貼片機運料機構(gòu)畢業(yè)設計

1、<p>　　山 東 科 技 大 學</p><p><b>　　本科畢業(yè)設計論文</b></p><p>　　題 目 貼片機運料機構(gòu)的設計 </p><p>　　學 院 名 稱 機械電子工程學院 </p><p>　　專

2、業(yè)班級 機設09-3 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指 導 教 師

3、 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　作為電氣互聯(lián)技術(shù)的主要組成部分和主體技術(shù)的表面貼裝技術(shù)即SMT，是現(xiàn)代電氣互聯(lián)技術(shù)的主流。本論文主要介紹貼片機運料機構(gòu)的設計計算以及各種零部件的選取和校核。其中，主要設計對象是伺服電機選型，滾珠絲杠選型及校核，直線導軌選型及校核和橫梁的設計計算。根究貼片機的具體工作要求、初

4、始條件，逐一確定零部件的選型，然后依據(jù)所學理論力學，機械設計等相關(guān)的知識進行應力分析，強度校核，壽命驗算等。設計過程中，主要的方法是數(shù)學上的計算，小組討論，合理性分析等。還有使用三維軟件建模輔助設計和CAD制作工程圖紙以全面表達貼片機的整體設計結(jié)構(gòu)。經(jīng)過計算，我們的貼片機設計能夠達到工作要求，符合安全標準。</p><p>　　關(guān)鍵詞：貼片機，運料機構(gòu)，選型設計，強度校核。</p><p>

5、;<b>　　Abstract</b></p><p>　　As a subject of major components of the electrical interconnection technology and technology of surface mount technology, SMT is the mainstream of modern electrical in

6、terconnection technology. This paper mainly introduces the chip running mechanism of selecting and checking of the design calculations of the various parts. The main selection of design objects is a servo motor, ball scr

7、ew selection and verification, linear design and calculation of model selection and calibration and beam. Accordi</p><p>　　Keywords: SMT，transportation agencies，design，strength check。</p><p>&l

8、t;b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 貼片機簡介1</p><p>　　1.2 國外SMT設備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢1</p><p>　　1.3 國內(nèi)SMT設備的現(xiàn)狀與趨勢4</p><p><b>　

9、　2 設計任務5</b></p><p><b>　　2.1設計目的5</b></p><p><b>　　2.2設計內(nèi)容5</b></p><p>　　2.2.1初始條件5</p><p>　　2.2.2具體設計內(nèi)容6</p><p><b>

10、;　　3設計過程6</b></p><p>　　3.1方案的確定6</p><p>　　3.1.1貼片機的整體結(jié)構(gòu)設計概述6</p><p>　　3.1.2貼片機移動結(jié)構(gòu)方案設計7</p><p>　　3.2主要零部件的設計10</p><p>　　3.2.1 X軸滾珠絲杠的選型及校核10&l

11、t;/p><p>　　3.2.2 X軸向伺服電動機的選型20</p><p>　　3.2.3 X軸向彈性聯(lián)軸器的選型26</p><p>　　3.2.4 X軸向直線導軌選型及壽命校核26</p><p>　　3.2.5 橫梁的設計及校核28</p><p>　　3.2.6 Y軸方向的絲杠的選型及校核30

12、</p><p>　　3.2.7 Y向伺服電機的設計36</p><p>　　3.2.8 Y軸向彈性聯(lián)軸器的選型40</p><p>　　3.2.9 Y軸向直線導軌的選型及校核41</p><p>　　3.3 貼片機性能分析42</p><p>　　3.3.1貼片速度的分析計算42</p>

13、<p><b>　　4設計總結(jié)45</b></p><p><b>　　5致謝46</b></p><p><b>　　6參考文獻47</b></p><p><b>　　7附錄48</b></p><p><b>　　1

14、緒論</b></p><p><b>　　1.1 貼片機簡介</b></p><p>　　貼片機：又稱“貼裝機”、“表面貼裝系統(tǒng)”（Surface Mount System），在生產(chǎn)線中，它配置在點膠機或絲網(wǎng)印刷機之后，是通過移動貼裝頭把表面貼裝元器件準確地放置PCB焊盤上的一種設備。分為手動和全自動兩種。全自動貼片機是用來實現(xiàn)高速、高精度地全自動地貼放元

15、器件的設備，是整個SMT生產(chǎn)中最關(guān)鍵、最復雜的設備。貼片機是SMT的生產(chǎn)線中的主要設備，現(xiàn)在，貼片機已從早期的低速機械貼片機發(fā)展為高速光學對中貼片機，并向多功能、柔性連接模塊化發(fā)展.主要品牌：SONY索尼（日本）、Assembleon安比昂、Siemens西門子(德國)、Panasonic松下(日本)、FUJI富士(日本)、YAMAHA雅馬哈(日本)、JUKI(日本)、MIRAE(韓國)、SAMSUNG三星(韓國)、FULLUN富萊恩（

16、新加坡）、EVEST元利盛（中國臺灣）、 環(huán)球UNIVERSAL（美國）、Signking 煌牌(中國) HCT漢城通(中國)等。</p><p>　　1.2 國外SMT設備的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢</p><p>　　過近20多年的飛速發(fā)展, 國外smt設備單機結(jié)構(gòu)性框架已基本趨于成熟, 并進一步向模塊化、靈活、柔性組線方向發(fā)展, 以發(fā)揮設備的最大使用效率, 滿足快速增長的生產(chǎn)需要。但是,<

17、;/p><p>　　近幾年隨著一些相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,如元器件領(lǐng)域, 新的封裝器件不斷涌現(xiàn),元器件越來越小, 引線間距越來越密,以及人類環(huán)保意識的加強等, 相應的對smt設備的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。</p><p>　　貼裝設備的現(xiàn)狀與趨勢，作為smt設備的龍頭, 貼裝設備的發(fā)展歷來備受設備廠家的重視。從最初的以機械定位到圖像識別位置補償,從爪式定心到飛行對中檢測, 貼裝設備的發(fā)展經(jīng)歷了質(zhì)的飛躍

