毕业论文-塑料拉丝机辅机无级变速机构设计.doc

毕业论文（设计）

论文题目 塑料拉丝机辅机无级变速机构设计
（英 文） Design on speed stepless mechanism
for plastic drawbench of auxiliary e

摘 要

本课题主要研究塑料拉丝机辅机无级变速机构。拉丝机由于技术比较落后，不能保证收丝的卷筒实现无级变速，从而使塑料丝的线速度不断增大，最终导致塑料丝被拉断，极大地影响了拉丝的质量。所以，为了提高拉丝质量和生产效率，完善拉丝机整机的配置，使之在同类产品中具有较强的市场竞争力，我们必须设计出与主机相匹配的塑料拉丝机辅机和无级变速装置。
本次毕业设计对象是塑料拉丝机变速机构，该装置主要要实现塑料拉丝机的收丝卷筒无极变速。本装置主要由测量装置通过电压、电阻发生变化，从而使步进电机带动滚珠从而带动主电机上下移动使带轮中心距发生变化，从而压缩带轮的锥轮使它线速度发生变化，起到改变卷筒速度，最终达到无级变速目的。带传动具有以下特点：传动带具有挠性，能缓和冲击，吸收震动传动平稳噪音小，过载时传动带在轮缘上打滑，可以避免其他零件破坏，起到保护整体的作用；机构简单，制造安装精度要求低，制造成本低维护方便。
这种设计的优势在于：系统的响应速度较快，精度较高，步进电机可取δ=0.01~0.02mm。而且光电传感器解决了以往用位移传感器而带来的传感器以及塑料丝的磨损问题，增加了传感器的使用寿命的同时也解决了塑料丝因与位移传感器摩擦而使丝拉断这一技术难题，使拉出的塑料丝质量更好。

Abstract
The main topic of plastic wire drawing machine Auxiliary Variable institutions. Backward because of technical drawing machine, wire reel can not guarantee to achieve continuously variable income, so that plastic wire speed is increasing, eventually leading plastic wire pulled off, which greatly affect the quality of the drawing. Therefore, in order to improve drawing quality and production efficiency, improve the configuration of machine drawing machine, making similar products with strong market competitiveness, we must work out the plastic to match the host machine and variable speed wire drawing machine device.
The graduation project is a plastic object drawing machine speed change mechanism, the device is mainly to achieve the closing of plastic wire drawing machine infinitely variable speed reel. The device consists of a voltage measurement device, resistance to change, so that the stepper motor drives the ball to move up and down the main motor driving the pulley center distance change, thus reducing the cone pulley wheel speed changes it has played Reel speed change, the ultimate aim to achieve continuously variable. Belt drives have the following characteristics: a flexible belt that can ease the impact, absorbs shock smooth transmission noise, overload on the belt slipping in the rim to avoid damage to other components, play a protective role in the whole; organization is simple, manufacture and installation of precision low demand, low manufacturing cost and easy maintenance.
The advantage of this design: the system response speed, high precision, stepper motor desirable δ = 0.01 ~ 0.02mm. And photoelectric sensors to solve the past brought about by displacement transducer and plastic wire wear sensors, increasing the service life of the sensor also solve the plastic wire due to friction, and displacement sensor fault strands of the technical problems, so that better quality out of the plastic wire.

目 录
1绪论..................................................................1
1．1课题及课题意义.....................................................1
1．2国内外同类产品的研究方向.........................................2
1． 3设计思路...........................................................3
2、总体方案设计......................................................5
2．1无级变速机构的方案设计............................................5
2．2检测系统的方案设计.................................................5
2．3伺服系统的设计.....................................................5
3、分析与计算.........................................................7
3．1无级变速机构的设计和计算....................................7
3．1．1确定变速机构的变速范围................................7
3．1．2分离锥轮尺寸的计算........................................7
3．1．3皮带周长L的计算...........................................8
3．1．4加压弹簧的计算..............................................9
3．1．5宽三角皮带强度计算.......................................11
3．1．6最大值的计算...............................................12
3．2进给传动机械系统的设计和计算...............................13
3．2．1导轨的设计与选型..........................................13
3．2．2滚珠丝杠螺母的选型.......................................15
3．2．3滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验.....................17
3．2．4滚珠丝杠螺母副临界转速的校验........................17
3．2．5驱动电机的选型与计算.....................................17
3．3控制系统的设计和计算.........................................19
3．3．1检测与信号处理电路的设计.................................19
3．3．2闭环控制伺服系统的设计....................................27
4、总结与展望........................................................29
5、致谢................................................................31

