畢業(yè)設計--兩坐標移動運動平臺的設計及其滾珠絲杠副的cad

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目：兩坐標移動運動平臺的設計及其滾珠 </p><p>　　絲杠副的CAD </p><p>　　學 院： 機電工程學院 </p><p>　　專

2、 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　畢業(yè)設計(論文)任務書</p><p>　　學院 ：機電工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級：</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近二十年來，我國的數(shù)控機床飛速發(fā)展，產(chǎn)量上有了一個日新月異的飛躍

3、，，2003年數(shù)控金切機床產(chǎn)量達44830臺，是2000年14053臺的3.19倍。但是我國的機床非常速度卻沒有西方國家快，差距正在逐漸擴大。這一實際情況為我國機床的迅速發(fā)展撲上了一層陰影，影響工業(yè)部門的飛速發(fā)展。為此，在2004年，國務院領導宣布關于加快發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機床發(fā)展的要求，而對于數(shù)控機床的關鍵核心傳動部件——滾珠絲杠副的發(fā)展，也相應提上了重要日程。</p><p>　　本設計所設計的X-Y數(shù)控工作臺采用

4、了低摩擦的直線滾動導軌和精密的滾珠絲杠，使X-Y工作臺實現(xiàn)了數(shù)控控制，工作臺的自動化能大大減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)效率。同時開發(fā)滾珠絲杠的計算機輔助設計平臺，也就是CAD的二次開發(fā)。使設計人員可以通過輸入絲杠的結構以及參數(shù)就可以繪圖，保存新絲杠的數(shù)據(jù)，直接根據(jù)數(shù)據(jù)庫中儲存的數(shù)據(jù)繪圖等，從而大量減輕設計人員的繪圖工作，提高工作效率，縮短開發(fā)周期。</p><p>　　隨著制造業(yè)信息化的深入，AutoCAD 的二次

5、開發(fā)越來越多的受到人們廣泛的應用。目前國內(nèi)的工程制圖軟件基本以AutoCAD支撐平臺，然后進行二次開發(fā)。本次課題以AutoCAD為工具，利用AutoLISP語言進行繪圖。本次課題只要以滾珠絲杠副的零件圖為研究對象，學習編程基本方法與語句。使很復雜的圖形得以用程序來編出，更加快捷，方便。</p><p>　　關鍵詞：滾珠絲杠副 X-Y數(shù)控工作臺 CAD二次開發(fā) AutoLISP</p><p&

6、gt;<b>　　Abstract</b></p><p>　　The past two decades, the rapid development of China's CNC machine tools, with a rapid leap on production, 2003 CNC metal cutting machine tool production reached

7、 44,830 units in 2000, 14,053 units of 3.19 times. But the speed of the machine is very fast but not Western countries, the gap is gradually expanding. The actual situation of China's machine tool for the rapid devel

8、opment of a shadow pounced affect the rapid development of the industrial sector. To this end, in 2004, the State Council o</p><p>　　This design is designed XY CNC table with a low-friction linear motion gui

9、de and precision ball screw, the XY table to achieve a numerical control, automation table can greatly reduce labor intensity, improve labor productivity. Ball also developed computer-aided design platform, which is the

10、secondary development of CAD. So that designers can enter the structure and parameters of the screw can be a drawing, save the new screw data directly from the data stored in the database, such as drawing, </p>&l

11、t;p>　　With the deepening of manufacturing information, AutoCAD secondary development of more and more widely used by people. At present, the basic engineering drawings to AutoCAD software support platform, then second

12、ary development. The topics in AutoCAD as a tool to use AutoLISP language drawing. The issue as long as the ball screw parts Pictured object of study, learning basic programming methods and statements. Make very complex

13、graphics to be used to compile the program, faster and more convenien</p><p>　　Keywords: Ball screw X-Y NC Worktable CAD secondary development AutoLISP</p><p><b>　　目錄</b></p>

14、<p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p>　　第一章 概 述1</p><p>　　1.1 X-Y工作臺的發(fā)展趨勢及產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀1</p><p>

15、;　　1.2 滾珠絲杠副的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 CAD(Computer Aided Design,計算機輔助設計)3</p><p>　　第二章 X-Y數(shù)控工作臺設計5</p><p>　　2.1 設計參數(shù)確定5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案設計5</p><p>　　2.3

16、機械系統(tǒng)的設計5</p><p>　　2.4 初選步進電動機，絲杠和聯(lián)軸器6</p><p>　　第三章 機械系統(tǒng)的設計計算7</p><p>　　3.1 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算7</p><p>　　3.2 滾珠絲杠的選型與計算8</p><p>　　3.3 滾動直線導軌的選型與計算10</p&g

17、t;<p>　　3.4 電機的選擇11</p><p>　　第四章 滾珠絲杠副的二次開發(fā)14</p><p>　　4.1 CAD二次開發(fā)研究現(xiàn)狀14</p><p>　　4.2 Auto lisp 語言簡介15</p><p>　　4.3 課題研究的目的和意義15</p><p>　　4.4 滾

18、珠絲杠16</p><p>　　4.5 絲杠軸段程序編寫18</p><p>　　4.5.1 粗糙度18</p><p>　　4.5.2 四方軸段19</p><p>　　4.5.3 六方軸段23</p><p>　　4.5.4 單平鍵槽26</p><p>　　4.5.5 緊固螺紋

19、帶退刀槽軸段31</p><p>　　4.5.6 程序需要注意的問題34</p><p>　　4.6 滾珠絲杠整體圖紙34</p><p><b>　　結束語36</b></p><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　第一章

