買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目錄 第 1 章 緒論 . 1 計(jì)研究的應(yīng)用目的和現(xiàn)實(shí)意義 . 1 磁鐵的廣泛運(yùn)用 . 1 磁鐵的發(fā)明 . 1 國電磁鐵測試技術(shù)的現(xiàn)狀 . 2 . 2 . 2 外研究動態(tài) . 2 . 3 要觀點(diǎn)、創(chuàng)新之處 . 3 題的研究方法 . 3 題的主要觀點(diǎn) . 4 題的創(chuàng)新之處 . 4 第 2 章 電磁鐵性能檢測臺的總體設(shè)計(jì) . 5 試需求分析 . 5 試臺方案的選取 . 5 第 3 章 動力元件的選擇 . 7 . 7 進(jìn)電機(jī)型號的選擇 . 7 第 4 章 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 9 械傳動機(jī)構(gòu)的列舉： . 9 動機(jī)構(gòu)的選擇 . 10 . 10 珠絲杠的概念 . 10 . 10 第 5 章 傳感器的選擇 . 15 . 15 擇 . 15 移傳感器的選擇 . 15 傳感器的選擇 . 17 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 6 章 其他零部件的設(shè)計(jì) . 18 套副類型的確定 . 18 軸器的選擇 . 20 承的選擇 . 21 下零件設(shè)計(jì) . 22 第 7 章 總結(jié) . 23 致謝 . 24 參考文獻(xiàn) . 25 附錄： . 26 . 26 2. 英語原文： . 29 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 推拉型 電磁鐵性能測試臺設(shè)計(jì) 摘要： 電磁體性能 測試臺的設(shè)計(jì)主要有 安裝固定步進(jìn)電機(jī)、位移傳感器和力傳感器等測試傳感器、滾珠絲杠和要求被測的電磁鐵，設(shè)計(jì)的主題方案是用步進(jìn)電機(jī)為動力元件，用一個剛性聯(lián)軸器把步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠連接起來，使步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為緩慢的勻速直線運(yùn)動，從而帶動滾珠絲杠上的導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)，以此收集電磁鐵性能測試過程中所需各種數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞 ： 電磁鐵 性能測試 步進(jìn)電機(jī) 滾珠絲杠 傳感器 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 of is is a to of is a on in to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 緒論 計(jì)研究的應(yīng)用目的和現(xiàn)實(shí)意義 磁鐵 的廣泛運(yùn)用 電磁鐵是電流磁 鐵效應(yīng) 的一個應(yīng)用，與生活聯(lián)系緊密，如電磁繼 電器、 電磁起重機(jī)、磁懸浮列車、電磁流量計(jì)等。 電磁鐵可以分為直流電磁鐵和 交流電 磁鐵兩大類型。如果按照用途來劃分電磁鐵，主要可分成以下五種： （ 1） 制動電磁鐵 主要用于對電動機(jī)進(jìn)行制動以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。 （ 2） 牽引電磁鐵 主要用來牽引機(jī)械裝置、開啟或關(guān)閉各種閥門，以執(zhí)行自動控制任務(wù)。 （ 3） 自動電 器的電磁系統(tǒng) 如電磁繼電器和接觸器的電磁系統(tǒng)、自動開關(guān)的電磁脫扣器及操作電磁鐵等。 （ 4） 起重電磁鐵 用作起重裝置來吊運(yùn)鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。（ 5）其他用途的電磁鐵 如磨床的電磁吸盤以及電磁振動器等 。 磁鐵的發(fā)明 1822年，法國物理學(xué)家阿拉戈和呂薩克發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過其中有鐵塊的繞線時，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實(shí)際上是電磁鐵原理的最初發(fā)現(xiàn)。 1823年，斯特金也做了一次類似的實(shí)驗(yàn)：他在一根并非是磁鐵棒的 U 型鐵棒上繞了 18 圈銅裸線，當(dāng)銅線與伏打電池接通時，繞在 集的磁場，這樣就使 U 型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重 20倍的鐵塊，而當(dāng)電源切斷后， U 型鐵棒就什么鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。斯特金的電磁鐵發(fā)明，使人們看到了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的光明前景，這一發(fā)明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。 1829年，美國電學(xué)家亨利對斯特金電磁鐵裝置進(jìn)行了一些革新，絕緣導(dǎo)線代替裸銅導(dǎo)線，因此不必?fù)?dān)心被銅導(dǎo)線過分靠近而短路。