滚珠丝杠课程设计
机械系统设计 (滚珠丝杠)PPT课件
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
双推—自由
1．轴向刚度低，与螺母位置有关； 2．双推端可预拉伸安装； 3．适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。
固定可以用深沟球轴承和双向推力轴承组合或用圆锥滚子轴承
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
(2) 轴承的组合安装支承示例
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
滚珠丝杠副的特点
传动效率高 运动平稳 工作寿命长 定位精度和重复定位精度高 同步性好 可靠性高 不能自锁 制造工艺复杂
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
滚珠丝杠副的典型结构类型
从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴 向间隙的调整方法进行区别。
1，产生的轴向位移（即间隙）为：
1 (
Z1
1 )np
Z2
其中：n为螺母同方向转过的齿数
p为丝杠的导程
例：若Z1=99，Z2=100，n=1, p=6mm 则d=0.6μm
2 机械系统设计--机械传动装置滚珠丝杠副
（3） 垫片调隙式
调整垫片厚度，使螺母产生轴向位移，该形式结构简单，调整较为 方便，应用广，但仅适用于一般精度机构。
滚珠丝杠在工作负载fn和转矩tnm共同作用下引起每个导程的变形量esie38001038机械系统设计机械传动装置滚珠丝杠副按最不利的情况即取ffm则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的12即edpfgjeapf1075216045910206143800101310107521503机械系统设计机械传动装置滚珠丝杠副试设计一数控机床工作台进给用滚珠丝杠副
1．轴向刚度最高； 2．预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高 3．适宜高速、高刚度、高精度。
热处理工艺课程设计- -滚珠丝杠
目录第一章热处理工艺课程设计的目的 (3)第二章热处理工艺课程设计的内容和步骤 (3)2.1 滚珠丝杠的简图 (3)2.2 技术要求 (3)2.3 材料的选择 (3)2.4 GCr15钢的化学成分及合金作用 (4)2.5 GCr15滚珠丝杠的热处理流程及工艺设计 (4)2.6 总工艺曲线 (11)第三章挂架、装具、夹具 (11)第四章热处理工艺分析 (12)4.1 球化退火工艺分析 (12)4.2 淬火工艺分析 (13)4.3 高温回火工艺分析 (13)4.4 去应力退火工艺分析 (14)4.5 中频淬火工艺分析 (14)4.6 低温回火工艺分析 (14)4.7 稳定化回火工艺分析 (14)第五章热处理工艺的检验 (14)第六章热处理工艺规范及操作守则 (15)第七章热处理工艺设计的见解及体会 (17)第八章热处理工艺卡 (19)参考书目 (20)1、热处理工艺课程设计的目的热处理工艺课程设计是材控专业热处理方向学生的一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节，其目的是：(1) 培养学生综合运用所学热处理知识去解决工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。
(2) 学习热处理工艺课程设计的一般方法，热处理设备选用和装夹具设计等。
(3) 进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2、热处理工艺课程设计的内容和步骤2.1 滚珠丝杠的简图2.2技术要求1、退火后组织：点状或细粒状P。
按JB1255—81评定2-3级合格；2、退火后硬度：187—229HBS，碳化物网按JB1255—81评定≤2级合格。
3、丝杠硬度：58--62 HRc。
2.3材料的选择2.3.1 GCr15钢的性能GCr15钢具有高硬度、高耐磨性和在高温下稳定的机械性能，由于承受极高的交变载荷，滚珠与套圈的工作接触面很小，产生极大的摩擦，因而要求具有较高的疲劳极限、极高均匀的硬度和耐磨性，还有一定的韧性和淬透性，并在大气和润滑介质中具有一定的抗蚀能力，而Gcr15钢具有良好的成分设计和工艺性能，用于制造滚珠丝杠还是适宜的。
项目3数控车床滚珠丝杠副设计
• 滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作台在导轨上运动，以完成 工作台在X, Y方向的直线运动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动 机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即 可。
项目三数控车床滚珠丝杠副设计
• 3. 1滚珠丝杠副 • 3. 2滚珠丝杠副间隙调整及安装 • 3. 3滚珠丝杠副设计案例导入 • 3. 4数控车床滚珠丝杠副设计