18、。但是, 隨著片式元件尺寸的逐步縮小, 目前片式器件從0402（公制為1005） 已發(fā)展到0201（公制為0603），正在研究0101（公制0303）, 以及BGA、UBG、FC、MCM等封裝形式的元器件的大量涌現(xiàn)和推廣應用, 客觀上對貼裝設備提出了更高的要求。如0402規(guī)格的片式元件貼裝時, 其貼裝精度為士100 。0201規(guī)格的片式元件貼裝時, 其貼裝精度為士50 , 即貼裝精度為6 。此外, 對BGA、CSP這類封裝器件, 精確貼

19、裝的最先決條件就是檢查焊料球的存在與否和間距, 檢查焊料球變形狀態(tài)。這就要求貼裝機的視覺系統(tǒng)能根據(jù)球的形狀質(zhì)量因數(shù)和建立焊料球畸變認可等級來實現(xiàn)這一功能，當前，一種新的貼裝技術(shù)正在悄然然出現(xiàn), 即電場貼裝技術(shù)。該技采用電場控制微型元件的移動與貼裝, 是一種實現(xiàn)微米級材料元件貼裝的新方法。一旦該技術(shù)進人實用化階段, 必將對傳統(tǒng)的貼裝設備帶來劃時代的變革。</p><p>　　總之, 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展, 貼裝設

20、備也得不斷改進和完善, 以滿足元器件不斷發(fā)展變化的需要。因此, 可以說新一代的國外貼裝設備在高精度、高速度、多功能方向?qū)⑦M一步發(fā)展和完善。</p><p>　　印刷設備的現(xiàn)狀與趨勢，型元器件的發(fā)展和應用必然對焊膏印刷工藝帶來新的沖擊。除印刷模板的制作工藝, 模板的精度、厚度、開口形狀和尺寸, 以及焊膏的選擇等外部參量需進一步優(yōu)化外, 印刷設備同樣面臨新的考驗。目前, 國外先進的印刷機主要有美國MPM公司的MPM3

21、000 、英國DEK公司的DEK268 等機型, 都采用了高精度的視覺系統(tǒng), 借助圖像識別處理功能,實現(xiàn)決速準確的圖像對準。同時, 通過設定印刷高度、刮刀壓力和角度、印刷速度等參數(shù)，確保高質(zhì)量的印刷效果。此外，為保證焊膏印刷工藝的一致性，兩機型還加有對環(huán)境溫度和相對濕度的控制，并借助2D或3D激光檢測系統(tǒng)，對印刷質(zhì)量進行檢測，一滿足高品質(zhì)印刷工藝的要求。</p><p>　　焊接設備的現(xiàn)狀有趨勢。焊接技術(shù)是表面貼

22、裝技術(shù)中的核心技術(shù)。如果說90年代的焊接技術(shù)是在熱風再流焊、紅外熱風再流焊、免清洗焊接等領(lǐng)域快速發(fā)展的話，那么，21世紀的焊接技術(shù)將更加多元化，穿孔再流焊、無鉛焊以及導電膠接技術(shù)將得到進一步的推廣和應用，相關(guān)設備將得到進一步的發(fā)展和普及。</p><p>　　以無鉛焊接技術(shù)為例，傳統(tǒng)的Sn/Pb再流焊時共晶溫度為179-183 ，目前較成熟的Sn/Ag成分焊膏的熔點為220 ，熔點的提高必然對再流焊設備提出更高的

23、要求：其一。熱容量要滿足產(chǎn)品焊接溫度要求；其二，為避免元器件的損壞，大小元器件之間的溫度差不得超過10 ，即爐膛的橫截面溫度均勻性要好。</p><p>　　倒裝芯片是高密度組裝的主流，倒裝芯片的組裝方法有兩種，一是采用再流焊方式，一是采用膠結(jié)的方式，即采用導電膠將芯片與基板或印制電路板粘接形成電連接，該方式為CPC法和ACFC法。CPC法事用導電膠將芯片的凸點電極與基板或印制電路板上的電極粘接后，再進行填充樹脂

24、固化；ACFC法采用方向各異的導電膠，通過脈沖熱壓，在熱壓方向上產(chǎn)生導電性，而其他方向是絕緣性的，從而使芯片凸點電極與基板或印制電路板上的電極形成連接。由于采用導電膠接技術(shù)焊接溫度較低，不含鉛，因此，導電膠接技術(shù)在未來將得到更加廣泛的應用，而這必將給導電膠接設備帶來更大的發(fā)展空間。</p><p>　　檢測設備的現(xiàn)狀與趨勢。SMT領(lǐng)域涉及的檢測設備或儀器的種類很多，如用于檢測器件、電路板變形的表面輪廓儀；用于分析

25、材料表面污染的俄歇電子能譜儀；用于溫度分布檢測的紅外熱像儀、溫度曲線記錄儀；用于器件、印制板可焊性測試的可焊性測試儀；用于分析膠等材料固化過程中的揮發(fā)，助焊劑揮發(fā)的熱天平；用于測試焊接力學性能的推力/拉力計；用于焊膏、貼片膠粘度測試的粘度計；以及用于印制板組件測試的在線測試設備、功能測試設備、自動光學檢驗設備、以及三維X射線檢測設備等等。應該說，檢測設備的多元化，應該說, 檢測設備的多元化, 有力的推動了SMT組裝工藝的發(fā)展, 極大的提

26、高了SMT組裝工藝質(zhì)量, 而檢測設備的多元化正是其發(fā)展趨勢之一。此外, 當前表面組裝正在向零缺陷制造發(fā)展, 追求“直通率” 已成為組裝廠家的目標, 檢測設備的作用將越發(fā)重要。但是,目前的檢測設備主要以尋求缺陷為目的, 不能指出造成缺陷的原因。因此,檢測設備與工藝分析的進一步結(jié)合同樣也是其今后發(fā)展的趨勢之一。</p><p>　　1.3 國內(nèi)SMT設備的現(xiàn)狀與趨勢</p><p>　　自20

