PLC步进电机驱动的单轨道平面关节型机器人设计+CAD图纸(9)
T=0.5 N∙M
由于没有考虑丝杆的效率，因转动惯量等因素而引起的误差以及步进电机在较高转速下扭矩会较大幅度降低的因素。所以取安全系数S=3，则可得电机力矩为：
T_0=0.5×3=1.5
综合以上计算，选取56BYG250D-0241型号步进电机，其可保持的稳定转矩为1.72 N∙M,其外形尺寸为 56mm*56mm*76mm.
基座的上下电机的选取也可以用同样的方法。由于基座的上下电机为垂直布置，电机的选取上则安全系数要比水平布置大。综合以上则选取步进电机的型号为56BYG250D-0241型，其可保持的稳定转矩为1.72N∙M，外形尺56mm*56mm*76mm.
4.2 齿轮的校核
本次毕业设计中，机器人属于较高精度工作机械，速度不高，因此选用6级精度。并且在设计的过程中该齿轮采用调制处理，齿面硬度为220-280HBS，大齿轮正火处理，齿面硬度为200-240HBS.
按齿面接触疲劳强队进行校核。该传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为疲劳点蚀，在此首先对齿面接触疲劳强度进行校核，再对齿根弯曲疲劳强度校核。
首先按照齿面接触疲劳强度进行校核：
式子中：d_1为小齿轮的直径；
K为齿轮的使用系数，在本设计中取K=1.2；
〖 T〗_1为齿轮的传动扭矩，在本毕业设计中所确定的最大转矩为T=1.5N∙M，取T_1=1.5N∙M；
∅_d为齿宽系数，本设计中∅_d=0.3；
zh为节点区域系数，标准直齿轮正确安装时zh =2.5；
ze为齿轮材料弹性系数，由表查的 ze =189.9
u为齿数比，即大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，本设计中u=2；
取安全系数 S_H=1 ， 得 [σ_H ]=200mpa
表4.1齿轮材料弹性系数ze （ ）
大齿轮材料
小齿轮材料
钢
铸 钢
铸 铁
球 墨 铸 铁
钢 189．8 188．9 165．4 181．4
铸 钢 188．9 188．0 161．4 180．5
按一年300天，两班工作制计算，步进电机按照600r/min，应力循环次数
代入数据得
d_1≥6.6mm
满足要求；
式中：z_1为小齿轮的齿数，z_1=23；
[σ_F ]为允许齿根弯曲疲劳强度，查得δ_Flim=600,取安全系数 S_F=3 ， [σ_F ]=200 mpa;
齿形系数Y_Fa=2.69 Y_Sa=1.575;
代入数值得 m≥0.1；满足强度。
4.3 滚珠丝杆副的设计计算
初定参数：工作台总质量：m =30㎏ ；
导向面的阻力：f=15N；
行程长度：l=2000mm；
最高运动速度：V =100mm/s；
电机的转动惯量：J =4.28×10 kg•cm ；
工作台与导轨滑动表面的摩擦系数：µ=0.015；
滚珠丝杠的传动效率：η=90%.
（1）选定导程
已知电机设定转速 =600r/min，根据此转速与最大进给速度来选定丝杠导程。电机直接与丝杠连接，所以减速比i=1。为了满足最大进给速度要求丝杠具有的最小导程：
= =5mm