大学毕业设计
十字滑台的设计
一．机械部分
1. 设计目的
1.1 加深理解和掌握《机电一体化》、《计算机接口设计》、《计算
机控制技术》、《数控技术》等课程的基本知识，提高学生综
合运用所学知识的能力。
1.2 培养学生根据设计课题的需要，选用参考书，查阅有关工程
手册的技术数据、图标和文献资料的能力。
2. 设计任务
2.1 组号 1.工作台长X宽（mm）：390X290。工作台工作重量：
1800N
2.2 工作台行程：△Z=工作台长-100
△Y=工作台宽-100
2.3 脉冲当量：0.005—0.008mm/p 3.设计要求
3.1 工作台进给运动采用滚珠丝杠螺母传动； 3.2 滚珠丝杠支承方式为双推—简支型； 3.3 驱动电机为反应式步进电动机；
3.4 步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速、要求消除齿轮传动的
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间隙。
4. 设计步骤
4.1 总体方案的选择与确定； 4.2设计方案论证后查阅资料。 5. 工作量
5.1 零号装备图一张；
5.2 设计说明书一个（30页以上）。
6. 工作台结构及参数设计
6.1 数控工作台采用步进电机驱动的开环控位结构，其单项驱动
系统结构简图如图1-1所示。
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6.2 滚珠丝杠设计
下丝杠 设计滚珠丝杠时，已知工作条件是：工作载荷
F=900+400=1300（N） 使用寿命L，h=10000（h），丝杠的工作长度（或螺母的有效行程）
L=0.31（m）、丝杠的转速n（平均转速n=100 r/min或最大
转速nmax?10000r/min），以及滚道硬度58-63HRC和运转精度??0.03mm。
6.2.1计算载荷Fc
Fc=KF*KH*KAFM=1.2?1.0?1.0?1150=1380N
查表2-6取KF= 1.2 、查表2-7取KH= 1.0 、查表2-4取D级精度 、查表2-8取KA=1.0 。
6.2.2 计算额定动载荷，计算值Ca’
Ca‘=Fc3nhLn1.64?104=1380?3100?10000=5125.3N
1.67?1046.2.3 根据Ca‘选择滚珠丝杠副，假设选用Fc型号，按滚珠丝杠
副的额定动载荷等于或稍大于Ca‘的原则，查表2-9选以下型号
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规格：
Fc1?2004?2.5,Ca?5393N Fc1?2005?2.5,Ca?8630N
考虑各种因素选用 Fc12004?2.5 ，由表2-9得丝杠
副数据： 公称直径：D0?20mm 导程：P=4mm 螺旋角：??3038\ 滚珠直径：d0=2.381mm 按表2-1中尺寸公式计算： 滚道半径：R=0.521d=1.238mm
偏心距：e=(R-d/2)?0.707?3.36?10?2mm
6.2.4稳定性验算
6.2.4.1丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷Fcr（N），
按下式计算： Fcr=
?2FIa(UC)2
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）；Ia为丝杠危险截面的轴惯性矩（m4）；u为长度系数，见表2-10
3.14?(0.0176)4??4?10?9m4 Ia=6464?d14 4
3.142?206?109?4?10?9?6.39?104N 取u=2/3，则Fcr=
2(?0.19)23Fcr6.39?104安全系数S= ??710.7 。查表
Fm9002-10[s]=2.5---3.3,S>[s],
丝杠是安全的，不会失稳。
6.2.4.2 高速长丝杠工作时，可能发生共振，因此需要验算其
不
会发生共振的最高转速——临界转速ncr。需求丝杠的最大转速 nmax f2cd1ncr= 9910? 式中fc为临界转速系数，见表2-10，2(ul)取Fc= 3.927 u= 2/3 ， 9910?3.9272?0.0176?21178.9r/min 则ncr= 2(?0.19)23ncr>nmax=10000r/min ,所以丝杠工作时，不会发 生共振。 6.2.4.3 此外滚珠丝杠副还受D0n值的限制，通常要求 D0n<7*104mmr/min， D0n=20?100?7?104mm.r/min 所以丝杠副工作稳定。 6.2.4.4刚度验算 滚珠丝杠在工作负载下F（N）和转矩T（N*m）共同作用下起 PFP2T每个导程的变形量△l（为△l0= ? 式?0m） EA2?GJC12中A为丝杠截面积，A= ?d1?2.4?10?4m2 ，Jc为丝杠 4 5
滑台设计
