X-Y双坐标联动数控工作台课程设计说明书
X—Y双坐标联动数控工作台设计
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》课程设计专业机械制造及自动化班级100104班学生姓名闫迪指导教师姜振海2013年12月12目录1前言 (1)1.1设计任务 (1)1.1.1主要技术参数 (1)1.1.2工艺要求 (1)1.2设计内容 (1)1.2.1运动设计 (1)1.2.2动力计算 (1)1.2.3绘制图纸 (1)1.2.4编写设计说明书1份 (1)2传动方案的拟定及说明 (2)2.1车床主参数和基本参数 (2)2.2拟定参数的步骤和方法 (2)2.2.1主轴级数的拟定 (2)2.2.2主电机功率——动力参数的确定 (3)3运动设计 (4)3.1传动结构式、结构网的选择确定 (4)3.1.1传动组及各传动组中传动副的数目 (4)3.1.2传动系统扩大顺序的安排 (5)3.1.3绘制结构网 (6)3.1.4转速图的绘制 (6)3.2齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (7)3.2.1齿轮齿数的确定的要求 (7)3.2.2 变速传动组中齿轮齿数的确定 (8)3.2.3验算主轴转速误差 (10)3.2.4绘制主传动系统图 (10)4传动件的设计 (11)4.1 带轮的设计 (11)4.2齿轮模数的估算和计算 (13)4.2.1确定计算转速 (13)4.2.2轴和齿轮的传递功率 (14)4.2.3计算齿轮模数 (14)4.2.4齿宽的确定 (15)4.2.5各轴间中心距的确定 (16)4.3传动轴直径的初算 (16)4.4主轴轴径的确定 (17)5验算主要零件 (17)5.1齿轮模数验算 (17)5.1.1齿面接触疲劳强度计算 (17)5.1.2齿根弯曲疲劳强度验算 (18)5.2传动轴刚度的验算 (18)5.2.1计算轴的平均直径，画出计算简图 (18)5.2.2计算该轴传递的扭矩T (18)n5.2.3求作用在装齿轮处B的力 (18)5.2.4求作用在装齿轮处C的力 (19)5.2.5计算装齿轮处的挠度 (19)5.2.6计算轴承处的倾角 (20)5.3轴承寿命验算 (22)6参考文献 (24)7心得体会 (24)1前言1.1设计任务最大加工直径为Ф400 mm的普通卧式车床的主传动系统的变速箱部件设计1.1.1主要技术参数1.1.2工艺要求（1）要求主轴正反转；（2）加工工件的材料为钢铁；（3）采用硬质合金刀具；（4）机床精度等级为普通级。
(完整版)XY数控工作台设计说明书.docx
一、总体方案设计1.1设计任务题目： X— Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X—Y 数控工作台，主要参数如下：1）工作台面尺寸C×B× H＝【 200+（班级序号）× 5】 mm×【 200+（班级序号）× 5】mm×【 15+（班级序号）】mm；2）底座外形尺寸C1×B1× H1＝【 680+（班级序号）× 5】mm×【 680+（班级序号）×5】mm×【 230+（班级序号）× 5】 mm；3）工作台加工范围X=【 300+（班级序号）× 5】mm，Y=【300+（班级序号）× 5】mm；4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲； X、 Y 方向的定位精度均为± 0.01mm；5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg；6）工作台空载最快移动速度为3m/min；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。
7）立铣刀的最大直径d=20mm；8）立铣刀齿数Z=3；9）最大铣削宽度a e20mm ；10）最大被吃刀量a p10mm 。
1.2总体方案确定（1）机械传动部件的选择① 导轨副的选择② 丝杠螺母副的选择③ 减速装置的选择④ 伺服电动机的选择（2）控制系统的设计① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制② PLC 控制电机的梯形图编程XY数控工作台结构Y 方向传动机构微机工作台电型步进电接动机减速器机驱滚珠丝杠口动电人机接口路减步进电速滚器珠动机X 方向传动机构丝杠系统总体方案结构框图1.3设计的基本要求（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。
（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过 AutoCAD软件绘制 XY数控工作台的总装配图，并绘制 AO图纸。
XY工作台说明书
目录一、设计说明（一）设计任务（二）总体方案的确定（三）系统总体方案设计二、机械部分设计（一）脉冲当量的选定（二）步进电机的选用（三）计算铣削力（四）滚珠丝杠副的选用（五）工作台尺寸确定:（六）滚珠丝杠长度确定（七）丝杠传动效率计算（八）丝杠稳定性验算（九）丝杠刚度验算（十）计算减速器传动比（十一）齿轮机构设计（十二）传动系统是转动惯量计算（十三）步进电动机负载能力校验（十四）导轨的选型及计算三、控制系统电路设计（一）接口设计（二）伺服系统设计（三）步进电机驱动电路设计（四）运动控制器控制原理四、控制软件结构设计（一）直线插补程序（二）圆弧插补程序参考文献一、设计说明本设计是以PC平台为基础的数控X-Y工作台实验系统，它具有直线插补和圆弧插补等数控系统所使用的常用功能，结构简单，操作方便，控制精度相对较高, 可靠性、稳定性和实用性都很好。
X、Y两方向的运动各由一台步进电机控制。
数控系统每发出一个信号，步进电机就走一步，并通过中间传动机构带动两方向的丝杠旋转，分别使得X、Y工作台进给。
数控系统由单片机、键盘、变频检测系统构成，具有间隙补偿、直线插补、圆弧插补、断丝自动处理等主要功能。
