XY工作臺(tái)-刀架

1、課程設(shè)計(jì)實(shí)例課程設(shè)計(jì)實(shí)例數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù) 刀架重量：刀架重量： 32kg 外形尺寸：外形尺寸：360203192 刀架工位數(shù)：刀架工位數(shù)：4 最大切削力矩：最大切削力矩：300mm 刀架轉(zhuǎn)速：刀架轉(zhuǎn)速：30r/min 單工位換刀時(shí)間：單工位換刀時(shí)間：2.5s 根據(jù)裝刀數(shù)量的不同，自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架分根據(jù)裝刀數(shù)量的不同，自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架分有四工位、六有四工位、六 工位和八工位等多種形式。工位和八工位等多種形式。自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的外形自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的外形a）四工位立式）四工位立式 b）六工位臥式）六工位臥式自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖自動(dòng)回轉(zhuǎn)

2、刀架的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖1-發(fā)信盤發(fā)信盤 2-止推軸承止推軸承 3-螺桿螺桿-螺母副螺母副 4-端面齒盤端面齒盤 5-反靠圓盤反靠圓盤 6-三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)7-聯(lián)軸器聯(lián)軸器 8-蝸桿蝸桿-蝸輪副蝸輪副 9-反靠銷反靠銷 10-圓柱銷圓柱銷 11-上蓋圓盤上蓋圓盤 12-上刀體上刀體 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 1減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 普通的三相異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速太快，不普通的三相異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速太快，不能直接驅(qū)動(dòng)刀架進(jìn)行換刀，必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)哪苤苯域?qū)動(dòng)刀架進(jìn)行換刀，必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)臏p速。根據(jù)立式轉(zhuǎn)位刀架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用減速。根據(jù)立式轉(zhuǎn)位刀架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用蝸桿蝸桿- -蝸輪

3、副減速是最佳選擇。蝸桿蝸輪副減速是最佳選擇。蝸桿- -蝸輪副蝸輪副傳動(dòng)可以改變運(yùn)動(dòng)的方向，獲得較大的傳動(dòng)傳動(dòng)可以改變運(yùn)動(dòng)的方向，獲得較大的傳動(dòng)比，保證傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，并且具有自鎖比，保證傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，并且具有自鎖功能，還可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的小型化。功能，還可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的小型化。 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 2上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)上刀體的鎖緊與定位機(jī)構(gòu)選用端面設(shè)計(jì)上刀體的鎖緊與定位機(jī)構(gòu)選用端面齒盤，將上刀體和下刀體的配合面加工成梯齒盤，將上刀體和下刀體的配合面加工成梯形端面齒。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上下端形端面齒。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上下端面

4、齒相互嚙合，這時(shí)上刀體不能繞刀架的中面齒相互嚙合，這時(shí)上刀體不能繞刀架的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，抬起機(jī)構(gòu)使心軸轉(zhuǎn)動(dòng)；換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，抬起機(jī)構(gòu)使上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體上刀體抬起，等上下端面齒脫開后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成轉(zhuǎn)位動(dòng)作。才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成轉(zhuǎn)位動(dòng)作。 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3刀架抬起機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)刀架抬起機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 要想使上、下刀體的兩個(gè)端面齒脫離，要想使上、下刀體的兩個(gè)端面齒脫離，就必須設(shè)計(jì)合適的機(jī)構(gòu)使上刀體抬起。設(shè)計(jì)就必須設(shè)計(jì)合適的機(jī)構(gòu)使上刀體抬起。設(shè)計(jì)選用螺桿選用螺桿- -螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋當(dāng)

5、電動(dòng)機(jī)通過蝸桿紋當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過蝸桿- -蝸輪帶動(dòng)螺桿繞中心軸蝸輪帶動(dòng)螺桿繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng)，要么轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng)，要么上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上刀體上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上刀體與下刀體的端面齒相互嚙合，因?yàn)檫@時(shí)上刀與下刀體的端面齒相互嚙合，因?yàn)檫@時(shí)上刀體不能與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)體不能與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使上刀體向上移動(dòng)。當(dāng)端面齒脫離嚙合時(shí)，使上刀體向上移動(dòng)。當(dāng)端面齒脫離嚙合時(shí)，上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。上刀體就與螺桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)。 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1蝸桿蝸桿-蝸輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算蝸輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算