由于導(dǎo)線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由于線圈越密集，產(chǎn)生的磁場就 越強(qiáng)，這樣就大大提高了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的能力。到了 1831 年，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積并不大，但它能吸起 1噸重的鐵塊。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 國電磁鐵測試技術(shù)的現(xiàn)狀 電磁鐵的應(yīng)用如此廣泛，而且它在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中起到了非常重要的作用，可以說電磁鐵性能的好壞將直接影響到整個自動化系統(tǒng)的工作，有時甚至是毀滅性的結(jié)局。所以必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，其中最重要的一個環(huán)節(jié)就是嚴(yán)把出廠關(guān)，也就是在電磁鐵出廠時做好電磁鐵的靜動態(tài)性能測試。一方面，可以保證出廠電磁鐵的質(zhì)量問題 ;另一方面，可以為用戶提供清晰可供參考的 性能曲線。這將是工業(yè)控制領(lǐng)域的重中之重。 然而，我國電磁鐵測試技術(shù)卻非常落后，有的企業(yè)在這方面的技術(shù)甚至為零。大部分的電磁鐵生產(chǎn)廠商主要是依據(jù)工人的經(jīng)驗(yàn)來判斷一個電磁鐵的性能好壞，更不能夠提供詳盡的性能曲線了，這將直接影響自動化系統(tǒng)的性能，進(jìn)而制約自動化技術(shù)的發(fā)展。 磁鐵性能測試的現(xiàn)實(shí)意義 針對目前電磁鐵廣泛應(yīng)用和電磁鐵測試技術(shù)落后之間的矛盾，如果我們能夠自主研發(fā)出有自己知識產(chǎn)權(quán)的電磁鐵測試系統(tǒng)，那么它的意義是不可估量的。 在效益方面 :在電磁鐵出廠之前，它可以為電磁鐵 提供完善的性能曲線及相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。保證了電磁鐵的質(zhì)量，同時也為用戶提供了方便。 在社會方面 :目前國內(nèi)尚無成熟地電磁鐵測試系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)的研究有助于填補(bǔ)我國在電磁鐵測試技術(shù)研究及產(chǎn)品的空白，對提高我國自動化技術(shù)的發(fā)展，提升我國電磁鐵測試技術(shù)的水平都具有重要的意義。 外 研究動態(tài) 通過分析國外電磁鐵產(chǎn)品可以看出，國外電磁鐵測試系統(tǒng)的研究與開發(fā)方面己經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時己有較為成熟的產(chǎn)品投入市場。 德國 司開發(fā)和生產(chǎn)了額定載荷高達(dá) 2000比 例電碰鐵測試機(jī)，可以對多種類型的比例電磁鐵進(jìn)行垂直和水平方向的測試其功能較為齊全，自動化水平也較高，可進(jìn)行 “低”和“標(biāo)準(zhǔn)”兩種等級的額定載荷分別為 15時， 日本 助完 成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了很好的控制精度；申請者提出了一種新型耐高壓電渦流位移傳感器，采用螺管式結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓環(huán)境下電機(jī)械轉(zhuǎn)換器的位移檢測。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 內(nèi) 研究動態(tài) 在我國電磁鐵的生產(chǎn)應(yīng)用 技術(shù)和檢測技術(shù)尚處于起步階段。電磁鐵性能檢測設(shè)備的檢測性能單一、檢測技術(shù)簡單，往往需要幾種設(shè)備、經(jīng)過幾道工序、配合有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)員手工操作才能完成檢測。其缺點(diǎn)是設(shè)備性能低，操作煩瑣，工人勞動強(qiáng)度大，而且數(shù)據(jù)可靠性取決于操作者的熟練程度、人為因素較大。但是隨著最近幾年的高速發(fā)展，國內(nèi)的檢測技術(shù)有了明顯的提高。 北京工業(yè)大學(xué)潘立新等人提出的有關(guān)電磁機(jī)構(gòu)中電磁鐵動態(tài)吸力特性的測定方案，應(yīng)用電阻應(yīng)變片電測技術(shù)對 0/100一 16型真空斷路器機(jī)構(gòu)中所用的電磁鐵的動態(tài)吸力特性進(jìn)行了測試。其測試原理非常簡單，主要利 用了電阻應(yīng)變測試技術(shù) :將電阻應(yīng)變片貼在與電磁鐵鐵芯相連的拉桿上，鐵芯運(yùn)動時拉桿受力變形，其變形量由電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換成電壓的變化送入動態(tài)電阻應(yīng)變儀從而 得到相應(yīng)的應(yīng)變值。 中國煤炭科學(xué)研究院上海分院液壓研究所的楊璐碩士提出一種用“工控機(jī) +數(shù)據(jù)采集卡 +傳感器”測試裝置替代傳統(tǒng)的“傳感器 +函數(shù)記錄儀”模式，測試程序由 開發(fā)。剝試過程中比例電磁鐵的輸入信號由數(shù)據(jù)采集卡發(fā)生，傳感器的測試信號由數(shù)據(jù)采集卡采集輸入到工控機(jī)，工控機(jī)再將剝試得到的力、位移或電流信號數(shù)據(jù)自動繪制成相關(guān)的比例電磁鐵性能曲線，測試性 能曲線可直接打印。