螺母丝杠电动滑台设计.doc

设计内容
计算阐明
结论
一．课题简介
名称：螺母丝杠电动滑台设计
规定：设计一种丝杠螺母电动滑台，由步进电机带动，带位置检测功能。
详细规定：
螺母平移速度10mm/s-100mm/s可调。
螺母最大行程300mm。
电机采用端面安装形式，用联轴器连接电机输出轴丝杠。
设计规定：
螺母迈进到尽头后，停5秒钟；然后电机反转（可由脉冲方向实现），到尽头后，停2秒钟；然后电机正转。如此循环下去。
按下停止按钮，电机立即停止（电机轴锁住）。
按下脱机按钮，电机轴松开。
二．设计方案选取
PLC选取
本设计可采用PLC与单片机来控制滑往复循环，而单片机是一种芯片，在一定场合，配合外围电路，可以用来设计所需要各种功能，大都用汇编语言、C语言等来开发嵌入式软件，可应用于各种领域。
PLC是一种可编程控制器，相称于一种控制设备，重要用于工业自动化等领域，大都采用梯形图编程，也可以用组态软件。其特点是非常可靠。
在学习过程中，PLC与单片机相比，PLC更简便某些，因此在本次设计中选取PLC来控制步进电机，从而达到控制滑台往复循环。
在本次设计中PLC需通过高速脉冲来控制步进驱动器进行位置控制，在小型PLC中脉冲信号输出可通过PLC内置高速脉冲输出口输出，其中三菱FXPLCFX2N系列就规定了Y0，Y1位高速脉冲输出口，脉冲频率和脉冲树木直接控制电动机进行位移。（其中由于高速脉冲频率都比较高，因此必要选取晶体管性输出PLC）。
2．2步进电机选取
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移执行机构。当步进驱动器接受到一种脉冲信号，它就驱动步进电机按设定方向转动一种固定角度(称为“步距角”)，它旋转是以固定角度一步一步运营。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准拟定位目；同步可以通过控制脉冲频率来控制电机转动速度和加速度，从而达到调速目。
当前比较惯用步进电机涉及多段反映式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机等。
反映式步进电机普通为三相，可实现大转矩输出，，但噪声和振动都很大。反映式步进电机转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，运用磁导变化产生转矩。
永磁式步进电机普通为两相，转矩和体积较小， 或15度。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反映式长处。它又分为两相和五相： 。
因而在本次设计中使用混合式步进电机，。又由于在本次设计中四缸行程只有300mm不算大，因此可以选取常州宝来公司型号为28BYGH201一款电动机。如下图所示：
图一 步进电机
其详细参数为
表一
表二

丝杠螺母机构又称螺旋传动机构，它重要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。
按照摩擦性质尚有滑动(摩擦)丝杠螺母机构和滚动(摩擦)丝杠螺母机构之分。
滑动丝杠螺母机构：构造简朴、加工以便、制导致本低、具备自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低(30％-40％)。 
滚珠丝杠螺母机构：构造复杂、制导致本高，无自锁功能，但其最大长处是摩擦阻力矩小、传动效率高(92％-98％)。
因而在本次设计中使用滚珠丝杠螺母。
丝杠螺母机构传动形式有：
（1）螺母固定、丝杠转动并移动。因螺母自身起着支承作用，消除了丝杠轴承也许产生附加轴向窜动，构造较简朴，可获得较高传动精度。但其刚性较差，因而只合用于行程较小场合。
(2）丝杠转动、螺母移动。需要限制螺母转动，故需导向装置。其特点是构造紧凑、丝杠刚性较好，工作行程大，在机电一体化系统中应用较广泛。
(3)螺母转动、丝杠移动。需要限制螺母移动和丝杠转动，由于构造较复杂且占用轴向空间较大，很少应用。
(4)丝杠固定、螺母转动并移动。构造简朴、紧凑，但在多数状况下，使用极不以便，很少应用。
因而在本次设计中可以选取丝杠转动、螺母移动传动形式。
当丝杠作为积极体时，螺母就会随丝杠转动角度按照相应规格导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现相应直线运动。
滚珠丝杠螺母间因无间隙，直线运动时精度较高，特别在频繁换向时无需间隙补偿。滚珠丝杠螺母间摩擦力很小，转动时非常轻松。
滚珠丝杆转动一周螺母移动距离为一种螺距距离,如果是丝杠每转一周螺母移动四个（或五个）螺旋线距离，那么表达该丝杠是四线（或五线）丝杠，俗称四头（或五头）丝杠。普通小导程滚珠丝杠都采用单线，中，大或超大导程采用两线或多线。

在本次设计中只是设计一种小型电动滑台，因而在本次设计中滚珠丝杆转动一周螺母移动距离为一种螺距距离。在设计规定中