自动绒毛率测试仪设计开发毕业设计说明书(编辑修改稿)

自动绒毛率测试仪设计开发毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

布滚卷布测量方案 优点：设备简单，操作方便 缺点：设备所占空间比较大，而且由于设计的是三角布滚，形成的角度比较大，所 测得数据不会很准确。 圆形导轨带布测量方案 优点：检测角度是 180 度，所测数据精准，所用空间较小，操作简单。 缺点：设备比较 复杂 双层导轨带布测量方案 优点：检测精度高便于操作 缺点：设备所占空间较大 由于所设计的设备主要的要求是精度高。 因此，通过对三个方案的综合分析对比， 本次设计最终选用圆形导轨带布测量方案。 3 关键部件的参数选择与计算 电机型号选择 自动绒毛率测试仪设计一共使用了五部电机 ，分别是 X 向移动电机，带动被测布匹移动的皮带轮电机，使布匹形成被测角度的推拉电机，控制薄钢板的电机，控制张力传感器的电机。 X 向移动电机 ⑴传动计算 按照设计 方案的需求，仪器精度为 177。 ，选用脉冲当量为 mm/Hz， 丝杠导程为 4mm，又由于方案中不用减速箱，而用联轴器直接将电动机与丝杠连接，所以取减速比为 i=1 算的电机步距角： α =360iδ /Pb=176。 ⑵步进电机的计算及选型 1）步进电机的转轴总惯性矩的计算。 总转动惯量 J 包括转子的惯性，滚珠丝杆的惯性和惰性的电机轴的转动惯量。 Ⅰ、滚珠丝杠的转动惯量 J 由《数控机床系统设计》中 P134 式 528得： 4 10J D L  本 科 毕 业 设 计 第 8 页 共 36 页 式中： D 为丝杠公称直 径 D=30mm L 为丝杠长度 =有效行程 +螺母长度 +设计余量 +两端支撑长度（轴承宽度 +锁紧螺母宽度 +裕量） +动力输入连接长度（如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半 +裕量） =315mm 代入数据得 1J =179。 304 179。 315179。 1012 =179。 104 kg.㎡ Ⅱ、滚珠丝杠上一级移动部件等折算到电动机轴上的转动惯量 由《数控机床系统设计》中 P134 式 529得： 262 ( ) 102sJM π 其中 M为工作台的（包括工件）的质量 M=100kg S为丝杠螺距 S=5mm 代入数据，得： 25622 . 5J m   Ⅲ、初选常州宝马前杨电机电器有限公司的 90BYG2502 型混合式步进电动机，可知其转子的转动惯量 3J = m104 4   N 所以 1 2 3dJ J J J   =179。 104 +179。 105 +4179。 104 =179。 104 N178。 m 检查电机轴的惯量，惯量比应控制在一定的范围内，不能太小也不能太大， 即伺服系统的动态特性取决于负载特性。 为使该系统惯量达到较合理的配合，一般 比值控制在 1/4—— 1之间， 123JJJ= 根据公式 : 123JJ1 14J，可知满足惯量匹配的要求。 2）步进电动 机的初选。 根据最大等效负荷 M考虑一定的安全系数λ，取λ =，最大静转矩步进电机应该满足： m a x 3 2 .5 2 .0 5 .0jTM    N178。 m 根据所选的电机型号参数知道，最大转矩 6jmaxT N178。 m，所选电动机型号正好满足。 本 科 毕 业 设 计 第 9 页 共 36 页 图 31 电机型号与安装尺寸 图 32 电机接线图 皮带轮电机选型 负载力矩的计算公式  ])[c o s( s in.2i2kgumFAFcmk g fiFDDFT L  mNTL  其中：  为皮带轮的传动效率 D 为皮带轮的直径 96mm 本 科 毕 业 设 计 第 10 页 共 36 页 考虑到种种因素，所选电机最大扭矩大于 mN ，根据表格可选电机型号 图 33 电机型号 图 34 电机安装尺寸与接线方式 使布匹形成被测角度的推拉电机，控制薄钢板的电机，控制张力传感器的电机。 图 35 电机型号 这三部 电机的选择要满足 齿条的升降能 力，因为齿条的运动不用特别快，而且齿条质量不重， 所以轴转动所需要的力矩不需太多，大部分电机都能满足， 因为理论分析 本 科 毕 业 设 计 第 11 页 共 36 页 无法得到电机所需力矩的精确值，所以电机的力矩范围只能靠估算， 因此这三部电机中张力传感器电机和薄钢板电机可以选择相同型号，选择 UI2457512804A 型号，推拉电机选择 UI2457411604A 型号。 本课题中 选取电机型号的各个参数如图 3— 5 所示。 ccd 摄像头型号选择 考虑到设备的结构紧凑性，选择如下尺寸的 CCD 摄像头。 