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標題: 〖實例16〗簡單直線滑臺的設計 [打印本頁]

作者: 鬼魅道長 時間: 2015-1-14 10:00
標題: 〖實例16〗簡單直線滑臺的設計

〖實例16〗簡單直線滑臺的設計

直線滑臺是工業(yè)應用里比較廣泛的一種典型機構。

1. 問題描述

想設計一個直線運動機構,，負載2Kg,，中等速度,，往復行程大約120mm,，除原點外有3次停留,，定位誤差0.1mm左右,，初步考慮使用步進電機驅動絲杠來完成,，有哪些需要注意的地方,？另外還有別的更好更便宜的方案嗎？

2. 討論

電機+絲杠的組合在直線運動單元中應該是應用最廣泛的一種,，其原理不用懷疑,，但選用何種絲杠卻應該考究一下。提問者說,，在一些產品的標準件書上看到絲杠分精密滾珠絲杠,、壓軋滾珠絲杠、30度梯形絲杠三種,，但不明白這幾種絲杠具體有什么區(qū)別,，以及其分別應用的場合。

甲回答說,，前兩種都是滾珠絲桿：最初滾珠絲桿的絲桿體用圓鋼切削成型,，因切削表面光潔度不夠，再用成型砂輪磨出螺旋槽,。后來工藝發(fā)展,，絲桿體可以不再需要切削，直接壓軋而成,，并且壓軋后具有相當?shù)木瘸叽绾凸鉂嵍�,，在沒有很高精度要求的場合,，可以直接使用，于是就有了“壓軋滾珠絲杠”這一種類,；目前壓軋工藝制作的滾珠絲桿體還不能達到很高精度,，精密滾珠絲杠還必須采用磨削工藝，滾珠絲桿的螺母螺旋槽和絲桿螺旋槽間置有鋼球,，把螺母和絲桿間旋合移動從滑動變成了滾動,，所以可以高速輕巧動作；30度梯形絲杠是傳統(tǒng)的機械結構,，普通車床的絲桿就是很好的例子,。

乙補充說，方便起見,，這次的設計應以滾動直線導軌配合滾珠絲桿為宜,；直線運動器件和滾珠絲桿都可以很方便在市場購得，東西小,，所費也有限,；如果采用滑動導軌和30度梯形絲杠，不會有現(xiàn)成的,，恐怕都要設計和逐一加工出來,，費時費工，代價也許更高,。況且精度要求并不高,，一些便宜的絲杠和導軌都可以達到要求。

甲給出了如圖16-1的設計方案,，并解釋說,，導軌用了兩根表面淬火，磨削后鍍硬鉻的光桿,，配合加長直線軸承,，滑塊和導軌支架用硬鋁塊以線切割制作；絲桿用市售普通M12X1.75三角螺紋螺柱改制,，螺母用青銅相配,，絲桿與支座間用618系列的深溝球軸承支承，51000推力軸承和圓螺母消除軸向間隙,；光桿的價格約100元/米,，直線軸承幾十元一個，軸承幾元一個,，加上其它,，代價不會超過500元，這樣的結構,，完全可以適應要求的工況并有極長工作壽命,。

(, 下載次數(shù): 455)

提問者擔心三角螺紋的牙型不規(guī)范,，且螺距較小，運動起來速度不太理想,，甲回應說如果有這樣的擔心,，可以做一根4頭的，導程7mm,，應該夠了,，也比較適合步進馬達傳動。

丙同意甲的觀點,，牙型在這種輕負荷場合關系不大,，為加工方便，仍以普通三角為宜,；行程控制應該和用滾珠絲桿一樣,，差別在滾珠絲桿可以預緊消間隙,，而在這里的普通螺紋配合有間隙,，正反轉有空檔。但達到工況所要求的精度不會有問題,；即使增加一個消除螺紋配合間隙的結構,，也是低代價和容易的；4個位置,，兩端可以用止位擋塊,。中間兩個只好按計算的步進電機步數(shù)了。用步進電機,，無反饋,，丟步在所難免。每次循環(huán)后清零應無大礙,。