整個系統(tǒng)的自動化程度較高，測試效率比傳統(tǒng)剝試方法高。 要觀點(diǎn)、創(chuàng)新之處 題的研究方法 （ 1）文獻(xiàn)研究：通過查閱與本課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料，及時了解本課題的研究進(jìn)程，全面掌握相關(guān)信息，為課題研究提供科學(xué)的論證依據(jù)、研究導(dǎo)向。 （ 2）觀察： 為了了解事實(shí)真相，從而發(fā)現(xiàn)某種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。通過現(xiàn)場的觀察，以便能更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)。 （ 3）行動研究： 對于本課題進(jìn)行試驗(yàn)研究，將采用行動研究方法，邊實(shí)驗(yàn)，邊總結(jié)，邊推廣。 （ 4）個案研究：抓住典型實(shí)例，針對課題實(shí)施前 后其計(jì)算、設(shè)計(jì)與校 （ 5）網(wǎng)上調(diào)查：利用網(wǎng)絡(luò)的便利性，作相關(guān)查閱與調(diào)查，及時指導(dǎo)與調(diào)整下步行動。 （ 6）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法是根據(jù)實(shí)踐所提供的事實(shí)，分析概括現(xiàn)象，挖掘現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)材料，并使之上升到理論的高度，以便更好地指導(dǎo)新的實(shí)踐活動的一種研究方法。關(guān)鍵是要能夠從透過現(xiàn)象看本質(zhì)，找出實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中的規(guī)律；從而更好地更加理性地改進(jìn)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 自己的設(shè)計(jì)。 題的主要觀點(diǎn) 推拉型電磁鐵性能測試臺的設(shè)計(jì)應(yīng)采取整體規(guī)劃，統(tǒng)一設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)要符合 現(xiàn)實(shí)基本規(guī)律。 其次設(shè)計(jì)不能太過復(fù)雜 拆裝要簡便。測試臺為了其實(shí)用性所以設(shè)計(jì)不能太過于 理想化，能夠在現(xiàn)實(shí)中被很好的應(yīng)用。設(shè)計(jì)的測試臺測試精度要 高，范圍盡量大，測試速度應(yīng)快。 題的創(chuàng)新之處 電磁鐵的額定值測試可以計(jì)算出額定電流、額定力、額定位移等指標(biāo) ;電磁鐵的性能包括對應(yīng)于不同輸入信號線圈電流輸出和電磁鐵位移以及電磁鐵作用力輸出的特性。具體方法是向控制器輸入不同的電流控制信號，得到電磁鐵位移以及作用力的變化與線圈電流相對應(yīng)的情況，以求得電磁鐵的位移輸出、力輸出與線圈電流的線性關(guān)系，即滯環(huán)、非線性度、重復(fù)精度、起始電流等指標(biāo)。 在設(shè)計(jì)時可以用到力傳感器和位移傳感器，這樣能使測試的數(shù) 據(jù)比較直觀的表達(dá)出來，不需要進(jìn)行一些不必要的計(jì)算，使本次設(shè)計(jì)達(dá)到既不復(fù)雜，有能夠很好的體現(xiàn)出本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 第 2 章 電磁鐵性能檢測臺的總體設(shè)計(jì) 試需求分析 測試對象： 直流電磁鐵 電磁鐵技術(shù)指標(biāo)： 力： 100N 電壓： 0程： 15 外形尺寸： 150* 100*115(長度 *直徑 *中心高 ) 電磁鐵性能測試要求： 1、在額定電壓下，電磁鐵吸力與銜鐵行程之間的關(guān)系測量。 2、在額定電壓和負(fù)載情況下，電磁鐵的壽命試驗(yàn)。 3、 在銜鐵位置固定的情況下，電磁鐵吸力與電壓之間的關(guān)系測量。 試臺 方案的選取 電磁鐵性能測試臺結(jié)構(gòu)原理如圖 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 圖 2機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 本次設(shè)計(jì)主要是安裝固定步進(jìn)電機(jī)、位移傳感器和力傳感器等測試傳感器、滾珠絲杠和要求被測的電磁鐵，設(shè)計(jì)的主題方案是用步進(jìn)電機(jī)為動力元件，用一個剛性聯(lián)軸器把步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠連接起來，使步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為緩慢的勻速直線運(yùn)動，從而帶動滾珠絲杠上的導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)，以此收集電磁鐵性能測試過程中所需各種數(shù)據(jù)。 根據(jù)以上工作原理能得出以下兩種方案： 方案一 ：動力元件為步進(jìn)電機(jī)。采用滾珠絲杠作為主要的傳動機(jī)構(gòu)，配合 滾珠直線導(dǎo)套副，帶動滑塊機(jī)構(gòu)，完成數(shù)據(jù)采集。 方案二 ：動力元件為步進(jìn)電機(jī)。采用普通滑動螺旋機(jī)構(gòu)，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動。配合滾動直線導(dǎo)軌帶動滑塊，完成測試數(shù)據(jù)的采集工作。 