20、 概 述</b></p><p>　　根據(jù)中央關于“重組”,轉(zhuǎn)移模式”的戰(zhàn)略和機床行業(yè)十二五的發(fā)展規(guī)劃, 在不久的將來開發(fā)高檔數(shù)控機床是機床行業(yè)的焦點?，F(xiàn)在機床工業(yè)的發(fā)展是朝著自動化、電機、高速、靈活、智能的方向,隨著技術水平的不斷提高,要求配套的特性也必須迅速提高效率。X - Y數(shù)控工作臺的設計使用低摩擦直線導軌和精密滾珠螺桿,實現(xiàn)了自動控制。自動化程度可以大大降低勞動強度,提高工廠的勞動生產(chǎn)率。

21、作為一個主要的滾珠絲杠副傳動部位,有50多年的歷史的發(fā)展,但它是近20年來大規(guī)模的應用。隨著機器性能和數(shù)控程度的要求越來越多,中高檔滾動特性來進一步提高混合率已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢,國內(nèi)高檔滾動功能面臨巨大的發(fā)展機遇。機遇和挑戰(zhàn)。因此,抓住當前的發(fā)展機遇,加強中國的滾動特性技術創(chuàng)新水平,工業(yè)規(guī)模水平,全面迎接挑戰(zhàn),已成為一個滾動功能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的首要問題。</p><p>　　1.1 X-Y工作臺的發(fā)展趨勢及產(chǎn)

22、業(yè)化的現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)控技術是先進制造業(yè)的核心技術、生產(chǎn)自動化、網(wǎng)絡化,這些都是基礎。隨著科學技術的發(fā)展,數(shù)控技術的發(fā)展將會越來越快,這也意味著它需要考慮和處理技術和非技術問題越來越多。中國數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)歷了40多年的發(fā)展。數(shù)控技術的發(fā)展計劃應根據(jù)我國的實際情況而定,根據(jù)情況的總體發(fā)展戰(zhàn)略,數(shù)控技術朝著高可靠、穩(wěn)定、高速度、精度高、智能自動化、數(shù)控編程和網(wǎng)絡方向發(fā)展。作為數(shù)控機床的重要組成部分,工作臺是

23、影響加工精度是一個重要環(huán)節(jié)。從一開始就為了滿足線性運動的過程簡單和部分設計的X-Y工作臺,到目前為止以達到加工和制造業(yè)的工作臺。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展,但也對環(huán)境的要求,從原始機械傳動驅(qū)動為液壓傳動,現(xiàn)在多采用氣動設備,是為了更好的保護環(huán)境,節(jié)約資源。由于工作臺是一臺機器的關鍵配件,所以必須學習世界上所有先進的國家,我國在工作臺的研究和開發(fā)也取得了很大的進步。有許多類型的工作臺,傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在一個特定的機器,隨著科技與時俱進其

24、功能也從傳統(tǒng)的單一向現(xiàn)代多功能性的方向發(fā)展,現(xiàn)在一些工作臺,它不僅可以安裝在鉆床上,也可以安裝在銑床和鏜床工具,現(xiàn)在的一部分工作臺也可以用作機床的第四個回轉(zhuǎn)軸,大大提高機床的性</p><p>　　1.2 滾珠絲杠副的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　滾珠絲桿的組成是螺桿、螺母和滾珠。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動,這是滾珠絲杠的進一步延伸和發(fā)展,發(fā)展的意義是滑動軸承滾動行動轉(zhuǎn)換為滑動行動

25、。因為它具有</p><p>　　很小的摩擦阻力,滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業(yè)設備和精密儀器。在1940年,美國開始批量生產(chǎn)用于汽車轉(zhuǎn)向機構的滾珠絲桿副。開始于1943年的飛機。精密螺紋的外表使?jié)L珠絲杠副精度和性能的大大提升,隨著數(shù)控機床的發(fā)展和各種自動化設備的進步,促進了滾珠絲桿副的研究和生產(chǎn)。從50年代開始,在工業(yè)發(fā)達國家,滾珠絲桿副制造商如雨后春筍般迅速崛起,如:美國華納-海貍,通用汽車-薩吉諾;英國ROT

26、AX公司;日本NSK等公司。我們的國家開始開發(fā)早在50年代末用于程控滾珠絲桿副機床的數(shù)控機床。40多年來,由于滾珠絲杠副的特點是效率高、精度高、剛度高,廣泛應用于機械、航空航天、航空、核工業(yè)等領域。現(xiàn)在,滾珠絲桿副已成為首選的機械傳動部分。滾珠絲桿副的使用領域不斷擴大,越來越多的要求滾珠絲桿副,滾珠絲杠副的共同規(guī)范已遠遠不能滿足使用要求,如航空航天領域,小型精密測試設備,電子儀器,半導體器件基本需要d0公稱直徑為12毫米或更少,導程Ph

27、 = 0.5 - 2.5毫米的微型滾珠絲杠副。日本某公司已經(jīng)開發(fā)了一個公稱直徑d0 = 4 mm,最低領導世界上微型滾珠絲杠副。半導體器件,小型機器人和其他插件需要微型大導程滾珠</p><p>　　自1964年以來,由中國自己研發(fā)的第一套滾珠絲桿副,產(chǎn)品的應用范圍和制造水平逐步提高,滾珠絲桿副制造技術主要是通過以下的發(fā)展階段:</p><p>　　起步——標準行業(yè)的制定（1964-198

28、2年）</p><p>　　發(fā)展——部頒標準的形成（1982-1991年）</p><p>　　成熟——國家標準的制定（1991-1998年）</p><p>　　趕超世界潮流（1998年-今）</p><p>　　當然，國內(nèi)滾珠絲杠副發(fā)展還不是特別的成熟。目前國內(nèi)高速滾珠絲杠副驅(qū)動時的主要問題是:噪音、溫升和精度。解決上述問題,要從滾珠絲杠

