y數(shù)控工作臺課程設計

1、本科生專業(yè)課程設計學生姓名：學 號：專業(yè)名稱：班 級：指導教師：2014年5月任 務 書 錯誤!未定義書簽。二、總體方案的確定 錯誤!未定義書簽。三、機械傳動部件的計算與選型 錯誤!未定義書簽。四、工作臺機械裝配圖的繪制 錯誤!未定義書簽。五、工作臺控制系統(tǒng)的設計 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。附件1 錯誤!未定義書簽。附件2 錯誤!未定義書簽。附件3 錯誤!未定義書簽。附件4 錯誤!未定義書簽。任務書設計題目：X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設計 設計任務:設計一臺微機控制 XY兩坐標工作臺，供立式數(shù)控銃床使用。具體內(nèi)容如下：1、 機械系統(tǒng)設計：通過計算，正確選擇傳動機構、 導向機構

2、、執(zhí)行機構、驅動電機等, 根據(jù)計算說明，繪制機械系統(tǒng)裝配圖。2、 控制系統(tǒng)設計：根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇正 確的控制策略，設計合理的控制系統(tǒng)，并繪制控 制系統(tǒng)電路圖。3、 主要程序設計：在機械系統(tǒng)設計與控制 系統(tǒng)設計的基礎上，進行控制系統(tǒng)的主程序設計, 列出程序清單。4、 設計說明書撰寫。系統(tǒng)主要參數(shù)：1、立銃刀最大直徑 d=20mm2、立銃刀齒數(shù)Z=33、最大銃削寬度ae 20mm4、最大背吃刀量 ap 10mm5、加工材料為碳素鋼或有色金屬6、X,Y方向的脈沖當量 x y 0.01mm/p7、X,丫方向的定位精度均為土8、工作臺面尺寸為 400mm< 500mm戰(zhàn)們這個長度 400以下），

3、加工范圍為 200mm< 200mm9、工作臺空載最快移動速度 VxmaxVymax5000 mm / min10、 工作臺進給最快移動速度v f v f 350mm/ minxmax f ymax f時間安排及任務：一、系統(tǒng)功能介紹、總體方案設計（1 天）1 .機電一體化產(chǎn)品設計的基本過程介紹；2. XY工作臺功能介紹；3.總體方案的確定二、單元功能模塊介紹和設計任務的落實（1 天）三、詳細設計（8 天）1機械系統(tǒng)裝配圖設計；2控制各部分原理圖的設計；3主功能程序的編制二、總體方案的確定1、機械傳動部件的選擇(1)導軌副的選用要設1f的X-Y工作臺是用來配套輕型的立式數(shù)控銃床， 需要承

4、載的載荷不大，但脈沖當量小(x y 0.01mm/p),選直線滾動導軌副定位精度高(VxmaxfVymaxf350mm/min),因此，決定選用直線滾動導軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動效率高、結構緊湊、安裝預緊方便等優(yōu)點。(2)絲杠螺母副的選用伺服電動機的旋轉運動需要通過絲杠螺母副轉換成直線運動，要滿足的脈沖當量和土的定位精度，滑動絲杠副無能為力,選滾動絲杠螺母副擬采用減速器只有選用滾珠絲杠副才能達到。滾珠絲杠副的傳動精度高、動 態(tài)響應快、運轉平穩(wěn)、壽命長、效率高、預緊后可消除反向間隙，而且滾珠絲杠已經(jīng)系列化, 選用非常方便，有利于提高開發(fā)效率。(3)減速裝置的選用選擇了步進電動機和滾

5、珠絲杠副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉矩，降 低運動部件折算到電動機轉軸上的轉動慣量，可能需要減速裝置，且應有消除間隙機構。為 此，系統(tǒng)中決定采用無間隙齒輪傳動減速箱。(4)伺服電動機的選用任務書規(guī)定的脈沖當量尚未達到，定位精度也未達到微米級，空載最快移動速度也只有2000mm/min。因此，本設計不必采用高檔次伺服電機選步進電機的伺服電動機，如交流伺服電動機或直流伺服電動機等，_可以選用性能好一些的步進電動機， 如混合式步進電動機，以降低成本，提高性價比。(5)檢測裝置的選用選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務書所給精度 對于步進電動機來說還是偏高的