6、自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的動(dòng)力源是三相異步電動(dòng)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的動(dòng)力源是三相異步電動(dòng)機(jī)，其中蝸桿與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，刀架轉(zhuǎn)位時(shí)蝸機(jī)，其中蝸桿與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，刀架轉(zhuǎn)位時(shí)蝸輪與上刀體直聯(lián)。若選擇的電動(dòng)機(jī)額定功率輪與上刀體直聯(lián)。若選擇的電動(dòng)機(jī)額定功率P1=90W，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，上刀體設(shè)，上刀體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速計(jì)轉(zhuǎn)速n2=30r/min，則蝸桿，則蝸桿-蝸輪副的傳動(dòng)比蝸輪副的傳動(dòng)比i=n1/n2=1440/30=48。刀架從轉(zhuǎn)位到鎖緊時(shí)，。刀架從轉(zhuǎn)位到鎖緊時(shí)，需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，起動(dòng)時(shí)沖需要蝸桿反向，工作載荷不均勻，起動(dòng)時(shí)沖擊較大，則要求蝸桿擊較大，則要求蝸桿-蝸輪副的使用壽命為蝸輪副的使用壽

7、命為Lh=10000h。 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1蝸桿蝸桿-蝸輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算蝸輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）蝸桿的選型）蝸桿的選型 國標(biāo)國標(biāo)GB/T 100851988推薦采推薦采用漸開線蝸桿（用漸開線蝸桿（ZI蝸桿）和錐面包絡(luò)蝸桿（蝸桿）和錐面包絡(luò)蝸桿（ZK蝸蝸桿）。本設(shè)計(jì)可采用結(jié)構(gòu)簡單、制造方便的漸開線桿）。本設(shè)計(jì)可采用結(jié)構(gòu)簡單、制造方便的漸開線型圓柱蝸桿（型圓柱蝸桿（ZI型）。型）。 （2）蝸桿）蝸桿-蝸輪副的材料蝸輪副的材料 刀架中的蝸桿刀架中的蝸桿-蝸輪副蝸輪副傳遞的功率不大，但蝸桿轉(zhuǎn)速較高，因此，蝸桿的傳遞的功率不大，但蝸桿轉(zhuǎn)速較高，因此，蝸桿的材料選用材料選用45

8、鋼，其螺旋齒面要求淬火，硬度為鋼，其螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC，以提高表面耐磨性；蝸輪的轉(zhuǎn)速較低，其，以提高表面耐磨性；蝸輪的轉(zhuǎn)速較低，其材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，采用金屬模鑄造。采用金屬模鑄造。（3 3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 刀架中的蝸桿刀架中的蝸桿- -蝸輪副采蝸輪副采用閉式傳動(dòng)，多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。因此，在進(jìn)行承載用閉式傳動(dòng)，多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。因此，在進(jìn)行承載能力計(jì)算時(shí)，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲能力計(jì)算時(shí)，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲

9、勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。按蝸輪接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)計(jì)算的公式為按蝸輪接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)計(jì)算的公式為 式中式中 蝸桿蝸桿- -蝸輪副的傳動(dòng)中心距，單位為蝸輪副的傳動(dòng)中心距，單位為mmmm； K K 載荷系數(shù)；載荷系數(shù)； 作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 ，單位，單位NmmNmm； 彈性影響系數(shù)，單位為彈性影響系數(shù)，單位為MPaMPa1/21/2； 接觸系數(shù)；接觸系數(shù)； 許用接觸應(yīng)力，單位為許用接觸應(yīng)力，單位為MpaMpa。322HEZZKTaa2TEZZH 算出蝸桿算出蝸桿-蝸輪副的中心距蝸輪副的中心距a之后，根據(jù)已知的傳動(dòng)比之后，根據(jù)已知的傳動(dòng)比i=48，查表選擇，查表選擇一個(gè)

10、合適的中心距一個(gè)合適的中心距a值，以及相應(yīng)的蝸桿、蝸輪參數(shù)。值，以及相應(yīng)的蝸桿、蝸輪參數(shù)。 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2 設(shè)蝸桿頭數(shù)設(shè)蝸桿頭數(shù)z1=1，蝸桿，蝸桿-蝸輪副的傳動(dòng)效蝸輪副的傳動(dòng)效率取率取=0.8。 由電動(dòng)機(jī)的額定功率由電動(dòng)機(jī)的額定功率P1=90W，可以算得蝸輪傳遞的功率，可以算得蝸輪傳遞的功率P2= P1，再由蝸輪的轉(zhuǎn)速再由蝸輪的轉(zhuǎn)速n2=30r/min求得作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩求得作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2）確定載荷系數(shù)）確定載荷系數(shù)K 載荷系數(shù)載荷系數(shù) 。其中。其中 為使用系數(shù)，由表為使用系數(shù)，由表6-3查得，查得， 由于工作載荷不均勻，起動(dòng)時(shí)沖擊較大，因此取由于