29、副的結構設計中找問題。另一方面,該解決方案的過程中,通過合理的工藝流程,提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。選擇適當?shù)臐L珠絲杠副的預緊力矩,降低滾珠絲桿副的預緊轉(zhuǎn)矩變化。改善滾珠絲桿滾珠螺母結構，以滿足高速運轉(zhuǎn)的要求。</p><p>　　總之,未來向高精度滾珠絲桿副發(fā)展。滾珠絲杠副的發(fā)展及其在各方面的創(chuàng)新可以實現(xiàn)高速機械轉(zhuǎn)動,機電一體化技術的發(fā)展提供了便利的條件。在21世紀,機電一體化技術將成為機械行業(yè)的主導作用,能帶來顯著的

30、經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　結論:隨著社會的不斷發(fā)展,用戶越來越嚴格的要求滾珠絲杠副,要求多樣化,對滾珠絲桿副的優(yōu)化提出更嚴峻考驗,促使許多國內(nèi)滾珠絲桿工廠不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,開發(fā)新品種,提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平,以滿足人們的需求。</p><p>　　1.3 CAD(Computer Aided Design,計算機輔助設計)</p><p>　　計算機輔助設

31、計(CAD)技術開始于1950年代。在開發(fā)的早期階段,CAD是計算機輔助繪制簡單的圖形。在60年代,隨著計算機硬件和軟件技術的發(fā)展,CAD技術已迅速發(fā)展。它經(jīng)歷了從二維模型,三維線框模型、表面模型、實體模型、產(chǎn)品模型、功能模型和最新的生物模型,從靜態(tài)設計模型基于動態(tài)參數(shù)特性設計開發(fā)過程。</p><p>　　CAD技術是先進制造技術的重要組成部分,提高設計水平,縮短開發(fā)周期,提高競爭能力的一個關鍵技術。采用CAD

32、技術改善產(chǎn)品設計不僅可以使設計師“扔掉圖版”,更新傳統(tǒng)的設計理念,實現(xiàn)設計自動化,還可以使企業(yè)由原串行式作業(yè)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè),建立新管理機制的 設計和生產(chǎn)技術?，F(xiàn)在世界的航空、航天和汽車制造巨頭不僅廣泛應用于CAD產(chǎn)品設計、技術,花費了大量人力和資本的CAD軟件的發(fā)展,是為了保持技術優(yōu)勢在國際市場上的領先地位。</p><p>　　研究CAD技術在中國始于上世紀70年代。于80年代中期，一些大，中型企業(yè)和科研院所開始

33、采用CAD技術。到目前為止，CAD技術已經(jīng)在許多企業(yè)實施，特別是在90年代，個人電腦價格性能比顯著增加，小型和中型的企業(yè)開始引進CAD系統(tǒng)。從國內(nèi)使用的情況來看，盡管一些可喜的成績已經(jīng)作出，但也不容樂觀。</p><p>　　目前的國內(nèi) CAD 的應用主要有以下問題和不足：</p><p>　　1）將 CAD 作為輔助繪圖工具。目前許多企業(yè)的圖形 CAD 系統(tǒng)只能將設計過程的最后階段——繪

34、圖階段搬到計算機上，設計過程仍在設計師的頭腦中完成，沒真正發(fā)揮出 CAD 的功能。</p><p>　　2）產(chǎn)品和零部件的標準化不足。由于沒注重零部件的標準化工作，越來越多的零件流入生產(chǎn)流程，造成零件數(shù)量的無限制增長。</p><p>　　3）集成化程度不高。CAD/CAM/CAE 的集成度不高，模型信息、設計信息和加工信息之間的共享程度低。</p><p>　　4

35、）缺乏完善的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和過程管理系統(tǒng)。由于缺乏完善的數(shù)據(jù)管理和過程管理，企業(yè)的大量數(shù)據(jù)和設計過程得不到有效的控制和管理，使得設計任務間的等待時間長，各部門之間的信息傳遞速度緩慢，數(shù)據(jù)一致性差，安全性差。</p><p>　　據(jù)抽樣調(diào)查，國內(nèi)先后引進了高效率的CAD系統(tǒng)，效益好單位只有約20% 。據(jù)統(tǒng)計，在工程制圖工作的只占18%的整體設計作品，設計師花費在信息檢索和設計思維能量的設計上時間很多。如果我們能在初始

36、基礎上，引入了原始的CAD系統(tǒng)，根據(jù)企業(yè)或行業(yè)或工程設計，設計說明書，計算各種數(shù)據(jù)以及典型結構的制造，計算的實際需要的常規(guī)產(chǎn)品方法和配方，產(chǎn)品標準和技術要求，零部件，原材料，樣本，說明書，對企業(yè)或行業(yè)的產(chǎn)品，經(jīng)驗數(shù)據(jù)，工裝及其他信息典型結構，數(shù)據(jù)，圖形等，有機地與現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)相結合，使從繁重的重復性工作的設計人員，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享;更進一步，對企業(yè)或行業(yè)多年設計的經(jīng)驗總結，從而形成一個獨特的設計規(guī)范，設計方法，典型的結構，標準，通用的組

37、件，功能模塊，并相應地在CAD系統(tǒng)內(nèi)建立數(shù)據(jù)庫，圖形庫，方法庫，知識庫和其應用，充分發(fā)揮CAD系統(tǒng)的實用性和優(yōu)越性。 CAD二次開發(fā)，不僅在于提高設計效率，是提高產(chǎn)品設計質(zhì)量的重要途徑，是提升的CAD應用水平的重要手段之一。</p><p>　　CAD二次開發(fā)，是提供相關的編程軟件用戶使用AutoCAD中，可以根據(jù)自己的需要，通過編程的方式，結合一些相對簡單的或基本的命令，使之成為一個相對復雜的簡單的命令組成的“