线切割的适用对象主要是难切割材料，如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、磁性材料，以及精密细小和形状复杂的零件。
线切割技术、线切割机床正在各行各业中得到广泛的应用。
因此研究和设计数控线切割有很强的现实意义。
微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。
（一）设计任务:设计一个数控X-Y工作台及其控制系统,该工作台可安装在铣床上,用于铣削加工.设计参数如下:最在铣削直径： 20mm最在铣削宽度： 8 mm最大铣削深度： 5 mm加工材料：碳钢工作台加工范围： X=250,Y=180最大移动速度： 3 m/min（二）总体方案的确定数控X—Y工作台的总体方案设计应考虑以下几点：1．工作台应具有沿纵向和横向往复运动、暂停等功能，因此数控控制系统采用连续控制系统。
X、Y工作台设计说明书
目录一、课程设计目的 (2)二、课程设计任务及内容 (2)三、总体方案的确定 (3)1、机械传动部件的选择 (3)2、控制系统设计 (4)四、机械传动部件的计算与选型 (4)1、导轨上移动部件的重量估算 (4)2、铣削力的计算 (4)3、直线滚动导轨副的计算与选型 (6)4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (8)5、步进电机减速箱的选用 (11)6、步进电动机的计算与选型 (12)7、增量式旋转编码器的选用 (16)五、工作台机械装配图的绘制 (16)六、工作台控制系统电路图绘制 (16)七、步进电动机驱动电源的选择 (16)总结 (17)参考文献 (18)附录： (19)1、操作控制面板 (19)2、控制程序 (19)X-Y数控工作台机电系统设计X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。
因此，选择X-Y数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍的意义。
模块化的X-Y数控工作台，通常有导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。
其外观形式如图1所示。
其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杆的螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。
导轨副、滚珠丝杆的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。
控制系统根据需要，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
图1 X-Y数控工作台外形一、课程设计目的机电一体化技术又称为机械电子技术，它不是一门独立的工程学科，是机械技术、电子技术、信息技术、自动控制技术等相关技术综合。
机电一体化课程设计是针对机电一体化系列课程的要求，继机电一体化课程后的一门设计实践性课程。
它是理论与实践的结合，是培养学生机电一体化产品综合设计能力必不可少的教学环节。
设计一台微机控制XY两坐标工作台综合课程设计说明
课程设计说明书原始数据：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动机开环控制。
其他参数如下：一、系统总体设计方案由设计任务书知，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、导出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、机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电机驱动电路的接口，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）控制系统设计对整体设计方案的说明:机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（既高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足一下几方面：（1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。
否则，转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。
所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。
（2）刚度大刚度是是弹性体产生单位变形量所需的作用力。
大刚度对机械系统而言是有利的:①伺服系统动力损失随之减小。
②机构固有频率高，超出机构的频带宽度，使之不易产生共振。
③增加闭环伺服系统的稳定性。
所以在设计时应选用大的刚度的机构。
（3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的稳定误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻尼要选择适当。
此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提高机构的稳定性）、间歇小（保证机构的传动精度），特别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特性相匹配。
开环控制原理图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。
(完整版)XY数控工作台设计说明书
