发布时间 : 星期六 文章(完整版)三自由度平面直角坐标机器人设计毕业论文更新完毕开始阅读21bf866511661ed9ad51f01dc281e53a580251b5
俯视图
三视图
3.2传动丝杆的设计
滑动螺旋的特点：①结构简单，加工方便；②易于实现逆行程自锁，工作安全可靠；③摩擦阻力大，传动效率低；④容易磨损，轴向刚度较差。
滚珠螺旋的特点：①摩擦阻力小，传动效率高；②磨损小、寿命长、工作可靠性好；③具有运动的可逆性，应设防逆动装置；④轴向刚度较高，抗冲击性能较差；⑤结构复杂，加工制造较难；⑥预紧后得到很高的定位精度（约达5um300㎜）和重复定位精度（可达1~2um）。
参照设计要求发现，滑动螺旋和滚动螺旋均可满足要求，拟选定滑动螺旋传动方式。 1.滑动螺旋传动特点
（1）螺杆转动一周，螺母移动一个螺距（弹头螺纹）。因为螺距一般很小，所以在转角很大的情况下，能获得很小的直线位移量，可大大缩短机构的传动链，故装置结构紧凑。
（2）具有较好的增力作用。只要给主动件一个较小的转矩，从动件即能获得较大的转矩。
（3）由于工作台采用滑动螺旋设计，存在较大的滑动摩擦，致使其效率偏低，磨损较快。
2.螺杆材料、热处理及精度
所有轴的制造材料均为45号钢。螺纹部分采用表面淬火处理，保证硬度达到45HRC，使螺纹具有较好的强度和韧性。考虑传动工作台的技术要求和安装限制，选取公差等级为h7级的基轴制配合。 3.螺纹数据的初步设计与校核
考虑到实际中轴向力的影响较大，选取梯形螺纹作为基本齿形。根据GBT 5796.3-2005，。试取（外螺纹）公称直径，对应的中径，小径，螺距。由GBT5796.4-2005，对于h7的梯形外螺纹，中径的极限尺寸，。
现实中，滑动螺旋传动的失效性是主要是螺纹的磨损、螺杆的变形或螺纹的断裂等。因此，滑动螺旋传动的校核通常包括耐磨性、刚度、稳定性及强度等方面。根据使用需要，还需进行驱动力矩、效率与自锁等其他
方面的计算。
（1）螺旋升角及诱导摩擦角
，得
查表【1】，钢的摩擦系数，因而 其中，梯形螺纹的牙型半角 （2）轴向力的确定
根据要求，载重。设计中留出预留量，即考虑径向力，取，则 。根据力的合成原理，得 （3）耐磨性校核
因为磨损的速度与螺纹工作表面大小有直接关系，所以为了提高螺旋传动寿命，必须限制螺纹工作表面压强，即：
这里，取梯形螺纹螺纹工作高度。试选用整体式螺母()，因而。
这里初步确定螺纹材料为45号钢，为兼顾螺纹的硬度和韧性要求，进行比表面淬火处理，保证HRC在40～50。
查表【1】得45号钢的许用压强。显然，有成立，合格。 又螺母螺纹扣数，合格。
（4）驱动力矩、传动效率及自锁性校核
对于单线螺杆，。视螺旋副克服摩擦力的力矩为其驱动力矩，即
T?Fad2tan(????)?1390.2N?mm2
传动效率
显然，，故当驱动力矩去除后，螺旋将会自锁，实现“稳定刹车”。 （5）刚度校核
在长度为1m的螺纹上，因轴向载荷和转矩作用而产生的螺距累计变化量
??(4Fa16TP?)?106?17.61?m 224?d2E?Gd2查表1【1】可知，，精度等级合格。
表1
精度等级
（6）稳定性校核
螺杆在受轴向载荷时，应防止螺杆长度与直径比过大而造成侧向弯曲。
显然，有螺杆最大工作长度>螺纹部分长度 >工作行程+螺母高度>工作行程+旋合长度， 即
4螺杆失稳时的临界轴向载荷Fac?md2/L2?6.561?106N。其中，支撑状况
5 10 6 15 7 30 8 55 9 110 选定为两端固定（即轴向和径向均存在载荷作用），取支撑系数 综上，有（安全系数），合格 （7）强度校核
按第四强度理论校核螺杆强度，即 杆所受应力??(4Fa2T2)?3()?5.672N?mm?2 23?d30.2d3查表【1】得45号钢得许用应力[?]?显然，，合格 （8）重复精度校核
?s(3~5)?360?72~120N?mm?2 (3~5)由GC，查得在h7精度等级下每一螺距的螺距误差为，螺距的累积误