通過比較可以得出以下結(jié)論： 滑動螺旋：構(gòu)造簡單、傳動比大，承載能力高，加工方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖。但是磨損快、壽命短，低速時有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗 大，傳動效率低（ 3040%）傳動精度低。 滾珠絲杠：傳動效率高（可達(dá) 90%），起動力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，低速不爬行，同步性好，定位精度高，正逆運(yùn)動效率相同， 可實(shí)現(xiàn)逆?zhèn)鲃?。預(yù)緊后剛度好，定位精度高（重復(fù)定位精度高）。但不自鎖，需附加自鎖裝置，抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。 滾動直線導(dǎo)軌：滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動摩擦阻力，從而使得動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，有益于提高測試系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，成本較高。 滾珠直線導(dǎo)套副：滾珠直線導(dǎo)套副是將滑塊與光軸配合，中間放入鋼球，二者之間的摩擦力很小。隨動性較好。結(jié)構(gòu)簡單，制造工業(yè) 要求不高，成本適中 。 綜上所述，選擇方案一較好。既能達(dá)到電磁鐵檢測臺的基本要求，完成試驗(yàn)的結(jié)果。經(jīng)濟(jì)成本又不高。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 第 3 章 動力元件的選擇 機(jī)類型的確定 選擇 電機(jī)若按 工作原理 和結(jié)構(gòu) 劃分：可分為直流電動機(jī)、異步電動機(jī)、同步電動機(jī)。 因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的電磁鐵性能檢測臺所需電機(jī)轉(zhuǎn)速要求不高，并且需要控制和調(diào)節(jié)。所以，選用步進(jìn)電機(jī)作為動力元件是最合適的。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。 進(jìn)電機(jī)型號的選擇 步進(jìn)電機(jī)選擇方法一般按照以下步驟進(jìn)行： 先是 確定其負(fù)載，然后進(jìn)行步距角的選擇，再對其靜轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算選擇，然后通過矩頻特征曲線確定電流，根據(jù)電流再對靜轉(zhuǎn)矩進(jìn)行修正，以此來對電機(jī)型號進(jìn)行確定。只要不進(jìn)電機(jī)的三要素步距角，靜轉(zhuǎn)矩和電流確定了，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定了下來。 1、首先需要 判斷 有 多大 的 力矩： 一般來說， 選擇 步進(jìn) 電機(jī)的主要參數(shù) 是靜扭矩 。負(fù)載 比較 大 時，需 要 采用 相對 大 一點(diǎn)的 力矩電機(jī)。力矩 越 大，電機(jī) 的 外形也 越大 。 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度 大小的判斷 ： 電機(jī) 轉(zhuǎn)速要求高時，應(yīng) 選擇電感相對小， 相電流 比 較大的電機(jī)，以 此來 增加 輸入 功率。 2、 靜力矩的計(jì)算與保持轉(zhuǎn)矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算： 由本設(shè)計(jì)可知電磁鐵測試位移： L=15試時間 t=5s 由以上數(shù)據(jù)可以得出測試速度： V=L/t=3mm/s=180mm/擇的滾珠絲杠導(dǎo)程： S=5以上數(shù)據(jù)可以得出滾珠絲杠轉(zhuǎn)速： n=V/S=180/5=36r/定電磁鐵產(chǎn)生的最大推力為： F 推 =100N 滾珠絲杠的效率 =90% 由以上數(shù)據(jù)可以得出功率 : P= 因此可以得出步進(jìn)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 P 由步進(jìn)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩，選擇保持轉(zhuǎn)矩為 2 步進(jìn)電機(jī)。 3、 力矩與功率換算 步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下： P= M =2n/60 P=20 其 P 為功率單位為瓦， 為每秒角速度，單位為弧度， n 為每分鐘轉(zhuǎn)速， M 為力矩單位為牛頓 米 P=200( 半步工作） 其中 稱 綜上所述，選擇的步進(jìn)電機(jī)型 號為 86 型號為 86進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 3示： 表 3進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 規(guī)格 型號 相數(shù) 步距角（） 相電流 （ A） 保持 轉(zhuǎn)矩（ 轉(zhuǎn)動 慣量 （ g 重量 （ 86 1200 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 第 4 章 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 械傳動機(jī)構(gòu)的列舉 ： 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 中 的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)， 有以下 幾類： (1)滾珠絲杠 (直接連接 ) 用于距離較短的高精度定位。