11、工作載荷不均勻，起動(dòng)時(shí)沖擊較大，因此取 ； 為齒向載荷分布為齒向載荷分布系數(shù)，因工作載荷在起動(dòng)和停止時(shí)有變化，故取系數(shù)，因工作載荷在起動(dòng)和停止時(shí)有變化，故取 ； 為動(dòng)載系數(shù)，由于轉(zhuǎn)為動(dòng)載系數(shù)，由于轉(zhuǎn)速不高、沖擊不大，可取速不高、沖擊不大，可取 。則載荷系數(shù)。則載荷系數(shù)39. 105. 115. 115. 1VAKKKK308 . 09055. 955. 955. 921222nPnPTNm = 22.92 Nm = 22920 Nmm 3）確定彈性影響系數(shù) 鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配時(shí)，從有關(guān)手冊(cè)查得彈性影響系數(shù) =160MPa1/2。 4）確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動(dòng)中心距 的

12、比值 ，從圖6-17中可查得接觸系數(shù) 。圖6-17 圓柱蝸桿傳動(dòng)的接觸系數(shù) 5）確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從表6-4中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268Mpa。已知蝸桿為單頭，蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)輪齒嚙合的次數(shù)j = 1；蝸輪轉(zhuǎn)速n2=30r/min；蝸桿-蝸輪副的使用壽命Lh=10000h。則應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N = 60j n2Lh=6013010000=1.8107壽命系數(shù) KHN = = 0.929許用接觸應(yīng)力 MPa 249 MPa蝸輪材料鑄造方法蝸桿螺旋面的硬度45HRC45HRC鑄錫磷青銅ZCuSn10P1砂模

13、鑄造150180金屬模鑄造220268鑄錫鋅鉛青銅ZCuSn5Pb5Zn5砂模鑄造113135金屬模鑄造128140表6-4 鑄錫青銅蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力H8710N268929. 0HHNHK 6）計(jì)算中心距 將以上各參數(shù)代入（6-9）式，求得中心距 mm 48 mm 查表6-2，取中心距a = 50mm，已知蝸桿頭數(shù)z1=1，設(shè)模數(shù)m=1.6mm，得蝸桿分度圓直徑d1=20mm。這時(shí) ，由圖6-17得接觸系數(shù) 。因?yàn)?，所以上述計(jì)算結(jié)果可用。 （4）蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 由蝸桿和蝸輪的基本尺寸和主要參數(shù)，算得蝸桿和蝸輪的主要幾何尺寸后，即可繪制蝸桿-蝸輪副的工作圖了。 1）蝸桿

14、參數(shù)與尺寸 頭數(shù)z1=1，模數(shù)m=1.6mm，軸向齒距pa=m=5.027mm，軸向齒厚sa=0.5m=2.514mm，分度圓直徑d1=20mm，直徑系數(shù)q=d1/m=12.5，分度圓導(dǎo)程角 =arctan（z1/q）= 。 取齒頂高系數(shù)ha*=1，徑向間隙系數(shù)c*=0.2， 則齒頂圓直徑da1=d1+2ha*m=20mm+ 211.6mm=23.2mm， 齒根圓直徑df1=d1-2m(ha*+c*)=20-21.6(1+0.2)=16.16 mm。322499 . 21602292039. 1a4 . 0/1adZZ 26344 2）蝸輪參數(shù)與尺寸 齒數(shù)z2=48，模數(shù)m=1.6mm， 分度

