòng)導(dǎo)軌,E 級(jí)精度.查得,f h=1 ft=1 fc=0.81 f =1 fw=1 (2)壽命按每年工作 300 天,每天兩班,每班 8h,開機(jī)率 0.8 計(jì),額定壽命需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載為:Lh=10×300×2×8×0.8=38400 h,每分鐘往復(fù)次數(shù) nz=8L=(2lsnz60Lh)/(103)=(2×0.294×8×60×38400)/ (103)=10838計(jì)算四滑塊的載荷,工作臺(tái)及其物重約為 130NP=130÷4=32.5N計(jì)算需要的動(dòng)載荷 CC =( fwP)÷(fh ft fc f )×(L/50)1/3=241N由3表 3-20 中選用 LY15AL 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副,其 C =606N C0 =745N(3) 滾動(dòng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整預(yù)緊可以明顯提高滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛度,預(yù)緊采用過(guò)盈配合,裝配時(shí),滾動(dòng)體、滾道及導(dǎo)軌之間有一定的過(guò)盈量.(4) 潤(rùn)滑與防護(hù)潤(rùn)滑:采用脂潤(rùn)滑,使用方便,但應(yīng)注意防塵.防護(hù)裝置的功能主要是防止灰塵、切屑、冷卻液進(jìn)入導(dǎo)軌,以提高導(dǎo)軌壽命.防護(hù)方式用蓋板式.七、繪制裝配圖1.標(biāo)注裝配圖尺寸、配合與精度等級(jí)。包括特性尺寸、最大體形尺寸、安裝尺寸和主要零件的配合尺寸。2.寫出工作臺(tái)的技術(shù)特征。3.編寫技術(shù)要求。需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載4.對(duì)所有零件進(jìn)行編號(hào)。5.列出零件明細(xì)表及標(biāo)題欄。6 檢查裝配圖。八、電氣原理圖設(shè)計(jì)1.典型數(shù)控工作臺(tái)電氣原理圖的說(shuō)明單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)的主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī),因而可以把它看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)。不同系列的單片機(jī)共同的特點(diǎn)是：控制功能強(qiáng)；體積小；功耗低；成本低。由于上述優(yōu)越性能，單片機(jī)已在工業(yè)、民用、軍用等工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，它在很大程度上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在軟件和擴(kuò)展接口支持下，單片機(jī)可以代替以往由模擬和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。如電氣原理圖所示的就是通過(guò)單片機(jī)及其外圍接口實(shí)現(xiàn)的二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)電氣原理圖。它由 8031 型單片機(jī)、數(shù)據(jù)鎖存器74LS373、存儲(chǔ)器 EPROM2764、RAM6264 、地址譯碼器 74LS138、并行 I/O 接口 8255 等集成電路構(gòu)成。下面分別說(shuō)明它們?cè)谡麄€(gè)控制部分中的功能、用法及其選擇原則。1）單片機(jī)的選擇設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，首先要設(shè)計(jì)其核心的單片機(jī)系統(tǒng)。從一開始就有一個(gè)單片機(jī)芯片選型問(wèn)題。面對(duì)不同字長(zhǎng)，如 4 位、8 位、16 位，各具特色的單片機(jī)芯片如何進(jìn)行選擇。首先要滿足所設(shè)計(jì)系需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載統(tǒng)的功能和性能要求；其次要選擇價(jià)格較低的芯片，不要盲目追求過(guò)多功能和過(guò)高性能；另外要選擇那些在國(guó)內(nèi)有成熟的開發(fā)系統(tǒng)和穩(wěn)定的供貨來(lái)源。如采用流行普遍使用的芯片，資料豐富，能有效地縮短開發(fā)周期。本課程設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)型的二坐標(biāo)數(shù)控工作臺(tái)，其功能比較簡(jiǎn)單，成本低。因而這里選用 MCS-51 系列的 8031 單片機(jī)作為CPU，它具有良好的性能價(jià)格比，且易擴(kuò)展。2）外部程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展MCS-51 的程序存儲(chǔ)器空間為 64K 字節(jié)。對(duì)于片內(nèi)無(wú) ROM 的單片機(jī)（如 8031） ，或當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器容量不夠時(shí)，進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展是必不可缺的。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器EPROM、EEPROM 、 ROM 等在原理上都可用作單片機(jī)的外部程序存儲(chǔ)器。由于 EPROM 價(jià)格低廉，性能可靠，所以單片機(jī)外部擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器一般為 EPROM 芯片（紫外線可擦除、電可編程的只讀存儲(chǔ)器） ，掉電后信息不會(huì)丟失。