6、，為了確保電動機在運轉過程中不受切削負載和電網(wǎng)的影響 而失步，決定采用半閉環(huán)控制，并在電動機的尾部轉軸上安裝增量式旋轉編碼器，用以檢測 電動機的轉角與轉速。增量式旋轉編碼器的分辨率應與步進電動機的步距角相匹配?？紤]到X、Y兩個方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設計工作 量，X、Y兩個坐標的導軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動機，以及檢測裝置擬采用相 同的型號與規(guī)格。檢測裝置的選用：增量式旋轉編碼器2、控制系統(tǒng)的設計(1)設計的 X-Y工作臺準備用在數(shù)控銃床上，其控制系統(tǒng)應該具有單坐標定位、兩坐標直線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系統(tǒng)應該設計成連續(xù)控制型。連續(xù)控制型(2)

7、對于步進電動機的半閉環(huán)控制，選用MCS-51系列的8位單片機AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU應該能夠滿足任務書給定的相關指標。單片機選：AT89S52(3)要設計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPE后，還需要擴展程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉換電路、串行接口電路等。需要電路擴展(4)選擇合適的驅動電源，與步進電動機配套使用，我們將自行設計。自行設計步進電機驅動電源可鍛鑄鐵L<CCL 1.1 £ 0.75 1 1.3 1.00.20-7Fc4825ae fz d aD n Zce zp圓柱銃刀碳鋼L/ccc 0.88 £0.75 0.87

8、 1.07FC1000aefz d aD Zcezp灰鑄鐵LC 0.9 工 0.80 . 0.90 1.0)Fc596ae fzd ap Z二面力銃刀碳鋼LCLCC 0.9 £0.80,1.1 1.10.1-7Fc2560ae fzd aD n Zce zp兩面刃銃刀Ler/八 0.8 上 0.70 . 1.1 0.85 rFc2746ae fz d ap Z立銃刀FC118a0.85fz0.75d 0.73a；0n 0.13Zcezp期中：ap為背吃刀量 mm ae為側吃刀量 mm fz為每齒進給量 mm/Z Vf進給速度 mm/min; Z銃 刀齒數(shù)；d銃刀直徑 mm n銃刀轉速

9、r/min ,見圖2-1。0.850.750.73 1.00.13-7Fc118aefzd aD n Z(2-1)cezpc)圖2-1銃削用量說明若銃刀直徑d=15mm齒數(shù)Z=3,為了計算最大銃削力，在不對稱銃削情況下，取最大銃 削寬度ae=15mm背吃刀量ap=8,每齒進給量fz=Z;銃刀轉速 n=300r/min 。則由公式 2-1求 得最大銃削力：Fc 1 18 200.85 0.10.75 20 0.73 810 3000.13 3 1893N c采用立銃刀進行圓柱銃削時，各銃削力之間的比值可由表2-2。表2-2各銃削力之間比值銃削條件比值對稱銃削不對稱銃削逆銃順銃端銃削Ff / F

10、cae=d/mmFe / F cf z=/)Ffn/ F c圓柱銃削Ft / F cae= d/mmFrn / F cf z=/)Fe / F cu) I#柱摩鐵刀怖刖力b)而航力銃削力圖2-2銃削力分析Fz=719NFx=2082NFy=473N圖2-3順銃與逆銃由表2-2 ,圖2-2和圖2-3 ,考慮逆銃情況，可估算出三個方向的銃削力分別為:Ff 1.1Fc 2082NFe 0.38Fc 719NFfn 0.25Fc 473N圖2-3a為臥銃情況，現(xiàn)考慮立銃，則工作臺受到垂直方向的銃削力Fz=Fe=719N,受到水平方向的銃削力分別為Ff和Ffn。今將水平方向較大的銃削力分配給工作臺的縱向

