yag激光加工数控工作台设计_毕业设计(编辑修改稿)

yag激光加工数控工作台设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

调整比较困难。 机械工程学院毕业设计（论文） xiv 图 32 2． 螺纹调隙式 如图 33 所示，通过转动螺母改变两个螺母间位移来消除传动副的轴向间隙。 它的优点是调整方便，在出现磨损后还可以随时进行补充调整。 缺点是轴向尺寸较长，会增加丝杠螺纹部分的长度。 图 33 3．齿差调隙式 如图 34 所示，在两个螺母 5 的端 面法兰上分别加工出外齿 Z1 和 Z2，并各自装入对应的内齿圈 6 中。 内齿圈通过螺钉固定在螺母外的套筒 3 端面。 通常两个外齿轮相差 1 齿 (如 Z1=100， Z2=99)。 当调整间隙时，将两个外齿轮从内齿圈中抽出并相对内齿圈分别同向转动一个齿，然后插回原内齿圈中。 此时，两个螺母间产生的相对位移为： 212111 ZZ PPZZS  (3－ 1) 式中， P 为丝杠的螺距。 当 P=10mm 时，间隙的调整量为。 由此可见，此方法可实现精密微调，预紧可靠 ，不会发生松动。 虽然结构复杂，但仍然得到广泛应用。 机械工程学院毕业设计（论文） xv 图 34 （ 1） 确定滚珠丝杠副的导程 hP ：滚柱丝杠副的导程（ mm） maxV ：工作台最高移动速度（ m/min） maxn ：电机最高转速（ r/min） i ：传动比 因电机与丝杠直联， i =1 由 技术要求 1查得 maxV 1200mm / min maxn 3000r / min 代入得， 机械工程学院毕业设计（论文） xvi hP  按 推荐组合标准 ，取 hP 5mm （ 2） 确定当量转速与当量载荷 1).最小载荷 minF 机器空载时滚珠丝杠副的传动力。 如工作台重量引起的摩擦力。 因为选用滚珠丝杆所以摩擦系数为 ，工作台重量为 30kg，所以    minF 3 0 g 0 . 0 0 5 1 . 4 7 N 2).最大载荷 maxF     maxF ( 3 0 5 0 ) g 0 . 0 0 5 3 . 9 2 N 3).滚珠丝杠副的当量转速 mn 及当量载荷 Fm： 珠丝杠副在 n1,n2,n3„ n 各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比分别为t1%, t2%, t3%,„t n%,所受载荷分别是 F1,F2,F3„ nF。 当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等时，可采用下列公 式计算： 机械工程学院毕业设计（论文） xvii 所以 max minm nn 30 00 0 150022   r/min    max minm 2 F F 2F （ 3） 预期额定 动载荷 1） 按预期工作时间估算 轻微冲击取 w wf = 精度等级取 af ＝ 1 可靠性系数 cf ＝ 1 预期工作时间 hL ＝15000H 带入得 mC ＝ （ 4） 确定允许的最小螺纹底径 （ 1） 估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤ （ 1/3～ 1/4）重复定位精度 ② ≤ （ 1/4～ 1/5）定位精度 : 最大轴向变形量 （ 181。 m） 可查资料《数控床身铣床精度检验》得 ：重复定位精度 16181。 m, 定位精度 25181。 m 机械工程学院毕业设计（论文） xviii ① =4 ② =5 取两种结果的小值 =4181。 m (2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 md2 ：最小螺纹底径（ mm） (～ )行程 +（ 10～ 14） hP 已知：行程为 300mm,   10W 30 gN ,μ 代入得 2md （ 5） 确定滚珠丝杠副的规格代号 （ 1） FF 型 内循环单螺母式滚珠丝杠 组成得垫片预紧的双螺母滚珠丝杆付 （ 2） 由计算出的 在样本中取相应规格的滚珠丝杠副 FF16053 机械工程学院毕业设计（论文） xix hP5 （ 6） 确定滚珠丝杠副预紧 力 p max1FF3 p 1F   N （ 7）行程补偿值与与拉伸力 （ 1） 行程补偿值    6uC tL 10 式中： uL 350mm C m (2) 预拉伸力 代入得 tF （ 8） 确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格 （ 1） 轴承所承受的最大轴向载荷 机械工程学院毕业设计（论文） xx 代入得   B m a xF 8 1 1 . 2 3 . 9 2 8 1 5 . 1 2 （ 2）轴承类型 两端固定的支承形式，选背对背 60176。 角接触推力球轴承 （ 3）轴承内径 d 略小于 2d BP B max1FF3 取 d 12mm 代入得 BPF 271 （ 4）轴承预紧力 预加负荷 ≥ （ 5）按样本选轴承型号规格 当 d=12mm 预加负荷为： ≥F BP 所以选 70001P 轴承 d=12mm （ 9)滚珠丝杠副工作图设计 机械工程学院毕业设计（论文） xxi 1) 丝杠螺纹长度 Ls： Ls=Lu+2Le 由查得余程 Le=20 绘制工作图 （ 2）两固定支承距离 L1 按样本查出螺母安装联接尺寸 丝杠全长 L （ 3）行程起点离固定支承距离 L0 由工作图得 Ls=420 L=470 （ 10)电机选择 1） .