1.绪论
1．1课题及课题意义
随着中国加入WTO，我国与世界的交流日益增多、产品的竞争越来越激烈，这不光是价格的竞争，更重要的是产品质量、科技含量以及售后服务的竞争。在我国塑料加工业中，几乎1/3~1/2 的塑料制品是通过拉制成型来完成。作为塑机的第二大类产品，拉制成型机组的产量和销售额约占塑料机械的20%~25%，其生产厂家分布在机械、轻工、化工、石化、建材、军工等行业，在地域上多集中在塑料加工业发达地区，如江浙、辽宁、山东、广东等东南沿海地区。全国124 家主要塑机企业工业总产值为38.7 亿，东南沿海就占了70%以上；全国生产拉丝机的厂家超过百家，多数为民营或乡镇企业，约占塑机行业厂家的60%，拉丝机的品种占塑料机械品种的20%，这个比例还有逐年上升趋势。全国每年能够生产300 台(套)以上拉丝机机组的厂家仅有3~4 家，大部分企业只能生产低档次的老产品，难以达到经济规模，尤其在控制水平、效率、精度、可靠性和成套性等方面与发达国家相比差距较大。由于专业水平和产品技术含量低，决定了产品的附加值低，从而使企业的整体效益不高，在国际竞争中处于劣势。因此，要在市场竞争中立于不败之地，必须提高企业的科技创新能力，使企业能够自主研发科技含量高的，高效低能耗的，能够满足市场需求的产品。一般国产拉丝机由以下几个部分组成：挤出机主机、冷却装置、烘箱、拉伸装置、定型加热烘箱和分丝卷绕机等，以聚乙烯、聚丙烯等为原料生产塑料扁丝。在这些组成部分中，以拉伸装置最为重要。以往的国产拉丝机由于技术比较落后，不能保证收丝的卷筒实现无级变速，从而使塑料丝的线速度不断增大，最终导致塑料丝被拉断，极大地影响了拉丝的质量。所以，为了提高拉丝质量和生产效率，完善拉丝机整机的配置，使之在同类产品中具有较强的市场竞争力，我们必须设计出与主机相匹配的塑料拉丝机辅机和无级变速装置。