11、（絲杠軸線方向），則縱向銃削力 Fx=Ff=2082N,徑向銃肖1力 Fy=Ffn=473N。3、直線滾動導軌副的計算與選型（1）滑塊承受工作載荷Fmax的計算及導軌型號的選取工作載荷是影響直線滾動導軌副使用壽命的重要因素。X-Y工作臺采用水平布置，利用雙導軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為：Fmax G F（22）4其中，移動部件重量 G-900N外加載荷F=Fz=719N,代入式2-2得最大工作載荷G900Fmax F 719 1169 N 1.169kN 44查表3-4148,根據(jù)工作載荷 Fmax=,初選直

12、線滾動導軌副的型號為ZL系列的JSA-LG45型，其額定動載荷 Ca=,額定靜載荷C0a=o任務書規(guī)7E工作臺面尺寸為400mm< 500mm加工范圍為 200mm< 200mm考慮工作仃程應留有f余量，查表 3-35 345 ,按標準系列，選取導軌長度為 750mm.表3-35 JSA型導軌長度系列導軌副的型號:ZL系列的JSA-LG45 型導軌長度為750mm導軌型號導軌長度系JSA-LG15280340400460520580640700760820940JSA-LG20340400520580640760820940100011201240JSA-LG25460640800

13、10001240136014801600184019603000JSA-LG3552060084010001080124014801720220024403000JSA-LG4555065750850950125014501850205025503000JSA-LG5566078090010201260138015001980222027003000JSA-LG65820970112012701420157017202020232027703000(2)距離額定壽命L的計算上述選取的ZL系列JSA-LG45型導軌副的滾道硬度為 60HRC工作溫度不超過 100C,每根導軌上配有兩只滑塊，精度為

14、4級，作速度較低，載荷小大。查表表2-4硬度系數(shù)距離壽命為180km遠大于期望值50km,故距離額定壽命滿足要求滾道硬度(HRC50555864f H表2-5溫度系學攵工作溫度/ c<100100150150200200250f T表2-6接觸系數(shù)每根導軌上滑塊數(shù)12345f C表2-7精度系學攵精度等級2345f R1.表2-8載荷系數(shù)工況無外部沖擊或震動的低速場合，速度小于15m/min無明顯沖擊或振動的中速場合，速度為1560m/min有外部沖擊或振動的高速場合，速度大于 60m/minf W122分別取硬度系數(shù)fH=、溫度系數(shù)fT=、接觸系數(shù)fc =、精度系數(shù)fR =、載荷系數(shù)f

15、w=，代入式2-3 13146,得所選絲杠的距離壽命為180kmi3fH fT fc fR CLH T c R _a_50（2-3）fWF max3日- 1.0 1.00 0.81 0.9 42.5" crc ,2即 L 50 2.76 105 km1.5 1.169結論：所選導軌的距離壽命遠大于期望值50km,故距離額定壽命滿足要求。4、滾珠絲杠螺母副的計算與選型（1）最大工作載荷Fm的計算在立銃時，工作臺受到進給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=2082N,受到橫向的載荷（與絲杠軸線垂直）Fy=473N,受到垂直方向的載荷（與工作臺面垂直）Fz=719N。已知移動部件總重量 G=

16、900N按矩形導軌進彳T計算，查表 2-938,表2-9 最大工作載荷Fm實驗計算公式及參考系數(shù)導軌類型實驗公式K矩形導軌Fm KFx(Fz Fy G)燕尾導軌Fm KFx(Fz 2Fy G)三角形或綜合導軌Fm KFx(Fz G)0.8最大工作載荷：Fm 2301N注：表中摩擦因數(shù)科均為滑動導軌。對于貼塑導軌科=，滾動導軌科=。表中，F(xiàn)x為進給方向載荷，F(xiàn)y為橫向載荷，F(xiàn)z為垂直載荷，單位均為 N; G為移動部件總 重力，單位為N; K為顛覆力矩影響系數(shù)；科為導軌的摩擦系數(shù)。取移動部件總重量 G=900N按矩形導軌進彳f計算，查表 2-9 ,取顛覆力矩影響系數(shù) K= 滾動導軌上的摩擦因素H