38、設置”命令。通過運行命令“集合”，可實現(xiàn)快速自動映射，從而節(jié)約施工時間，提高了繪圖效率。 AutoLISP語言是一種編程語言，Visual LISP編程的目的是加快AutoLISP的程序開發(fā)軟件開發(fā)工具，是一個完整的集成開發(fā)環(huán)境，Visual LISP編程環(huán)境可以很容易地和高效地開發(fā)的AutoLISP程序，采用AutoLISP語言可以承接各種工作分析和計算，自動繪制復雜的圖形，驅(qū)動對話框，控制菜單中，定義一個新的命令，智能化，參數(shù)化功能

39、為AutoCAD擴展。</p><p>　　第二章 X-Y數(shù)控工作臺設計</p><p>　　2.1 設計參數(shù)確定</p><p>　　X方向行程:300mm Y方向行程:200mm</p><p>　　工作臺面的參考尺寸:500X300mm</p><p>　　平均切削力:1500N</p><

40、p>　　平均切削進給速度:600mm/min</p><p>　　最高運動速度:60m/min</p><p><b>　　定位精度: </b></p><p>　　工作壽命:每天8小時,工作8年,250天/年</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案設計</p><p>　　為保證一定的傳

41、動精度和平穩(wěn)性以及結構的緊湊，為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結構。</p><p>　　因為工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，采用滾珠絲杠螺母傳動副。故選用滾動直線導軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。</p><p>　　考慮電機步距角和絲杠導程只能按標準選取，為達到分辨率0.02mm的要求，以及考慮步進電機負載匹配，簡化結構，直接將電動機與絲杠相連。</

42、p><p>　　2.3 機械系統(tǒng)的設計</p><p>　　（1）傳動機構采用滾珠絲杠副</p><p>　?。?）導向機構采用滾動直線導軌</p><p>　　（3）執(zhí)行機構采用步進電機</p><p>　　2.4 初選步進電動機，絲杠和聯(lián)軸器</p><p>　　當傳動比i=1時，可用聯(lián)軸器直接

43、將電機與絲杠連接，這種結構有利于簡化結構，提高精度。由 傳動比公式i=，θb為步進電機步距角、Lo為滾珠絲杠導程、為系統(tǒng)脈沖當量。工作臺的脈沖當量=0.01mm/脈沖。</p><p>　　初選步進電機75BF001, =</p><p>　　初選絲杠規(guī)格為M12*4　其導程為4mm。</p><p><b>　　由傳動比公式得 </b><

44、;/p><p>　　故可用聯(lián)軸器將電機與絲杠直接連接。選用夾緊螺絲固定微型剛性聯(lián)軸器。</p><p>　　在絲杠行程端安裝斷電保護裝置。</p><p>　　第三章 機械系統(tǒng)的設計計算</p><p>　　3.1 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p>　　1.由電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量查《電機手冊》得=</p>

45、<p>　　2.絲杠的轉(zhuǎn)動慣量由公式得</p><p><b>　　3.工作臺轉(zhuǎn)動慣量</b></p><p>　　根據(jù)給定的工作臺加工范圍，設計出工作臺的尺寸和托板尺寸等，估算其重量。</p><p>　　X向托板（上托板）的尺寸：</p><p>　　長×寬×高 50

46、0×300×10</p><p>　　X向托板（上托板）的重量：</p><p>　　重量=體積×材料比重</p><p>　　Y向托板（下托板）的尺寸：</p><p>　　長×寬×高 400×200×10</p><p>　　重

47、量=體積×材料比重</p><p><b>　　上導軌座的重量：</b></p><p><b>　　夾具及工件重量：</b></p><p>　　X-Y工作臺運動部分重量：</p><p><b>　　工作臺轉(zhuǎn)動慣量 ：</b></p><p&g

48、t;　　4傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總等效轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　3.2 滾珠絲杠的選型與計算</p><p>　　由技術要求,平均載荷F=1500N,絲杠工作長度L=300mm,</p><p>　　工作壽命,傳動精度要求</p><p>　　設導程P=5 mm ,則</p><p><b>　　(1)

49、 求計算載荷</b></p><p>　　由條件,查《機電一體化系統(tǒng)設計》表2-6取=1.2, 查表2-6取=1.2, 表2-4取D精度, 查表2-6取=1.0</p><p>　　(2) 計算額定動載荷計算值Ca`由式(2-4)</p><p>　　(3) 根據(jù)選擇滾珠絲杠副 假設選用FC1型號,按滾珠絲杠副的額定動載荷Ca 等于或稍大于的原則,查表

50、2-9選以下型號規(guī)格</p><p>　　FC1-2505-2.5 Ca=9610</p><p>　　公稱直徑 導程 螺旋角 滾珠直徑</p><p>　　按表2-1中尺寸計算</p><p>　　滾道半徑 R=0.52=0.523.175=1.651mm</p><p><b>　　偏心距&l

51、t;/b></p><p><b>　　絲杠內(nèi)徑</b></p><p><b>　　(4)穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　〈1〉 由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn),所以在設計時應驗算其安全系數(shù)S,其值應大于絲杠副傳動結構允許安全系數(shù)</p><p>　　絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)

52、的最大載荷稱為臨界載荷</p><p>　　其中 E=206Gpa L=0.3m</p><p><b>　　取 則</b></p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查表2-10 [S]=2.5-3.3 S>[S] 絲杠是安全的,不會失穩(wěn)</p&g