27、世紀80 年代中后期, 我國開始SMT設備的研制開發(fā)以來,SMT設備在我國已取得長足的進步, 初步形成了一個以印刷機、再流焊機、波峰焊機等中、低檔設備為主的設備群體, 但是較之國外的發(fā)展水平, 我國SMT設備的發(fā)展道路還很漫長。貼裝設備方面, 我國自1988 年研制出第一臺低速貼裝機的樣機以來, 十幾年的發(fā)展仍沒有開發(fā)出推向市場的商品化機型, 在此方面與國外的差距巨大。目前, 肇慶風華公司、熊貓集團公司、深圳日東公司等單位仍在繼續(xù)努力,

28、爭取早日突破。</p><p>　　印刷設備方面, 我國以半自動絲印機、手動絲印機的生產(chǎn)為主, 全自動絲印機只有日東公司開發(fā)成功, 并已推向市場。該機采用機械定位方式, 實現(xiàn)了全自動印刷過程, 但由于不帶圖像識別系統(tǒng), 使其應用受到了很大的局限性。目前, 日東公司正在開發(fā)帶視覺系統(tǒng)的全自動絲印機。</p><p>　　再流焊設備是我國SMT國產(chǎn)化設備中最具競爭力的產(chǎn)品, 其中以信息產(chǎn)業(yè)部電

29、子第二研究所、日東、勁拓等公司為代表的再流焊產(chǎn)品在技術(shù)性能指標上已接近或達到國外同類機型的水平, 初步具備了同國外產(chǎn)品競爭的實力,且價格只是國外的1/3-1/2 。今后主要在可靠性及指標的優(yōu)化上還需要下大力氣, 以滿足市場多樣化的需求。檢測設備國內(nèi)主要以北京星河公司為代表, 其生產(chǎn)的在線測試儀ICT占據(jù)了國內(nèi)很大的市場份額。但是, 受高密度組裝的挑戰(zhàn), ICT的使用受到極大的制約。目前, 星河公司已研制出AOI樣機, 正在進行測試和改進

30、。綜觀國內(nèi)SMT設備的發(fā)展, 應該說局部有所突破, 但整體與國外差距很大。</p><p><b>　　2 設計任務</b></p><p><b>　　2.1設計目的</b></p><p>　　通過設計計算，完成貼片機運料機構(gòu)的設計，實現(xiàn)既定工作要求的貼片機運料平臺設計。</p><p><

31、;b>　　2.2設計內(nèi)容 </b></p><p><b>　　2.2.1初始條件</b></p><p>　　貼裝頭的貼裝范圍：400 400</p><p>　　貼裝頭的質(zhì)量：2 kg</p><p>　　貼裝頭尺寸：150 200</p><p><b>　　貼裝

32、速度：1m/s</b></p><p>　　貼裝時加速時間：0.15 s</p><p>　　電機轉(zhuǎn)速：3000 r/min</p><p>　　2.2.2具體設計內(nèi)容</p><p>　?。?）整體設計方案的確定，通過小組討論，通過整體的運料平臺結(jié)構(gòu)為梁式臺狀X-Y軸向直線運動結(jié)構(gòu)。主要部件有伺服電動機，滾珠絲杠，直線導軌，橫

33、梁，床身，其他零部件等。兩臺伺服電機分別聯(lián)動控制兩個軸的滾珠絲杠，進而控制貼裝頭的X-Y兩個方向 的運動。</p><p>　?。?）伺服電機的選型</p><p>　?。?）滾珠絲杠及其附屬機構(gòu)的選型設計</p><p>　　（4）直線導軌的選項設計</p><p>　?。?）橫梁的設計及校驗</p><p><

34、;b>　　3設計過程</b></p><p><b>　　3.1方案的確定</b></p><p>　　3.1.1貼片機的整體結(jié)構(gòu)設計概述</p><p>　　貼片機的分類，目前，世界上有很多歌貼片機生產(chǎn)廠家，貼片機的種類達幾百種之多，貼片機 的分類雖然沒有固定的格式，但習慣上有以下幾種。</p><p&g

35、t;<b>　?。?）按速度分類</b></p><p>　　中速貼片機：3000片/小時 </p><p>　　高速貼片機：9000片/小時</p><p>　　超高速貼片機：大于3000片/小時</p><p><b>　?。?）按功能分類</b></p><p>　　射

36、片機。射片機是一種專門用于片式元件貼裝的機器，由于貼裝速度很快，通常稱為高速貼片機。</p><p>　　多功能貼片機。多功能貼片機也叫做高精度貼片機或泛用機，可以貼裝高精度的大型、異型元器件，一般也能貼裝小型片狀元件，幾乎可以涵蓋所有的元件范圍。其有以下特點：精度高、靈活性好；機械結(jié)構(gòu)少磨損、反饋快、安靜、易于保養(yǎng)等特點。多功能貼片機能夠處理各種各樣的復雜的元器件，是復雜電子產(chǎn)品生產(chǎn)中必不可少的設備。</

37、p><p>　　高速多功能貼片機。一般的貼片機功能較為單一，對于復雜的產(chǎn)品，必須使用不同功能的貼片機進行組合配線完成整個產(chǎn)品的貼裝。目前有的復合式貼片機和平行式貼片機能安裝多功能貼裝頭或者多功能模組，從而實現(xiàn)既能同時高速貼裝小型片狀元件，又能貼裝高精度、大型、異型元器件；可以接受幾乎所得的元件包裝方式，包括可以加裝盤裝元件送料器。</p><p>　　3.1.2貼片機移動結(jié)構(gòu)方案設計</

38、p><p>　?。?）貼片機的兩種移動結(jié)構(gòu)方案如圖所示</p><p>　　（2）兩種貼裝方案的比較</p><p><b>　　表3.1.2</b></p><p>　　3.1.3驅(qū)動方案的確定</p><p>　　交流伺服電機——滾珠絲杠——滾動導軌。</p><p>　　

39、貼裝頭固定在滾珠螺母基座和對應的滾動導軌上方的基座上，伺服電機工作是，帶動螺母做X方向往復運動，由滾動導軌導向，保證運動方向平行，X軸在兩平行滾珠絲杠的滾動導軌做Y方向運動，實現(xiàn)貼裝頭X-Y移動系統(tǒng)。</p><p>　　3.2主要零部件的設計</p><p>　　3.2.1 X軸滾珠絲杠的選型及校核</p><p><b>　　滾珠絲杠的選型原則<