17、=。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：、FmKFX（FzFvG）1.1 2082 0.005 719 473 9002301Nmix zy/（2）最大動載荷Fq的計算設工作臺在承受最大銃削力時的最快進給速度v=350mm/min,初選絲杠導程 Ph=5mrm則此時絲杠轉速 n=v/P h=70r/min 。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入L0=60nT/106,得絲杠壽命系數(shù) Lo=63 （單位為：106r）。查表2-1039,取載荷系數(shù)fm,滾道硬度為60HRCM,取硬度系數(shù)fH=,代入式2-4 38Fq VL0fWfHFm（2-4）即：FQ V63 1.2 1,0 2301 9698

18、N式中：L0滾珠絲杠副的壽命，單位（106r）。L0=60nT/106,（其中T為使用壽命，普通機 械取T=500010000h,數(shù)控機床及一般機電設備取T=15000h; n為絲杠每分鐘轉速）；fw載荷系數(shù)，由表 2-10查得。3硬度系數(shù)（ 58HRCM,??； Q 55HRC時，?。?T時，??； T50HRC時，??；Q 45HRCM,取）；最大動載荷Fq=9698NFm滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。表2-10滾珠絲杠載荷系數(shù)運轉狀態(tài)載荷系數(shù)fw平穩(wěn)或輕度沖擊中等沖擊較大沖擊或振動(3)初選型號根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導程，查附件3表3-3139,選擇濟寧博特精密絲杠制造有限公

19、司生產(chǎn)的GD系列2505-4型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為25mm導程為5mm循環(huán)滾珠為4圈X 2歹U,精度等級取5級，額定動載荷為11921N, 大于Fq,滿足要求。GD系列 2505-4型滾珠絲杠副(4)傳動效率Y的計算將公稱直徑d0=25mm導程R=5mm代入arctanPh/( d0),得絲杠螺旋升角3 38 。將摩擦角10 ,代入tan /tan，得傳動效率95.9%。效率要求大于90%該絲杠副合格。95.9% >90%合格。(5)剛度的驗算1) X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式。絲杠的兩端各采用一對推力角接觸球軸承，面對面

20、組配，左、右支承的中心距離約為a=550mm鋼的彈性模量E=xi05MPa；查附件3 ,得滾珠直徑Da=,絲杠底徑d2=,絲杠截面積Sd；/4 352.8mm2。絲杠的拉伸或壓縮變形量8 i在總變形量中的比重較大，可按下式計算：(2-5)341式中:Fm一絲杠的最大工作載荷，單位為絲杠兩端支承間的距離，單位為mm絲杠材料的彈性模量，鋼的E=x 105MPa絲杠按底徑d2確定的截面積，單位為2mm轉矩，單位為 N mm絲杠按底徑d2確定的截面積慣性矩（d 4 /64 ),單位為 mrn滾珠與螺紋滾道間白接粗變形量62無預緊時2 0.003& 1Fm 2 D 10Z(2-6)341有預緊時

21、2 0.0013Fm103 DwFyjZ2/10(2-7)341式中Dw-一滾珠直徑,mm£ 滾珠總數(shù)量,Z匯=ZX圈數(shù)X列數(shù)單圈滾珠數(shù),Z d0 / Dw （外循環(huán)），Zd0/Dw3 （內(nèi)循環(huán)）2Fma Ma1ES 2 IEYJ 預緊力，單位絲杠剛度足夠忽略式2-5中的第二項，算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量=加Fma2301 550即 1m.0.0171mmES 2.1 105 352.82 ）根據(jù)公式Z d0/DW 3,求得單圈滾珠數(shù) Z=22;該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)X列數(shù)為 4X2,代入公式：Zx=ZX圈數(shù)X列數(shù)，得滾珠總數(shù)量Zx=176。絲杠預緊時,取

