毕业设计论文滚珠丝杠直线导轨滑台机构设计.docx

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1、本文主要介绍了滚珠丝杠直线导轨位移平台的应用背景，然后对可移动工作台的整体结构进行了方案设计，设计一个采用直线导轨导向的线性位移工作台，主要完成了工作台传动机构、导向机构、支承机构的设计。通过三维模型的绘制，对其结构进行了优化，在完成三维模型的同时，对二维总装图和主要零部件多呢零件图进行了图纸绘制。另外,本次设计还对移动平台中关键零部件做了设计校核计算，完成设计说明书的编写。关键词：滑动平台，直线导轨，滚珠丝杠AbstractThispapermain1yintroducestheapp1icationbackgroundoftheseventhaxisoftherobot,andthende

2、signstheovera11structureofthemovab1etab1e.Itdesignsa1ineardisp1acementtab1eguidedbya1inearguiderai1,whichmain1ycomp1etesthedesignofthedrivingmechanism,guidingmechanismandsupportingmechanismofthetab1e.Throughthedrawingofthree-dimensiona1mode1,itsstructureisoptimized.Whenthethree-dimensiona1mode1iscom

3、p1eted,thetwo-dimensiona1genera1assemb1ydrawingandthemainpartsandcomponentsaredrawn.Inaddition,thedesignhasa1sodonethedesigncheckca1cu1ationforthekeypartsofthemobi1ep1atform,andcomp1etedthepreparationofthedesignspecification.Atpresent,ithasbeenwide1yusedinmeasurement,1aserwe1ding,1asercutting,g1uing

4、,dri11ing,p1ug-in,sma11CNCmachinetoo1s,rayscanning,carvingandmi11ingmachineandpractica1teachingandotheroccasions.Thispapermain1yintroducestheapp1icationbackgroundoftheworktab1e,graspsthedesignmethodoftheworktab1e,designsa1inearworktab1ewith1inearguideandba11screwdrive,comp1etesthestructura1designoft

5、hedrivingmechanism,guidingmechanismandsupportingmechanismoftheworktab1e,andcomp1etesthedrawingofthemechanica1assemb1ydrawingandsomepartsdrawingoftheworktab1e.Comp1etethewritingofdesignspecification.Keywords:mobi1ep1atform,1inearguiderai1,ba11screw摘要IAbStraCtII一数控滑台的应用背景41.1数控滑台的应用41. 2数控技术的发展5二直线进给系

6、统的方案选择72.1 进给系统的选择72.2 传动机构的分析7三直线进给系统的设计方案93. 1设计内容9四直线进给系统的设计计算114.1 伺服进给系统的设计计算H4.2 2电机的校核计算134.3 丝杠的校核计算144. 4线性滑轨的寿命校核174. 5轴承的校核185. 6联轴器的选型19总结21致谢22参考文献23-数控滑台的应用背景1.1 数控滑台的应用直线滑台的结构大多类似，主要就是固定基座，导向机构和执行机构。基座一般采用方通焊接支撑机架，要求更高的，采用铸造工艺，使用铸铁在制造，这样可以提高结构的刚性和系统的稳定性。导向机构大多使用直线导轨，价格平移，精度高。不在使用传动的机床

7、导轨，步进制造成本高，加工周期还长。传动结构大概有两种选择，齿轮齿条传动和滚珠丝杆传动。两者的精度都比较高。区别在于齿轮齿条结构可以无限延长，而滚珠丝杆结构收丝杠制造工艺和安装结构的限制，不能做的太长，一般不超过3米。在一些立体仓库，智能仓储中，移动平台的应用也很广泛。堆垛机安装在移动平台上，在立体仓库的长度方向上移动，在对应的格子间位置停下，进行上下料的操作，基本上一台堆垛机就可以完成一整行仓库的码垛工作。这对企业的成本上无疑的最大的帮助。另外，一台堆垛机对左右两排仓库进行作业，仓库的空间利用率也可以极大地提高。在例如，机器人焊接车间，一台焊接机器人通过直线滑台的扩展，可以完成两个或者多个焊

8、接工位的焊接。以两个工位为例，机器人通过移动平台移动至左边工位进行焊接作业，右边工位可以进行下料、上料、装夹等准备工作。待左边的焊接完成后，机器人移动至右边工位，立即进行右边工位的焊接作业。而左边的工位可以继续下料、上料和装夹的工作。如此循环往复，机器人只需进行焊接和移动，不需要等待上料和下料。这对机器人的利用率极大提高。由此看来,直线滑台的应用主要是在自动化行业中用来提高机器人的作业空间和利用率，以达到节约成本或者降低设备空间的作用。下面图1.2和图1.3是焊接和智能仓储中，移动平台的应用。图1.2工业机器人直线滑台在机加工的应用图1.3工业机器人直线滑台在智能仓储的应用随着我国工业的发展，

9、自动化的水平越来越高。越来越多的制造企业开始实行自动化生产。滚珠丝杠直线导轨位移滑台是自动化设计中最为常见的一种结构。任何需要直线移动的地方都可以使用该结构。最为常见的，坐标式机械手的三个移动轴，都是使用的该结构，在一些快速移动的应用场合，滚珠丝杠直线导轨位移滑台的作用十分明显。1.2 数控技术的发展中国在数控机床的研究上，相对西方国家，起步较为落后。我国第一台数控机床的研究开始于1958年，它是清华大学和背景第一机床厂联合开发研究，成功制造出来的第一台数控铳床。同时，两个合作机构开始了电子管数控机床的研发，并且获得了较为明显的成绩，成功研制出第一台机床。在此基础上，经过一个漫长的更新换代和技