40、;/b></p><p>　　種類的選擇：目前滾珠絲杠副的性價比已經(jīng)相當高，無特別大的載荷要求時，都選擇滾珠絲杠副，它具有價格相對便宜，效率高，精度可選范圍廣、尺寸標準化安裝方便等優(yōu)點。在精度要求不是太高時，通常選擇冷軋滾珠絲杠副，以便降低成本；在精度要求高或載荷超過冷軋絲杠最大規(guī)格額定載荷時需選擇磨制或旋銑滾珠絲杠副。不管何類滾珠絲杠副，螺母的尺寸盡量在系列規(guī)格中選擇，以降低成本縮短貨期。</p&g

41、t;<p>　　精度級別的選擇：滾珠絲杠副在用于純傳動時，通常選用“T”類（即機械手冊中提到的傳動類），其精度級別一般可選“T5”級（周期偏差在1絲以下），“T7”級或“T10”級，其總長范圍內(nèi)偏差一般無要求（可不考慮加工時溫差等對行程精度的影響，便于加工）。因而，價格較低（建議選“T7”，且上述3種級別的價格差不大）；在用于精密定位傳動（有行程上的定位要求）時，則要選擇“P”類（即機械手冊中提到的定位類），精度級別要在“

42、P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”級（精度依次降低），其中“P1”、“P2”級價格很貴，一般用于非常精密的工作母機或要求很高的場合，多數(shù)情況下開環(huán)使用（非母機），而“P3”、“P4”級在高精度機床中用得最多、最廣，需要很高精度時一般加裝光柵，需要較高精度時開環(huán)使用也很好，“P5”則使用大多數(shù)數(shù)控機床及其改造，如數(shù)控車，數(shù)控銑、鏜，數(shù)控磨以及各種配合數(shù)控裝置的傳動機構(gòu)，需要時也可加裝光柵（因“5”級的“任意300mm行程的偏差

43、為0.023”，且曲線平滑，在很多實際案例中，配合光柵效果非常好）。</p><p>　　規(guī)格的選擇：首先當然是要選有足夠載荷（動載和靜載）的規(guī)格。根據(jù)使用狀態(tài)，選擇符合條件的規(guī)格。同時（重點），如果選用的是磨制或旋銑滾珠絲杠副（冷軋的不需要考慮長徑比），要估算長徑比（絲杠總長除以螺紋公稱直徑的比值），但因長度在設計時已確定，在規(guī)格的確定上需要調(diào)整，原則上使其長徑比小于50，（理論上長徑比越小越好，對“P”類絲杠

44、而言，長徑比越小越利于加工和保證各項形位公差，故單位價格越便宜）。所以“規(guī)格越小不等于越便宜”。</p><p>　　預緊方式的選擇：對于純傳動的情況，一般要求傳動靈活，允許有一定返向間隙（不大，一般為幾絲），多選用單螺母，它價格相對便宜、傳動更靈活；對于不允許有返向間隙的精密傳動的情況，則需選擇雙螺母預緊，它能調(diào)整預緊力的大小，保持性好，并能夠重復調(diào)整；另外，在行程空間受限制的情況下，也可選用變位導程預緊（俗稱

45、錯距預緊），該方式預緊力較小，且難以重復調(diào)整，一般不選。</p><p>　　導程的選擇：選擇導程跟所需要的運動速度、系統(tǒng)等有關(guān)，通常在：4、5、6、8、10、12、20中選擇，規(guī)格較大，導程一般也可選擇較大（主要考慮承載牙厚）。在速度滿足的情況下，一般選擇較小導程（利于提高控制精度）；對于要求高速度的場合，導程可以超過20，對磨制絲杠而言導程一般可做到約等于公稱直徑（受磨削螺旋升角限制），如32（32*32）、

46、40（40*40）等，當然也可以更大（非磨削，但極少考慮）。導程越大，同條件下旋轉(zhuǎn)分力越大，周期誤差被放大，速度越快。故一般速度很高的場合要求的是靈活，而放棄部分精度訴求，對間隙要求意義變小（導程精度偏差增大），因此，大導程絲杠一般都是單螺母。</p><p>　　完整的滾珠絲杠副設計選型，除了要考慮傳動行程（間接影響其他性能參數(shù)）、導程（結(jié)合設計速度和馬達轉(zhuǎn)速選取）、使用狀態(tài)（影響受力情況），額定載荷（尤其是動

47、載荷將影響壽命）、部件剛度（影響定位精度和重復定位精度）、安裝形式（力系組成和力學模型）、載荷脈動情況（與靜載荷一同考慮決定安全性），形狀特性（影響工藝性和安裝）等因素外，還需要對所選的規(guī)格的重復定位精度、定位精度、壓桿穩(wěn)定性、極限轉(zhuǎn)速、峰值靜載荷以及循環(huán)系統(tǒng)極限速率（Dn值）等進行校核，進行修正選擇后才能得到完全適用的規(guī)格，進而確定馬達、軸承等關(guān)聯(lián)件的特征參數(shù)。</p><p>　　絲杠工作原理，螺桿和旋合螺母

48、的螺紋滾道之間置有適量滾動體，當螺桿或螺母傳動時，滾動體在螺紋滾道內(nèi)滾動，是螺桿和螺母間形成滾動副，從而提高了螺旋副的傳動效率和傳動精度。多數(shù)滾動螺旋的螺母上有滾動體的返回通道，在螺紋滾道形成閉合回路，使?jié)L動體在螺紋滾道內(nèi)循環(huán)。</p><p>　　設計中應注意的問題：</p><p>　　A：滾動螺旋副的軸承及其支承結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的剛度、運動精度有著很重要的影響，是滾動螺旋副設計的重要組成

49、部分。應根據(jù)軸向剛度、運轉(zhuǎn)精度、穩(wěn)定性和摩擦力矩等因素，選擇相應的軸承類型及其結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　B：防止逆轉(zhuǎn)，滾動螺旋傳動效率高，因此不能自鎖。為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，應考慮設置防逆轉(zhuǎn)裝置，如采用制動電動機、步進電動機，在傳動系統(tǒng)中設有能夠自鎖的機構(gòu)。在螺桿、螺母或傳動系統(tǒng)中裝設單向離合器、雙向離合器、制動器等。選用離合器時，必須注意其可靠性。</p><p>　　C：防止