22、軸向預緊力Fy尸F(xiàn)M3=767N。則由式2-7,滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量82Fe23012 0.0013,m ,0.00130.0015mm10,'DwFyjZ2/101033.175 767 1762/10因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的1/3 ,所以實際變形量可減小一半，82=o3）將以上算出的8 1和8 2代入總 12 0.0171 0.0005 0.0176mm 17.6 m。絲杠的有效行程為 400mm由表3-2735知，5級精度滾珠絲杠有效行程在315400mm時，行程偏差允許達到25 dm可見絲杠剛度足夠。（6）壓桿穩(wěn)定性校核滾珠絲杠是屬于受軸向力的細長桿，如果軸向

23、負載過大，則可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。失穩(wěn)時的臨界載荷Fk應滿足：Fk 三國 Fm（2-8）42Ka式中F k臨界載荷，單位 Nfk絲杠支承系數(shù)，如表所示K 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取4,垂直安裝時取小值；A滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為mm表2-11絲杠支承系數(shù)42絲杠不會失穩(wěn)方式雙推-自由雙推-簡支雙推-雙推0-0f k241綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求查表2-11 ,取fk=1;由絲杠底徑d2=,求得截面慣性矩:44I d /64 9910.44mm ；壓桿穩(wěn)定系數(shù) K取3 (絲杠臥式水平安裝)；滾動螺母至 軸向固定處的距離 a取最大值550mm代入式2-8 ,得臨界載荷 Fk=226

24、11N,遠大于工作載荷Fm=2301N,故絲杠不會失穩(wěn)。綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。5、步進電動機減速箱的選用為了滿足脈沖當量的設計要求， 增大步進電動機的輸出轉矩，同時也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉動慣量折算到電動機軸上盡可能小，決定在步進電動機的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。采用一級減速，步進電動機的輸出軸與小齒輪聯(lián)接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪聯(lián)接。其中大齒輪設計成雙片結構，采用右圖所示的彈簧錯齒法消除側隙。(1)計算減速器傳動比已知工作臺的脈沖當量8=P,滾珠絲杠的導程 Ph=5mm初選步進電動機的步距角e算得減速比:Ph0.75 55360360 0.014步進電機步距角p絲杠導

25、程mmp 工作臺運動的脈沖當量pmm3020倒4icn耳流衲曲p r Ir I i圖5-33傳動級數(shù)選擇曲線機電一體化設計基礎按圖5-33 ,選一級齒輪傳動(2)齒輪機構設計傳遞功率工作臺進給抗力工作臺移動速度/傳動鏈效率V帶傳動聯(lián)軸器傳動圓柱齒輪傳動一對滾動軸承絲杠螺母副符號Y v刀cT gY b刀s效率機械傳動效率概略值(供參考)初選效率為。傳遞功率 1200 -/0.98 7.14w1200傳遞功率:Sf取安全系數(shù)SH1.1Hlim1 11301027.27MPaH1Sh1.1H lim 2550H 2Sh1.1500MPa小齒輪的彎曲疲勞強度極限Flim1 240MPa大齒輪的彎曲疲勞

26、強度極限Flim2 190MPaB SF1.3Flim1 240184.62MPaF1Sf1.3Flim2 190146.15MPaF2Sf1.3(5)按齒面接觸強度設計設齒輪按7級精度制造。取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)a 0.3,中心距:a= c c P c cT 9550 9550n41637.14 10 30.164 N?m取z13 :335 a u 1 f H32；大齒輪齒數(shù):aU3 1 335- 5001.1 0.164 100013.5mm50.34Z2iz132 40模數(shù)m2a2 13.5 0.375；按實際取m=z1 z240 32確定中心距m0.9，a 一 z1 z240 32 32

