螺母丝杠电动滑台设计.docx

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设计容
计算说明
结论
一．课题介绍
名称：螺母丝杠电动滑台设计
要求：设计一个丝杠螺母电动滑台，由步进电机带动，带位置检测功能。
具体要求：
螺母的平移速度10mm/s一周螺母移动的距离为一个螺距距离,如果是丝杠每转一周螺母移动四个（或五个）螺旋线的距离，那么表示该丝杠是四线（或五线）丝杠，俗称四头（或五头）丝杠。一般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个小型的电动滑台，因此在本次设计中滚珠丝杆转动一周螺母移动的距离为一个螺距距离。在设计要求中指出螺母的最大行程为300mm,所以丝杆的长度至少要大于300mm。
螺母的有效行程为300mm,由于滑台采用轴承进行两端固定，,取丝杠的长度为450mm。

滚珠丝杠与电机连接时中间必须加装联轴器以达到柔性连接。
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联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。
联轴器种类繁多，按照被连接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：①固定式联轴器；②可移式联轴器。
联轴器有些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。
在本次设计中要使用步进电机作为驱动装置，而步进马达能在低速区域时传达高扭矩，适用于高精度的定位。
为了方便起见本次设计中选用一款挠性联轴器如下图所示
图二 联轴器
三．机械部分设计
机械结构大体为电动机、联轴器、滚珠丝杠副、光杆、滑台等组成。
电动滑台的所有机构需要在一个底座上进行安装。
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电动机需安装在一电机支撑上，使电动机固定；
电机支撑需要用六角圆柱螺钉与底座连接；
电动机的轴与联轴器的左端连接，联轴器的右端直接与丝杠连接；
因为联轴器与螺母丝杠副悬空需用一垫块来固定，垫块与底座要用一六角圆柱螺钉来固定；
螺母丝杠上有一螺母，螺母稍小需套上一个螺母座，螺母座上装滑台，同时滑台的长度也需要能够覆盖在光杆上，与光杆上的螺母进行连接，方便导向，螺母座与滑台的连接固定也需六角圆柱螺钉；
同理在螺母丝杠副的右端也需要一固定端垫块来使其悬空，其与垫块的连接要用六角圆柱螺钉来连接；
光杆的安装需与螺母丝杠副的丝杠平行，用支撑单元安装在固定端垫块上来使其与丝杠在同一水平面上。
图三 机械结构
四．控制部分设计
驱动器的连接
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图四
图中控制器为发出位置控制命令的装置，其主要作用是通过编制程序下达控制指令，是步进电机按照控制要求完成位移和定位，在本次设计中控制器选择了PLC；驱动器又称放大器，作用是把控制器送来的信号进行功率放大，用于驱动电机运转，可以说驱动器是集功率放大和位置控制为一体的智能装置，其中驱动器又与电源连接来为整个系统供电。
因此可大概知晓滑台的控制系统实物图连接如下所示
图五 控制系统
在本次设计中使用的驱动器为MSST5/10-Q驱动器，其实物如下图所示
图六 驱动器
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（1）MSST5/10-Q驱动器适用24V-80V电源，在本次设计中考虑到PLC使用24V电源；
（2）将电源“+”端连接至驱动器上标有“V+”的端口上，电源“-”连接至驱动器上标有“V-”的端口上，底座上的姐弟螺钉应与相连。如下图所示：
图七
驱动器与步进电机的连接
注：当步进电机连接到驱动器时，先确认电机电源已关闭；确认为使用的电机引线未与其他物体发生短路；在驱动器通电期间，不能断开电机；不要将引线接到地上或电源上。
本次使用型号为28BYGH201的一款电动机，其与电机的连接部分如下图所示：
图八
其具体接线图如下图所示：
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图九
驱动器与PLC的连接
图十
 
  滑台的行程正比步进电机的总转角，因此只要控制步进电机的总转角即可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数；因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数：n=L/d。式中L——伺服机构的位移量（mm），d——伺服机构的脉冲当量（mm