53、t;<p>　　〈2〉 高速長絲杠工作時可能發(fā)生共振,因此需驗算其不會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速----臨界轉(zhuǎn)速,要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速</p><p>　　所以絲杠不會發(fā)生共振</p><p>　　〈3〉 此外滾珠絲杠副還受值的限制,通常要求</p><p><b>　　(5) 剛度驗算</b></p><p>　　

54、滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉(zhuǎn)矩T(Nm)共同作用下引起每個導程的變形量為</p><p>　　式中,A為絲杠截面積,A=為絲杠的極慣性矩, G為絲杠切變模量,對鋼G=83.3GP a;T(Nm)為轉(zhuǎn)矩.</p><p>　　式中, 為摩擦角,其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù); 為平均工作載荷.取摩擦系數(shù)為</p><p><b>　　,則得</b>&l

55、t;/p><p>　　按最不利的情況取(F=)</p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為</p><p>　　通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2,即</p><p>　　該絲杠的滿足上式,所以其剛度可滿足要求.</p><p><b>　　(6)效率驗算</b>&l

56、t;/p><p>　　要求在90%---95%之間,所以該絲杠副合格.</p><p>　　經(jīng)上述計算驗證,FC1-2505-2.5各項性能均符合題目要求,可選用.</p><p>　　3.3 滾動直線導軌的選型與計算</p><p><b>　　Y方向?qū)к?lt;/b></p><p>　　由所給條件得,

57、該導軌的額定工作時間為</p><p><b>　　由 得</b></p><p>　　因滑座數(shù)M=4,所以每根導軌上使用2個滑座,由表2-15----2-18確定</p><p><b>　　則由式2-9, </b></p><p><b>　　得 </b><

58、/p><p><b>　　X方向?qū)к?lt;/b></p><p>　　由所給條件得,該導軌的額定工作時間為</p><p><b>　　由 得</b></p><p>　　因滑座數(shù)M=4,所以每根導軌上使用2個滑座,由表2-15----2-18確定</p><p><b>

59、　　則由式2-9, </b></p><p><b>　　得 </b></p><p>　　選用漢江機床廠的HJG-D系列滾動直線導軌,查表2-13,其中HJG-D26型號的導軌的Ca值為17600,能滿足八年的使用要求.</p><p><b>　　3.4 電機的選擇</b></p>

60、<p><b>　　電機類型選擇</b></p><p>　　在開環(huán)控制的中小型伺服系統(tǒng)中,可以采用步進電機。</p><p><b>　　減速器傳動比計算</b></p><p>　　選各傳動齒輪齒數(shù)分別為=20, =40,模數(shù)m=2mm,齒寬b=20mm.。大齒輪采用雙圓柱薄片齒輪錯齒調(diào)整。強度強度檢驗略。&

61、lt;/p><p>　　電動機軸上總當量負載轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p>　　初選步進電機75BF001, =</p><p>　　將各傳動慣量及工作臺質(zhì)量折算到電動機軸上，得總當量負載轉(zhuǎn)動慣量。</p><p><b>　　3.慣量匹配驗算</b></p><p><b>　　，滿足要求。

62、</b></p><p>　　4．步進電機負載能力校驗</p><p>　　步進電動機軸上得總慣量：</p><p>　　空載啟動時，電動機軸上得慣性轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　電動機軸上得當量摩擦轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　設滾動絲杠螺母副得預緊力為最大軸向載荷得,則因預緊力而引起的、折算到電動機軸上的附

63、加摩擦轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　工作臺上的最大軸向載荷折算到電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　于是空載啟動時電動機軸上的總負載轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　在最大外載荷下工作時，電動機軸上的總負載轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　按表5-5查得空載啟動時所需電動機最大靜轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　按式5-39可求得

64、在最大外載荷下工作時所需電動機最大靜轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　第四章 滾珠絲杠副的二次開發(fā)</p><p>　　4.1 CAD二次開發(fā)研究現(xiàn)狀</p><p>　　2000年，中國的制造業(yè)產(chǎn)值達35000億元，制造業(yè)在國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP ）的增加值占年保持在40%左右的比例;在中國1980年至1980年，為9.94%，國內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長速度，以12.65%在制

65、造業(yè)的年均增長率相比，制造業(yè)成為經(jīng)濟增長的“發(fā)動機” 。設計是制造業(yè)的重要組成部分，據(jù)統(tǒng)計，80%的制造企業(yè)在使用CAD軟件的。近年來，隨著制造業(yè)在我國的產(chǎn)業(yè)升級，在設計制造中的地位日益突出。這是一個制造商設計軟件非常大的蛋糕。CAD軟件市場將會占非常大份額在中國，而且會越來越大。因此也就不難理解了國際領先的數(shù)字化設計軟件制造商Autodesk將銷售預測在中國的200萬元/年調(diào)整，2006年800萬元/年。另一巨頭Micro Stati

66、on也宣布大進入中國市場。國產(chǎn)CAD聯(lián)盟是建立健康，安全，和諧的CAD生態(tài)系統(tǒng)。自5月成立，去年，各成員一道，終于有重大突破的基礎上，尋找在國內(nèi)的研究和鋼結構建筑，鴻業(yè)給排水，鴻業(yè)暖通，超電子，探險結構等系列的開發(fā)CAD平臺專業(yè)應用軟件已面向市場的需求，這意味著國產(chǎn)CAD的一個質(zhì)的飛躍，國內(nèi)用戶終于可以通過上一步的CAD平臺軟件的步驟擺脫束縛，徹底解決問題</p><p>　　4.2 Auto lisp 語言簡介

67、</p><p>　　廣大用戶在使用AutoCAD ，大多數(shù)只使用它的二維圖形，實際上它不是。 AutoCAD中還可以繪制復雜曲線和曲面的三維建模。 AutoCAD中不提供這些功能，而不是技術未經(jīng)許可，而是由兩個限制。首先，歐特克AutoCAD是用于基本功能的開發(fā)提供了一個軟件平臺，可以再次進行，應該在不同的行業(yè)，包括機械，如建筑，土木工程，服裝，電子，裝飾等使用如果每個行業(yè)需要任何特殊的功能，由用戶開發(fā)的;二，