丙同時提出,，這樣低的精度要求，使用電機+絲杠的組合怕是浪費了,，不若使用氣缸驅動更為便宜,。二個很便宜的定位氣缸定兩個位，終點用擋塊,，起點當然什么也不用了,。氣缸的總價格不會很高。另一種選擇是一種行程125mm的氣動滑臺,，又簡潔又便宜,，只是定位精度問題需要考慮。使用磁性開關和三位五通閥結合,，由磁性開關響應時間不大于0.3毫秒和三位五通閥電磁鐵最短勵磁時間0.05秒看,，雖精度較差,，但只要重復性好，也許可用,。而帶有傳感器的精密氣缸價格太高,。

丁說，若擔心精度問題,，其實還可以用步進電機驅動固定在工作臺上的同步帶,，使用直線導軌導向，每次回原點清零,，定位誤差可以確實地控制在0.1mm之內,。

3. 結論

因為身處微電子行業(yè)，需要設備具有快速響應和運行能力,，最終提問者采取了甲的最后一套方案,，實際定位精度在±0.02左右，完全滿足要求,。這套設計因為要求極低,，所以把成本放在了第一位，如果精度要求很高的時候,，則電機+滾珠絲杠+直線導軌的組合就不能避免了,，加上合適的傳感器，效果非常好,，裝配時再調整好平行度和間隙,，就可以達到很高的精度。

https://zhuanlan.zhihu.com/c_1051171562501287936

作者: lbbmx 時間: 2015-1-14 10:29
案例分析,，道長真給力,。我們一般用壓軋滾珠絲杠，便宜呀,。

作者: LXK445604 時間: 2015-1-14 10:45
簡單實用的結構,，精典的案例分析，通俗易懂的對話講解,，這個值得頂,！

作者: peace80 時間: 2015-1-14 11:00
小滑臺大學問啊，這里面涉及機構,、材料,、氣動、傳感,、電磁,、伺服步進等知識。

作者: 水水5 時間: 2015-1-14 11:08
4頭的三角螺紋得專門加工吧,，成品不好買吧,？
我覺得還是梯形絲杠更合適,，這個市場上應該比4頭的三角螺紋常見的多。

作者: 925269815 時間: 2015-1-14 11:08
感謝道長,，案例分析很好,，很實在

作者: 天達國際 時間: 2015-1-14 11:48
案例學習比自己看書研究價值高，謝謝

作者: bruciegao 時間: 2015-1-14 12:17
想問一個速度也是要考慮進去的,，還有一個螺桿壽命

作者: 風雨1998 時間: 2015-1-14 13:23
感謝分享,。對各種傳動機構的精度不了解咋辦

作者: liuyanxue 時間: 2015-1-14 14:55
望大師案例可以出的多些快些很給力

作者: silencemay2015 時間: 2015-1-14 15:23
這——買一個才幾十塊錢，還要設計,？

作者: 翱翔天際 時間: 2015-1-14 16:53
分析得細微入理,！

作者: shiwandou 時間: 2015-1-14 19:32
這個案例很經典，值得學習,，常用的直線滑臺方案,。

作者: ananc7 時間: 2015-1-14 20:49
那請問靜音絲桿又是怎么一回事呢？

作者: 橋明 時間: 2015-1-14 21:21
案例經典,，值得頂?shù)淖髌贰?hr noshade size="2" width="100%" color="#808080"> 作者: xiaotiexia 時間: 2015-1-14 21:34
好專業(yè),！分析的好透徹！