50、螺母脫出，在滾動螺旋傳動中，特別是垂直傳動容易發(fā)生螺母脫出造成事故，設計時，必須考慮防止螺母脫出的安全裝置。</p><p>　　D：熱變形和自重變形，螺旋副的摩擦熱引起的熱伸長、螺桿系統(tǒng)部件的熱影響產(chǎn)生的熱變形，以及細長螺桿自重產(chǎn)生的彎曲等都是影響定位精度、重復定位精度的重要因素。故在設計定位滾動螺旋組合時，尚須綜合考慮上述因素的影響。減小熱變形影響的方法應控制影響螺桿系統(tǒng)熱源的各個環(huán)節(jié)。并采取中空的螺桿進行強

51、制冷卻，或采取負行程偏差等方法減少或矯正熱變形的影響。對于細長螺桿，則需適當提高螺桿的剛度，并采用軸向預拉伸等措施，以減少其自重產(chǎn)生的撓度。</p><p>　　E:防護與密封，塵埃和雜志等污物進入螺紋滾道會妨礙滾動體的運轉(zhuǎn)通暢，加速滾動體與滾道的磨損，使?jié)L動螺旋副喪失精度。因此，防護與密封是設計滾動螺旋副傳動所必須考慮的一環(huán)。</p><p>　　F：潤滑，潤滑是減小驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、提高傳動效

52、率、延長螺旋副壽命的主要因素。對緩沖、散熱、防銹也有一定的作用。通常是根據(jù)傳動的用途和轉(zhuǎn)速合理選擇潤滑脂或油。速度不高時，多采用潤滑脂，較容易粘附在螺紋滾島內(nèi)，保持良好的潤滑狀態(tài)。低速重載傳動也可選用較高粘度的潤滑油。高轉(zhuǎn)速并考慮減小其熱變形時，宜選用低粘度的潤滑油。采用油潤滑時，尚須合理選用其供油方式。</p><p>　?。?）滾珠絲杠的選型</p><p>　　圖3.2.1滾珠絲杠軸

53、端形式及尺寸</p><p><b>　　導程： mm</b></p><p>　　滾珠絲杠型號：DCDM2020-15</p><p><b>　　公稱直徑： =20</b></p><p>　　基本導程：Ph=20</p><p>　　鋼球直徑： =3.969</p

54、><p>　　絲杠外徑： =19.5</p><p><b>　　螺紋低徑： </b></p><p>　　循環(huán)圈數(shù)：1.5 1</p><p>　　額定動載荷：Ca=7072N</p><p>　　額定靜載荷：Coa=13631N</p><p><b>　　接觸剛

55、度：366</b></p><p>　　滾珠絲杠固定式軸端尺寸</p><p>　　螺紋：M14 1.5</p><p>　　圖 3.2.2 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)和尺寸</p><p><b>　　螺母安裝連接尺寸：</b></p><p>　　（2）滾珠絲杠的校核</p>

56、<p>　　滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算，速度呈直線變化，等加速度運動，周期性往復運動。</p><p><b>　　最高速度： </b></p><p><b>　　加速時間： </b></p><p><b>　　減速時間： </b></p><p>　　A：達到最

57、高速度所行走的距離</p><p>　　B:等速時所行走的距離</p><p>　　C:從最高速到停止所行走的距離</p><p><b>　　D：去時等加速階段</b></p><p><b>　　平均轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　E:去時等速階段&

58、lt;/b></p><p>　　N2=3000r/min</p><p><b>　　F:去時等減速階段</b></p><p>　　以上軸向負荷行走距離，時間，平均轉(zhuǎn)速的關(guān)系如表3.2.1所示</p><p><b>　　表 3.2.1</b></p><p>&l

59、t;b>　　G：當量載荷 Fm</b></p><p><b>　　8.43 N</b></p><p>　　當量轉(zhuǎn)速 Nm </p><p>　　2357 r/min</p><p><b>　　額定動載荷 Cm</b></p><p>　　=143.

60、06 N </p><p>　　查表3.2.2-3.2.4 知</p><p>　　式中： 精度系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時）取1.0</p><p>　　可靠系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時）取1.0</p><p>　　載荷性質(zhì)系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時）取1.2</p><p>　　預期工作壽命（精密絲杠傳動）取20000h</p>

61、<p><b>　　載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　表 3.2.2</b></p><p><b>　　可靠性系數(shù)</b></p><p><b>　　表 3.2.3</b></p><p><b>　　精度系數(shù)<

62、;/b></p><p><b>　　表 3.2.3</b></p><p>　　各類機械預期工作時間</p><p><b>　　表 3.2.4</b></p><p>　　(3)絲杠軸徑的校核</p><p>　　高速移動時，可以用許用轉(zhuǎn)速來確定軸徑。</p&

63、gt;<p>　　L=最大行程+螺帽長度/2+軸端預留量</p><p>　　=700+15+111=826</p><p>　　安裝固定方式：固定+固定。查表：f=21.9</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入得 </b></p><p>　　故所選絲杠的螺紋底徑15.1 9.346</p>

64、<p>　　所以由需用轉(zhuǎn)速可知，該選型是符合轉(zhuǎn)速要求的。</p><p><b>　　（4）壽命校核</b></p><p>　　實際壽命遠大于設計壽命，故設計是符合壽命要求的。</p><p>　?。?）滾珠絲杠的應力計算</p><p><b>　　查手冊符合強度要求</b><

65、;/p><p>　　3.2.2 X軸向伺服電動機的選型</p><p>　　X軸方向傳動結(jié)構(gòu)：伺服電機—聯(lián)軸器--滾珠絲杠--貼裝頭。按結(jié)構(gòu)的設計要求和尺寸的規(guī)劃，伺服電機輸出軸通過同步帶傳動到滾珠絲桿，而不是用聯(lián)軸器直接相連。 X軸方向驅(qū)動的負載包括：絲桿、貼裝頭以及聯(lián)軸器（可忽略不計）。</p><p>　　電動機類型的選擇，根據(jù)負載性質(zhì)，電動機類型選擇應該考慮以