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3. 1滚珠丝杠副
• 常见的机械传动部件有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传 动和各种非线性传动部件等。其中螺旋传动机构也称为丝杠螺母机构， 它主要是用于将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运 动的。丝杠螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分，滑动丝杠 结构简单、加工方便、成本低、传动效率低，而滚动丝杠结构复杂、 加工难、成本高、传动效率高(92%一98 % )。因此，后者在机电一 体化系统中得到广泛应用。
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3. 1滚珠丝杠副
• (2)丝杠传动、螺母移动，如图3一1 (b)所示。该传动形式需要限制螺 母的移动，故需要导向装置。其特点是结构紧凑、丝杠刚性较好，适 用于工作行程较大的场合。
• (3)螺母传动、丝杠移动，如图3一1 (c)所示。该传动形式需要限制螺 母传动和丝杠移动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，故应用较 少)。
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3. 1滚珠丝杠副
• 3.1.3滚珠丝杠副主要尺寸参数
• 滚珠丝杠副主要尺寸参数有:公称直径Do，丝杠小径d，，丝杠大径d， 螺母小径D1,螺母大径D，滚珠直径db，基本导程(或螺距)P，滚珠工 作圈数及滚珠数，具体如图3 -6所示。
滚珠丝杠设计(升降运动)
将旋转力转化为轴向力时的扭矩 T(N·cm)
轴向外部负载 P(N)
滑动面的摩擦系数 μ
工作台与工件的重量 W(kg)
滚珠丝杠的螺矩 L(cm)
滚珠丝杠传动的螺矩η
预压引起的摩擦扭矩 Tp(N·cm)
内部摩擦系数 K
tanβ(β:螺旋升角,单位 °)
滚珠丝杠公称直径 d(cm) 预压负载 Pι(N)
滚珠丝杠的惯性矩 J3(kg·cm2) 圆柱体的外径 D3(cm) 圆柱体的长度 l3(cm) 材料的比重γ(kg/cm3)
移动物体的惯性矩 J4(kg·cm2)
驱动马达转子的惯性矩 J马达(kg·cm2) 马达轴的转速 N(r/min) 加速时间 t(s)
施加在马达输出轴上的总扭矩 T(N·cm)
参数及计算公式
PL/(2πη) 980.00 0.02 100 1 0.9
KPιL/2π 0.05(tanβ)-1/2
L/πd 2 10
｛T+Tp[(3Pι-P)/(3Pι)]｝(Z1/Z2) 20 40
JMω=JM[2πN/(60t)]×10-3 J1+J马达+(Z1/Z2)2[J2+J3+J4]
施加在马达输出轴上的匀速扭矩 T1(N·cm) 主动齿轮的齿数 Z1 从动齿轮的齿数 Z2
施加在马达输出轴上的加速扭矩 T2(N·cm) 施加在马达输出轴上的惯性矩 JM(kg·cm2)
主动齿轮的惯性矩 J1(kg·cm2) 圆柱体的外径 D1(cm) 圆柱体的长度 l1(cm)
从动齿轮的惯性矩 J2(kg·cm2) 圆柱体的外径 D2(cm) 圆柱体的长度 l2(cm)
(πγ/32)D14l1 3 2
(πγ/32)D24l2 3 2
滚珠丝杠设计说明书
广西科技大学机制工艺课程设计（滚珠丝杠）设计说明书学生姓名：刘淮学生学号：20150140702指导教师：唐满专业班级：机械Z135班专业方向：广西科技大学职业技术教育学院二零一六年六月机械制造工艺学课程设计任务书一、设计题目滚珠丝杠的预拉伸结构二、原始资料(1) 滚珠丝杠外径40mm，导程10(2) 双螺母预紧三、上交材料1．CAD制零件图 3张2、设计说明书一份 1套滚珠丝杠预拉伸结构说明书一、用途：该滚珠丝杠可用于车床、铣床等数控铣床使用，定位精度高，制造等级高。
二、重要数据1、规格：滚珠丝杠外径为40mm，导程为10，总长为1407，有效行程为1100mm。
制造材料为45钢，制造等级为研磨级，有较高的接触精度。
2、循环方式：采用弯管是外循环，采用3.5圈X1有效循环圈数，该方式装配简单，使用面广。
3、螺母选用：采用双螺母，法兰盘式连接，方便预紧，预紧方式采用垫片式可调预紧。
螺母内径为65mm，内径为40mm，螺母及法兰盘总长152mm。
4、支撑方式：电机端固定和另一端铰支撑，采用铰接触轴承支撑，轴承型号为7206C，接触为60度，有较好的稳定性，能做到有效支撑。
5、电机连接方式：采用联轴器电机直连方式。
这种连接方式不但方片轻巧，不但能提高传动效率，而且能减少磨损，减少装配所需空间。
6、联轴器的选用：采用最先进的弹性膜片联轴器，冲击载荷小，是现在普遍再用电机直连的一种方式。
7、轴端螺母的选用：采用M30 B级螺母，制造材料为45钢。
三、转配的选用：根据丝杠的材料和外径，导程，选用合理的丝杠形成，达到最佳的配合。
直线导轨、滚珠丝杠装配与调整教学设计