图1-1塑料拉丝机

1．2国内外同类产品的研究方向
1、江苏常州江南塑料机械厂研制成功新型塑料平膜拉丝机。该机组由SJ--65B挤出机主机、平模头、冷却水箱、剖丝牵伸加热烘箱、五辊牵伸装置、定型加热烘箱和分丝卷绕机等组成，以聚乙烯、聚丙烯等为原料生产塑料扁丝。其主机为挤塑膜专用挤出机。长径比大，塑化性能好，控温精度高，有较完善的控制系统，能准确无误、协调地控制挤出机的各种动作，使挤出机的温度、压力和流量等控制在工艺条件所规定的范围内， 从而生产出高质量的产品。这一设备的料筒螺杆采用38 铬钼氮化钢，辅机的电动机采用电磁调速电机进行无级调速，操作简便灵活，能保证牵引和卷绕速度一致，比同类产品实用，投放市场后深受中小企业欢迎。
2、国产拉丝机收线张力控制技术比较落后，小型拉丝机控制的成品线径在0.2mm左右，拉制过程中断线频繁，一次断线的收线容量一般不超过1.0公斤，这与发达国家的同类设备相比差距甚大。国产拉丝设备在机械性能方面与进口设备的差距并不太大，最大的差距是表现在电气控制方面。改进原机张力控制系统，实现大容量收线一直是线材生产行业追求的目标，并为此作了不少工作，取得一定的成效。作者与山东新太漆包线厂合作，在分析了原机控制系统存在的主要问题之后，结合实际研制出一种新型的收线张力控制系统，为国产老设备的技术改造提供了一种新的途径。、
3、近几年来做为水泥、化肥、蔬菜、矿产品、防洪、军用物资包装用的塑料编织袋的发展十分迅速, 对所用的拉制扁丝的质量要求越来越高, 从而不但对拉丝设备的单机性能, 而且对整机组合的工艺配套性提出了更高, 更严格的要求。有些小型工厂, 在工艺配套性方面往往没有能力或者重视不够, 造成设备安装后运转不正常, 导致不能生产或者生产不稳定。到目前为止, 还未发现有文章系统地对这种情况进行分析, 和提出改进方法。本文结合一厂家的典型情况, 对其引进的拉丝机进行系统的分析, 并将改进的方法和结果作出阐述。2# 拉丝机组的主机、牵伸机、收卷机三大部分分别由三个不同的厂家购进, 该机经安装调试生产后, 发现它们之间存在一些问题。1. 第二牵伸转速同主机转速不匹配、机组不能高速运转。即主机采用20KW 的直流电机拖动, 由于电源部份的主电路采用三相桥式半控整流, 以双闭环自动控制系统控制速度, 因而主机转速能根据工艺要求从0~90r/min 可调, 并能稳定在给定的转速上。牵伸机的第一牵伸因工艺要求转速低, 能适应主机高速运转, 但第二牵伸基于工艺要求转速高, 而实际运转中的最大转速只能和主机的70r/min 匹配, 即第二牵伸不能和主机高速运转相匹配。而且主电路电流波动较大, 影响塑料扁丝的产品质量。因此, 机组产量低,消耗高, 从而, 增加了生产成本, 降低了经济效益。
4、SPL-90 -162 塑料平膜拉丝机组
该机组为融合国际先进技术之结晶，采用国外先进技术自行设计制造．具有速度高、产量高、能耗低、原材料消耗低、运行平稳、操作调整方便、控制灵敏可靠等特点，达到国际同类产品水平。被国家确定为替代进口信得过产品。荣获轻工部优秀新产品科技进步二等奖和首届全国轻工业博览会银奖。
用途：适用于以聚丙烯，高密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯为原料，生产编织机所需的各种标准扁丝。
主要特点为主机采用新型高效挤出部件，挤出量80-280kg/h。长效过滤器三班运行，一周换网一次，年增加产量110 吨．减少废丝12 吨。
配有自动上料，边丝闭路回收，废丝回收，静电消除等装置；电器件由日本富士和法国TE 公司提供．整进采用进门微机系统控制，灵敏可靠，加热温度，牵引速度，螺杆转速和溶体压力均由数字仪表显示。收卷机配用张力自调装置，绕丝质量好。
主要技术规格：
l 、挤出螺杆：φ90mm/ 33 : 1
2 、模头宽度：1050mm
3 、生产速度：100-200m / min
4 、扁丝产量：100-200kg / h
5 、扁丝规格：84 -266Tex
6 、收卷绽数：162 绽
1．3设计思路
为了解决这一技术难题，我们准备通过闭环控制系统来控制卷筒的转速。方法如下：在卷筒上增设一法兰，法兰上开1×L的矩形孔（L为卷丝的最大半径）。使用光电池来测量入射光面积的大小，从而得到卷丝的瞬时半径，经计算可得其瞬时线速度。由于在光的照度一定时，光电池的短路电流ISC与受光面积是线性关系，那么在光强相同的条件下，受光面积=电池感光面积-拉丝挡光面积：ISC=K×S挡，故可实时检测拉丝挡光面积。
拉丝半径R=L，R0=R+r。带轮的转速为n,故线速度V=2πn(R+r)/60
=πnR0/30
可见，当卷筒的角速度n为常数时，线速度就为常数。我们可以利用带轮无级变速装置，然后将驱动带轮的电机与滚珠丝杠相连接，用步进电机驱动滚珠丝杠。当光电池测量到的信号经过数、模转换与后续电路的放大、整形、调制，将信号输入微机（单片机），然后使步进电机转动来带动装在丝杠上的普通电机作往复运动，从而实现卷筒的无级变速。这种设计的优势在于：系统的响应速度较快，精度较高，步进电机可取δ=0.01~0.02mm。而且光电传感器解决了以往用位移传感器而带来的传感器以及塑料丝的磨损问题，增加了传感器的使用寿命的同时也解决了塑料丝因与位移传感器摩擦而使丝拉断这一技术难题，使拉出的塑料丝质量更好。