作用在滚珠丝杠副各种转矩计算。 外加载荷产生的摩擦力矩 T() 式中 hP —— 滚珠丝杠副导程 η —— 未预紧的滚珠丝杠副效率 3 级 精度的丝杠 η ＝ 4 级精度的丝杠 η ＝ F—— 作用在滚珠丝杠副上的外加轴向载荷，不同情况下取值不一样。 若计算电机启动转矩时，机械是空载起动时， F是导轨摩擦力（垂向运动 F 还包括机构重量）；若计算电机工作转矩时， F包括导轨摩擦力，工作载荷（垂向运动 F还包机械工程学院毕业设计（论文） xxii 括机构重量）。 33 . 9 2 5 1 0＝ m2π η  f p o t oT T T 0 . 1 6 N m  ＝ T 2).负荷转动惯量 JL()及传动系统转动惯量 J()的计算。 式中 ii nJ, —— 各旋转件的转动惯量（ 2）和转速（ r/min） jjVm, —— 各直线运动件的质量（ Kg）和速度（ m/min） mmnJ, —— 电机的转动惯量（ 2）和转速（ r/min） 丝杆直径为 16mm＝ ,长 415mm＝ 工件工作台惯量 h2 2 21pV 0 . 0 0 5J m ( ) m ( ) 8 0 ( ) 0 . 0 0 0 5 k g mω 2π 2π     丝杆惯量 32 22 π 7. 8 10 0. 41 5 0. 01 6J 0. 00 02 92 9k g m32      所以 2LJ m 按 照要求 mlJ (1 4)J 所以选取北京和时利 40CB005C2DE6E 3).最大加速转矩 amT 机械工程学院毕业设计（论文） xxiii 当电机从静止升速至 maxn 式中 n—— 电机转速（ r/min） maxn —— 电机最高转速（ r/min） ta加速时间（ s） ta ≈(3 4)mt 或者按性能要求自行规定。 mt —— 电机时间常数。 可查电机样本 可得到 amT m满足要求。 40CB 系列交流伺服电机 绝缘电阻 —— 500VDC 100MW Min 绝缘强度 —— 1500VAC 1Minute 环境温度 —— 20℃ ～ +50℃ 绝缘等级 —— B 级 机械工程学院毕业设计（论文） xxiv 技术参数 单位 伺服电机型号 40CB005C2DE6E 货物编码 031601 额定输出功率 W 50 额定转矩 瞬间最大转矩 额定转速 rpm 3000 最高转速 rpm 3600 电机转子惯量 转矩系数 额定相电流 A 瞬间最大相电流 A 电枢绕阻相电阻 Ω 电枢绕阻相电感 mH 机械时间常数 ms 电气时间常数 ms 重量 kg 编码器 P/R 2500 负载惯量 负载惯量 ≤ 电机转子惯量 179。 10 （倍） 适配驱动器 GS0020A 外形尺寸 单位 :mm 机械工程学院毕业设计（论文） xxv （ 11)传动系统刚度 （ 1）丝杠抗压刚度 1）丝杠最小抗压刚度 minK =122Ldx 210 minK ： 最小抗压刚度 （ N/um） d2 ：丝杠底径 L1 ：固定支承距离 minK =265 N/um 2） 丝杠最大抗压刚度  010 122m a x LLL LdK  x 210 maxK ：最大抗压刚度 （ N/um） 机械工程学院毕业设计（论文） xxvi maxK =664 N/ m 3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度 KC ：滚珠和滚道的接触刚度 （ N/um） KC ：查样本上的刚度 （ N/um） FP ：滚珠丝杠副预紧力 （ N） Ca ：额定动载荷 （ N） 由样本查得： 得 KC=200 N/um （ 12)刚度验算及精度选择 （ 1） = = N/ m = N/ m F0 = 已知 W1= 294N ， = 机械工程学院毕业设计（论文） xxvii F0= N 0F —— 静摩擦力 （ N） 0u —— 静摩擦系数 W1 —— 正压力 （ N） （ 2） 验算传动系统 刚度 反向差值 0m in FK  minK ：传动系统刚度 （ N） 已知反向差值或重复定位精度为 16 minK =＞ （ 3）传动系统刚度变化引起的定位误差 = m （ 4）确定 精度 V300p ：任意 300mm 内的行程变动量对半闭环系统言， V300p≤179。 定位精度 定位精度为 16um/300 机械工程学院毕业设计（论文） xxviii V300p＜ 丝杠精度取为 3 级 V300p=12um＜ (5) 确定滚珠丝杠副的规格代号 已确定的型号： FF 公称直径： 16 导程： 5 螺纹长 度： 380 丝杠全长： 470 P 类 1级精度 FF16051P3/380179。 470 （ 13)验算临界压缩载荷 丝杠所受最大轴向载荷 maxF 小于丝杠预拉伸力 F不用验算。 （ 14)验算临界转速 72c 2c2dn f 10L :临界转速 （ n/min） f：与支承形式有关的系数 ：丝杠底径 机械工程学院毕业设计（论文） xxix ：临界转速计算长度 (mm) 由表得 f= 由样本得 d2= 由工作图及表 14 得： Lc2= L1 L0 2097＞ maxn =1500 (15)。