教学文本目录（一）教学任务分析------------2(二) 教师情况分析-----------2 一、教学目标设计（三）学生情况分析---------2（四）教学资源分析-------3（五）教学目标设定-----5（一）知识内容设计------------6 二、教学内容设计（二）技能内容设计----------8（三）情感内容设计--------9（四）重点难点突破------9（一）教学方法设计------------11 三、教学过程设计（二）学习方法设计----------12（三）教学过程设计--------13（一）课堂教学反馈设计--------16 四、教学评价设计（二）学生学习评价设计------16（三）教学效果总评设计----17 附件：学材设计---------------------------------19数控铣床装调与维修比赛项目任务五：直线导轨、滚珠丝杠的装配与调整一、教学目标设计（一）教学任务分析《数控机床装调维修工》国家职业标准明确提出：数控机床机械功能部件的装配与调整是该工种必备技能。
由于直线导轨、滚珠丝杠具有传动效率高、摩擦阻力小、灵敏度高、定位精度高、精度保持性好等特点，所以广泛应用于现代机械传动系统。
因此，直线导轨、滚珠丝杠的安装与调整被设置为数控机床装调维修专业的典型教学任务，该任务符合岗位职业能力要求，使教学真正做到了“学以致用”。
（二）教师情况分析担任该任务教学的老师，是一位具有22年教龄的高级实习指导教师、高级技师，具备扎实的数控维修专业理论基础和娴熟的操作技能。
该教师长期工作在教学一线，了解中职学生特点，熟知技能形成规律，掌握现代教学理论并能够在教学实践中根据教学实际情况合理应用。
通过分析，该教师完全具备讲授该任务的水平。
（三）学生情况分析本任务的教学对象是中职数控机床装配与维修专业二年级一班的40名学生。
该班学生已进行过钳工基本技能训练和简单装配训练，具备一定的实际操作能力，学生学习过《极限偏差与技术测量》、《机械基础》、《机械制图》等专业基础课程，具备了一定的专业理论基础知识。
单轴滚珠丝杠课程设计
单轴滚珠丝杠课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解单轴滚珠丝杠的基本结构、工作原理及其在机械传动中的应用。
2. 学生能够掌握单轴滚珠丝杠的主要参数计算方法，包括导程、转速、扭矩等。
3. 学生能够了解单轴滚珠丝杠的安装、调试及维护方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行单轴滚珠丝杠的选型和应用设计。
2. 学生能够通过实际操作，完成单轴滚珠丝杠的安装、调试及简单故障排除。
3. 学生能够运用相关软件（如CAD、SolidWorks等）进行单轴滚珠丝杠的三维建模和运动仿真。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械传动领域的兴趣，激发他们的探究欲望和创新精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识和沟通能力，使他们能够在项目实施中相互协作、共同进步。
3. 培养学生严谨、务实的科学态度，使他们能够关注工程实际，解决实际问题。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力和工程应用能力为核心。
课程目标旨在使学生掌握单轴滚珠丝杠的基础知识，提高他们的技能水平，并培养他们具备积极的情感态度和价值观。
通过课程学习，学生将能够具备一定的机械传动设计能力，为未来的职业发展打下坚实基础。
二、教学内容1. 单轴滚珠丝杠的基本概念与结构特点：包括滚珠丝杠的定义、分类、结构组成及其在机械传动中的应用场景。
教材章节：第二章第四节“滚珠丝杠副”2. 单轴滚珠丝杠的工作原理与参数计算：讲解滚珠丝杠的工作原理，引导学生掌握导程、转速、扭矩等主要参数的计算方法。
教材章节：第二章第五节“滚珠丝杠副的参数计算”3. 单轴滚珠丝杠的选型与应用设计：介绍滚珠丝杠的选型原则，指导学生根据实际需求进行滚珠丝杠的应用设计。
教材章节：第二章第六节“滚珠丝杠副的选型与应用”4. 单轴滚珠丝杠的安装、调试与维护：讲解滚珠丝杠的安装方法、调试步骤及日常维护注意事项。
教材章节：第二章第七节“滚珠丝杠副的安装、调试与维护”5. 单轴滚珠丝杠三维建模与运动仿真：运用相关软件（如CAD、SolidWorks 等）进行滚珠丝杠的三维建模和运动仿真。
滚珠丝杠教学设计
滚珠丝杠教学设计滚珠丝杠是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个领域。
它通过滚珠在螺纹与导轨之间的滚动来传递力和运动，具有精度高、承载能力大、传动效率高等优点，广泛应用于机床、自动化设备、航空航天等领域。
本文将针对滚珠丝杠进行教学设计，帮助学生了解其结构、原理和应用。
一、教学目标：1. 了解滚珠丝杠的基本结构和原理；2. 掌握滚珠丝杠的应用领域以及优缺点；3. 能够分析滚珠丝杠的工作过程及其特点；4. 能够根据实际需求选择合适的滚珠丝杠。
二、教学内容：1. 滚珠丝杠的结构和原理滚珠丝杠由螺纹轴和导轨轨道组成。
螺纹轴上有一串与之配套的螺纹，导轨上有一条与螺纹轴螺纹配套的导轨。
滚珠位于导轨和螺纹之间，通过滚动来传递力和运动。
2. 滚珠丝杠的工作原理当螺纹轴旋转时，螺纹将滚珠挤压到导轨上，滚珠被迫滚动而实现相对的运动。