10、术积累，一直到二十世纪六十年代末，我国首台晶体管数控系统成功开发，并且应用在了机床的生产制造上。随着后来改革开放的发展，我国开始对德国、日本等国家的先进制造技术进行引入，通过不断的学习和经验总结，机床制造技术拄到进一步的提高。总体来看，我国数控技术的发展大致分为三个阶段：1、1958年到1979年的起步阶段：在刚开始的起步阶段，这一时期，西方国家对我国相关技术进行封锁，所以刚开始的起步阶段，完全是靠自己的摸索，因为没有任何的积累，所以进展缓慢，并且核心技术的研究并没有很明显的成效。2、1980年到1995年的发展阶段：这一时期，我国处于改革开发初期，这一时期,开始大量引进国外先进技术，利用这些

11、先进的数控技术，我国的机床制造技术得到了一个较为明显的发展。但这一时期，主要是模仿别人的技术，自主开发的设备相当的少。3、1996年至今：进过一个时期的发展和技术积累，我国的机床制造水平已经有了一个明显的进步。再次基础上，开始了自主研发，并且取得了可喜的成绩。无论是机床的制造规模和制造水平上，都取得了较大的进步。部分核心技术已经达到世界领先水平。20世纪90年代开始，计算机技术迅猛发展，传统的16位系统已经不能满足需求,开始出现32位系统。这一突破也改变了NC机床的发展，伺服控制系统由直流转变为交流数字控制模式，并且系统开始对用户开放。滚珠丝杠直线导轨位移滑台有最开始的简单的实现功能性要求，满

12、足来回移动，中途任意位置定位的要求。到现在已经发展成为高速、高精度、集成模块化的方向演变。在一些粉尘、有腐蚀或者对环境管控比较严格的车间，比如电池组装生产线，使用的滚珠丝杠直线导轨位移滑台要求比迷行特别好,避免模组在运动过程中产生的油脂或者铁屑粉末对车间环境造成污染。再着，电池生产的注液环境具有一定的腐蚀性，所以要求所设计的滚珠丝杠直线导轨位移滑台防护等级比较高，不能被电解液腐蚀而降低自身的精度。集成度越来越高表现在一些大的厂家，想德国的FEST0,日本的SMC以及中国的亚德客等大型滑台生产厂家，对产品的标准化、模块化做的己经相当好。设计人员根据使用工况直接选择对应的型号就可以，对滚珠丝杠直线

13、导轨位移滑台中涉及到的一些附属零件，比如感应器、电机、电缆保护链之类的，都可以直接选择配置。厂家直接组装好发货到安装现场，直接就可以使用。二直线进给系统的方案选择2.1进给系统的选择伺服进给系统是直线进给系统中的主要部分,它主要分为三个部分:伺服驱动系统、机械传动机构和执行部件等组成。它的工作原理是通过伺服控制系统发出响应的动作指令，通过电机旋转驱动，将典型好转化为机械传动系统的运动。驱动执行不见来实现各种不同的位置动作运动。使用伺服控制的最大优点在于：伺服控制系统是闭环控制，在发出指令的同时，对执行机构的位置进行监控，直到执行机构完成所有的指令。这事其他开环控制系统无法做到的。所以伺服控制系

14、统的精度呼非常的高。伺服控制系统的优点如下：1、控制精度非常高，因为可以做到闭环控制，对执行机构的执行结果进行监控。所以它的控制精度非常的高，目前技术的发展，已经可以做到最高精度达到微米级别，未来的发展可以做到更高的精度控制。2、伺服控制系统的响应速度非常快，指令发出后，系统可以在微秒级别内做出执行，基本上是同时执行的。一般的执行机构，在S1s内可以加速到额定转速内匀速运行。3、具有更大的调速范围，不想传统的齿轮传动等，需要固定的传动比，只能实现多个固定转速之间切换。伺服系统的转速是无级变速，并且调速范围理论上可以从零一直增加到最大速度。实现任意速度的调节。4、伺服系统的转矩更大，这个是指同样

15、的体积空间下，选择伺服控制系统的话，输出转矩可以更大。本次设计的直线滑台主要用于工业机器人行走轴，它的精度直接影响到机器人的作业精度，并且关节机器人加上搬运物体之后的质量比较大，需要的驱动动力比较大。所以应该优先选择精度较高的闭环系统。采用伺服电机驱动。本次设计的重点是以滚珠丝杆作为传动机构，直线导轨作为导向机构，设计一套精密行滑台机构，所以，这里优先选择精度较高的伺服电机驱动系统。2.2传动机构的分析滚珠丝杠螺母机构是将电机的旋转运动转化为直线平移运动，它是一种十分常见的传动机构，无论是标准机床还是非标设备中，使用都非常广泛。它的主要有点如下：滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传

16、动装置,是数控机床伺服进给系统中使用最为广泛的传动装置。滚珠丝杠螺母机构具有下列特点：1、一般滚珠丝杠的传动效率在95%以上，是所有传动结构中效率比较高的。他是由精密制造的钢珠和丝杠的滚道接触，所以摩擦力非常小。相比较传统的依靠螺纹副之间的摩擦传动的矩形丝杠，传动效率可以高出几十倍。2、滚动摩擦系数小，所以传动过程中的启动转矩可以降到很低，并且动作是非灵敏。及时在很低速度下运行，也不会出现爬行等现象。3、因为滚珠丝杠传动的螺母通过特殊设计，可以消除正反转切换过程中的间隙，所以轴向刚性比较高。足够的刚性可以保证执行机构运行的稳定性和传动的高精度。4、磨损小、寿命长、维护简单使用寿命是普通滚动丝杠的410倍。