15、圓直徑為d2=mz2=1.648mm =76.8mm， 變位系數(shù)x2=a-(d1+d2)/2/m=50-(20+76.8)/2/1.6=1， 蝸輪喉圓直徑為da2=d2+2m(ha*+x2)=76.8+21.6(1+1)mm=83.2mm， 蝸輪齒根圓直徑df2 df2=d2-2m(ha*-x2+c*) =76.8-21.6(1-1+0.2)mm=76.16mm， 蝸輪咽喉母圓半徑rg2=a-da2/2=(50-83.2/2)mm=8.4mm。（5）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 即檢驗(yàn)下式是否成立： （6-10） 式中 F 蝸輪齒根彎曲應(yīng)力，單位為Mpa； YFa2 齒形系數(shù)； Y 螺旋角影響系數(shù)；

16、F許用彎曲應(yīng)力，單位為Mpa。 由蝸桿頭數(shù)z1=1，傳動(dòng)比i=48，可以算出蝸輪齒數(shù)z2=iz1=48。 則蝸輪的當(dāng)量齒數(shù) 48.46FFaFYYmddKT221253. 1322coszzV圖6-18 蝸輪的齒形系數(shù) 根據(jù)蝸輪變位系數(shù) 和當(dāng)量齒數(shù) ，查圖6-18，得齒形系數(shù):螺旋角影響系數(shù): 根據(jù)蝸輪的材料和制造方法，查表6-5，可得蝸輪基本許用彎曲應(yīng)力蝸輪的壽命系數(shù) 蝸輪的許用彎曲應(yīng)力 = 40.6 Mpa將以上參數(shù)代入（6-10）式，得蝸輪齒根彎曲應(yīng)力 F 37.4 Mpa可見,F 2 mm，即P 4.24 mm，今取螺桿的螺距P = 6 mm。 （2）其他參數(shù)的確定 采用單頭梯形螺桿，

17、頭數(shù)n=1，牙側(cè)角=15，外螺紋大徑（公稱直徑）d1=50mm，牙頂間隙 =0.5mm，基本牙型高度H1=0.5P=3mm，外螺紋牙高h(yuǎn)3=H1+ =3.5mm，外螺紋中徑d2=47mm，外螺紋小徑d3=43mm，螺桿螺紋部分長度H=50mm。（3）自鎖性能校核 螺桿-螺母材料均用45鋼，查表6-6，取二者的摩擦系數(shù)f =0.11；再求得梯形螺旋副的當(dāng)量摩擦角 = 6.5 而螺紋升角 2.33o小于當(dāng)量摩擦角。因此，所選幾何參數(shù)滿足自鎖條件。cacacosarctanfv4714. 361arctanarctan2dnP國內(nèi)有關(guān)產(chǎn)品參數(shù)介紹國內(nèi)有關(guān)產(chǎn)品參數(shù)介紹 常州亞興數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的常

18、州亞興數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LD4系列四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。該產(chǎn)品采用無觸系列四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。該產(chǎn)品采用無觸點(diǎn)發(fā)信、對(duì)銷反靠、雙端齒精定位、螺紋升點(diǎn)發(fā)信、對(duì)銷反靠、雙端齒精定位、螺紋升降夾緊，工作可靠、剛性好、壽命長，適用降夾緊，工作可靠、剛性好、壽命長，適用于各種車床。其外形尺寸和技術(shù)參數(shù)見圖。于各種車床。其外形尺寸和技術(shù)參數(shù)見圖。國內(nèi)有關(guān)產(chǎn)品參數(shù)介紹國內(nèi)有關(guān)產(chǎn)品參數(shù)介紹自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架裝配圖自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架裝配圖課程設(shè)計(jì)實(shí)例課程設(shè)計(jì)實(shí)例 X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 立銑刀最大直徑：立銑刀最大直徑： 15mm 立銑刀齒數(shù)：立銑刀齒數(shù)：3 最大銑削寬度：最大銑削寬度：15mm

19、 最大背吃刀量：最大背吃刀量：8mm 加工材料為碳素鋼或有色金屬加工材料為碳素鋼或有色金屬 X-Y方向的脈沖當(dāng)量：方向的脈沖當(dāng)量：0.005mm/脈沖脈沖 X-Y方向的定位精度：方向的定位精度：0.01mm 工作臺(tái)面尺寸工作臺(tái)面尺寸230230，加工范圍：，加工范圍：250250 工作臺(tái)空載最快移動(dòng)速度：工作臺(tái)空載最快移動(dòng)速度：3m/min 工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度：工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度：0.4m/min 模塊化的模塊化的X-Y數(shù)控工作臺(tái)通常由導(dǎo)軌座、數(shù)控工作臺(tái)通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作平臺(tái)、滾珠絲杠螺母副以及移動(dòng)滑塊、工作平臺(tái)、滾珠絲杠螺母副以及伺服電機(jī)等部件構(gòu)成。外觀形式如圖所示。伺服電

