在此次设计中,丝杠有效行程为500mm,由表3-27知，五级精度滚珠丝杠有效行程在400～500mm之间时，行成误差 ， ，所以丝杠刚度足够。（6）稳定性的验算

　　滚珠丝杠属于受轴向力的细长杆，对已选定尺寸的丝杠在给定的支承条件下，承受最大轴向负荷时，应验算其是否产生弯曲失稳现象。

　　——摩擦角，滚珠丝杠螺母副的滚动摩擦系数 =0.003～0.004，其摩擦角约等于 。

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　　滚珠丝杆副的轴向变形会影响进给系统的定位精度及运动平稳性。因此，应考虑以下引起轴向变形的因素：丝杠的拉伸或压缩变形量 、滚珠与螺纹滚道间接触变形 。

　　1转动惯量的计算l1丝杠的转动惯量计算由于用交流伺服电机则省去了齿轮的传动比以及齿轮的转动惯量的计算所以只要计算丝杠本身的转动惯量即可虽然丝杠上有阶梯但为了计算方便按一个圆柱体来计算它的转动惯量而且丝杠与交流伺服电机直接相连则传动比可近似为一下面首先计算丝杠的转动惯量由表41得公式如下

　　小型数控卧式镗铣床主轴箱沿着X轴升降。数控机床的加工系统、立体仓库中堆垛机的升降系统、平面绘图仪的绘图系统等,尽管结构和功能各不相同,但基本原理相同。机电一体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的一个有机整体。本文通过对小型数控卧式镗铣床主轴箱的机械系统、控制系统及接口电路的设计,阐述了机电一体化系统设计性和关键的技术。

　　滚珠丝杠副已经标准化，因此滚珠丝杠螺母副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。

　　作用在滚珠丝杠上的进给牵引力主要包括切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力作用在导轨上的摩擦力，其数值大小和导轨的型式有关。

　　——丝杠支承方式系数，由《机电一体化系统设计课程设计指导书》P42表3-34查取， 。

　　K——压杆稳定安全系数，一般取为2.5～4，垂直安装时取最小值K=2.5；

　　根据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制系统电气控制的结构框图。

　　主轴箱升降电气控制系统有继电器控制、单片机控制和PLC（可编程控制器）控制三种方式。继电器控制方式存在可靠性差、可塑性差、接线复杂、自动化程度低等一系列缺点。单片机控制方式采用单片机作为控制单元，开发周期较长，抗干扰性差，可靠性低，灵活性差。PLC由CPU、存储器、输入/输出接口、内部电源和编程设备几部分构成，结构紧凑，集成度较高，开发方便，工作稳定可靠。因此，本设计方案选用小型PLC作为控制单元。

　　可编程控制器是以计算机技术为核心的通用工业自动控制装置，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。

　　6、系统定位精度：开环模式：±0.10mm；半闭环模式：±0.01mm；

　　工作载荷是影响导轨副使用寿命的重要因素。对于升降工作台，多采用双导轨、四滑块的支承结构。

　　选用交流伺服时，必须首先根据机械设计结构草图计算机械传动装置及负载折算到电机轴上的等效惯量，分别计算各种工况条件下所需的等效力矩，再根据交流伺服电机最大转矩选择合适的交流伺服电机。

　　直线滚动导轨副的寿命计算，是以在一定载荷下行走一定距离后， 的支撑不发生点蚀为依据。这个载荷称为额定动载荷 ，该行走距离称为距离额定寿命，滚动体为球时：

　　在我以上所设计的零件中可知丝杠的公称直径为3.2cm，把丝杠近似的看成一个圆柱体则 ，考虑到我的任务书中的尺寸比较大，对与丝杠支撑端以外的丝杠对总体的影响较小所以忽略不记，则取 。

　　由于用交流伺服电机则省去了齿轮的传动比，以及齿轮的转动惯量的计算所以只要计算丝杠本身的转动惯量即可，虽然丝杠上有阶梯但为了计算方便按一个圆柱体来计算它的转动惯量，而且丝杠与交流伺服电机直接相连则传动比可近似为一，下面首先计算丝杠的转动惯量，由表4-1得公式如下：

　　为了实现镗铣床主轴箱升降和制动，运动定位、暂停、急停等功能，故选择连续控制系统。考虑到对工作台实际位移的检测，补偿系统的误差，故采用半闭环控制系统，利用交流伺服电机进行驱动。

　　为了实现设计要求的分辨率，采用伺服电机传动丝杠。为了保证一定的传动精度和传动平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高传动刚度和消除传动间隙，采用有预加负荷的结构。

　　根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查表3-31得，选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的G系列3206—4型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为32mm，导程为6mm，循环滚珠为4圈1列，精度等级取5级，额定动载荷为18292N，大于 ，满足要求。

　　电机的负载力矩在各种工况下是不同的，下面分别对快速空载起时所需要的力矩、快速进给时所需要的力矩、最大切削负载时所需要的力矩等几部分进行计算。

　　本说明书简要明确的说明了小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计的过程及内容，包括机械传动系统和电气控制系统的设计，其中机械传动系统部分包含了确定系统脉冲当量和切削力，滚珠丝杠螺母副的计算和选型，电机的计算和选型。

　　本次课程设计，主要设计和研究小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置及其电气原理图。确定小型数控卧式镗铣床主轴箱升降的传动系统，并且选择了螺旋传动，验算了螺旋传动的刚度、稳定性，寿命等参数；还设计了导轨，根据其用途和使用要求，选择了直线滚动导轨副，确定了其类型、转动力矩、转动惯量。

　　由《机电装备设计》 得，采用“一端双向推力球轴承，一端采用深沟球轴承”支撑方式。所以满足要求（5级精度）。

　　因为丝杠加有预紧力，所以为轴向负载的 ，所以实际变形量可减少一半，取 。

　　采用双导轨，四滑块的支撑形式。查《机电一体化系统设计课程设计指导书》 ，表3—29 实验计算公式及参考系数，考虑最不利的情况，即垂直于工作台的最大垂直方向载荷为：

　　DZD1系列系通电工作单摩擦付型制动器，摩擦付为无石棉复合材料/钢。产品结构简单，制动延迟时间短，制动力矩大。适用于机械传动系统中需要制动或定位要求的场合。如精密机床、印刷机械、包装机械、试验设备及办公机械等传动系统中的制动及定位。