68、 AutoCAD軟件在計算機上的應用程序運行的軟件，運行速度快，占用太多計算機資源，開展繪制復雜的圖形效率的任務并不高。因此，AutoCAD將不提供這些功能，但提供了一個工具來開發(fā)這些功能。</p><p>　　AutoLISP語言是AutoCAD的二次開發(fā)中的一個，是一種擴展和自定義AutoCAD的功能， 以LISP編程語言的基礎上。 LISP本身出現(xiàn)于上世紀50年代，是一種善于處理串行文本屬于第四代[ AI（

69、人工智能） ]的計算機語言。它能夠繪制各種曲線和曲面的，為了滿足工程設計人員的要求。</p><p>　　AutoLISP語言是最經(jīng)典的應用程序?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化繪圖程序設計，包括驅(qū)動程序，鼠標拖動程序，鼠標拖動程序等尺寸驅(qū)動是通過改變實體標注值的大小來實現(xiàn)圖形的自動修改;鼠標是使用的AutoLISP語言來拖動提供（ GRREAD [ <跟蹤>] ）功能，讓用戶直接讀取AutoCAD的輸入設備，如鼠標，跟蹤光

70、標選項存在，并為真 ，通過鼠標光標，調(diào)整參數(shù)值和自動改變屏幕上的圖形的尺寸和形狀。</p><p>　　打開AutoCAD 軟件，在菜單中選擇”工具”→”AutoLISP”→”Visual LISP 編輯器”。</p><p>　　4.3 課題研究的目的和意義</p><p>　　本課題選用數(shù)控加工中心滾珠絲杠螺母副的零件圖和裝配圖作為研究對象，通過AutoLISP

71、 編程，對部分軸頸進行編程繪圖，最后把程序拼裝在一起，就能生成滾珠絲杠副的整體圖。通過模塊化的編程，快捷方便，實現(xiàn)圖形參數(shù)化及智能化，分析計算與繪圖一體化，提高產(chǎn)品的自動化，研究對AutoCAD 的二次開發(fā)。</p><p>　　開發(fā)滾珠絲杠的計算機輔助設計平臺，使設計人員可以通過輸入絲杠的結構以及參數(shù)就可以繪圖，保存新絲杠的數(shù)據(jù)，直接根據(jù)數(shù)據(jù)庫中儲存的數(shù)據(jù)繪圖等，從而大量減輕設計人員的繪圖工作，提高工作效率，縮

72、短開發(fā)周期。</p><p>　　編程是一個系統(tǒng)的過程，需要開發(fā)人員的邏輯設計，使結構優(yōu)化，滾珠絲杠零件圖參數(shù)可以根據(jù)用戶自行設定，調(diào)用AutoCAD 本身具有的工具命令，同時在定位零件圖的點線中加入?yún)?shù)，使計算機完成自動計算數(shù)據(jù)，生成有帶參數(shù)化的完整零件圖，用戶可自行改變各視圖中圖形尺寸，實現(xiàn)制圖的自動化。</p><p><b>　　4.4 滾珠絲杠</b><

73、;/p><p>　　滾珠絲杠由螺紋滾道和軸頸組成。螺紋滾道已標準化、系列化，而軸頸變化多端，它隨著主機產(chǎn)品結構的變化而變化，不同的產(chǎn)品，軸頸的連接形式不同，絲杠的結構形式也就不同。因此，要進行滾珠絲杠的CAD就必須對軸頸進行分析研究。由于每根絲杠的結構都是一個或多個軸頸與滾珠螺紋連接而成，雖然軸頸結構變化多端，但是，軸頸連接結構是有規(guī)律的，軸頸的種類也是有規(guī)律的，因此若將每個軸頸做成圖塊，再將每個圖塊與滾珠螺紋拼接起

74、來，就成為一個絲杠圖。因此要進行滾珠絲杠的CAD就必須做軸頸圖庫。通過對近十年來生產(chǎn)的絲杠圖紙進行分析，基本上能反映絲杠圖的設計規(guī)律與軸頸的變化形式?，F(xiàn)將絲杠軸頸的多數(shù)使用形式歸納如下圖，雖不能全部反映絲杠軸頸的變化形式，但能反映98%以上。</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　對于不符合上述分類的軸頸，可按上述相近的類型進行參數(shù)輸入，然后在A

75、utoCAD環(huán)境中進行圖形編輯。</p><p>　　通過以上分類，再尋找其共同特點，在編程時進行系列化，模塊化，充分利用模塊特點，以便減少編程長度，是程序結構緊湊。</p><p>　　由于軸頸各種變化都是在圓柱題的基礎上變化而來的，因此圓柱體是各種軸頸的基礎。而圓柱體是有三部分組成：左倒角部分、中部、右倒角部分。</p><p>　　4.5 絲杠軸段程序編寫&l

76、t;/p><p><b>　　4.5.1 粗糙度</b></p><p>　　(defun ccdbz (pt_dw ccd_sz / v1 v2 v3 p00 p01 p02 p03 p04 h h1 al alf alf1)</p><p>　　(setq v1 (getvar "cmdecho"))</p>

77、<p>　　(setq v2 (getvar "blipmode"))</p><p>　　(setq v3 (getvar "osmode"))</p><p>　　(setvar "cmdecho" 0)</p><p>　　(setvar "blipmode" 0)<