滚珠的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，因此滚珠丝杠具有较低的摩擦阻力。
同时，滚珠在导轨上的运动还会产生离心力，使滚珠贴着导轨滚动，进一步减小了摩擦。
3. 滚珠丝杠的应用领域滚珠丝杠广泛应用于机床、自动化设备、航空航天等领域。
在机床上，滚珠丝杠用于传递动力和控制工作台的运动；在自动化设备中，滚珠丝杠用于自动化测量、捕捉和调整工作物件的位置；在航空航天领域，滚珠丝杠用于飞机起落架和航空发动机的控制。
4. 滚珠丝杠的优缺点滚珠丝杠具有精度高、承载能力大、传动效率高等优点。
但同时也存在运动和噪声较大、维护难等缺点。
三、教学方法：1. 理论授课通过讲解滚珠丝杠的结构、原理以及应用领域，帮助学生了解滚珠丝杠的基本知识。
2. 示范实验准备一台滚珠丝杠传动的实验装置，演示滚珠丝杠的工作过程和特点。
让学生观察实验现象，进一步理解滚珠丝杠的工作原理。
3. 小组讨论将学生分为小组，让他们讨论滚珠丝杠在不同领域的应用案例，并讨论其优缺点。
鼓励学生提出自己的见解和观点，增加互动和思考。
四、教学评价：1. 提问方式通过提问的方式测试学生对滚珠丝杠的理解。
XY工作台滚珠丝杠专业课程设计-2010
本科生专业课程设计（ 2007 届）学生姓名：学号：200708310311专业名称：机械设计制造及其自动化班级：071指导教师：目录任务书 (2)二、总体方案的确定..................................................................................... 错误！未定义书签。
三、机械传动部件的计算与选型................................................................. 错误！未定义书签。
四、工作台机械装配图的绘制..................................................................... 错误！未定义书签。
五、工作台控制系统的设计......................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献......................................................................................................... 错误！未定义书签。
附件1 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。
附件2 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。
32单片机控制滚珠丝杠步进电机课程设计
32单片机控制滚珠丝杠步进电机课程设计32单片机是一种常用的微控制器芯片，具有广泛的应用范围。
滚珠丝杠步进电机是一种常见的步进电机类型，具有精确控制和高效运动的特点。
本文将以“32单片机控制滚珠丝杠步进电机”为主题，介绍其课程设计的相关内容。
一、引言滚珠丝杠步进电机是一种常用的运动控制装置，广泛应用于机械领域。
而32单片机作为一种嵌入式微控制器芯片，具有强大的数据处理和控制能力。
将32单片机与滚珠丝杠步进电机结合起来，可以实现精确的运动控制和位置控制，具有重要的实际意义。
二、课程设计目标本次课程设计的目标是通过32单片机控制滚珠丝杠步进电机，实现电机的位置控制和运动控制。
具体包括以下几个方面的内容：1. 熟悉32单片机的基本原理和编程方法；2. 掌握滚珠丝杠步进电机的工作原理和控制方法；3. 设计并实现32单片机控制滚珠丝杠步进电机的电路和程序；4. 进行实验验证，测试电机的位置控制和运动控制效果；5. 分析实验结果，总结设计经验和方法。
三、32单片机基本原理和编程方法32单片机是一种具有强大计算和控制能力的微控制器芯片，采用C语言编程，具有丰富的外设和接口资源。
在课程设计中，需要学习32单片机的基本原理和编程方法，包括IO口控制、定时器控制、PWM输出等。
四、滚珠丝杠步进电机的工作原理和控制方法滚珠丝杠步进电机是一种精密的运动控制装置，具有高精度和高效率的特点。
其工作原理是通过电流控制和脉冲控制来实现位置和速度的控制。
在课程设计中，需要学习滚珠丝杠步进电机的工作原理和控制方法，包括相序控制、脉冲信号的生成和控制等。
五、32单片机控制滚珠丝杠步进电机的电路设计在课程设计中，需要设计32单片机控制滚珠丝杠步进电机的电路。
电路设计包括32单片机与滚珠丝杠步进电机的连接方式、电源供电设计、信号调节和驱动电路设计等。
电路设计的目标是实现可靠的电气连接和信号控制，确保电机的正常运行。
六、32单片机控制滚珠丝杠步进电机的程序设计在课程设计中，需要设计32单片机控制滚珠丝杠步进电机的程序。
滚珠丝杠的设计毕业设计
滚珠丝杠的设计毕业设计滚珠丝杠的设计毕业设计滚珠丝杠是一种常见的机械传动装置，广泛应用于机床、自动化设备等领域。
其主要作用是将旋转运动转化为直线运动，并具有高精度、高效率的特点。
在滚珠丝杠的设计过程中，需要考虑多个因素，包括负载、速度、精度等，以确保其正常运行并满足设计要求。