機(jī)和滾珠絲杠只用聯(lián)軸 器 連接，沒有間隙。 (2)滾珠絲杠 (減速 ) 選擇減速比，可加大向機(jī)械系統(tǒng)傳遞的轉(zhuǎn)矩。由于產(chǎn)生齒輪側(cè)隙，需要采取補(bǔ)償措施 , (3)齒條和小齒輪 用于距離較長的 (臺車驅(qū)動等 )定位。小齒輪轉(zhuǎn)動一圈包含了 值，因此需要修正 。 (4)同步皮帶 (傳送帶 ) 與鏈條比較，形態(tài)上的自由度變大。主要用于輕載。皮帶輪轉(zhuǎn)動一圈的移動量中包含 值，因此需要修正。 (5)鏈條驅(qū)動 多用于輸送線上。必須考慮鏈條本身的伸長并采取相 應(yīng)的措施。在減速比比較大的狀態(tài)下使用，機(jī)械系統(tǒng)的移動速度小。 以上用于 機(jī)械系統(tǒng) 的伺服系統(tǒng) 要考慮的因素： 減速比 為了有效利用伺服電機(jī)的功率 ， 應(yīng)在接近電機(jī)的額定速度 (最高旋轉(zhuǎn)速度 )數(shù)值的范圍使用 。 在最高旋轉(zhuǎn)速度下連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩 ， 還是比額定轉(zhuǎn)矩小 。 預(yù)壓轉(zhuǎn)矩 對絲杠加預(yù)壓力 ， 剛性增強(qiáng) ， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩值增大 。 由預(yù)壓產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩 ， 請參照滾珠絲杠規(guī)格書 。 保持轉(zhuǎn)矩 升降機(jī)械在停止時 ， 伺服電機(jī)繼續(xù)輸出保持力 。 在時間充裕的場合，建議使用保持制動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 動機(jī)構(gòu)的選擇 動機(jī)構(gòu)類型的確定 推拉型電磁鐵 的性能檢測臺，速度方面要求是慢速度的，而精度要求高，所以用短距離的機(jī)械傳動比較合適。故 選擇滾珠絲杠（直接連接）作為傳動機(jī)構(gòu)比較合適。 珠絲杠 的概念 滾珠絲杠由滾珠 、螺桿、螺母 組成。 它能把 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動，滾珠螺絲 發(fā)展而來的 ， 該 發(fā)展的意義就是 能 將軸承從滑動動作變成滾動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 作為 精密機(jī)械上 最常使用的傳動元件， 它的 主要功 能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力， 有著 高效 、高精度和不錯可逆性 的特點(diǎn)。 滾珠絲桿 常用的循環(huán)方式有 2種：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)。 （ 1）內(nèi)循環(huán)： 內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，反向器有兩種類型。圓柱凸鍵反向器，它的圓柱部分嵌入螺母內(nèi)，端部開有反向槽。反向槽靠圓柱外圓面及其上端的圓鍵定位，以保證對準(zhǔn)螺紋滾道方向。扁圓鑲塊反向器，反向器為一般圓頭平鍵鑲塊，鑲塊嵌入螺母的切槽中，其端部開有反向槽，用鑲塊的外輪廓定位。兩種反向器比較，后者尺寸較小，從而減小了螺母的徑向尺寸及縮短了軸向尺寸。但這種反向器的外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。 （ 2）外循環(huán)： 外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋 槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán) 。 外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。常用外循環(huán)方式 (a)端蓋式；（ b）插管式；（ c）螺旋槽式 。端蓋式，在 螺母 上加工一縱向孔，作為滾珠的回程通道，螺母兩端的蓋板上開有滾珠的回程口，滾珠由此進(jìn)入回程管，形成循環(huán)。插管式，它用彎管作為返回管道，這種結(jié)構(gòu)工藝性好，但是由于管道突出螺母體外，徑向尺寸較大。螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與 螺紋 滾道相切，形成返回通道，這種結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。外循環(huán)滾珠 絲杠外循環(huán)結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單，使用廣泛。