78、;/p><p>　　(setvar "osmode" 0)</p><p>　　(command "layer" "m" "細實線" "c" 3 "" "") </p><p>　　;設置粗糙度數(shù)值格式</p><

79、;p>　　(setq ccd_sz (rtos ccd_sz 2 2));;設置為小數(shù)點后面兩位的數(shù)值</p><p>　　(setq p00 (polar pt_dw (* 0.5 pi) 0.5));;插入p00</p><p>　　(setq p01 (osnap p00 "nea"));;捕捉最近點</p><p>　　(setq

80、h 3.5);;設置字高</p><p>　　(setq h1 (* h 1.61658))</p><p><b>　　(if p01</b></p><p>　　(prong ;;如果捕捉到最近的點</p><p>　　(setq alf1 (angle p01 p00));;設置p

81、01到p00的角度</p><p>　　(setq p00 p01) ;;令p00=p01</p><p>　　(setq alf (- alf1 (* 0.5 pi))) ;;令alf1=alf1-0.5</p><p><b>　　)</b></p><p>　　(setq alf 0.0)

82、 ;;未捕捉到最近點</p><p><b>　　)</b></p><p>　　(setq al (+ alf (/ pi 3.)))</p><p>　　(setq p01 (polar p00 al (* 2 h1)))</p><p>　　(setq p02 (polar p00 al h1))

83、</p><p>　　(setq al (+ alf (/ pi 1.5)))</p><p>　　(setq p03 (polar p00 al h1))</p><p>　　(setq al (+ alf (* 0.5 pi)))</p><p>　　(setq p04 (polar p00 al (* 1.4 h1)))</p&g

84、t;<p>　　(setq alf (/ (* alf 180) pi)) ;;弧度轉(zhuǎn)化為度</p><p>　　;在粗糙度符號可以旋轉(zhuǎn)360度的情況下，保證數(shù)字的字頭方向具有左上趨勢</p><p>　　(setq alf (cond ((and (> alf 90) (<= alf 270)) (- alf 180))</p><p

85、>　　((= alf -90) 90)</p><p><b>　　(t alf)</b></p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　)</b></p><p>　　(command "line" p02 p03 p00 p0

86、1 "") ;;連接p02 p03 p00 p01</p><p>　　(if (> (strlen ccd_sz) 3) ;;如果字符多于三個，p04點左移</p><p>　　(setq p04 (polar pt_dw (+ al (* 0.5 pi)) (* 0.4 h)))</p><p><b>

87、　　) </b></p><p>　　(command "text" "m" p04 h alf ccd_sz);;m為中點定位</p><p>　　(setvar "cmdecho" v1) ;;恢復普通命令提示信息原狀態(tài)</p><p>　　(setvar &quo

88、t;blipmode" v2) ;;恢復光標標記</p><p>　　(setvar "osmode" v3) ;;恢復原對象捕捉模式</p><p><b>　　)</b></p><p>　　(defun ccdbz (pt_dw ccd_sz / v1 v2

89、v3 p00 p01 p02 p03 p04 h h1 al alf alf1)</p><p>　　這句程序是定義粗糙度函數(shù)，后面是定義變量、局部變量 pt_dw是粗糙度定位點，ccd_sz是粗糙度數(shù)值</p><p>　　(command "layer" "m" "細實線" "c" 3 "&quo

90、t; "")定義為白色的細實線層。</p><p>　　4.5.2 四方軸段</p><p>　　(defun sf (kd d1 gcddh sc xc l sfl sfh sfsc sfxc sfcx sfyd zdjl zdja zdyjr ydjl ydja ydyjr wyccd zccd yccd / v1 v2 v3 kd1 kd2 kd3 kd4 p1

91、p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10 p11 p12 p13 p14 p15 p16 p17 p18 p19 p20 )</p><p>　　(setq v1 (getvar "cmdecho"))</p><p>　　(setq v2 (getvar "blipmode"))</p><p>　　(setq

92、 v3 (getvar "osmode"))</p><p>　　(setvar "cmdecho" 0)</p><p>　　(setvar "blipmode" 0)</p><p>　　(setvar "osmode" 0)</p><p>　　(comma

93、nd "layer" "make" "粗線" "c" 7 "粗線" "lw" 0.3 "粗線" "")</p><p>　　(setq r (/ d1 2.))</p><p>　　(setq s (* 0.5 sfh))</

94、p><p>　　(setq r1 (sqrt (- (* r r) (* s s))))</p><p>　　(setq a (atan (/ r1 s)))</p><p>　　(setq b (- (* 0.25 pi) a))</p><p>　　(setq h1 (* r (sin b)))</p><p>　　(

95、setq h2 (* r (cos b)))</p><p>　　(setq h3 (- r h2))</p><p>　　;;; 判斷是左倒角還是右倒角并繪制輪廓</p><p>　　(if (/= zdjl 0) ;;如果是左倒角</p><p><b>　　(progn</b></p>

96、<p>　　(setq sgn 1) ;;定義sgn 1 函數(shù)</p><p>　　(setq djl zdjl)</p><p>　　(setq p21 qjbl_qd)</p><p>　　(setq p19 (polar p21 0 djl))</p><p>　　(if (= kd 1) ;;如果

97、存在空刀，把空刀補上</p><p><b>　　(progn</b></p><p>　　(setq qjbl_qd1 (polar qjbl_qd 0 l)) </p><p>　　(setq kd1 (polar qjbl_qd1 (* 0.5 pi) (- r 1.1)))</p><p>　　(setq kd2

98、 (polar kd1 0 3))</p><p>　　(setq kd3 (polar kd2 (* 1.5 pi) (- d1 2.2)))</p><p>　　(setq kd4 (polar kd3 pi 3))</p><p>　　(command "line" kd1 kd2 kd3 kd4 "")</p&g