作者: 中山華生 時間: 2015-1-15 09:50
做一根4頭的,，導程7mm?那我請問螺距多少?導程=線數(shù)x螺距

作者: 中山華生 時間: 2015-1-15 09:53
我弄錯了,原來螺距=1.75mm

作者: qq820647955 時間: 2015-1-15 10:11
學習了,、,。,。

作者: electrode11 時間: 2015-1-15 11:47
分析的很好，對絲杠用推力軸承預緊不是很了解啊,，基礎不牢

作者: 浪人tjl 時間: 2015-1-15 12:44
學習了

作者: 劉永青87 時間: 2015-1-15 21:10
這樣必看參考書學的更加實際和實用

作者: 倚竹凌霄 時間: 2015-1-15 21:35
大俠經驗豐富,，思路清晰，希望大俠以后能經常分享一些此類經典案例,，讓我們這些初學者漲漲見識,！

作者: 小冬張 時間: 2015-1-15 21:46
謝謝分享，受教了

作者: 破刀屠神 時間: 2015-1-15 21:57
很好

作者: unkill 時間: 2015-1-16 14:35
贊,，每例都追,，都認真細讀。謝謝道長

作者: RAJRLZD 時間: 2015-1-17 08:15
用甲的方案精度能達到+-0.02覺得懷疑,，普通螺紋傳動,？

作者: tiandiyun 時間: 2015-1-17 08:55
不錯的分析，到位

作者: 汪文博 時間: 2015-1-17 09:55

liuyanxue 發(fā)表于 2015-1-14 14:55
望大師案例可以出的多些快些很給力

如有一定精度要求,，如何保證自制圓柱導軌和滑塊無間隙,。兩導軌平行度如何保證，為何不買現(xiàn)成的直線導軌,。

作者: 一展刀鋒 時間: 2015-1-17 11:28
本例聯(lián)系道長前面的一起看效果應該更好

作者: icedtan 時間: 2015-1-17 12:51
對精度表示懷疑

作者: 變形金剛oo7 時間: 2015-1-17 13:13
米思米有現(xiàn)成的機構賣

作者: gyq720 時間: 2015-1-18 10:19
絲杠用慣了,，會考量這樣子嗎

作者: 蝸牛也很牛 時間: 2015-1-19 00:56
我們經常用當這些用thk的線軌,，真心貴

作者: 勇往直前82 時間: 2015-1-19 20:01
很好的設計思路，值得學習,！

作者: 有你真好2014 時間: 2015-1-19 21:12
收藏了,，值得學習

作者: 機器狼 時間: 2015-1-19 21:36
想起自己在機床廠用表打線軌和絲桿的日子

作者: 錢塘小春 時間: 2015-1-20 10:22
我看過一個同步帶滑臺，用兩個槽輪,，卡在兩個光軸之間,，穩(wěn)定性相當好

作者: 我愛9580 時間: 2015-1-20 14:09
案例分析，道長真給力,。我們一般用壓軋滾珠絲杠,，便宜呀。

作者: 一天八小時 時間: 2015-1-20 16:42
在選擇馬達的時候,，速度和定位精度是互相制約的,，比如定位精度±0.1mm, 共0.2mm，要想達到這個精度那么步進馬達的每一步前進大約至少要0.02mm吧,，那么如果對于移動速度也有要求,，比如一秒鐘走50mm，就是2500步,，市場上是否能找到一秒能轉超過2500步的步進電機呢,？小弟新人，還請給位老師解答,，謝謝,。