在選擇外部程序存儲(chǔ)器電路時(shí)，應(yīng)注意電路的讀取時(shí)間能否與 MCS-51 的 PESN 信號(hào)匹配。其片選端接地。由于本設(shè)計(jì)程序容量不大，因而選用 2764 作為外部程序存儲(chǔ)器。3）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展對(duì)大多數(shù)控制性應(yīng)用場(chǎng)合，MCS-51 系列單片機(jī)內(nèi)部 RAM 已能滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。對(duì)需要較大容量數(shù)據(jù)緩沖器的應(yīng)用系需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載統(tǒng)，就需要在單片機(jī)的外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在電氣原理圖中根據(jù)設(shè)計(jì)功能要求選用一片 6264 作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。圖中其高 5 位地址線 A8A12 由 8031 的 P2.0P2.4 口線提供，低 8 位地址線 A0A7 接地址鎖存器 74LS373 輸出端。讀、寫控制信號(hào)分別接 8031 的 RD、WE。其片選信號(hào)通過(guò)地址譯碼法進(jìn)行選通。4）I/O 口擴(kuò)展電路本課程設(shè)計(jì)因采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。為了降低成本，特采用可編程外圍并行接口芯片 8255。使其不僅完成驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的功能，同時(shí)完成與鍵盤/顯示器的接口操作功能。5）顯示器接口設(shè)計(jì)電氣原理圖中，由 10 片共陽(yáng)極 LED 顯示塊拼成 10 位 LED 顯示器。為了簡(jiǎn)化硬件電路，采用動(dòng)態(tài)顯示方式。即所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由 8031 的 P1.0P1.7 口來(lái)控制 LED 顯示器的段碼，而各位的位選線分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制。即PC0PC7、PB6PB7 共 10 個(gè) I/O 口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。為了保證各位 LED 能夠顯示出本位相應(yīng)的顯示字符，而不出現(xiàn)閃爍，導(dǎo)致人眼看不清，必須根據(jù)人眼視覺暫留現(xiàn)象，選擇一個(gè)合適的掃描頻率。圖中選用 74LS07 進(jìn)行同相驅(qū)動(dòng)。6）鍵盤接口電路設(shè)計(jì)鍵盤實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)的集合。電氣原理圖中采用矩陣式鍵盤接口，鍵盤接口電路通過(guò) 8255（U5）的 PA0PA3 和需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載PC0PC7、PB6PB7 構(gòu)成行、列線。按照逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)（即掃描）來(lái)確定閉合鍵的位置。7）步進(jìn)電機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)對(duì)于本課程設(shè)計(jì)中選用的步進(jìn)電機(jī)，為五相，無(wú)論它工作在什么方式，都需要五路控制電路，并且每一路對(duì)應(yīng)于步進(jìn)電機(jī)的一相。而每一路控制電路的結(jié)構(gòu)是一樣的。電氣原理圖中通過(guò) 8255（U5）的 PB0PB4 分別控制 X 方向步進(jìn)電機(jī)的五相。對(duì)于 Y 軸步進(jìn)電機(jī)通過(guò) 8255（U6 ）的 PC0PC4 分別控制 Y 方向步進(jìn)電機(jī)的五相。8）其他（1）電源 整個(gè)系統(tǒng)的供電部分由3圖 4-11 提供。（2）限位開關(guān)及其反饋信號(hào)檢測(cè)選擇限位開關(guān)時(shí)可根據(jù)額定電壓、額定電流、開啟頻率、觸點(diǎn)數(shù)等參數(shù)進(jìn)行。選擇行程開關(guān)，安裝于導(dǎo)軌的兩端。其作用是控制信號(hào)的通斷，然后由單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)該信號(hào)的有無(wú)，實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的換向與否的目的。原理圖中通過(guò) 8255（U5）的 PA4PA7 口檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)是否到位，從而采取相應(yīng)的控制措施。九、參考文獻(xiàn)：1 濮良貴主編. 機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社,20012 吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) .第二版.北京. 高等教育出版社.1999需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載3 樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書4 尹志強(qiáng)等編著.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.5