27、.422X b= aa 0.3 32.4 9.72mm取 b2 10mm; b1 10mm校驗結果：安全(6)驗算輪齒彎曲強度齒形系數(shù) YF1 2.4; YF21.672KTYf1 2 1.3 0.164 1000 2.4 5。一F1 2 2 56.85MPaF1 184.62bm z15 0.340Yeo2.4F2F1 -F2 56.85 81.7MPaF2 146.15YF11.67校驗結果：安全。(7)齒輪的圓周速度dini3.14 0.3 40 87.5 八, 坨 ,v0.055m/s 10m/ s60 100060 1000選用7級精度是安全的。6、步進電動機的計算與選型(1)計算加

28、在步進電動機轉軸上的總轉動慣量Jeq已知：滾珠絲杠的公稱直徑d0=25mnm總長l=580mm導程 Ph=20mm材料密度 p = x 10-3 kg/cm3移動部件總重力 G=900N小齒輪寬度bi=10mm直徑di = ;大齒輪優(yōu)度b2=10mm直徑d2=36mm傳動比i=5/41）滾珠絲杠轉動慣量：434,d l7.85 100.0250.58 匚.八 51c 2 口 。2Js 17.5 10 kg?m 1.75kg ?cm3232小齒輪轉動慣量：434,d l7.85 10 0.0288 0.01 八 51c 2 八” c 2Jz1 0.53 10 kg?m 0.053kg ?cm32

29、32大齒輪轉動慣量：,d4l7.85 103 0.0364 0.015, o 2c 2Jz2- - 1.29 10 kg?m 0.129 kg ? cm托板折算到絲杠上的轉動慣量： 一 2一22,PhPhG 0.5900 n _QO, /2JWmi0.582kg / cm22 g 29.8初選步進電動機型號為110BYG2502為兩相混合式，由常州寶馬集團公司生產(chǎn)，二相八拍驅動時步距角為。，從附件4表4-565查得該型號電動機轉子的轉動慣量Jm=。則加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量為：滾珠絲杠轉動慣量=小齒輪轉動慣量二大齒輪轉動慣量=托板折算到絲杠上的轉動慣量=步進電動機轉軸上的總轉動慣量,，

30、 ,、, 22J eq J mJz1 (Jz2 JW JS) /i17.1 kg .cm(2)計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩Teq分快速空載啟動和承受最大工作負載兩種情況進行計算。快速空載啟動時電動機轉軸所承受的負載轉矩TeqlTeql Tamax Tf %(2-9)式中：Tama 快速仝載啟動時折算到電動機轉軸上的取大加速轉矩，NmT f移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩，NmT 0滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩，Nm12 Jeqnm 1Ta maxJeq(2 10)60ta式中:J eq步進電動機轉軸上的總轉動慣量， 電動機轉軸的角加速度，rad/s 2n

31、m電動機轉速，r/minta電動機加速所用時間，S, 一般在1s之間選取。(這里取 齒輪組總效率，取Y=Vmax2000 0.9 ; m.nm500r/min360360 0.01式中vmax空載最快移動速度，任務書指te為2000mm/min; 步進電機步距角，預選電動機為。 脈沖當量，任務書指定為P電動機轉速=500r/min快速空載啟動 時折算到電動 機轉軸上的最 人加速轉矩=由式2-10得Ta max217.1 10 4 500 2N.m 0.249 Nm60 0.4 0.9移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩=TfF摩Ph2 i(Fz G)Ph0.005 0 900 0.005

32、 0.003Nm20.9 1.25(2-11 )式中導軌的摩擦力,h滾珠絲杠導程,Y齒輪總效率,總的傳動比,i=n m/n s,其中nm為電動機轉速，ns為絲杠的轉速?？埔灰粚к壞Σ烈驍?shù)（滑動導軌取 ）,滾動導軌取）；這里取z 垂直方向的工作載荷，空載時Fz=0FwFcG(2-12 )式中：導軌摩擦因數(shù)（滑動導軌?。?，滾動導軌取）；Fc垂直方向的工作載荷，車削時為Fc,立銃時為Fz單位為N,空載時Fc=0;運動部件的總總量，單位為T031(2-13)式中Fyj滾珠絲杠的預緊力，一般取滾珠絲杠工作載荷Fm的1/3 ,單位為N;0- 0滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，一般取刀0由于滾珠絲杠副的傳動效率

