发布时间 : 星期日 文章自动涂胶机毕业设计更新完毕开始阅读849cd12b78563c1ec5da50e2524de518964bd319
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载荷，符合要求。
⑤ 临界压缩载荷Fcr验算
f1?2EIFcr?K1?Fmax 2L0式中 E—材料的弹性模量，E?2.1?1011N/m2；
I—丝杠最小截面惯性矩：
?4?I?d2??(27.3?10?3)4?2.8?10?8m4
6464 L0—最大受压长度，L0?772mm； K1—安全系数，一般取K1?1/3； f1—丝杠支承方式系数，查表得f1?2；
f1?2EI2?3.142?2.1?1011?2.8?10?81Fcr?K1???2?105N 2?323L0(772?10)可见远大于最大负载，符合要求。 ⑥ 临界转速验算
30f22ncr??L2cf22d2EIK2?99102?nmax ?ALc式中 A—丝杠最小横截面：
?2?A?d2??(27.3?10?3)2?5.85?10?4m2
44 Lc—临界转速计算长度 Lc?764mm K2—安全系数，一般取0.5；
30f22ncr??L2cf22d2EI3.9272?27.3?10?3K2?99102?9910??7148r/min ?ALc(764?10?3)2可见大于最高转速，符合要求。 ⑦验算轴承动载荷
本设计采用一端固定一端游动的支承方式，型号为20TAC47A，其额定动
载荷Ca?29110N，预紧力Ft?220N。
C?式中 fh—寿命系数 fh?3fhFt fnL10h?2.71 5001133333?33?0.29； fn—转速系数 fn?3nj1340C?fh2.71Ft??220?2056N fn0.29
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可见等效动载荷远小于额定动载荷，选择的轴承合理。同时应用C语言编制了计算程序用以验算结果（程序详见附件A），结果与计算所得相同。 ⑧丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算
已知：轴承的接触刚度kB?78N/?m，丝杠螺母的接触刚度
KC?772N/?m，丝杠的最小拉压刚度Kmin?58N/?m，见后面(5)处计算。螺母座刚度KH?1000N/?m。则轴向拉压刚度为：
11111 ????Ke2KBKcKsminKH计算得Ke?39N/?m 丝杠拉压振动的固有频率为：
?B?Ke39?106?9.8??513rad/s?4900r/min m1452由计算可知，丝杠拉压振动的固有频率远大于2000r/min，所以符合要求。 （3）传动精度的计算
滚珠丝杠的拉压刚度 Ks??d2E4L
当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L值分别为400mm和75mm，则
AE??(27.3?10?3)2?2.1?105Ksmax???1638N
L4?0.075AE??(27.3?10?3)2?2.1?105Ksmin???307N
L4?0.4滚珠丝杠螺母的接触刚度KC?772N/?m；
滚珠丝杠用轴承的轴向接触刚度kB?78N/?m。 最小机械传动刚度为：
K0min?K0max11??58N/?m
1/Ksmin?1/Kc?1/KB1/307?1/772?1/7811???68N/?m 1/Ksmax?1/Kc?1/KB1/1638?1/772?1/78因此得到由于机械传动装置所引起的定位误差为：
1111?k?F0(?)?6?(?)?0.015?m
K0minK0max5868其中，F0为空载时导轨的静摩擦力。
因为本设计选用的是4级滚珠丝杠，其任意300mm的导承公差为?16?m，机床定位精度0.012mm/300mm。所以，?K?1/5?12?2.4?m，可满足由于传动刚度变化引起的定位误差小于(1/3-1/5)机床定位精度的要求。再加上半闭环反馈系统得补偿，定位精度能进一步提高。
