内容发布更新时间 : 2024/5/6 17:05:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

4．维护保养方便，运转费用低

由于同步带中承载绳采用伸长率很小的玻璃纤维、钢丝等材料制成，故在运转过程中带伸长很小，不需要像三角带、链传动等需经常调整张紧力。此外，同步带在运转中也不需要任何润滑，所以维护保养很方便，运转费用比三角带、链、齿轮要低得多。

5．恶劣环境条件下仍能正常工作

尽管同步带传动与其它传动相比有以上优点，但它对安装时的中心距要求等方面极其严格，同时制造工艺复杂、制造成本高。

PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

2.2总体方案的确定

我的主体思想：用PLC控制步进电机的转速，用同步带进行电机和丝杆之间的传动，间接控制平台的进给运动。

参数初设如下：

（1）电机驱动方式：步进电机 （2）机械传动方式：同步皮带 （3）电气控制方式：PLC控制 （4）功能控制要求：位置控制

（5）主要设计参数:总行程600mm,第一段空行程100mm, 第二段工作行程

400mm,第三段工作行程100mm;

移动负载质量——50kg； 负载移动阻力——100N； 移动速度控制：6m/s

3.机械传动系统设计

3.1机械传动装置的组成及原理

本设计选择同步皮带，2根HSR型导轨和4个滑座,工作平台的质量假设为40kg，滑块质量50Kg.

寿命要求：每天开机8h，一年按300个工作日，寿命5年以上。

已知条件：

单向工作行程600mm，第一段工作行程100m, 第二段工作行程400mm，第三段工作行程100mm。

负载质量 ：50kg

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3.2 主要部件的结构

计算及说明 3.2.1同步带传动设计计算 1）传递的功率：P=Fv=100×0.2=0.02kW 2）功率：Pd=KAP KA ——— 工况系数，查表2.1-13 Pd=1.1KAP=1.1×1.7×0.02=0.04kW 3)主动轮转速n1：电机直接驱动主动轮，初选电机转速为2000r/min 从动轮转速n2：主带轮直径等于从带轮直径 4）选定带型：根据Pd和小带轮转速n1由图2.1-3选取，可知应选L型。 5）节距：Pb=9.525 查表2.1-5 6)小带轮齿数：查表2.1-14得zmin=14，因为z1>zmin，所以小带轮齿数z1=15 7）小带轮节圆直径：d 1?Pb?z1/??45.5mm8）大带轮齿数：z2=iz1=1×15=15 9）大带轮节圆直径：d 2 ?Pb?z2/??45.5mm 10）同步带传动速度： d 1 ? n1 / 60 ? 1000 ? 4.76 m /s (应满足v ? ?结果 P=0.38kW KA=1.7 Pd=0.04kW n1=n2=2000r/min 选L Pb=9.525 z1=15 d1=45.5mm z2=15 d2=45.5mm v=4.76m/s v?vmax=50m/s） 11）初定轴间距：0.7（d1+d2）≤a0≤2（d1+d2），取a0=150mm L ? 2(da 12）同步带长度： a 0 ? ? (d 1 ? d 2 ) / 2 ? 2 ? d 1 ) 2 / 4 a0=150mm 0 0 =443mm 13）同步带齿数z和标准节线长LP：查表2.1-3 L0=443mm z=160,LP=1524mm z=160 14）实际轴间距：a=a0+(LP-L0)/2 =690.5mm LP=1524mm 13）小带轮啮合齿数：zn≈(0.5-(d2-d1)/6a)z1=8>6 a=690.5mm 15）基本额定功率： zn=8 Ta ——— 各带型的许用工作拉力，查表2.1-16 m ——— 带宽为bs0的带单位长度的质量，查表2.1-16 Ta=245N bs0 ——— 查表2.1-15 m=0.096kg?m-1 2P?(T?mv)v/1000?1.15kW bs0 =25.4mm 0a 16）同步带宽度： b s ? b s 0 d K zP 0 )] 1/1.14 ? 75.8 mm （Kz看表2.1-12） P0=1.15kW [P/(17）作用在轴上的力Ft=1000Pd/v=8.40N bs=75.8mm 18）轮缘齿形尺寸查表2.1-2或取决于表2.1-5所列渐开线刀具尺Ft=8.40N 寸。 3.2.2导轨动载荷的计算 作用在滑块上的力 F??(m1?m2)g?(50?40)?9.8?882N F?=882N 则单个滑座受力 F?882??220.5N F?F=220.5N 447