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾道的平穩(wěn)性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 珠絲杠的型號 的 選取 （ 1） 參數(shù)確定的流程： 第一步：確定設(shè)計(jì)的定位、傳動精度要求； 第二步：根據(jù)電機(jī)對轉(zhuǎn)速的要求確定絲桿的導(dǎo)程； 第三步：確定螺母的尺寸進(jìn)而確定行程及絲桿軸端的數(shù)據(jù)； 第四步：通過負(fù)載及速度分布（加減速）來確定平均軸向力的轉(zhuǎn)速； 第五步：平均軸向力確定預(yù)壓力； 第六步：根據(jù)預(yù)期壽命、軸向負(fù)荷、轉(zhuǎn)速確定動額定負(fù)荷； 第七步：基本額定負(fù)荷，導(dǎo)程，臨界轉(zhuǎn)速， 限制確定絲桿外徑及螺母形式； 第八步：外徑，螺母，預(yù)壓，負(fù)荷確定剛性； 第九步：環(huán)境溫度，螺母總長確定熱變及積累導(dǎo)程； 第十步：絲桿剛性，熱變位確定預(yù)拉力； 第十一步：最終確定絲桿的參數(shù)。 （ 2）公稱直徑的選擇 ： 公稱直徑即絲杠的外徑，常見規(guī)格有 12、 14、 16、 20、 25、 32、 40、 50、 63、 80、100、 120。公稱直徑和負(fù)載基本成正比，直徑越大的負(fù)載越大，這里只說明兩個概念：動額定負(fù)荷與靜額定負(fù)荷，前者指 運(yùn)動狀態(tài)下的額定軸向負(fù)載，后者是指靜止?fàn)顟B(tài)下的額定軸向負(fù)載。設(shè)計(jì)時參考前者即可。需要注意的是，額定負(fù)荷并非最大負(fù)荷，實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷的比值越小，絲杠的理論壽命越高。推薦：直徑盡量選 1663。 （ 3）導(dǎo)程的選?。?導(dǎo)程也稱螺距，即螺桿每旋轉(zhuǎn)一周螺母直線運(yùn)動的距離，常見導(dǎo)程有 1、 2、 4、 6、8、 10、 16、 20、 25、 32、 40，中小導(dǎo)程現(xiàn)貨產(chǎn)品一般只有 5、 10，大導(dǎo)程一般有 1616、2020、 2525、 3232、 4040（ 4位數(shù)前兩位指直徑，后兩位指導(dǎo)程）。導(dǎo)程與直線速度有關(guān)，在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下，導(dǎo)程 越大速度越快。推薦：導(dǎo)程盡量選 5和 10。 （ 4）長度的選?。?長度有兩個概念，一個是全長，另一個是螺紋長度。螺紋長度中也有兩個部分，一個是螺紋全長，一個是有效行程。前者是指螺紋部分的總長度，后者是指螺母直線移動的理論最大長度，螺紋長度 =有效行程 +螺母長度 +設(shè)計(jì)裕量。在設(shè)計(jì)繪圖時，絲杠的全長大致可以按照一下參數(shù)累加：絲杠全長 =有效行程 +螺母長度 +設(shè)計(jì)余量 +兩端支撐長度（軸承寬度 +鎖緊螺母寬度 +裕量） +動力輸入連接長度（如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長度的一半 +裕量）。推薦：長度盡量選 6米以下，超過的用齒輪齒條更 劃算了。 （ 5）螺母形式的確定： 各廠家的產(chǎn)品樣本上都會有很多種螺母形式，一般型號中的前幾個字母即表示螺買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 母形式。按法蘭形式分大約有圓法蘭、單切邊法蘭、雙切邊法蘭和無法蘭幾種。按螺母長度分有單螺母和雙螺母。在安裝尺寸和性能允許的情況下，設(shè)計(jì)者在選用時應(yīng)盡量選擇常規(guī)形式，以避免維護(hù)時備件的貨期問題。推薦：頻繁動作、高精度維持場合選雙螺母，其他場合選雙且邊單螺母。推薦：螺母形式盡量選內(nèi)循環(huán)雙切邊法蘭單螺母。 （ 6）精度的選取： 滾珠絲杠按 類和 傳動類和定位類，精度等級有 1、 2、 3、 4.來說，通用機(jī)械或普通數(shù)控機(jī)械選 意 300行程內(nèi)定位誤差 以下，高精度數(shù)控機(jī)械選 上 下，光學(xué)或檢測機(jī)械選 別需要注意的是，精度和價(jià)格關(guān)聯(lián)性很大，并且，精度的概念是組合和維持，也就是說，螺桿的導(dǎo)程誤差不能說明整套絲杠的誤差，出廠精度合格不能說明額定使用壽命內(nèi)都維持這個精度。推薦：精度盡量選 (7)額定動載荷的選?。?滾珠絲杠副設(shè)計(jì)時一般按額定動載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。額定動載荷是指，一批規(guī)格相同的滾珠絲杠經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬萬次后， 90的絲杠副不產(chǎn)生疲勞剝傷（點(diǎn)蝕）時的軸向載荷。 在實(shí)際運(yùn)行中額定動載荷值可按下式計(jì)算： 式中： 滾珠絲杠預(yù)期壽命選定； 工作載荷性質(zhì)選??； 滾珠及滾道表面硬度選取； 絲杠平均轉(zhuǎn)速 在計(jì)算出額定載荷后，可按額定載荷從樣本中選取滾珠絲杠的公稱直徑和型號。 （ 8）滾珠絲杠副的安裝： 滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。 在絲桿旋轉(zhuǎn)類的滾珠絲桿副主要有以下四種支承形式。 “固定 固定”型： 此種型號適用于高轉(zhuǎn)速、高精度的場合。此形式兩斷分別由一對軸承約束軸向和徑向自由度，負(fù)荷由兩組軸承副共同承擔(dān)。但實(shí)際中由于徑向力的存在幾乎很少能用兩個買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 推力軸承作為固定端，所以一般僅在定位要求很高時采用。 圖 4固定 固定”型 “固定 游動”型： 此種型號適用于中轉(zhuǎn)速、高精度的場合。該形式一端由一對軸承約束軸向和徑向自由度，另一端由單個軸承約束徑向自由度，負(fù)荷由一對軸承副承擔(dān)。