图1-2 无极变数机构

2.总体方案设计
2.1无级变速机构的方案设计
由于自动机的工作特征，要求自动机的变速机构应满足如下几点：
1、 自动机能在运转中变速，这和一般机床的变速有明显区别；
2、 自动机在调速时运转平稳，且仍能正常工作；
3、 调速范围尽可能大，理想的调速范围是从0至最大工作速度，且能任意连续可调；
4、 调速方便，调速精度高、速度稳定性好；
5、 结构简单，制造容易，成本低廉。
综合以上的要求，我们选择带轮式无级变速机构。带轮式无级变速机构是由一对或两对可分离的锥轮组成，利用较宽的三角形胶带进行转矩传送。从几种机构的结构中我们选取单向分离锥式结构作为我们的设计方案。
2.2检测系统的方案设计
检测系统是机电一体化产品中的一个重要组成部分，用于实现计测功能。机电一体化对检测系统在性能方面的基本要求是：精度、灵敏度和分辨率高；线性和重复性能好；抗干扰能力强；静、动态特征好。除此之外，为了适应机电一体化产品的特点并满足机电一体化的需要，还对传感器及其检测系统提出了一些特殊要求：如体积小、价格便宜、便于安装与维修、耐环境性好等。
通过调研，结合上几届毕业设计的经验，我们初步选取了两种传感器：位移传感器与光电传感器，它们的优点是：都具备较高的精度与灵敏度且在实际检测中广泛应用，体积小、价格便宜、便于安装与维修。但是位移传感器有一个较大的缺点是：必须与所测量的物体接触，这对于塑料丝这种不耐磨的产品是一个很大的缺陷。
它直接影响了产品的质量，也使传感器的寿命大打折扣。而光电传感器解决了以往用位移传感器而带来的传感器以及塑料丝的磨损问题，增加了传感器的使用寿命的同时也解决了塑料丝因与位移传感器摩擦而使丝拉断这一技术难题，使拉出的塑料丝质量更好。
2.3伺服系统的设计
由于系统精度要求较高，开环伺服系统满足不了要求，所以我们采用闭环控制的伺服系统。利用带轮无级变速装置，然后将驱动带轮的电机与滚珠丝杠相连接，用步进电机驱动滚珠丝杠。滚珠丝杠带动工作台上的交流电机运动又与带轮无级变速装置连接。当光电池测量到的信号经过数、模转换与后续电路的放大、整形、调制，将信号输入微机（单片机），然后使步进电机转动来带动装在丝杠上的普通电机作往复运动，从而实现卷筒的无级变速。（见图1-2）

3.分析与计算
3.1无级变速机构的设计和计算
3.1.1确定变速机构的变速范围
根据湖北煤炭机械厂生产的0.3SL型塑料拉丝辅机的技术参数，牵伸辊筒的直径为：215mm，聚乙烯圆丝直径：0.15~0.3mm，选取单向分离锥式结构，带轮式无级变速机构的变速范围为：
第Ⅰ类单分离锥轮 =2.6
3．1．2分离锥轮尺寸的计算
下图是皮带截面与锥轮的集合尺寸的关系图。图中胶带截面处于上下两个极限位置时锥轮半径为和；为了使两个锥轮端面不相碰（即有间隙，其最小间隙为Δ。）

图3-1胶带的截面尺寸
胶带的截面尺寸如图所示：
a0: 胶带形心层的宽度；
y0: 胶带形心层至顶面的距离；
h: 胶带的高度；
Φ: 胶带的楔形角；
l: 胶带的长度；
由图中ΔABC可知：
BC=
因为
代入化简得
式中Δ一般取0.05 a0
从公式中可以看出，增加变速机构变速范围的方法有：
（1）增大的比值
无级变速皮带应该比普通标准皮带宽。但是，如果比值太大，会引起胶带横向刚度的不足，使工作稳定性下降。目前普通标准三角皮带的=1.33~1.42，而宽三角皮带的=2.2~4.9。在设计时，对传递功率较小，而要求变速范围较大时，值可选大值；反之选取小值。
（2）减少值
减少值，也可增加，但同时会增加皮带的弯曲应力，降低其寿命。因此，为了减少值，采用带齿形的宽三角皮带。这样可使皮带的弯曲应力增加。
（3）减小皮带楔形角
减小皮带楔形角也可以增加。皮带的楔形角和皮带轮的槽角间的关系为式中一般取。
减少皮带轮槽角，不但可以增大变速范围，还可以增加所传递的圆周力，但是皮带的横向变形会增大。所以对较大的宽三角皮带，角不宜取得过小。从上海地区使用的情况来看，角一般取。从国外资料看角为。
综上分析，为了扩大变速范围，皮带应宽些，楔形角应小些，皮带纵向柔性和横向刚度应好些。经查表分析得：
a0=29.7 mm , h=13mm , Φ= 。此时带轮的小径为：=100mm，大径为=260mm。
3.1.3皮带周长L的计算
皮带长度L的计算公式与普通三角皮带一样，即
对宽三角皮带长度进行计算时，可采用i=1, 即
进行初算
所以
A为两轮中心距，D为传动比i=1时的锥轮直径。
3.1.4加压弹簧的计算
活动锥轮在弹簧的直接作用下，当皮带处于时，锥轮压紧弹簧，当皮带处于时，弹簧就放松一些，弹簧的压缩和放松，主要决定与皮带所引起的轴向力K和皮带所传递的圆周力P，其关系如下：
K=cos
式中： f－摩擦系数；
　　 β－贮备系数；
当f=0.3时主动轮β=1.7-2.2，从动轮β=1.2-1.4。当皮带在处时的轴向力为，扭矩为；相应的皮带在处时的轴向力为，扭矩为，则
=·cos
=