导轨寿命 Th?8?300?5?12000h 行程长度寿命： 2Tl?n Ts?hs3 10 其中n为每分钟运行的次数 n?v6??2 2ls2?1.5 Th=12000h n=2 2?12000?1.5?60?2?4320h Ts?1000 设计平台上共有滑块4个，每根导轨2个滑块。 Ts?4320h K=50 fH=1 有 Ts?k(fhftfcca3) fwF2P0?(Ta?mv)v/1000f=1 T K 寿命系数 取K=50 f=0.81 CfTH 硬度系数 取fH=1 f=1.5 Wf 温度系数 取f=1 T f 接触系数 取f=0.81 CCf 负荷系数 取f=1.5 WW 则动载荷有： F3KfhftfcTsfwF???(m1?m2)g220.5?34320500.81?1?1?1.5?1805.2N Ca=1805.2N Ca??型号 HSR 15 8

3.3步进电机选型计算 已知参数： 工作台重量G=70x9.8N 工作台与导轨间摩擦系数u=0.15 J2定位精度0.1毫米 3.3.1脉冲当量的选择 J3J1?1?10?3kg?m2 脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离 ?=0.1mm/p（输入一个指令脉冲工作台移动0.1毫米） 3.3.2等效负载转矩的计算 JJ1?36.2?10?3kg?m2空载时的摩擦转矩TLF uGl0.15?70?9.8?0.005TLF = = =0.087N·m 2??siJ3?1.04?10?3kg?m22?3.14?0.94?11）稳定运行时的转矩M1： J?38.24?10?3kg?mJ1 M1=0.75N?m M1?F?(d1/2)?10?3?100?(15/2)?10?3?0.75N?m 2）加速运行时转矩M2： 带轮折算到电机轴上的转动惯量 ，取带轮质量为2kg J1?2?(m0d12/8)?10?6?2?(2?45.52/8)?10?6?1?10?3kg?m2 负载和工作台折算到电机轴上的转动惯量 ，取工作台质量为 20kg J2?[(m1?m2)d12/4]?10?6?[(50?20)?45.52/4]?10?6?36.2?10?3kg?m2 同步带折算到电机轴上的转动惯量 J3?(m0d12/4)?10?6?(mLpd12/4)?10?6?1.04?10?3kg?m2 折算到电机轴上的总转矩为 J?J1?J2?J3?(1?36.2?1.04)?10?3?38.24?10?3kg?m2 3.3.3初选步进电动机型号 根据稳定运行时转距M1=0.75N·m和电动机总转动惯量JL=38.24?10?5Kg·m2,,初步选定电动型号为SST86D040X步进电动 机。该电动机的最大静扭距Tmax=2.26N·m，转子转动惯量 Jm=12.5?10?5Kg·m2 为了使步进电动机具有良好的起动能力及较快的响应速度应为： JLTmax?4 ?2 及 JMM19

=744.43Hz =89.33转/分 Tmax2.26??3.01?2 M10.75JL38.24?10?5??3.06?4 ?5JM12.5?10空载时起动时间计算（ta） SST86D040X步进电动机的最小加、减速度时间为1秒 带惯性负载的最大起动频率fL的计算 fL?fm1?JLJM?1500?744.431?3.06Hz fm电动机空载起动频率 带惯性负载的最大转速 nm???fl?60360?0.72??744.43?60??89.33转/分 360?带惯性负载起动力矩Tm电动机起动矩------频率特性曲线 M1=0.75N·m 负载时起动时间ta ta=?J?JM?nm0.1047LTm?TLF71.58?10?4s38.24?10??0.1047?5?12.5?10?5??89.330.75?0.087? ??25? A2?480.2N x?0.41,y?0.87 1?1123.4N P P2?1476.5N C0=15.8KN C0r=9.45KN 10