這種形式結(jié)構(gòu)簡單，效果比較好，所以應(yīng)用的比較廣泛。 圖 4固定 游動”型 “支承 支承”型： 此種型號適用于中轉(zhuǎn)速，中精度的場合。該形式兩斷分別設(shè)有一個軸承，分別承受徑向力和單方面的軸向力，隨負(fù)荷的變化，分別由 2 個軸承單獨(dú)承擔(dān)某一方向的力。由于支承點(diǎn)隨受力方向變化，定位可控性比較低，受力情況較差，所以應(yīng)用的比較少。 “固定 自由”型： 種型號適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，軸向長度短的場合。該形式一端由一對軸承約束軸向和徑向自由度，另一端懸空呈自由狀 態(tài)，負(fù)荷由同一對軸承副承擔(dān)，并且需要克服絲桿回轉(zhuǎn)離心力造成的彎矩。此種形式結(jié)構(gòu)簡單，受力情況差，但在行程小、轉(zhuǎn)速低的情況下也經(jīng)常用到。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 圖 4固定 自由”型 綜上所述，選擇的滾珠絲桿型號為 裝形式為“固定 游動”型。 型號為 滾珠絲桿的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 4示： 表 4珠絲桿技術(shù)數(shù)據(jù) 絲杠 型號 公稱 直徑 導(dǎo)程（ 鋼球 直徑 （ 循環(huán) 圈數(shù) 額定載荷（ 動載荷 載荷 0 5 1130 2380 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 第 5 章 傳感器的選擇 概念 傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、 記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。國家標(biāo)準(zhǔn)能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置， 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。 可以用不同的觀點(diǎn)對傳感器分類：它們的轉(zhuǎn)換原理 (傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng) )； 它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理，傳感器分類可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 ： 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng) 域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。 由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。 電磁鐵性能檢測臺是通過 向控制器輸入不同的電流控制信號，得到電磁鐵位移以及作用力的變化與線圈電流相對應(yīng)的情況，以求得電磁鐵的位移輸出、力輸出與線圈電流的線性關(guān)系，即滯環(huán)、非線性度、重復(fù) 精度、起始電流等指標(biāo)。所以，要完成試驗(yàn)的要求，就需要位移傳感器和力傳感器。 移傳感器的選擇 位移傳感器又稱為線性傳感器，它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，位移傳感器超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。 電感式位移買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，接通電源后，在開關(guān)的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減，然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。 在試驗(yàn)臺中，測試的是電磁鐵的直線運(yùn)動 距離，所以，這里需要直線位移傳感器。直線位移傳感器的功能在于把直線機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號。為了達(dá)到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可最大限度降低對滑軌總阻值精確性的要求，因?yàn)橛蓽囟茸兓鸬淖柚底兓粫绊懙綔y量結(jié)果。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的電磁鐵性能測試行程為 15以選擇 列中的移傳感器技術(shù)指標(biāo)： （ 1）量程： 15、 10 2）精度等級： （ 3）供電電壓： 9 15（ 4）輸出： 04（ 5）動態(tài)頻率： 0 5型號 A(B（ C(D(E(最小 最大 78 30 80 15 26 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 傳感器的選擇 力傳感器簡單來說就是 能感受外力并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。 其主要類別有： 1、應(yīng)變管式 又稱為應(yīng)變筒式。此種傳感器的機(jī)構(gòu)簡單。制造方便，在火箭彈，炮彈和火炮的動態(tài)壓力測量方面有廣泛的應(yīng)用。 2、膜片式： 3、組合式 本次設(shè)計(jì)的電磁鐵性能檢測臺用來測試力要求精度比較高，通過綜合考慮決定用 E 來測量電磁鐵力的大小。