66、下幾個方面。</p><p>　　A：恒轉(zhuǎn)矩和通風機特性的機械，應選用機械特性為和硬特性的電動機。</p><p>　　B：恒功率負載特性的機械，選用可調(diào)節(jié)勵磁的直流電動機或帶有機械變速的異步電動機較為合適。</p><p>　　C：無調(diào)速要求的機械，包括用長期、短期、斷續(xù)等運行狀態(tài)的機械，可選擇用籠型異步電機，如容量較大，應盡可能選用同步電動機。</p>

67、;<p>　　E：帶周期性變動負載的機械，如帶飛輪的活啟動條件沉重的機械，對于大中功率機械應選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。對于小功率機械，經(jīng)過對過載能力及啟動條件的校驗，可選用高轉(zhuǎn)差率的電動機。而單純啟動條件沉重的機械，經(jīng)啟動條件校驗，可選用雙籠型或深槽型異步電動機。</p><p>　　F：對于某些斷續(xù)運行的機械，雖然無調(diào)速要求，但選用交流電動機無論在發(fā)熱、啟動或制動方面特性不能滿足要求，而技術(shù)經(jīng)濟指標

68、又過低，可選用直流電動機。</p><p>　　G：對于需要調(diào)速的機械，可根據(jù)調(diào)速范圍及連續(xù)平滑程度選擇電動機。例如：只有幾種轉(zhuǎn)速的有級變速小功率機械，可選用變極籠型異步電動機；負載起制動轉(zhuǎn)矩較大，調(diào)速范圍較大，宜選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機；調(diào)速范圍大，且須連續(xù)穩(wěn)定平滑調(diào)速機械宜選用直流電動機；對于要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的機械，如電車和牽引機車宜選用直流串勵電動機；在某些特殊的環(huán)境下，如要防爆、有要求平滑調(diào)速時可選用變頻電

69、源供電的防爆籠型電動機；對于要求調(diào)速范圍不大的大功率機械，如風機、水泵以及無頻繁啟動要求或無沖擊負載的機械，可選用帶有串級調(diào)節(jié)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。</p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速的選擇。電動機的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)工作機械的要求而選定的。在確定電動機額定轉(zhuǎn)速時，必須考慮減速裝置的傳動比，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟全面比較才能確定。通常，電動機的轉(zhuǎn)速越低，則其尺寸越大，價格越貴，而且效率也較低。如選用高轉(zhuǎn)速的電動機，

70、勢必加大機械減速裝置的傳動比，致使機械傳動部分復雜起來。</p><p>　　對于一些不需要調(diào)速的高、中速機械，如水泵、鼓風機、空氣壓縮機等，可選用相應轉(zhuǎn)速的電動機不經(jīng)機械減速裝置而直接傳動。需要調(diào)速的機械，電動機的最高轉(zhuǎn)速應與生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速相適應。若采用改變激勵的直流變速電動機時，為充分利用電動機的容量，應選好調(diào)磁調(diào)速的基速。又如某些軋鋼機械、提升機械等，工作速度較低，經(jīng)常處于頻繁地正反轉(zhuǎn)運行運行狀態(tài)，為縮短正

71、反轉(zhuǎn)過度時間，提高生產(chǎn)效率降低消耗，并減少噪聲，節(jié)省投資，選擇適當?shù)牡退匐妱訖C，采用無減速機的直接傳動更為合理。要求快速頻繁起制動的機械通常是點擊飛輪轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的平方之積為最小時，能獲得起制動最快的效果。</p><p>　?。?）貼裝頭換算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量。貼裝頭的質(zhì)量計算，按貼裝頭形狀，貼裝頭的質(zhì)量m1為2kg。</p><p>　　貼裝頭的理論速度為秒/片，在x-y直線運動的

72、速度為1米/秒，絲桿導程20mm（導程選取詳見絲桿設計），則電機理論轉(zhuǎn)速n=3000rad/min取電機的啟動時間t=0.15秒，電機的角速度為，角加速度為：</p><p>　　貼裝頭換算到電機上的轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　式中：m--貼片頭質(zhì)量，kg</p><p&

73、gt;　　--貼裝頭的速度，m/s</p><p>　　--電機的角加速度，rad/s</p><p>　　把各數(shù)值代入公式4-1得</p><p>　　(2) 絲桿換算到電機軸上轉(zhuǎn)動慣量.所選絲桿的尺寸直徑為 19.5mm，導程為20mm，長度為826mm，它的質(zhì)量為1.95kg。</p><p>　　絲桿換算到電機的轉(zhuǎn)動慣量為：</

74、p><p>　　負載的總的轉(zhuǎn)動慣量0.0001127</p><p>　　負載的慣性力矩為T：</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　式中：J--轉(zhuǎn)動慣量，</p><p><b>　　--角加速度，</b></p><p>

75、　　將各數(shù)值帶入公式（4-3）得：</p><p>　　T=0.0001127×2093.3= 0.074</p><p>　　X軸方向的負載的功率為P：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：T--慣性力矩，</p><p><b>　　N

76、--電機轉(zhuǎn)速，</b></p><p>　　將數(shù)值帶入（4-4）中計算得：</p><p><b>　　電機的總功率為 </b></p><p>　　根據(jù)以上計算結(jié)果，查表3.2.2，選取電機的型號為EDSMT-2T60-R30A，其性能參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：100W 額定電壓：AC

77、 51.7V 額定轉(zhuǎn)速：3000rpm</p><p>　　額定力矩：0.318NM 額定電流：2.58A 峰值力矩：0.954NM</p><p>　　外形尺寸：最大外徑70 直徑50 繞組電阻：1.09</p><p>　　力矩系數(shù)：0.127NM/A 繞組電感：3.3</p><p><b>　

78、　表 3.2.2</b></p><p>　　(3)EDSMT-2T60-R30A電動機的安裝尺寸</p><p><b>　　表 3.2.3</b></p><p>　　圖 3.2.3 電動機三視圖</p><p>　　3.2.3 X軸向彈性聯(lián)軸器的選型</p><p>　　表