图 36 CCD摄像头 表 31 CCD摄像头尺寸 1 2 3 4 5 6 直径（边长） /mm 50 40 38 38 20*12 8*12 长度 /mm 30 70 60 50 40 20 滚珠螺旋副型号选择 主要类型 采用滚珠在螺母中内循环方式，选择垫片预紧方式来消除丝杠螺母副轴向的间隙 主要参数及代号 滚珠丝杠副的主要参数 ①公称直径 md ，数控机床常用的进给丝杠的公称直径 md 为 mm30 至 mm80 ，但是本次设计所选用的下导轨上面所受力只有重力，没有其他额外的载荷，因此 md 不用太大，初选 30mmd0 。 ②基本导程 (螺距 ) 0L ，由步距角   、脉冲当量 脉冲/ mmP  和传动比i=1 确定 mmiL bp 4/3600  。 滚珠丝杠副的标注 为了满足设计要求，初步 选择滚珠丝杠副为 SFU032044，导轨面的硬度为 58~64HRC。 1 2 3 4 5 6 本 科 毕 业 设 计 第 12 页 共 36 页 根据资料查得其具体参数如下： 表 32滚珠丝杠副规格 规格代号 公称直径 0D 公称导程0hD 滚珠直径wD 螺旋升角 循环列数 额定动载荷)(KNCa 额定静载荷)(KNCoa 接触刚度 )/( mNKc  32044 32 4 3340  3 51 最大工作载荷 滚珠丝杠上的工作载荷 )(NFm 是指滚珠丝杠副在横向移动设备时滚珠丝杠轴向所受的力。 mF 采用实验公式计算，对于三角形或综合导轨 )(39。 GFfKFF VLm  式中： LF 为工作台纵向 进给方向载荷， VF 为工作台垂直进给方向载荷， G 为移动部件的重力（ N）， K 和 39。 f 分别为考虑颠覆力距影响的实验系数和导轨上的摩擦系数，对于三角形或综合导轨 K＝ ，滚动导轨 ~39。 f ，取 39。 f。 所以： NGFfKFF VL 4)101 0 0(0 0 )(39。 m  最大动载 C 的计算及主要尺寸初选 滚动丝杠承受的动载荷由公式得： mmFfLC 3 式中： L 为使用寿命，单位为 r610 ， 610/60ntL ； mf 为运转状态系数，无冲击取 ~，普通状况取 ~，冲击状态下取 ~； mF 为滚珠丝杠工作载荷（ N）。 选择滚珠丝杠副的尺寸，滚珠丝杠副的额定动载荷 aC 不得小于最大动载荷 C；CCa。 取 mf ，而工作台进给速度 m in)/(126 mmv  ，则工作寿命 L ： )10( 则 NFfLC mm  因为 CKNCa  ，所以选择的丝杠螺母副满足设计要求。 传动效率计算 本 科 毕 业 设 计 第 13 页 共 36 页 滚珠丝杠副的传动效率  为：)tan(tan    其中，  为丝杠螺旋升角， 可由。 8 0 4ar ct anar ct an 0 0  d L ，  为摩擦角，滚动摩擦系数 ~f ，摩擦角约等于 39。 10。 %) an ( an%100)t an (t an 39。    滚珠丝杠传动效率比较高，一般在 ~ 之间，我们可以看到，计算的结果满足要求。 刚度验算 丝杠的拉压变形量 1 滚珠丝杠计算满载时拉压变形量： EALFm1 其中： 1 是在工作载荷 mF 作用下丝杠总长度的拉伸或压缩变形量 )(mm ， mF 为丝杠的工作载荷 )(N ， L 为滚珠丝杠在轴承支架的受力长度 )(mm ， mmL 300 ， E 为材料弹性模量，对于钢材 M paE  ， A 是按丝杠内径确定的截面积 )( 2mm ，222 )2 ()2( mmdA   ，“ +”指丝杠被拉伸，“ ”指丝杠被压缩。 则 mmEA LF m 441 3004   滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 2 变形量与滚珠排列、螺母内圈有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠长度无关。 有预紧时，可以使用下式计算： )(0 0 1 3 22 mmZFD FYJwm 其中： wD 是滚珠直径 )(mm ， Z 是滚珠总数量 列数圈数  ZZ ， Z 是丝杠一圈拥有的滚珠个数， )(3)/( 0 内循环＝ wDdZ  ， 0d 是丝杠的公称直径 )(mm ， YJF 是预紧力)( Nkgfkgf ， ， mF 是丝杠的工作载荷 )( Nkgfkgf ， 本 科 毕 业 设 计 第 14 页 共 36 页 查表可得 wD 3 6 . 5 833 0 / 2 . 3 83 . 1 4)(3)( 0  内循环WDdZ  2 1 9233 6 . 5 8Z  列数圈数Z k g fk g f / 1 0F m  ， k gfk gfFF mYJ  3 23 22 YJWmFD F 由于当滚珠丝杠有预紧力，且预紧力为轴向工作载荷的 1/3 时， 2。