考虑到传动的恒扭矩特点，即

则可得 （1）
根据弹簧特性，有如下关系

式中，x为锥轮的位移量。

代上式得
（2）
将式（1）和式（2）平衡，可得

式中： ——皮带在处时弹簧变形量；
——皮带在处时弹簧变形量。
如果弹簧作用于主动锥轮，则

这时，输入轴的扭矩不变，转速不变，故称之为恒功率传动。
如果弹簧作用于从动锥轮，则

这时，输出轴的扭矩不变，故称之为恒扭矩传动。若在调速时两个锥轮作大小相等方向相反的轴向移动，则

这样，已知、、及值，就可在《机械零件手册》中选择弹簧形式和尺寸等参数。
经过查表，弹簧的参数为：
d=5mm；D=85mm；；
轴向间距；
展开长度：
螺旋角：,对于螺旋压簧，
弹簧的材料为65Mn，根据图3-1可知：当传动比最大时，带被拉伸，此时弹簧的变形量为最大：λ=42.7mm。圆柱螺旋弹簧受载后的轴向变形量λ，可根据材料力学关于圆柱螺旋弹簧变形量的公式求得，即：

可知此时弹簧所受载荷为：

其中，n为弹簧的有效圈数，G为弹簧的切变模量。
由弹簧的变形所引起的带的拉力如下图所示：
图3-2弹簧变形引起带的拉力原理

可知：带轮所受的摩擦力f与带轮所受的正压力N的合力F’与弹簧的张力F平衡，故：

f、N分别投影到竖直方向：那么带所收的拉力

3.1.5宽三角皮带强度计算
宽三角皮带强度饿计算与普通三角皮带一样，他所传递的功率N为
··
式中 z——皮带根数，无级变速传动时，z=1；
——单根皮带在包角为180°平稳工作时能传递的功率
(kW)
式中 P——圆周力，P=[k]·F（）;
F——皮带截面积，（）
[k]——皮带许用有效应力，对单根皮带
（）；
V——皮带速度（）。
当输入转速 、皮带在最小直径初作恒功率传动时，单根皮带所能传递的功率可按上式计算。
所以皮带的许用有效应力
小轮的包角：

故最大有效拉力为：
为了保证带传动的稳定性，取=，当紧边拉力为时，有：

A为带的横截面积。
3.1.6 最大值的计算
当卷筒上的塑料丝卷到最厚时，其半径为最大值。知道了此最大值就可以得到塑料丝的最大半径，从而可以得到光电池检测系统的通光口径。
初选电动机，该电动机为工作台上固定的电动机（见图1-2）。其作用为：以恒定的速度输出转矩，通过无级变速机构和带传动来带动工作机上的卷筒进行圆周运动，自己本身随工作台在滚珠丝杠的带动下作往复运动。初选电动机的型号为：Y801-4型三相异步电动机，其额定功率P=0.55KW，=1390r/min。由：