作者: js20060000 時間: 2015-1-20 17:12
分析的很到位啊,！

作者: 曾經我愛你 時間: 2015-1-20 17:27
學習了

作者: 古晨1100 時間: 2015-1-21 21:48
謝謝樓主

作者: 藍zuzu 時間: 2015-1-22 11:02
路過

作者: scxhm 時間: 2015-1-28 09:54
一個小小的滑臺道理還真多

作者: liupt888 時間: 2015-1-30 17:21
感謝樓主,，受教了

作者: jiaqs2014 時間: 2015-1-30 18:46
收藏下啊

作者: 機械結構-彎月 時間: 2015-1-31 10:23
小菜鳥學習了

作者: d414162 時間: 2015-2-1 13:04
大贊啊

作者: 自然力量 時間: 2015-2-1 13:13
以前用光軸做導向軸的，光軸買現(xiàn)成,，氣缸驅動升降臺

作者: 千里馬好 時間: 2015-2-2 14:03
案例分析很好鬼魅道長道友

作者: 原始人的錘子 時間: 2015-2-2 15:20
每次看下都感覺有所收獲

作者: yezhubenyue 時間: 2015-2-2 16:07
xiexie

作者: 非標UFO 時間: 2015-2-3 13:49
帶步進電機的直線模組,，行程500，價格600我買過一套哈哈

作者: kzj61007 時間: 2015-2-3 14:40
這是個好帖子,，果斷收藏

作者: 8086cpu 時間: 2015-2-5 15:46
這個實例真是好極了,，深受啟發(fā)，謝謝樓主,！

作者: chengzhi1986 時間: 2015-2-5 21:21
導桿用一根不是更節(jié)約成本嗎/

作者: bbk1 時間: 2015-2-6 09:49
很實用的東西,。支持。

作者: 想這好 時間: 2015-2-6 10:00
學習了

作者: hmhnh 時間: 2015-2-6 10:31
機械就應該細化結構利弊,，但看書太頭疼了,，還是大俠這樣整好，贊一個

作者: 新新額 時間: 2015-2-6 10:58

非標UFO 發(fā)表于 2015-2-3 13:49
帶步進電機的直線模組，行程500,，價格600我買過一套哈哈

真便宜,，以前去買過不帶伺服電機的直線模組都至少要1千多，而且行程才200的,。想問下大俠哪里有這東西賣,，有機會我也可以去買幾套。小弟在佛山這邊,。

作者: 宇越y(tǒng)y 時間: 2015-2-6 19:48
跟著學習

作者: 黃河源 時間: 2015-2-7 08:15
性價比是第一位的

作者: kingtigerfxp 時間: 2015-2-7 14:55
望大師案例可以出的多些快些案例學習比自己看書研究價值高

作者: cc_edmend 時間: 2015-2-7 15:25
學習學習

作者: kptang 時間: 2015-2-7 15:36
漲之勢啦~~~~~~~~~~

作者: 李澤 時間: 2015-2-7 21:04
先下載再看

作者: 羊白老 時間: 2015-2-8 13:03

作者: wangbenyang 時間: 2015-2-8 14:03
不錯

作者: yancnc 時間: 2015-2-9 10:12
利用同步帶把電機的運動轉換為直線運動,，適用于負載小速度塊精度要求較高（+-0.02mm）的場合且造價低，用于這種場合再合適不過了�,，F(xiàn)在軋制滾珠絲杠的價格與梯形絲杠的價格相差很小,，如果不要求自鎖的情況下建議使用滾珠絲杠，畢竟?jié)L珠絲杠效率高很多,。

作者: free 時間: 2015-2-9 15:25
支持樓主

作者: scuxyz 時間: 2015-2-9 22:00
定位精度最好采用二次定位

作者: 黑白先生 時間: 2015-2-9 23:41
謝謝洗了一次腦.