一、总体方案设计1.1 设计任务题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下：1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝【200+（班级序号）×5】mm ×【200+（班级序号）×5】mm ×【15+（班级序号）】mm ；2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝【680+（班级序号）×5】mm ×【680+（班级序号）×5】mm ×【230+（班级序号）×5】mm ；3）工作台加工范围X=【300+（班级序号）×5】mm ，Y=【300+（班级序号）×5】mm ； 4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ； 5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg ；6）工作台空载最快移动速度为3m/min ；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。
7）立铣刀的最大直径d=20mm ； 8）立铣刀齿数Z=3；9）最大铣削宽度20e a mm =； 10）最大被吃刀量10p a mm =。
1.2 总体方案确定 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 ② 丝杠螺母副的选择 ③ 减速装置的选择 ④ 伺服电动机的选择 （2）控制系统的设计① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制 ② PLC 控制电机的梯形图编程XY 数控工作台结构1.3 设计的基本要求（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。
（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过AutoCAD 软件绘制XY 数控工作台的总装配图，并绘制AO 图纸。
（3）按照电气控制系统的步骤进行设计，完成电机启动、停止、正反转、电动等基本工作状态控制的硬件连线图，并通过PLC 协调控制XY 电机运动，绘制相关梯形图。
设计一台微机控制XY两坐标工作台综合课程设计说明
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动机开一、系统总体设计方案由设计任务书知，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、导出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、机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电机驱动电路的接口，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）控制系统设计对整体设计方案的说明:机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（既高精度、快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足一下几方面：（1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。
否则，转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。
所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。
（2）刚度大刚度是是弹性体产生单位变形量所需的作用力。
大刚度对机械系统而言是有利的:①伺服系统动力损失随之减小。
②机构固有频率高，超出机构的频带宽度，使之不易产生共振。
③增加闭环伺服系统的稳定性。
所以在设计时应选用大的刚度的机构。
（3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的稳定误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻尼要选择适当。
此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提高机构的稳定性）、间歇小（保证机构的传动精度），特别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特性相匹配。
开环控制原理图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“开环控制”，若在“机械传动”机构中引出反馈给控制部分，在经过比较放大的则为“半闭环控制”。
X-Y工作台课程设计说明书
目录一、设计任务P1二、脉冲当量和传动比的确定P1三、工作载荷分析及计算P2四、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 P3五、导轨的选型和计算 P5六、电动机的选型和校核 P7七、步进电机控制电路设计P15八、参考文献P19附加一张数控系统框图和一张软件框图专业课程设计说明书一、设计任务设计一个数控X-Y 工作台及其控制系统。
该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。
1）设计要求1. 了解机电一体化化概念及机电一体化技术、机电一体化产品的含义。
2. 领会机电综合设计训练的意义。
3. 了解机电综合设计的几大步骤。
2）设计参数的确定设计参数：系统分辨率为0.01mm ，最大铣刀直径Φ=16mm ，最大铣削宽度ae=5mm,最大铣削深度ap=2mm,加工材料为碳钢，工作台加工范围X=200mm,Y=150mm ，最大移动速度Vmax=3m/min.3）方案的分析、比较、论证本设计是一种经济型数控工作台，采用开环控制，主控装置为单片机，软件环形脉冲输出，驱动电路为高低压驱动电路，驱动电机为步进电动机，传动变换机构采用滚珠丝杠副。
