新疆大学毕业论文（设计）

若是M小于伺服电机的最大转矩Mmax，则电机能够以所取的时间常数进行加速和减速[9]。

通过上述条件的计算，我选择电机的型号是SGMAH-08A型伺服电机。它的基本参数是：

输出功率—0.75kW； 额定转矩—2.39N2m； 最大转矩—7.16N2m； 最高转速—3000r/min； 扭矩常数—0.590N2m/A；

旋转惯性动量J—0.672x10kg2m。 (3) 减速机型号的选择

减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转数减速到所需的回转数，并且获得较大转矩的机构。它的种类繁多、型号各异，不同种类有不同的用途。按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器和行星轮减速器。行星轮减速器具有体积小、精度高（一般间隙都能做到10弧分以下，1转有360度，1度有60弧分）、高效率（效率在95%以上）、高输出扭矩、运转平顺立即低噪音等特点，广泛应用于各种精密自动化机器设备中，因此，本次设计选用的减速机为行星轮减速机。

根据减速机输入端与电机安装法兰相匹配的原则，选择NEWSTART系列行星轮减速机，与 SGMAH-08A型伺服电机相匹配的减速机，初选NEWSTART－PS90L2-15-P1-S2型号的减速机。它的基本参数是：

减速比—15：1； 额定转矩—4.8N2m；

最大使用扭矩—4.8x1.5 N2m； 故障停止扭矩—4.8x2 N2m； 额定输入转速—3500r/min 最大输入转速—6000r/min； 输出安装—平键轴； 满载效率—η?94%；

经过验证计算，其各项参数符合设计要求。

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4.1.3 轴承的选择与计算

由于在等离子喷涂过程中，Y向进给系统的丝杠主要承受轴向力，因此，在滚珠丝杠副的固定端选用的轴承类型为圆锥滚子轴承。根据滚珠丝杠的自身直径

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大小，Y向进给系统初选轴承型号为30206。由于在喷涂工作时，轴承的转速高于10r/min，因此不需要进行静强度校核计算。 (1) 当量动载荷Fp的计算

一般对于受径向载荷与轴向载荷的轴承，其当量动载荷Fp如下式计算： Fp=XFR?YFA （4-12） 式中 FR、FA—分别为轴承的径向载荷与轴向载荷（N）；

X、Y—分别为径向载荷系数与轴向载荷系数，查《机械设计》表12-10. 由于Y向进给系统的圆锥滚子轴承主要受轴向力作用，则 Fp=FR=Fmax（4-13）

由于Fmax=F工件+F卡具=80x9.8+50x9.8=1274N 因此，Fp=1274N。

(2) 寿命计算

（由 L10?C?） （4-14） Fp式中 L10—基本额定寿命（106r）； C—基本额定动载荷（N）； ； Fp—当量动载荷（N）

—寿命系数，滚子轴承取10/3。

在常温下， 寿命计算公式

Lh10106106C??L10?（） （4-15） 60n60nFp已知 C=43200N ， n=100r/min 因此Lh1010643200103?（）=2.14x107h>9000h 60?100637因此，轴承的寿命符合设计要求[8]。

4.1.4 键的校核计算

普通平键的主要失效形式为压溃，因此，在进行键的校核计算时，主要进行键的挤压强度校核计算。本次设计与键配合轴的直径为d=20mm，选取的键为普通平键bxhxL=6x6x31（mm）。则挤压强度公式：

2T?p? （4-16）

kld 式中 T—传递的转矩（N2mm）；

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K—键与键槽的工作高度（mm），k=h/2； l—键的工作长度（mm），l=L-b； d—轴的直径（mm）； 。 ?p—挤压强度（MPa）又有 Tmax<9.55?106P0.75?94%=9.55?106?=67327.5N2mm n100式中 P—减速器的输出功率（kW）； n—丝杠工作转速（r/min）。 实际工作时T

2T2?67327.5=89.77MPa pmax?max=?p

?p<[?p]

因此，本设计所选用的普通平键符合设计要求[8]。

4.1.5 工件装夹盘安装螺栓的校核计算

工件装夹盘用于装夹平面喷涂的工件，设计要求能够装夹最大的工件尺寸为300x300x100mm，在此尺寸下，一般钢和铸铁的质量约为80kg。设计的装夹盘的质量月为50kg，因此，工件和装夹盘产生的最大重力Fmax为：

Fmax=F工件+F卡具=80x9.8+50x9.8=1274N

本次设计中应用六个M12x30mm的螺钉组对卡具盘和Y向滑台进行连接，则螺钉组主要承受径向力。则各个螺钉承受的径向剪切力为：

F1274?212.33N Fs=max?z6由螺钉杆的抗剪切强度条件公式：

τ?4Fs?[τ] （4-17） ?ds2m式中 Fs—螺钉所受的工作剪力（N）； m—螺钉受剪切的面数；

ds—螺钉受剪切面的直径，即受剪螺钉的配合直径（mm）； ，见《机械设计》表4-9。 [τ]—螺钉材料的许用切应力（MPa）

由M12螺钉的小径为10.2mm，即ds=10.2mm，所以剪切应力为：

4?212.33τ??2.598MPa 2??10.2?1螺钉变载荷的许用切应力：

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[τ]=?s/(3.5~5)

经查表知，[τ]的取值范围为60~85.7MPa，

τ?[τ] （4-18）

因此，本设计所选用的连接螺钉符合设计要求。

4.2 X向进给机构的设计与计算

采用类似机床的半闭环进给系统，电机经减速机传递力和扭矩，丝杠拖动工件装夹台实现X向左右水平移动，传感器与电机轴相连，用来检测电机的转角和转速，并把它们转换为电信号反馈给数控装置，从而实现X向运动的精确控制。

4.2.1 X向滚珠丝杠的选择与计算

X向进给系统主要是通过实现X向丝杠滑轨沿滑台导向的方向运动，从而带动连接在滑轨上的喷枪座X方向运动，实现喷枪的X向喷涂。

经查资料得，普通常见的小型等离子喷枪的重量大约为2kg，记为m枪。喷枪座的弯臂长300mm，弯臂截面面积为40x20mm，喷枪座的材料为普通45钢（密度为7.85g/cm3），则喷枪座的质量为：

m座=300x40x20x7.85x10-6=1.884kg

设计的滑轨长度为650mm，截面面积约为10800mm，滑轨的材料为球墨铸铁（密度为7.3 g/cm3），则X向滑轨质量为：

mX轨=650x10800x7.3x10-6=51.246kg

设计的滚珠丝杠长度为600mm，初选滚珠丝杠的直径为40mm，滚珠丝杠的材料为CrWMn（密度为7.85 g/cm3），则滚珠丝杠的质量为： mX杠=660x7.85x10-6=6.51kg

假设电机和减速机和减速机固定箱以及其他零部件的质量约为m1=30kg，则燕尾形滑台所受到的总压力为：

Fx向=（m座+ mX轨+ mX杠+ m1）x9.8=（1.884+51.246+6.51+30）x9.8=878.47N 又由于黏贴塑料带滑动导轨的摩擦系数为0.05，则摩擦力为：

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FXf=μ?FX向?0.05?878.472?43.92N?44N 即滚珠丝杠的X向工作载荷约为44N。 已知平均工作载荷

＝44N，丝杠工作长度L＝0.6m，平均转速nm=100r/min，

最大转速nmax＝200r/min，要求使用寿命Lh’=15000h 左右，取丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58～62HRC，传动精度要求σ＝±0.03mm。初选丝杠型号FC1-4006-2.5。

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