作者: yunpppl000 時間: 2015-2-10 23:08
學習了

作者: 變形金剛oo7 時間: 2015-2-11 11:26
學習了

作者: shideen 時間: 2015-2-12 14:37
個人覺得氣缸現(xiàn)在沒有優(yōu)勢,。。

作者: 蕭mj 時間: 2015-2-12 17:16
感覺比直接看書要容易明白一點,，頂

作者: 蟑螂_2012 時間: 2015-2-13 00:52
有條理,，分析透徹

作者: 王蒙0000 時間: 2015-2-13 08:08
又學習了，謝謝大俠分享經驗啊

作者: swjkyo 時間: 2015-2-13 12:28

簡單實用的結構,，精典的案例分析,，通俗易懂的對話講解，這個值得頂,！感謝分享

作者: shanchangzheng 時間: 2015-2-13 17:24
針對使用情況我從人工,、加工成本上說明下，我感覺這樣的結構也不是優(yōu)的,。
1.行程長度只有120mm,支撐端軸承位可以去掉,。
2.  a、兩端鋁件需要加工,，需要采購鋁料----下料---銑削---線切割加工---線切割加工，部設計門多,、周期長,。
   b、線切割加工中心距和軸承孔位精度不高,，不過考慮實際運用精度不高也沒有太大影響,。
   c、中間安裝螺母的矩形塊,，可能原料的尺寸比支撐端的料要大,，這就會造成原料采購規(guī)格多一種，加工也麻煩，需要鏜或者線          切割,，成本高,。
所以考慮：
1、兩端導軌支撐采用圓形直線導軌鋁座,，是標準件,，易采購，精度高,。如果空間夠的話可以采用帶鋁托導軌,，負載更好（不過最小規(guī)格的好像是SBR16的）。
2,、支撐絲桿部分采用帶座軸承,，看圖上比例，尺寸是可以的,。
3,、中間螺母固定采用一塊鋼板，選用滑塊（方形）,，與鋼板連接,，精度不嚴的話，鋼板10mm 厚可以火焰切割直接用,，不加工,，后期發(fā)黑看不出來。

請大家指正,！

作者: 無敵小蔣 時間: 2015-2-13 18:11
好東西,，先收藏，謝謝樓主

作者: 長槍破空 時間: 2015-2-14 08:40
以前設計過,，差不多就是這樣

作者: mrplplplpl 時間: 2015-2-14 08:50
謝謝樓主的帖子,學習了

作者: lisheng268 時間: 2015-2-16 15:40
仔細研究研究

作者: 風一樣的神 時間: 2015-2-16 16:56
值得借鑒學習

作者: qiushui1688 時間: 2015-2-19 08:16
很有實用性,！謝謝分享！

作者: 在別處chen 時間: 2015-2-19 17:33
我是機械設計的,，不懂電氣,，學習了！

作者: whb636918 時間: 2015-2-21 07:37
很好的設計十解說

作者: hawk23 時間: 2015-2-25 12:19
前段時間看了道長的這篇帖子,，并未引起很深的思考
但因為年前的一個項目,，我再看這篇帖子的時候，有了一些想法
不是關于滾珠絲杠的,，而是關于同步帶傳動的
有一臺小設備需要改造,，小設備上用了一個同步帶驅動的滑臺
滑臺運行的時候，再回程的時候出現(xiàn)爬行
后來拆開防塵罩,，發(fā)現(xiàn)如下問題：
1. 同步帶沒有張緊,，且電機支架長時間未重新張緊,，同步帶松弛，回程時同步帶與帶輪之間有滑動
2. 滑臺固定在同步帶上層,，而回程時,，同步帶下層受拉
如果重新張緊皮帶，問題應該可以解決
現(xiàn)在想請教下,，在設計同步帶的時候,，固定端在上層和下層有區(qū)別么？有專門做過這個研究的嗎,？

作者: zhancaijinbao 時間: 2015-2-25 18:22
從頭看到結尾,，對我這種新人很有幫助，謝謝樓主

作者: qq38829895 時間: 2015-2-25 20:00
銅套的磨損是否要考慮,？

作者: stoplonely 時間: 2015-2-28 17:04
經典絲桿機構,。

作者: liao123 時間: 2015-3-15 15:59
學習了

作者: 降臺詩春 時間: 2015-3-16 08:30
學習后感覺受益匪淺

作者: dotaman 時間: 2015-3-19 16:41
拿板凳學習。

作者: wyg20140218 時間: 2015-3-30 21:05
"即使增加一個消除螺紋配合間隙的結構,，也是低代價和容易的,；"
多頭螺紋的自鎖性是低于單頭螺紋的。一般這種場合是螺母與螺桿配對加工的,，存在一定的間隙是不可避免的,。常用的消除間隙的方法是1.用兩個螺母對頂；2.采用彈簧墊,；3.采用止動墊,；4.涂粘合劑。但是這是在固定的時候用的吧,。文中提及的增加一個消除螺紋配合間隙的結構指的是在動態(tài)的情況下吧,？一時想不起這機構該如何做，能不能再介紹一下,？

作者: 1115432780 時間: 2015-3-30 21:35
分析受教了

作者: wo103838 時間: 2015-4-3 13:59
道長什么時候更新下一波,，期待，哈哈

作者: skyyun 時間: 2015-4-5 12:25
好帖,，學習了,，不過看回帖內容，感覺如果不是保持靜止支持力的話,，還是不推薦t型絲桿,，傳遞效率太低了。

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