可知：=534.6r/min
线速度：

当最大时，

那么我们可以取法兰直径为Φ570mm，通光孔的长度为
3.2进给传动机械系统的设计和计算
3.2.1导轨的设计与选型
导轨主要用来支撑和引导运动部件沿一定的轨道运动。在导轨副中，运动的一方称为动导轨；不动的一方称为支承导轨。动导轨相对于支承导轨运动，通常作直线运动和回转运动。
对导轨的要求：
1、 导向精度高
导向精度主要是指导轨沿支承导轨运动的直线度和圆度。影响导向精度的主要因素有导轨的几何精度、导轨的接触精度、导轨的结构形式、动导轨及支承导轨的刚度和热变形，还有装备质量。
2、 耐磨性好及寿命长
导轨的耐磨性决定了导轨的精度保持性。动导轨沿支承导轨长期运行会引起导轨的不均匀磨损，破坏导轨的导向精度，从而影响机床的加工精度。例如：卧式车床的铸铁导轨，若结构欠佳，润滑不良或维修不及时，则靠近床头箱一段的前导轨，每年磨损量达，这样就降低了刀架移动的直线度对主轴的平行度，加工精度也就下降了。与此同时，也增强了溜板箱中开合螺母与丝杠的同轴度误差，加剧了螺母与丝杠的磨损。
3、足够的刚度
导轨要有足够的刚度，保证在载荷作用下不产生过大的变形，从而保证各部件间的相对位置和导向精度。
4、 低速运动的平稳性
在低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行。进给运动的爬行将提高被加工表面的表面粗糙度值，故要求导轨低速运动平稳，不产生爬行，这对于高精度的机床尤其重要。
5、 工艺性好
设计导轨时，要注意到制造、调整和维护的方便，力求结构简单、工艺性好和经济性好。
滚动直线导轨的计算就是计算起距离额定寿命或时间额定寿命。而额定寿命主要与导轨的额定动负荷和导轨上每个滑块所承受的工作载荷F有关。额定动负荷值可以从样本上查到。每个滑块所承受的工作载荷F则要根据导轨的安装形式和受力情况进行计算。
额定动负荷是指导轨在一定的载荷下行走一定的距离，的支承不发生点蚀，这个载荷称为滚动直线导轨的额定动负荷，这个行走距离称为滚动直线导轨的距离额定寿命。如果把这个行走距离换算成时间，则得到时间额定寿命。
距离额定寿命H和时间额定寿命可以用以下公式计算：

式中： ——硬度系数，一般要求滚道的硬度不得低于58HRC，故通常可取=1；
——温度系数；
——接触系数；
——精度系数；
——载荷系数；
——额定动负荷；
——计算载荷。
由于导轨的载荷非常小，且运动速度低，其寿命必定满足要求，那么我们只依据其安装尺寸来确定其实际尺寸。

3.2.2滚珠丝杠螺母的选型
滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置，它的特点有：
（1） 传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠螺母副的传动效率，比普通丝杠（梯形丝杠）高倍。因此，功率消耗只相当于普通丝杠的。
（2） 若给予适当预紧，可以消除丝杠和螺母之间的螺纹间隙。反向时就可以消除空载死区。从而使丝杠的定位精度高，刚度好。
（3） 运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
（4） 具有可逆性，既可以从旋转运动转换成直线运动，也可以直线运动转换成旋转运动。也就是说，丝杠和螺母都可以作为主动件。
（5） 磨损小，使用寿命长。
（6） 制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本较高。
（7） 不能自锁。特别是对于垂直安装的丝杠，由于其自重和惯性里的作用，下降时当传动切断后，不能立即停止运动，故需要增加制动装置。
滚珠丝杠的精度等级：
国家标准GB/T 17587.3——1998将滚珠丝杠分为定位滚珠丝杠副（P）型和传动滚珠丝杠副（T）型两大类。滚珠丝杠的精度等级共分为七个等级，即1、2、3、4、5、6、7、10级，1级精度最高，依次降低。
滚珠丝杠的精度指标如下：
1) 行程内允许的行程变动量；
2) 300mm行程内允许的行程变动量；
3) 有效行程内允许的行程变动量；
4) 目标行程公差
5) 有效行程内补偿值C。
滚珠丝杠的精度选择
根据JB/GQ1140——1989的规定，坐标轴的反向值主要取决于该坐标轴的摩擦死区误差值的大小，而定位误差一是取决于滚珠丝杠自身的螺距误差的影响，二是取决于由传动系统刚度变化产生弹性变形而引起的定位误差的影响。因此，坐标轴的摩擦死区误差值，滚珠丝杠自身的螺距误差和由传动系统刚度变化产生弹性变形而引起的定位误差始终是滚珠丝杠的精度选择的依据。而对滚珠丝杠选择中进行的种种计算都是为了求、值而展开的。
由传动间隙所引起的工作台等效死区误差
式中，p是丝杠导程（mm）；是第i个传动副的间隙量（rad）；是第i个传动副至丝杠的传动比。
由摩擦力引起的死区误差实质上是在驱动力的作用下，传动机构为克服静摩擦力而产生的弹性变形，包括拉压弹性和扭转弹性变形。由于扭转弹性变形相对拉压弹性变形来说数值比较小，常被忽略不计，于是拉压弹性变形所引起的摩擦死区误差为