首先，滚珠丝杠的设计需要考虑负载。
负载是指施加在滚珠丝杠上的力或扭矩，它直接影响到滚珠丝杠的选择和尺寸设计。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定负载的大小和方向，并结合滚珠丝杠的承载能力进行合理选择。
同时，还需考虑负载的变化情况，以确定滚珠丝杠的寿命和可靠性。
其次，滚珠丝杠的设计还需要考虑速度。
速度是指滚珠丝杠在运行过程中的线速度，它直接影响到滚珠丝杠的选择和传动效率。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定速度的大小，并结合滚珠丝杠的额定转速进行合理选择。
同时，还需考虑速度的变化情况，以确定滚珠丝杠的冷却和润滑方式。
此外，滚珠丝杠的设计还需要考虑精度。
精度是指滚珠丝杠在运行过程中的定位精度和重复精度，它直接影响到滚珠丝杠的应用效果和工作精度。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定精度的要求，并结合滚珠丝杠的制造工艺和加工精度进行合理选择。
同时，还需考虑精度的保持和调整方式，以确保滚珠丝杠的稳定性和可调性。
此外，在滚珠丝杠的设计过程中，还需要考虑其他因素，如材料选择、密封设计、安装方式等。
材料选择是指滚珠丝杠的材质和热处理方式，它直接影响到滚珠丝杠的强度和耐磨性。
密封设计是指滚珠丝杠的防尘和防水性能，它直接影响到滚珠丝杠的使用寿命和可靠性。
安装方式是指滚珠丝杠的安装位置和固定方式，它直接影响到滚珠丝杠的运行平稳性和传动效率。
综上所述，滚珠丝杠的设计是一个综合性的工程问题，需要综合考虑多个因素，并进行合理选择和优化设计。
在设计过程中，需要根据实际应用需求确定负载、速度、精度等要求，并结合滚珠丝杠的承载能力、额定转速、制造工艺等进行合理选择。
滚珠丝杠设计说明说
长春工程学院机电学院专业综合课程设计课程设计说明书设计题目单轴机械手专业机械设计制造及其自动化班级机制0943班学生姓名姚伟东指导教师李海波成绩：年月日长春工程学院机电学院专业综合课程设计学生姓名：姚伟东学号：**********专业：机械设计制造及其自动班级：机制0943设计题目：单轴机械手指导教师：李海波成绩：内装材料完成日期：年月日目录设计题目 (1)注意事项 (1)设计计算 (2)用语说明 (6)技术说明 (11)零件及规格 (16)设计总结 (17)参考文献 (17)滚珠丝杠设计说明书一设计题目单轴机械手主要技术参数：电机功率（W）100W额定扭矩（N·m）0.32Nm额定转速（rpm）3000导程（mm）10最大线速度（mm/s）600可搬重量（kg）> 水平 5 垂直 2Fvd(N) 224 Fzd(N) 778Mxd(N·m) 29 Myd(N·m) 11 Mzd(N·m) 11额定推力（N）80重复定位精度（mm）0.02mm有效行程（mm）500负载伸出长度500以内注意事项本IR系列产品属于机电设备，为维护使用者的安全，在选择机型及实际操作本产品之前，请务必详细阅读相关型录及下列注意事项并依照指示使用，若未依照本注意事项使用本产品而造成功能异常、损坏或其他事故，本公司概不负责。
人身安全〇本产品适用于工业用途，不可应用在直接与人命或人员福祉相关的保安元件上。
〇本产品操作运转时，人员应维持在机械动作范围外，以免夹伤或发生其他工安事故。
〇本产品接装马达并通电时，装置心律调节器者应维持在一公尺距离外，以免受到干扰。
〇本产品勿装置在火源、易燃物、可燃气体附近，以防火灾。
储放安装〇搬运时应避免坠落或碰撞。
〇储放本产品时，建议平放并应妥善包装，避免暴露于高温、低温、潮湿的环境。
〇切勿自行拆解或改装本产品，以免异物进入或产品破坏，造成功能异常或工安事故。
滚珠丝杠课程设计
滚珠丝杠课程设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN本科生专业课程设计（届）学生姓名：学号：专业名称：班级：指导教师：年月日目录专业课程设计计算说明书............................................................................... 错误!未定义书签。
原始数据........................................................................................................... 错误!未定义书签。
一、系统总体方案设计................................................................................... 错误!未定义书签。
二、机械系统的设计计算............................................................................... 错误!未定义书签。
三、控制系统设计........................................................................................... 错误!未定义书签。