79、 3.2.3.1</p><p>　　3.2.4 X軸向直線導軌選型及壽命校核</p><p>　　直線導軌副是由一根長導軌軸和滑塊組成，滑塊數(shù)根據(jù)需要而定?；瑝K體內(nèi)有四組滾珠。其中又有負載滾珠和回珠。隨著滑塊的移動，滾珠就周而復始的進行滾動運動。滾珠承載的形式，與角接觸球軸承相似。一個滑塊就像是4個直線運動的角接觸球軸承，滑塊的兩端裝有防塵密封圈，導軌軸的安裝形式可以水平也可以豎直或傾

80、斜，可以兩根或者多跟導軌軸平行安裝，也可以兩根或多跟導軌軸接成長導軌軸，以適應各種行程和用途的需要。</p><p>　　直線導軌副的特點是，首先，承載能力大、剛度高。因滾珠與圓環(huán)溝槽相接觸、接觸面積大、需用載荷和接觸剛度與滾動體不循環(huán)導軌有較大的提高。其次，采用直線導軌副可簡化設計、制造和裝配工作。導軌副的安裝基面精度和質(zhì)量要求不高，只要精銑或精刨。</p><p>　　設計和使用中的注

81、意事項。正確合理的設計和使用直線導軌副，可以提高耐用度和精度保持性，減少維修和保養(yǎng)時間，促進生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益。為此，應注意如下事項：</p><p>　　A：盡量避免力矩和偏心載荷的作用，直線導軌副樣本中給出的額定動靜載荷，都是在各個滾珠受載均勻，理想的狀態(tài)下算出的。因此，必須十分注意避免力矩載荷和偏心載荷，否則，一部分滾珠承受的載荷，有可能超過計算額定動載荷的確定時的需用應力和額定靜載荷的需用應力，導致過早的

82、疲勞破壞或產(chǎn)生壓痕并出現(xiàn)振動、噪聲、降低移動精度等現(xiàn)象。</p><p>　　B：提高精度，減少振動。適當預緊可以高剛度，均化誤差，從而提高運行精度，均化滾動體的受力而提高壽命，并在一定程度上提高阻尼，但是預緊力過大會增加導軌副的摩擦阻力，增加發(fā)熱，降低使用壽命。因此預緊有其最佳值。</p><p>　　C：降低加速度的影響，直線導軌副的移動速度可達到600m/min，啟動和停止時，將產(chǎn)生

83、一個力矩，使部分滾動體受載過大，造成破壞。因此，如果加速度較大，應采取一下措施：減少被移動物體的質(zhì)量，降低物體的重心，采取多級制動以降低加速度，在啟動和制動時，增加阻尼裝置等。</p><p>　　型號： SER-GD15WA</p><p>　?。?）導軌副及滑塊尺寸</p><p><b>　　表 3.2.4</b></p>

84、;<p><b>　　圖 3.2.4</b></p><p>　?。?）額定壽命計算 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　L額定壽命（Km） Ca額定動載荷（KN） Pd當量動載荷（Kn）</p><p>　　指數(shù)，當滾動體為滾珠時， =3</

85、p><p>　　K額定壽命單位 滾珠時，K=50Km 硬度系數(shù)，取1</p><p>　　溫度系數(shù)取1 接觸系數(shù)取1 精度系數(shù)取1 載荷系數(shù)取2</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入上式</b></p><p><b>　　按式 </b></p><p>

86、　　按年工作日為300天，二班工作制，每班8h，開機率為80%</p><p><b>　　則預計壽命年限為 </b></p><p>　　所以，預計壽命遠大于設計使用壽命，則該設計合乎壽命要求。</p><p>　　3.2.5 橫梁的設計及校核</p><p>　　橫梁，主要承受貼裝頭的重量，絲杠重量，導軌重量，伺服

87、電動機重量，和橫梁自身重量，除此之外，幾乎不受外力，橫梁的校核主要是剛度校核，只有滿足一定的剛度才能達到貼片機的工作精度。</p><p>　　鋁合金型材是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶，建筑，裝修。及化學工業(yè)中已大量應用。隨著近年來科學技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)

88、展，同時焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應用領(lǐng)域，因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點之一。該橫梁選用鋁合金材料，主要原因是其密度小，強度符合設計要求，滿足了運動部分質(zhì)量輕盈的原則，減少了橫梁運動時的慣性力。同時還設計橫梁為中空結(jié)構(gòu)，把材料均勻的分散到四周，在橫截面積不變的情況下增大了結(jié)構(gòu)的剛度。</p><p><b>　　橫梁的截面</b></p><p><

89、b>　　圖3.2.5</b></p><p>　　(2)橫梁的剛度校核</p><p><b>　　外力作用下的撓度：</b></p><p>　　自身重力作用下的撓度：</p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　綜上

90、：</b></p><p>　　故，橫梁的剛度是符合設計要求的。</p><p>　　3.2.6 Y軸方向的絲杠的選型及校核</p><p>　　（1）滾珠絲杠的選型</p><p>　　圖3.2.6滾珠絲杠軸端形式及尺寸</p><p><b>　　導程： mm</b></p

91、><p>　　滾珠絲杠型號：DCDM2020-15</p><p><b>　　公稱直徑： =20</b></p><p>　　基本導程：Ph=20</p><p>　　絲杠質(zhì)量：1.95Kg</p><p>　　鋼球直徑： =3.969</p><p>　　絲杠外徑： =19

92、.5</p><p><b>　　螺紋低徑： </b></p><p>　　循環(huán)圈數(shù)：1.5 1</p><p>　　額定動載荷：Ca=7072N</p><p>　　額定靜載荷：Coa=13631N</p><p><b>　　接觸剛度：366</b></p>

93、<p>　　滾珠絲杠固定式軸端尺寸</p><p>　　螺紋：M14 1.5</p><p>　　圖 3.2.7 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)和尺寸</p><p><b>　　螺母安裝連接尺寸：</b></p><p>　?。?）滾珠絲杠的校核</p><p>　　滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算，速