33、很高，所以To值一般很小，與Tamax和Tf比起來，通?？梢院雎圆挥嫛Ｓ墒?-9得快速空載啟動時電動機轉軸所承受的負載轉矩:滾珠絲杠預緊 后折算到電動 機轉軸上的附 加摩擦轉矩 二0（即忽略）快速空載啟動 時電動機轉軸 所承受的負載 轉矩二Teql Tamax Tf 丁0 Tamax Tf 0.249 0.0030.252Nm2)最大工作負栽狀態(tài)卜.電動機轉軸所承受的負栽轉矩Teq2Teq2 Tt Tf T0(2-14)式中：Tf和T0分別按式2-11和2-13計算。Tt折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩丁FfPh2082 0.005 彳”八，一Tt 1.326Nm(2-15)2 i 20.

34、9 1.25式中F f進給方向最大工作載荷，單位No本設計對滾珠絲杠進行計算的時候，已知沿著絲杠軸線方向的最大進給載荷Fx=2802No由式2-11得：垂直方向承受最大工作負載(Fz=719N)情況下，移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩：丁F摩 Ph(Fz G)Ph0.005 719 900 0.005 彳一小Tf 1.146Nm2 i2 i20.9 1.25則由式2-14得：Teq2 Tt Tf To Tt Tf 2.472Nm綜上計算，得到加在步進電動機轉軸上的最大等效負載轉矩應為：Teq maxTeq1,Teq22.472Nm折算到電動機 轉軸上的最大 工作負載轉矩=移動部件運動

35、 時折算到電動 機轉軸上的摩 擦轉矩=最大工作負載 狀態(tài)下電動機 轉軸所承受的 負載轉矩Teq2二綜上計算，得到 加在步進電動 機轉軸上的最 大等效負載轉 矩應為：(3)步進電機最大靜轉矩的選定考慮到步進電動機的驅動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當輸入電壓降低時，其輸出轉矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉。因此，根據(jù)Teq選擇步進電動機的最大靜轉矩時，需要考慮安全系數(shù)。這里取安全系數(shù)K=4,則步進電動機的最大靜轉矩應滿足:步進電機最大T 4Tea 4 2.472 9.888Nmj max eq上述初選的步進電動機型號為110BYG2502由附件4表4-5查得該型號電動機的最大靜轉矩Tjmax 20Nm

36、。可見，滿足要求。(4)步進電機性能校核1)最快工作速度時電動機輸出轉矩校核任務書給定工作臺最快加工進給速度vmaxf 350mm/min，脈沖當量0.01mm/則電動機對應的運行頻率為:vmax f60350 583Hz60 0.01靜轉矩滿足要求。最快工作速度時電動機輸出轉矩滿足要求。圖2-2 110BYG2502步進電機運行距頻特性曲從圖2-2查得，在此頻率下，電動機的輸出轉矩Tmaxf=,大于最大工作負載轉矩Teq2=,滿足要求。2)最快空載移動時電動機輸出轉矩校核任務書給定工作臺最快空載移動速度vmax 2000mm/min ,則電動機對應的運行頻率為:最快空載移動vmax2000fmax a 3333 Hz6060 0.01從圖2-2查得，在此頻竹，電動機的輸出轉矩Tma）=6Nm大于快速空載啟動時的負載轉矩Teq1 = ,滿足要求。時電動機輸出轉矩校核滿足要求3）最快空載移動時電動機運行頻率校核與最快空載移動速度 Vmax 2000mm/min對應的電動機運行頻率可達10000Hz。查附件4表4-5可知110BYG2502電動機的空載運行頻率可達 20000Hz,可見沒有超