二、脉冲当量和传动比的确定1）脉冲当量的确定：本设计采用步进电动机，等每脉冲代表电机一定的转角，这个转角经滚珠丝杠使工作台移动一定的距离。
每个脉冲所对应的工作台的移距，称为脉冲当量或分辨率，记为δp ，单位为mm/脉冲。
根据工作台进给系统所要求的精度来选定脉冲当量。
考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。
本次设计给定脉冲当量为0.01mm 。
2）传动比的计算：传动比的计算公式 pb L o i δθ360= 其中，θb 为步进电动机的步距角，Lo 为滚珠丝杠导程，δp 为系统脉冲当量，由公式可知，系统的传动比与θb,δp,Lo 有关。
因此，要计算系统传动比，必须先确定θb,δp 和Lo ，步进电动机步距角的选用原则为：定位精度要求不高的控制系统选用步距角大、运行频率低的步进电动机；定位精度要求较高、运行速度范围较广的控制系统，则应选用步距角较小，运行频率较高的步进电动机。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计任务 (1)2.1设计题目： (1)2.2技术数据 (1)2.3技术要求 (1)3.总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3.3稳定性运算 (4)3.4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4.1计算行程长度寿命 Ts (6)4.2计算动载荷C (6)j5. 步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7.参考文献 (13)1.课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上,进行机电系统设计的初等训练,掌握手册、标准、规范等资料的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2.1设计题目：X-Y双坐标联动数控工作台设计2.2技术数据工作台长×宽（mm）：450×310工作台重量(N)：3300行程(mm)：ΔX=60－100；ΔY=50－100脉冲当量：0.05-0.08mm/p2.3技术要求（1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构（2）滚珠丝杠支撑方式：双锥-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间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台,工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联,它上面固定X向导轨,中拖板在下拖板的导轨上横向运动,其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动.X、Y导轨方向互相垂直。
.3.1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类,其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。
3.1.1计算动载荷Cj=4.481X1.4X1.1X4950=34161.75NK=1.4 ( 见表1)式中: 载荷系数—FK=1.1 (见表2)硬度系数—HF=1.5 3300=4950 N轴向工作载荷--a10=90h额定寿命L=（60·n·T）/ 6丝杠转速—n=100r/min (r/min)使用寿命—T=15000h 见表3表1 表2载荷性质FK平稳或轻度冲击1～1.2轻度冲击 1.2～1.5较大冲击、振动 1.5～2.5类别普通机械普通机床数控、精密机械T(h) 5000～10000 10000 150003.2滚珠丝杠副的选取3.2.1计算载荷mC F H AF K K K F=⨯⨯⨯查《机电一体化设计基础》表2-6取， 1.3FK=查表2-7 取 1.0HK=查表2-4 取D级精度查表2-8 取 1.0AK=取平均工作载荷Fm=4950NFc=1.3x1x1x4950=6435N3.2.2 计算额定动载荷计算值Can=100r/min使用寿命hL=15000h实际硬度HRC HK≥55 1.1≥50 1.56≥45 2 .4≥40 3.85=6435X898.2=5779940.12N3.2.3根据Ca 选择滚珠丝杠副根据《机电一体化设计基础》表2-9汉江机床TC1型滚珠丝杠，若选取FC1型无密封圈滚珠丝杠，滚珠丝杠副额定动载荷C ’a 等于或者大于Ca 的原则，选用FC1-4006-2.5，Ca=16083N 的丝杠副数据：公称直径：040mm D =导程：P=6mm螺旋角：'244λ︒=滚珠直径：0d 3.969mm =根据《机电一体化设计基础》表2-1公式得螺纹滚道半径：0R=0.52d 0.52 3.969 2.06mm ⨯=⨯= 偏心距：()0e 0.7070.707 2.06 3.96920.0532d R ⎛⎫=⨯-=⨯-= ⎪⎝⎭丝杠内径：10d 224020.0532 2.0635.99D e R =+-=+⨯-⨯=mm3.2.4滚珠丝杠副校核滚珠丝杠副还要受0n D ⨯的值的限制，通常要求40n<710/min D mmr ⨯⨯ 40401004000/min 710/min D n mmr mmr ⨯=⨯=<⨯所以 丝杠副工作稳定3.3稳定性运算3.3.1.计算临界转速 K n212)(9910l d f n c K μ⋅= （r/min ） 式中 临界转速系数—fc=3.93 见表4长度系数— u=0.67 见表4d1—丝杠内径 (mm)L —丝杠工作长度 (mm)取丝杠工作长度：Lx=450mmLy=310mm可知Y 向临界速度最大nk=9910x3.92x3.92x0.03599÷（0.67x0.31）²nk=127044.1413r/min因为max k n n > 所以丝杠工作时不会发生共振3.4压杆稳定性计算22)(l EI F a K μπ= （N ） 式中 K F —临界载荷E —材料弹性模量对于钢,E=2.06× a P 1110a I —丝杠危险截面惯性矩(4m )3441-7(35.9910)3.1464640.8210a d I π-⨯==⨯=⨯ 临界载荷：Fk=3.14x2.06x8200÷（0.67x0.31）²=1229526.03N安全系数： S=Fk ÷Fa=1229526.03÷3500=351.29丝杠绝对安全，不会失稳丝杠选取无误，即选用Fc1-4006-2.5型滚珠丝杠。