专业课程设计计算说明书原始数据设计一台微机控制XY两坐标工作台，采用MCS-51单片机控制, 控制方式采用步进电机开环控制。
其他参数如下：一、系统总体方案设计（一）机械系统1、传动机构采用滚珠丝杠副与齿轮或带减速。
2、导向机构采用滚动直线导轨。
3、执行机构采用步进电机。
（二）接口设计1、人机接口（1）采用键盘或BCD 码盘作为输入。
（2）采用LED 作为电源等指示标志。
（3）采用蜂鸣器或扬声器作为警报装置。
机床滚珠丝杠副课程设计
机床滚珠丝杠副课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机床滚珠丝杠副的基本结构、工作原理及功能；2. 学生能够掌握机床滚珠丝杠副的选用原则、安装调试方法及维护保养知识；3. 学生能够了解机床滚珠丝杠副在机械加工中的应用及其对加工精度的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识对机床滚珠丝杠副进行正确的选用和安装；2. 学生能够掌握机床滚珠丝杠副的调试方法，保证其正常工作；3. 学生能够运用机床滚珠丝杠副进行简单的机械加工操作，提高加工精度。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机床滚珠丝杠副的探究兴趣，激发学生学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神；3. 增强学生对我国机械制造业的自豪感，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为专业实践课，结合理论知识和实际操作，培养学生的专业技能。
学生特点：高年级学生，具备一定的机械基础知识和动手能力，对机床结构及工作原理有一定的了解。
教学要求：以学生为主体，注重实践操作，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 机床滚珠丝杠副的基本概念与结构：- 滚珠丝杠副的定义、分类及特点；- 滚珠丝杠副的组成、结构及工作原理。
2. 机床滚珠丝杠副的选用与安装：- 选用原则及注意事项；- 安装方法、步骤及要求；- 常见故障及排除方法。
3. 机床滚珠丝杠副的调试与维护：- 调试方法、步骤及注意事项；- 维护保养内容、周期及要求；- 故障诊断与排除技巧。
4. 机床滚珠丝杠副在机械加工中的应用：- 在数控机床、普通机床等设备中的应用实例；- 对加工精度、效率等方面的影响；- 提高加工质量的方法与措施。
教学内容依据课程目标制定，注重科学性和系统性。
教学大纲安排如下：- 第1周：机床滚珠丝杠副基本概念与结构学习；- 第2周：机床滚珠丝杠副选用与安装学习；- 第3周：机床滚珠丝杠副调试与维护学习；- 第4周：机床滚珠丝杠副在机械加工中的应用学习。
超有用的有关滚珠丝杠的毕业设计
目录绪论第一节综合作业的目的……………………………………………第二节综合作业的内容……………………………………………微型数控系统总体设计方案的拟定第一节综合作业任务书……………………………………………第二节总体方案的确定……………………………………………机床进给伺服系统机械部分设计计算系统脉冲当量及切削力的确定……………………………切削力的计算………………………………………………滚珠丝杠螺母副的设计、计算、和选型…………………进给司服系统传动计算……………………………………步进电机的计算和选型……………………………………微型数控系统硬件电路的设计第一节单片机数控系统硬件电路设计内容………………………第二节 MCS—51系列单片机的选用………………………………第三节存储器扩展电路设计………………………………………第四节 I/O接口电路及辅助电路设计……………………………数控机床的加工程序编制第一节经济型数控车床数控系统的程序编制说明………………第二节加工说明及工艺路线设计…………………………………做综合作业的亲身体会做综合作业的感言第1章绪论第一节综合作业的目的综合作业是培养我们理论联系实际，解决生产实际问题能力的重要步骤，它起到了毕业设计的作用。
它通过对机床数控系统设计总体方案的拟定，进给伺服系统机械部分结构设计.计算控制系统硬件电路的设计以及数控机床加工程序的编制，使我们综合运用所学的机械.电子和微机的知识,进行一次机电结合的全面训练。
从而培养了我们具有加工编程能力，初步设计计算的能力以及分析和处理生产中所遇到的机电方面技术问题的能力。
第二节综合作业的内容微机数控系统总体设方案的拟定（1）系统运动方式的确定（2）伺服系统的选择。
（3）执行机构传动方式的确定。
（4）计算机的选择。
二、进给伺服系统机械部分设计计算（1）进给伺服系统机械部分设计方案的确定。
（2）确定脉冲当量。
（3）滚珠丝杠螺母副的选型。
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本科生专业课程设计（届）学生姓名：学号：专业名称：班级：指导教师：年月日目录专业课程设计计算说明书 (3)原始数据 (3)一、系统总体方案设计 (3)二、机械系统的设计计算 (4)三、控制系统设计 (19)专业课程设计计算说明书原始数据设计一台微机控制XY两坐标工作台，采用MCS-51单片机控制, 控制方式采用步进电机开环控制。