式中，是导轨静摩擦力（N）；是丝杠螺母副的综合拉压刚度。
由电气系统和执行元件的启动死区所引起的工作台死区与上述两项相比很小，常被忽略。如果再采取消除间隙措施，则系统死区误差主要取决于摩擦死区误差。假设静摩擦力主要有工作台重力引起，则工作台反向时的最大反向死区误差（mm）可按下式求得

式中，m是工作台质量（kg）；g是重力加速度，；是导轨静摩擦系数；是丝杠——工作台系统的纵振固有频率（rad/s）。
由上式可见，为减小系统死区误差，除应消除传动间隙外，还应采取措施减小摩擦，提高刚度和固有频率。对于开环伺服系统为保证单脉冲进给要求，应将死区误差控制在一个脉冲当量以内。
一般情况下，滚珠丝杠的精度选择按以下公式计算：
1、 对于在开环系统中使用的滚珠丝杠，有
（定位精度-）
（300mm定位精度-）
2、 对于在半闭环系统或可以进行行程补偿的开环系统中使用的滚珠丝杠，有：
（定位精度-）
（300mm定位精度-）
对于滚珠丝杠的选择，我们选取国产FF型滚珠丝杠。 FF型微型滚珠丝杠副， 小导程的微型螺母，安装尺寸特小。尺寸系列FF型 内循环单螺母式滚珠丝杠副 径向安装尺寸小,安装简便，无预紧。作为传动（T类）,应用范围最为广泛。经增大钢球直径预紧（FFZ)，也可用于低精度定位（P类）。

图3-3滚轴丝杠
3．2．3滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验
本工作台的滚珠丝杠支撑方式采用预拉伸结构，丝杠始终受拉而不受压。因此，不存在压杆不稳定问题。
3.2.4滚珠丝杠螺母副临界转速的校验

而本工作台的运动极其缓慢，滚珠丝杠螺母副的最高转速必定远远小于其临界转
由于其载荷小，运动缓慢，工作条件较好，故其寿命也肯定符合要求且机械系统的刚度也必定足够。
3.2.5驱动电机的选型与计算
1．计算折算到电动机上的负载惯量
滚珠丝杠的转动惯量
式中：ρ：材料密度,对于钢，；
D：滚珠丝杠各段回转体的直径（cm）
L：滚珠丝杠各段回转体的长度（cm）
J：滚珠丝杠各段回转体的序号。

2．计算联轴器的转动惯量
经查表得：=
3．折算到电动机轴上的移动部件的转动惯量J
工作台的重量为：

工作台上电动机的重量为：
故总重量 ：

故
4．折算到电动机轴上的负载力矩

摩擦负载力矩 ：

其中，取0.9，=1575N。
由滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩
：滚珠丝杠螺母副的效率。取=0.94
为了使机械传动系统的惯量达到较合理的匹配，系统的负载惯量与步进电机的惯量之比一般应满足下式：

故选择国产BF系列反应式步进电动机，其型号为：110BF003
3.3控制系统的设计和计算
3.3.1检测与信号处理电路的设计
我们选取国产2CR51硅光电池作为检测器件，其光电特征曲线如下图：

图3-3国产3CR51硅电池光电特征
它的各项参数为：
开路电压：450-600mV/E=1000W/
短路电流：36-60mA/E=1000W/
输出电流：35-45mA，取40mA。
尺寸大小：长×宽=20mm×10mm
根据上面计算知道：透光孔的尺寸取160mm×10mm，那么需要8块该型号的光电池并排连接。
光电池为模拟式传感器，模拟式传感器为目前应用最多的传感器，其输出是与被测物理量相对应的连续变化的电信号。检测系统如图所示：
在图3-4中，震荡器用于对传感器信号进行调制，并为解调提供参考信号；量程变换电路的作用是避免放大器饱和并满足不同测量范围的需要；解调器用于