99、t;<p><b>　　)</b></p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　(progn</b></p><p>　　(if (/= ydjl 0) ;;如果是右

100、倒角</p><p><b>　　(progn</b></p><p>　　(setq sgn -1)</p><p>　　(setq djl ydjl)</p><p>　　(setq p21 (polar qjbl_qd 0 l))</p><p>　　(setq p19 (polar p21

101、 pi djl))</p><p>　　(if (= kd 1) ;;如果存在空刀</p><p><b>　　(progn</b></p><p>　　(setq kd1 (polar qjbl_qd (* 0.5 pi) (- r 1.1)))</p><p>　　(setq kd2 (polar kd1 p

102、i 3))</p><p>　　(setq kd3 (polar kd2 (* 1.5 pi) (- d1 2.2)))</p><p>　　(setq kd4 (polar kd3 0 3))</p><p>　　(command "line" kd1 kd2 kd3 kd4 "")</p><p>

103、<b>　　) </b></p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　)</b></p><p><

104、b>　　)</b></p><p>　　(setq p20 (polar p21 0 (* sgn l))) ;;定義點</p><p>　　(setq p1 (polar p21 (* 0.5 pi) (- r djl)))</p><p>　　(setq p2 (polar p19 (* 0.5 pi) r))</p>

105、<p>　　(setq p3 (polar p20 (* 0.5 pi) r))</p><p>　　(setq p4 (polar p3 (* 1.5 pi) d1))</p><p>　　(setq p5 (polar p19 (* 1.5 pi) r))</p><p>　　(setq p6 (polar p21 (* 1.5 pi) (- r dj

106、l)))</p><p>　　(setq p7 (polar p1 (* 1.5 pi) h3))</p><p>　　(setq p8 (polar p2 (* 1.5 pi) h3))</p><p>　　(setq p9 (polar p3 (* 1.5 pi) h3))</p><p>　　(setq p10 (polar p4 (*

107、 0.5 pi) h3))</p><p>　　(setq p11 (polar p5 (* 0.5 pi) h3))</p><p>　　(setq p12 (polar p6 (* 0.5 pi) h3))</p><p>　　(setq p13 (polar p21 (* 0.5 pi) (+ h1 1)))</p><p>　　(se

108、tq p14 (polar p19 (* 0.5 pi) h1))</p><p>　　(setq p15 (polar p20 (* 0.5 pi) h1))</p><p>　　(setq p16 (polar p20 (* 1.5 pi) h1))</p><p>　　(setq p17 (polar p19 (* 1.5 pi) h1))</p>

109、<p>　　(setq p18 (polar p21 (* 1.5 pi) (+ h1 1)))</p><p><b>　　;;;連接點</b></p><p>　　(command "pline" p21 p1 p2 p3 p4 p5 p6 "close")</p><p>　　(com

110、mand "line" p7 p8 p9 "")</p><p>　　(command "line" p10 p11 p12 "")</p><p>　　(command "line" p13 p14 p15 "")</p><p>　　(comm

111、and "line" p13 p14 p15 "")</p><p>　　(command "line" p16 p17 p18 "")</p><p>　　(command "line" p2 p8 "")</p><p>　　(command

112、"line" p14 p17 "")</p><p>　　(command "line" p5 p11 "")</p><p><b>　　;;;四方</b></p><p>　　(command "layer" "m" &q

113、uot;細實線" "c" 3 "" "")</p><p>　　(command "line" p8 p15 "")</p><p>　　(command "line" p9 p14 "")</p><p>　　(co

114、mmand "line" p10 p17 "")</p><p>　　(command "line" p11 p16 "")</p><p>　　;;;四方剖面,豎線截</p><p>　　(setq p22 (polar p3 pi (* sgn (* 0.5 l))))</p&

115、gt;<p>　　(setq p23 (polar p22 (* 0.5 pi) 0.75))</p><p>　　(setq p24 (polar p22 pi 4))</p><p>　　(setq p25 (polar p24 (* 0.5 pi) 6))</p><p>　　(setq p26 (polar p25 (* 0.5 pi) 5))

116、</p><p>　　(setq p27 (polar p26 0 2.5))</p><p>　　(setq p28 (polar p24 (* 1.5 pi) (+ d1 6)))</p><p>　　(setq p29 (polar p28 (* 1.5 pi) 5))</p><p>　　(setq p30 (polar p29 0

117、2.5))</p><p>　　(command "layer" "make" "粗線" "c" 7 "粗線" "lw" 0.3 "粗線" "")</p><p>　　(command "line" p25 p2

118、6 "")</p><p>　　(command "line" p28 p29 "")</p><p>　　(command "layer" "m" "細實線" "c" 3 "" "")</p>&

119、lt;p>　　(command "text" "m" p27 3.5 0 "E")</p><p>　　(command "text" "m" p30 3.5 0 "E")</p><p><b>　　;;;四方剖面</b></p>

120、<p>　　(setq p31 (polar p24 (* 1.5 pi) 100))</p><p>　　;;;插入SF BH 塊</p><p>　　(command "insert" "SF" p31 1 1 0 d1 sfh (rtos sfsc) (rtos sfxc) sfh (rtos sfsc) (rtos sfxc))

121、 ;參數(shù)依次為插入點、x比例系數(shù)、y比例系數(shù)、旋轉(zhuǎn)角度、四方參數(shù)</p><p>　　(command "insert" "BH" p23 1 1 0)</p><p><b>　　;;;標注</b></p><p>　　(command "layer" "m" &

122、quot;細實線" "c" 3 "" "") </p><p>　　(command "dimtdec" 3)</p><p>　　(command "dimtix" 1);;;強制標注尺寸文字在兩尺寸界線之內(nèi)</p><p>　　(command &quo