三自由度工作臺設(shè)計
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三自由度工作臺設(shè)計設(shè)計方向
一、機械傳動部件的計算與選型
1.導(dǎo)軌副的選用
該工作臺作為簡單裝配線上的傳送帶，應(yīng)考慮工作臺與裝配線的配合與銜接（如高度、工作臺的分度時間等）。，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度不是很高，因此選用直線滑動導(dǎo)軌副，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和維修方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高。
2.絲杠螺母副的選用
伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，需要滿足0.004mm沖當(dāng)量和mm的定位精度，滑動絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。
3.伺服電動機的選用
任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達到0.01mm，定位精度也未達到微米級，空載最快移動速度也只有因此1500mm/min，故本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電動機，因此可以選用混合式步進電動機。以降低成本，提高性價比。
4.檢測裝置的選用
選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對于步進電動機來說還是偏高，為了確保電動機在運動過程中不受切削負載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進電動機的步距角相匹配。
考慮到X、Y、Z 三個方向的工作范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計工作量，X、Y、Z 三個方向的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動機以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。
二、步進電機的計算與選型
選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。
選擇步進電機時，應(yīng)使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到系統(tǒng)所需的脈沖當(dāng)量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進電機的細分驅(qū)動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。
選擇功率步進電機時，應(yīng)當(dāng)估算機械負載的負載慣量和工作臺要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足工作臺快速移動的需要。
2. 預(yù)期目標(biāo)：
1、對機械部件和材料進行計算和選型，從而完成三自由度工作臺的搭建工作。
2、完成三自由度工作臺總裝配圖設(shè)計, 主要零、部件的設(shè)計與強度校核。
3、完成部分零件工作圖（公差,形位公差等）。（具體由指導(dǎo)老師指定）。
4、完成2萬字符的原版英文文獻翻譯、完成兩萬字的畢業(yè)設(shè)計論文。
5、完成三自由度工作臺的單片機控制系統(tǒng)硬件配置圖。
6、完成三自由度工作臺的使用和維護說明書。
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