4.滚动导轨导轨是工作台系统的重要组成部分,由于滚动导轨具有定位精度高、低速无爬行、移动轻便等显著优点,故本工作台系统设计选用滚动导轨.滚动导轨应用最广的是滚珠导轨,按滚珠的循环方式分类,滚珠导轨又可分为滚珠不循环式和可循环式.在专业厂家生产的标准化滚动导轨中,都为滚动体可循环式.4.1计算行程长度寿命 TsTs=2Ls ·n ·60· h T /100 (km)式中 :Ls —工作单行程长度(m) :Lsx=0.42m;Lsy=0.33mn —往复次数 (次/min)-31001010=1.19220.42x np n Lsx ⨯⨯==⨯ Ny=1.21h T —工作时间寿命 (h) :Th=15000行程长度寿命：20.42 1.196015000/1000899.64sx T km =⨯⨯⨯⨯= Tsy=718.74km4.2计算动载荷 j Cj C =Hc T s w f f f m k T f F ⋅⋅⋅⋅⋅3/1)/( 式中 F —作用在滑座上的载荷 (N)F=3300*m —滑座个数K —寿命系数 一般取K=50kmT f —温度系数 见表5c f —接触系数 见表6H f —硬度系数 见表7w f —负载系数 见表8分别由指导书表5、6.7.8查得f 1.0T =、f 1.0C =、f 1.0H =、f 1.8W = 另取滑座个数m=4;寿命系数一般取k=50km; 另取滑座个数 4=m寿命系数一般取 km k 50=作用在滑座上的载荷 Fx=33000；Fy=44000=38936.7N=51876N由机电一体化设计基础表2—13查得，故选取滚动导轨型号为HJG —D255. 步进电机的选择在选择步进电机时应主要考虑以下几个方面:步距角是否适合系统脉冲当量的要求.步进电机转矩是否满足要求.步进电机起动频率及运行频率是否满足要求.5.1步距角的确定 ti ⋅⋅δα0360＝ （度） 式中 δ—工作台脉冲当量 (mm/P)δ=0.06mm/Pi —传动系统传动比 i=2.2t —滚珠丝杠导程 (mm) t=6mmα=360°x0.06x2.2÷6=7.92°根据《机械设计手册》初选型号55BYG005;由《机电一体化设计基础》图5-33、5-34查的：减速器采用2级传动传动比分别为1i 2=:2i 2.5=各传动齿轮齿数为：120Z =;240Z =;320Z =;450Z =模数m=2齿轮宽b=20mm5.2步进电机转矩校核空载起动时电机轴总的负载转矩TqTq=Tj+Tu+To式中 1) Tj —惯性转矩Tj=J ·εJ —电机轴总惯量(包括当量)ε—起动时角加速度由《机电一体化设计基础》书中式5-36分别计算各传动件的转动惯量，其中齿轮交叉直径取分度圆直径：13d 22040d mm ==⨯=2d 24080mm =⨯=4d 250100mm =⨯=丝杠内径分度圆：35.99s d mm =丝杠长度取L=410mm电动机总惯量：4d 32LJ πρ⨯⨯⨯=3413527.8100.040.02323.910Z Z J J kg m π-⨯⨯⨯⨯==≈⨯⋅342427.8100.080.02326.210Z J kg m π-⨯⨯⨯⨯=≈⨯⋅344327.8100.10.02321.510Z J kg m π-⨯⨯⨯⨯=≈⨯⋅34527.8100.035990.02322.610s J kg m π-⨯⨯⨯⨯=≈⨯⋅()()()()21234221222545354211+2110.0063.910 6.210 3.910 1.510 2.610180425252.710d Z Z Z Z S P J J J J J J mi i i kg m ππ------⎛⎫=++++ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ ⎪⨯⨯⎝⎭=⨯⋅ 其中，ρ是所用材料密度；d 是分度圆直径；L 是长度（齿宽）；P 是导程；m 是工作台质量。
其中工作台小刀架质量为m1,取m1=80kg 取电动机轴自身转动惯量:32m 0.810J kg m -=⨯⋅ 则步进电机轴的总转动惯量：3432d 0.810 2.710 1.0710m J J J kg m ---=+=⨯+⨯=⨯⋅设步进电机空载启动时间50s ，最大进给速度：max 1.0/min v m = 导轨摩擦系数0.2ν=空载启动时，电动机轴的惯性转矩：=0.19P=0.0036 t=50电动机轴上的当量摩擦转矩：=1.54n.m i=5 μ=0.2其中伺服进给链的总效率8.0=η设滚珠丝杠螺母副的预紧力为最大轴向载荷的1/3，则因预紧力而引起，而折算到电动机轴上的附加摩擦转矩为：=0.32n.m Fo=2145N其中9.00=η工作台的最大轴向负载折算到电动机轴上的负载转矩：=5.03 n.m则电动机空载启动时电动机轴总的负载转矩：=0.19+1.54+0.32=2.05n.m则电动机正常工作时电动机轴总负载转矩：=5.03 +0.19+0.32=5.54 n.m电动机最大静转矩Ts空载启动时所需电动机最大静转矩：=2.05÷0.707=2.90n.m按正常工作计算：在最大外载荷下工作时所需要电动机最大静转矩：=5.63÷0.707=7.83n.m707.0=C 由下表可查 S T 取二者最大的，故[]1T 7.84S S T N m ≤=⋅步进电机的最大静转矩满足要求。