此種傳感器外形較好，可以承受很大的拉壓力，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，互換性 好，在載荷作用下彈性體的體積變化小，所以具有優(yōu)良的自然線性度。并且能夠方便的設(shè)計(jì)為拉、壓兩用傳感器。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 第 6 章 其他零部件的設(shè)計(jì) 套副類型的確定 滾珠直線 導(dǎo)套 副是由 導(dǎo)套 軸、 導(dǎo)套 滑座（包括直線運(yùn)動球軸承和直線運(yùn)動球軸承支承座）和導(dǎo)套軸支承座組成的直線導(dǎo)向部件。按結(jié)構(gòu)形式分為開放式和封閉式兩類，開放式均可調(diào)隙，封閉式又可分為可調(diào)隙型和不可調(diào)隙型兩種。由于其結(jié)構(gòu)簡單、摩擦系數(shù)?。ㄖ挥?壽命長等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、自動化設(shè)備、測量儀器、印刷 包裝機(jī)械、紡織機(jī)械、制藥機(jī)械、玻璃機(jī)械以及其他需要直線導(dǎo)向的領(lǐng)域。 滾珠直線導(dǎo)套副分為開放式滾珠直線導(dǎo)套副（ 封閉式滾珠直線導(dǎo)套副 ( 圖 6 圖 6 滾動直線導(dǎo)套副 如圖 6 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 圖 6 滾珠直線導(dǎo)套副的選用和計(jì)算： 1、計(jì)算載荷： 滾珠直線 導(dǎo)套 副主要用于直線導(dǎo)向，不能承受 導(dǎo)套 軸 圓周方向的扭矩。在選用時，需對受力狀態(tài)、受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，還需對運(yùn)動過程的受力變化對導(dǎo)向系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行評估。 2 計(jì)算額定壽命： 滾珠直線 導(dǎo)套 副壽命的衡量標(biāo)準(zhǔn)為：在允許的環(huán)境條件中，在承受負(fù)載等于額定動載荷（ 情況下，連續(xù)直線運(yùn)動行程達(dá)到 50準(zhǔn)行程壽命）時有 95%（基準(zhǔn)可靠度）不產(chǎn)生材料疲勞破壞。 由此可得滾珠直線導(dǎo)套副的額定行程壽命 L= (其中， C：導(dǎo)套滑座的額定動載荷，參見 “ 滾珠直線導(dǎo)套副的系列參數(shù) ” ，（ 算載荷，（ 度系數(shù)，見表 6 表 6t：溫度系數(shù) 工作溫度（） 100 100 150 200 c:接觸系數(shù)，見表 6 表 6c：接觸系數(shù) 每根導(dǎo)套軸上的導(dǎo)套滑座個數(shù) 1 2 3 4 5 度系數(shù)， 基準(zhǔn)硬度，低于 額定動載荷銳減。 通常滾珠直線導(dǎo)套副的硬度為 取 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 荷系數(shù)，見表 6 表 6w：載荷系數(shù) 工作條件 無外部沖擊和振動 速度 15m/明顯沖擊和振動 速度 15外部沖擊或振動 速度 60m/ 當(dāng)行程的長度已定，滾珠直線導(dǎo)套副的額定時間壽命 (h) 其中， l：工作單行程長度 (m) n：每分鐘往復(fù)次數(shù) L：額定行程壽命 (綜上所述，本設(shè)計(jì)應(yīng)選擇封閉式滾珠直線導(dǎo)套副（ 選擇的型號是 封閉式滾珠直線導(dǎo)套副 額定動載荷 C： 870N； 額定靜載荷 1560N。 軸器的選擇 聯(lián)軸器的選擇主要是 考慮所需傳遞軸的轉(zhuǎn)速高低，載荷的大小，被連接的兩個部件間的安裝精度，回轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性以及價(jià)格等方面。具體選擇的時候可以考慮以下幾點(diǎn)： 1、 有時候聯(lián)軸器在制造以及安裝，或者受載變形和溫度的變化時，可能會難以保持兩軸之間嚴(yán)格精確的對準(zhǔn)。如存在一些 X、 Y 方向的位移和偏斜角 。當(dāng)徑向位移比較大的時候，可以選擇滑塊聯(lián)軸器。香蕉的兩軸連接或者角位移比較大的時候，可以選用萬向聯(lián)軸器。當(dāng)工作中兩軸產(chǎn)生比較大的附加相對位移時，則應(yīng)該選用撓性聯(lián)軸器。 2、 聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和離心力的大小也會影響其選擇。對于高速的傳動軸，應(yīng)該選用平衡 精度較高的聯(lián)軸器。 3、 聯(lián)軸器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖的功能要求也應(yīng)適當(dāng)考慮。對于大功率的重載傳動，可以選用齒式的聯(lián)軸器。對嚴(yán)重沖擊載荷或者要求消除軸系扭轉(zhuǎn)振動的傳動，可以選用輪胎式的聯(lián)軸器。 因?yàn)榻^大多數(shù)的聯(lián)軸器都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以設(shè)計(jì)者的任務(wù)一般是選用而不是去設(shè)計(jì)。在選用時，轉(zhuǎn)矩的大小是一個比較重要的參數(shù)。 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下： 已知電磁鐵測試位移： L=15文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 設(shè)定測試完成時間： t=5s 所以，測試速度 V=L/t=3mm/s=180mm/用