其他参数如下：一、系统总体方案设计由设计任务书知，本次设计可采用如下方案：（一）机械系统1、传动机构采用滚珠丝杠副与齿轮或带减速。
2、导向机构采用滚动直线导轨。
3、执行机构采用步进电机。
（二）接口设计1、人机接口（1）采用键盘或BCD 码盘作为输入。
（2）采用LED 作为电源等指示标志。
（3）采用蜂鸣器或扬声器作为警报装置。
（4）采用数码管作为显示器。
2、机电接口采用光电偶合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口，实现电气隔离。
（三）伺服系统设计本次设计的系统精度要求不高，载荷不大，因此采用开环控制。
（四）控制系统设计1、控制部分方案选择控制方案不外乎三种：开环控制、半闭环控制、闭环控制。
上图为最简单的“开环控制”，若在“机械传动”机构中引出反馈控制部分，再经过比较放大的则为“半闭环控制”。
如若是在“机械执行机构中引出反馈则为闭环控制。
采用步进电机来实现驱动，一般情况下多采用开环控制。
因为步进电机的输出转角与控制器提供的脉冲数有着正比关系，电机转速与控制器提供的脉冲频率成正比。
因此通常在精确度要求不是很高时，采用步进电机是合理的。
当然，由于步进电机具有高频易失步，负载能力不强的缺点。
二、机械系统的设计计算（本次设计若未作特殊说明，其中的表与图均来自：由郑堤主编的《机电一体化设计基础》） （一）初选步进电动机根据已知条件：X 、Y 方向的脉冲当量y x δδ、分别为：开环控制流程图开环控制原理图step mm y x/005.0==δδ即脉冲当量较小，因此这里选用反应式步进电动机。
其特点是：步距角小，运行频率高，价格较低，但功耗较大。
结论：初选步进电机型号为：，其相关参数如下： 机座号 型号 相数 电压V 电流A 步距角°90 5 60/125步距角误差’ 空载运行频率 转子转动惯量重量kg 空载启动频率Hz 最大静转矩10约120002500并采用单双相通电方式，因此步距角︒=8.0α。
1、步进电动机的脉冲频率计算典型工况下，步进电动机的脉冲频率y x f f 和分别为：sp f s p v f s p f s p v f y yy y x x x x /12000/3.333310005.06011060/12000/3.333310005.06011060max 33max 33=<=⨯⨯=⨯==<=⨯⨯=⨯=δδ2、步进电动机的驱动转矩计算典型工况下，步进电动机的驱动转矩y x T T 和分别为：按图5-7查得：m N T T y x ⋅==8.23、步进电动机的驱动力计算典型工况下，步进电动机的驱动力y x F F 和分别为：N F N Z S Z T F x x x x x 500648018004.032)83.0(8.22212=>=⨯⨯⨯⨯==进给抗力πηπN F N Z S Z T F y y y y y 500648018004.032)83.0(8.22212=>=⨯⨯⨯⨯==进给抗力πηπ驱动力远大于进给抗力，所以所选步进电动机满足使用要求。
（二）计算减速器传动比减速器传动比：ppi δα360=()()()mm mm p p 工作台运动的脉冲当量丝杠导程步进电机步距角--︒-δα初取滚珠丝杠：此时：78.1916005.036048.0360≈=⨯⨯==p p i δα按图5-33，选一级齿轮传动。
（三）齿轮机构设计传动链效率工作台移动速度工作台进给抗力传递功率/⨯=机械传动效率概略值（供参考）类型 V 带传动联轴器传动圆柱齿轮传动一对滚动轴承丝杠螺母副符号 ηvηcηgηbηs效率~~~~~初选效率为。
w 4.108.0/601500=⨯=传递功率 可见，系统传递的功率很小，在要求不高时，以后各步的计算可省略。
并采用经验法来设计各元部件。
但为练习计算过程，本次设计采用分析计算来设计。
1、齿轮传动机构的基本参数传递功率(w)小齿轮转速n 1 (r/min) 传动比一天运转时间(h) 工作寿命（年）传动效率 转向 工况44416/9 8 5 不变 平稳其中小齿轮转速：min /4449164100011000r i pv n =⨯⨯=⨯=工作台） 2、选择材料及确定许用应力小齿轮材料选择45钢（表面淬火），硬度为45HRC 大齿轮材料为45钢（调质）硬度为220HBS小齿轮的接触疲劳强度极限a H MP 11301lim =σ（淬火处理） 大齿轮的接触疲劳强度极限a H MP 5502lim =σ安全系数H S 和F S取安全系数1.1=H S[][]aHH H aHH H MP S MP S 5001.155027.10271.111302lim 21lim 1======σσσσ小齿轮的弯曲疲劳强度极限a F MP 2401lim =σ 大齿轮的弯曲疲劳强度极限a F MP 1902lim =σ 取3.1=F S[][]aFF F aFF F MP S MP S 15.1463.119062.1843.12402lim 21lim 1======σσσσ3、按齿面接触强度设计设齿轮按7级精度制造。
