工作台说明书

长春工业大学

课程设计说明书

课程设计名称机械制造装备设计专业机械工程及自动化班级080104

学生姓名董在新

指导教师韩连英、田野

2010 年12月26日

课程设计任务书

前言

机械制造装备课程设计是在学生学完《机械制造装备设计》课及其它先行课程之后进行的实践性教学环节，是学生进行设计工作的基本训练。目的在于：

1.通过机械制造装备课程设计，使学生在拟定机床工作台机构、机床的构造

设计、各种方案的设计、零件的计算、编写技术文件和设计思想的表达等方面，得到综合性的基本训练；

2.熟悉有关标准、手册和参考资料的运用，以培养具有初步的结构分析和结

构设计计算的能力。

这次课程设计，是我把理论转换为实际的一次检验，通过这次课程设计使我学会了如何熟练的运用我所掌握的理论知识，在老师的帮助下还学会了一些在工厂里才能学到的东西。比如说，书上只能教会我怎么来设计以及校核一根轴或一个齿轮，但是，在实际设计这个传动系统的过程中，不仅要会设计和校核，还要考虑到装备以及加工时所遇到的一些问题。即使设计的机构再完美，零件不便加工或无法装配也无济于事。

这次课程设计是在我走向工作岗位前的一次有效的练兵，我很好的把握住了这个机会，就想我前面说的通过它我学会了很多。

目录

1.技术数据 (4)

2.设计要求 (4)

3.初选电动机 (4)

4.滚珠丝杠设计 (4)

4.1计算动载荷 (4)

5.滚动导轨的选取 (6)

5.1计算行程长度寿命 (6)

5.2计算动载荷 (6)

6.步进电机转矩校核 (6)

7.参考文献 (9)

1.技术数据

工作台长（mm）：420脳320

工作台工作重量（N）：2500

工作台行程：

脉冲当量：0.005~0.008mm/p

2.设计要求

（1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋传动

（2）滚珠丝杠支撑方式：双推——简支型

（3）驱动电机为反应式步进电机

（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速，要求消除齿轮传动间隙

3.初选电动机

步距角伪=360掳脳未脳i/p ,且0.006

传动系统传动比，因电动机通过一对齿轮啮合与滚珠丝杠副相连，故取；滚

珠丝杠副导程，取6mm，故

由步距电机初选电动机型号：75BF001 ，3相6拍，查3-1《机电传动控制》有

最大静转矩：0.392N.m 空载起动频率：1750步/s

4.滚珠丝杠设计

由表3-1，由于空载起动频率1750步/s ,故

1750

则

4.1计算动载荷C j

(N)

由，

L=且15000

L==98.44mm

且轴向工作载荷F a=2500N

(N)

4.1.1根据动载荷选择滚珠丝杠副

查表2-9《机电一体化设计基础》

选择滚珠丝杠代号：4006-2.5

中径：d2=40mm

大径： d=39.5mm

导程： p=6mm

螺旋角：

滚珠直径：d0=3.969mm

4.1.2计算临界转速n k

由公式9910(r/min)

由表4知f c=3.93渭=0.67

螺纹滚道半径R

偏心距： e ()

=(2.064-3.969/2)sin45掳

=0.056

取d1=36mm

则 9910(r/min) 由于，故所选电动机满足要求，丝杠工作时不会发生共振4.1.3压杆稳定性计算

(N) 且E2.06脳1011Pa

/64/64

渭=0.67

带入上式得N

则安全系数 S= F k

F a = 5.8脳107

2500

=2.32脳104

查表2-10《机电一体化设计基础》， [S] =2.5~3.3

故S >[S]，丝杠是安全的，不会失稳。

5.滚动导轨的选取

5.1计算行程长度寿命T s 由公式n60T h /100(km) ，0mm

且电动机空载运行时，工作台的速度为：

则

故n 取4次

n60T h /100(km)

/100

5.2计算动载荷C j

且F =2500N ，滑座个数m ，一般取k

，硬度系数，负载系数

查表2-13，则选滚动直线导轨的型号：HJG-D25

6.步进电机转矩校核

空载起动时电机轴总的负载转矩

电动机轴上总当量负载转动惯量丝杠副的等效直径为

J S =⨯⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯∆⨯=ρπx D mR 422

232842ρπX D D ∆= =()

34108.742.004.0.14.3⨯⨯⨯⨯32=⨯23.8410-kg 2m ⋅

将各传动件转动惯量及工作台质量折算到电动机轴上。则当量负载转动惯量

()()2

4442

42

21013.210014.01017.26214.32006.041023.862m kg i P i J J s d ⋅⨯=⨯+⨯=⨯⨯⨯+⨯=⨯+=----π

惯量匹配验算

电动机轴转动惯量Jm 满足1114≤≤m d J J

∴合理

负载能力校验 J= Jm+Jd

=1.07441013.210--⨯+⨯ =24102.3m kg ⋅⨯- εJ T J = t JW ∆=max )(max t p JW δ=

60)1006.0(3214.31008.73⨯⨯⨯⨯⨯=- m N ⋅=41.0

mgu i P T u ⋅=

πξ2

m N ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=

39.04.040004

8.014.32006

.0

)1(22000ξπξ-=

F i

P T

)9.01(34000

48.014.32006.02-⨯⨯⨯⨯⨯=

m N ⋅=076.0

m N T T T T u J q ⋅=++=88.00

T w = PF 0/2∏ηi

= 0.006⨯4000/(2⨯3.14⨯0.8⨯4) =0.119N.m