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5.导轨强度校核
采用两根滚动直线导轨副，每根导轨上由两块滑块，每分钟往返4次，每日平均开机时间为6小时，使用年限为五年以上。因此需要校核导轨的额定动载荷是否符合要求。校核的过程应用C语言编制程序计算（程序详见附录B），结果符合要求。
综上所述，X轴伺服系统的设计符合工作要求。由于Y轴伺服系统的计算过程与X轴相似，结果也符合工作要求，因此在这里不再赘述。
4.4 伺服电机计算
4.4.1惯量计算
由《机械设计手册》得平移物体的转动惯量为：
14520.012Jw?()?3.75?10?4kg?m2
9.812?丝杠的转动惯量为 Js?1.5?10?3kg?m2 螺母的转动惯量为 Jz?1.12?10?3kg?m2
负载及机械传动装置总的转动惯量为
JL?Jw?Js?Jz?0.38?1.5?1.12?3kg?m2 电机的转动惯量为 JM?1.5?10?3kg?m2
1JM1.5???0.5?1 3JL3满足惯量匹配条件。
4.4.2转矩匹配计算
对数控机床，由于动态响应特性要求高，所以，电机力矩主要是用来产生加速度的。
Tamxa2?nmax(JL?JM)4.5?10?3?2000?3.14?10???9.42?26
60t30满足转矩匹配要求。
4.4.3 检测装置的选用
传感器是将机电一体化系统中被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。它主要被用于检测机电一体化系统自身与作业对象、作业环境的状态，为有效地控制机电一体化系统的动作提供信息。传感器的种类繁多，按其作用可分为检测机电一体化系统内部状态的内部信息传感器和检测作业对象和外部环境状态的外部信息传感器。内部信息传感器包括检测位置、速度、力、
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力矩、温度以及异常变化的传感器。而外部信息传感器有与人体互感相对应的，也有纯工程性的。按输出信号的性质可将传感器分为开关型(二值型)、模拟型和数字型。开关型传感器分为接触型和非接触型。模拟型传感器分为电阻型，电压、电流型，电感、电容型。数字型可分为计数型和代码型。机电一体化系统对检测传感器的基本要求:
① 体积小、重量轻、对整机的适应性好;
② 精度和灵敏度高、响应快、稳定性好、信噪比高; ③ 安全可靠、寿命长; ④ 便于与计算机连接;
⑤ 不易受被测对象性(如电阻、导磁率)的影响，也不影响外部环境; ⑥ 对环境条件适应能力强； ⑦ 现场处理简单、操作性能好; ⑧ 价格便宜。
在伺服控制系统中，检测装置是重要的组成部分。它的作用是将被检测量转换成等效的电信号(如直流电流、直流电压、脉冲信号等)，用来检测位移和速度，发送反馈信号，构成半闭环、闭环控制。对数控机床伺服控制系统，数控机床工作台位移值是否和指令值一样，误差有多大，与机床驱动机构的精度和位置检测元件的精度均有关，但位置检测元件精度起主要作用或决定性作用。因此对于该自动涂胶机系统，本文主要介绍其位置检测
位置检测装置用于检测运动部件的实际位移量。在自动控制的机电传动系统中，将检测的实际位移量与给定的控制值进行比较，从而控制驱动元件正确运转，使工作台按规定的轨迹和坐标移动。因此，位置检测装置是机电传动系统的主要部件之一，它对于提高运动部件的位移精度有决定性的影响。通常，对位置检测装置由如下要求：
① 在运动部件移动范围内，能满足精度和速度的要求。
② 能可靠的工作，亦即受温度影响小，抗干扰能力强，并能长期保持精度。 ③ 使用和维护简单方便，成本低。
在伺服系统中，采用较多的有编码器、光栅等。在该自动涂胶机系统中，采用的是编码器。编码器是一种旋转式的检测角位移的传感器，并将角位移用脉冲形式表示，故又称为脉冲编码器。同时它也可以作为速度检测元件。
脉冲编码器按码盘的读取方式可分为光电式、接触式和电磁式。就精度与可靠性来讲，光电式脉冲编码器优于其它两种。数控机床上使用光电式脉冲编码器。光电式编码器按测量的坐标系可分为增量式和绝对式脉冲编码器。输出绝对位置的编码器叫做绝对式编码器。输出的是位移量的编码器叫做增量式编