取载荷系数，齿宽系数3.0=a ψ，m N n P T •=⨯⨯==-21.04161025.9955095503()[]mm u KT u a aH 78.159163.0100021.01.15003351916335123123=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥ψσ 取181=z ；大齿轮齿数：321891612=⨯==iz z 模数63.0321878.152221=+⨯=+=z z a m ；取标准值 m=确定中心距()()mm z z ma 20321828.0221=+=+=齿宽： b=mm a a 6203.0=⨯=ψ 取mm b mm b 10;612==4、验算轮齿弯曲强度齿形系数 18.2;02.321==F F Y Y[][]15.14633.1002.318.231.1462.18431.14188.01002.3100021.03.122212121212111=<=⨯===<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==F F F F F F F F MPa Y Y MPa z bm Y KT σσσσσ校验结果：安全。
5、齿轮的圆周速度s m s m n d v /10/31.0100060416188.014.310006011<=⨯⨯⨯⨯=⨯=π选用7级精度是安全的。
为方便与电机轴的配合，对齿轮作如下修改：取271=z ；大齿轮齿数：482791612=⨯==iz z 中心距：()()mm z z ma 30482728.0221=+=+=齿宽： b=mm a a 9303.0=⨯=ψ 取mm b mm b 14;912==（四）滚珠丝杠选择 1、滚珠丝杠工作长度计算余量行程工作台l l l l ++=X 方向丝杠工作长度：mm l X 44020320100=++= X 方向丝杠工作载荷：N F X 500=Y 方向丝杠工作长度：mm l Y 39520225150=++= Y 方向丝杠工作载荷：N F Y 500=令两方向丝杠的工况均为：每天开机6小时；每年300个工作日；工作8年以上。
丝杠材料：CrWMn 钢；滚道硬度为58~62HRC ；丝杠传动精度为mm 04.0±。
平均转速n=125r/min （min /125410005.01000r pv n =⨯=⨯=工作台） 2、计算载荷C F 求解N N F K K K F m A H F C 5505000.10.11.1=⨯⨯⨯==查《机电一体化设计基础》表2-6；2-7；2-8的0.10.11.1===A H F K K K ；；，查表2-4取C 级精度。
表2-6 载荷系数表2-7 硬度系数表2-8 精度系数3、额定动载荷计算aC '计算 寿命：h L h1440083006=⨯⨯=' N N L n F C h m C a31601067.1144002005501067.13434≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⨯'=' 4、滚珠丝杠副选择假设选用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷a C 等于或稍大于aC '的原则，选汉江机床厂出品的，N C a 5393=， 其参数如下：5、稳定性验算1） 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S]（见表2-10）丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷cr F （N ）按下式计算：22)(l EI F acr μπ= 式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa ；l 为丝杠工作长度（m ）；I a 为丝杠危险截面的轴惯性矩（m 4）；μ为长度系数，见表2-10。
依题意，()49441107.46459.017.014.364m d I a -⨯=⨯==π 取3/2=μ，则N l EI F a Xcr52992221011.144.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ N l EI F a Ycr52992221038.1395.032107.41020614.3)(⨯=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯==-μπ 安全系数2225001011.15=⨯==m cr X F F S2765001038.15=⨯==m cr Y F F S查表2-10，[S]=~。
S>[S]，丝杠是安全的，不会失稳。
2） 高速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速——cr n 。
要求丝杠的最大转速cr n n <max 临界转速cr n （r/min ）：min /3124244.03201759.0927.39910)(991022212r l d f n c cr =⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯==μ 该丝杠工作转速cr n r n <=m in /1253） 滚珠丝杠副还受nD 0值的限制，通常要求min /10740r mm n D ⋅⨯<40107250012520⨯<=⨯=n D所以该丝杠副工作稳定。