94、度呈直線變化，等加速度運動，周期性往復運動。</p><p>　　最高速度： 加速時間： 減速時間： </p><p>　　A：達到最高速度所行走的距離</p><p>　　B:等速時所行走的距離</p><p>　　C:從最高速到停止所行走的距離</p><p><b>　　D：去時等加速階段</

95、b></p><p><b>　　平均轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　E:去時等速階段</b></p><p>　　N2=3000r/min</p><p><b>　　F:去時等減速階段</b></p><p>　　以上軸向負荷行走距

96、離，時間，平均轉(zhuǎn)速的關(guān)系如表3.2.6所示</p><p><b>　　表 3.2.6</b></p><p><b>　　G：當量載荷 Fm</b></p><p><b>　　80.7 N</b></p><p>　　當量轉(zhuǎn)速 Nm </p><p&

97、gt;　　2357 r/min</p><p><b>　　額定動載荷 Cm</b></p><p>　　=1369.5 N </p><p>　　查表3.2.2-3.2.4 知</p><p>　　式中： 精度系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時）取1.0</p><p>　　可靠系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時）取1.0&l

98、t;/p><p>　　載荷性質(zhì)系數(shù)（無沖擊平穩(wěn)時）取1.2</p><p>　　預期工作壽命（精密絲杠傳動）取20000h</p><p>　　(3)絲杠軸徑的校核</p><p>　　高速移動時，可以用許用轉(zhuǎn)速來確定軸徑。</p><p>　　L=最大行程+螺帽長度/2+軸端預留量</p><p>

99、;　　=700+15+111=826</p><p>　　安裝固定方式：固定+固定。查表：f=21.9</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入得 </b></p><p>　　故所選絲杠的螺紋底徑15.1 9.346</p><p>　　所以由需用轉(zhuǎn)速可知，該選型是符合轉(zhuǎn)速要求的。</p><p>

100、;<b>　　（4）壽命校核</b></p><p>　　實際壽命遠大于設計壽命，故設計是符合壽命要求的。</p><p>　　（5）滾珠絲杠的應力計算</p><p><b>　　查手冊符合強度要求</b></p><p>　　3.2.7 Y向伺服電機的設計</p><p&g

101、t;　　伺服電機與步進電機的性能比較</p><p>　　步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場

102、合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。</p><p><b>　　一、控制精度不同</b></p><p>　　兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合

103、式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2000線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當量為360°/

104、8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。</p><p><b>　　二、低頻特性不同</b></p><p>　　步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與

105、負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。</p><p>　　交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FF

106、T），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。</p><p><b>　　三、矩頻特性不同</b></p><p>　　步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。</p

107、><p><b>　　四、過載能力不同</b></p><p>　　步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以三洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么

108、大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。</p><p><b>　　五、運行性能不同</b></p><p>　　步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電

109、機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。</p><p>　　六、速度響應性能不同</p><p>　　步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。</p><p>　　綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性

110、能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當?shù)目刂齐姍C。</p><p>　　電機理論轉(zhuǎn)速n=3000rad/min取電機的啟動時間t=0.15秒，電機的角速度為，角加速度為：</p><p>　　橫梁及其附屬機構(gòu)換算到電機上的轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p>&

111、lt;b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：m—橫梁及其附屬物總質(zhì)量質(zhì)量，kg</p><p>　　--Y向移動速度，m/s</p><p>　　--電機的角加速度，rad/s</p><p>　　把各數(shù)值代入公式4-1得</p><p>　　(2) 絲桿換算到電機軸上轉(zhuǎn)動慣量.所選絲

112、桿的尺寸直徑為 19.5mm，導程為20mm，長度為826mm，它的質(zhì)量為1.95kg。</p><p>　　絲桿換算到電機的轉(zhuǎn)動慣量為：</p><p>　　負載的總的轉(zhuǎn)動慣量0.000268</p><p>　　負載的慣性力矩為T：</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p&g

113、t;　　式中：J--轉(zhuǎn)動慣量，</p><p><b>　　--角加速度，</b></p><p>　　將各數(shù)值帶入公式（4-3）得：</p><p>　　T=0.000268×2093.3= 0.561</p><p>　　X軸方向的負載的功率為P：</p><p><b>

114、　?。?-4）</b></p><p>　　式中：T--慣性力矩，</p><p><b>　　N--電機轉(zhuǎn)速，</b></p><p>　　將數(shù)值帶入（4-4）中計算得：</p><p><b>　　電機的總功率為 </b></p><p>　　根據(jù)以上計算結(jié)果

115、，選取電機的型號為EDSMT-2T060-012A，其性能參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：400W 額定電壓：220V 額定轉(zhuǎn)速：3000rpm</p><p>　　額定力矩：1.27NM 額定電流：2.8A 峰值力矩：3.8NM</p><p>　　外形尺寸：最大外徑95 直徑50 繞組電阻：5.83</p>

116、<p>　　力矩系數(shù)：0.5NM/A 繞組電感：12.23</p><p>　　3.2.8 Y軸向彈性聯(lián)軸器的選型</p><p><b>　　表 3.2.8</b></p><p>　　3.2.9 Y軸向直線導軌的選型及校核</p><p>　　型號： SER-GD15WA</p>

117、<p>　　（1）導軌副及滑塊尺寸</p><p><b>　　表 3.2.9</b></p><p>　　(2)導軌尺寸及額定載荷</p><p><b>　　表 3.3.1</b></p><p><b>　　圖 3.2.9</b></p>

118、;<p>　　（3）額定壽命計算 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　L額定壽命（Km） Ca額定動載荷（KN） Pd當量動載荷（Kn）</p><p>　　指數(shù)，當滾動體為滾珠時， =3</p><p>　　K額定壽命單位 滾珠時，K=50Km 硬度系數(shù)，取1&l

119、t;/p><p>　　溫度系數(shù)取1 接觸系數(shù)取1 精度系數(shù)取1 載荷系數(shù)取2</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)帶入上式</b></p><p><b>　　按式 </b></p><p>　　其中 Nz為每分鐘往返次數(shù)取80</p><p>　　按年工作日為300