20、機(jī)等部件構(gòu)成。外觀形式如圖所示?？傮w方案的確定總體方案的確定 1機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇 （1）導(dǎo)軌副的選用）導(dǎo)軌副的選用 選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效副。它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 （2）絲杠螺母副的選用）絲杠螺母副的選用 伺服電動(dòng)機(jī)的伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足動(dòng)，要滿足0.005mm的脈沖當(dāng)量和的脈沖當(dāng)量和 0.01mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無能為的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無能為力，只有選用

21、滾珠絲杠副才能達(dá)到。力，只有選用滾珠絲杠副才能達(dá)到?？傮w方案的確定總體方案的確定 1機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇 （3）減速裝置的選用）減速裝置的選用 選擇了電機(jī)和滾選擇了電機(jī)和滾珠絲杠副后，為配比脈沖當(dāng)量，增大電動(dòng)機(jī)珠絲杠副后，為配比脈沖當(dāng)量，增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，需要減速裝置，且應(yīng)有消間上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。則采用無間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。隙機(jī)構(gòu)。則采用無間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。 （4）伺服電動(dòng)機(jī)的選用）伺服電動(dòng)機(jī)的選用 脈沖當(dāng)量未達(dá)脈沖當(dāng)量未達(dá)到到0.001mm,空載最快移動(dòng)速度空載最快

22、移動(dòng)速度3m/min。因。因此，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。此，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 總體方案的確定總體方案的確定 1機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇 （5）檢測(cè)裝置的選用）檢測(cè)裝置的選用 采用半閉環(huán)控制采用半閉環(huán)控制,在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器的器，檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率應(yīng)與步進(jìn)電機(jī)的步距角相匹配。分辨率應(yīng)與步進(jìn)電機(jī)的步距角相匹配。 考慮到考慮到X、Y兩個(gè)方向的加工范圍相同兩個(gè)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(shè)計(jì)工承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)

23、工作量，作量，X、Y兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動(dòng)機(jī)以及檢測(cè)裝置擬副、減速裝置、伺服電動(dòng)機(jī)以及檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。采用相同的型號(hào)與規(guī)格。機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型1. 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算按照下導(dǎo)軌之上移動(dòng)部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為800N。2. 銑削力的計(jì)算設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表3-7查得立銑時(shí)的銑削力計(jì)算公式為： ap1.0n0.13Z （6-11）0.850.750.73 1.0 0.13c

24、ezP118Fa fda n z今選擇銑刀直徑今選擇銑刀直徑d=15mm，齒數(shù)，齒數(shù)Z=3，為了計(jì)算最，為了計(jì)算最大銑削力，在不對(duì)稱銑削情況下，取最大銑削寬大銑削力，在不對(duì)稱銑削情況下，取最大銑削寬度度ae=15mm，銑削深度，銑削深度ap=8mm，每齒進(jìn)給量，每齒進(jìn)給量 mm，銑刀轉(zhuǎn)速，銑刀轉(zhuǎn)速 。則由式（則由式（6-11）求得最大銑削力：）求得最大銑削力： Fc=118150.850.10.7515-0.7381.03000.133 N 1463 N1 . 0zf300r/minn 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可由表比值可由表3-5查

25、得，結(jié)合圖查得，結(jié)合圖3-4a，考慮逆銑時(shí)的情，考慮逆銑時(shí)的情況，可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：況，可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：Ff =1.1Fc1609N，F(xiàn)e =0.38Fc556N，F(xiàn)fn =0.25Fc366N 圖圖3-4a為臥銑情況，現(xiàn)考慮立銑，則為臥銑情況，現(xiàn)考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力Fz= Fe =556N，受到，受到水平方向的銑削力分別為水平方向的銑削力分別為Ff和和Ffn。今將水平方向較。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向（絲杠軸線方向），大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向（絲杠軸線方向），則縱向銑削力則縱向銑削力Fx= Ff=160

26、9N，徑向銑削力，徑向銑削力Fy =Ffn= 366N。 3. 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 （ 1）滑塊承受工作載荷）滑塊承受工作載荷 的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取 工作載工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的X-Y工作臺(tái)為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最工作臺(tái)為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式。考慮最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂向載荷為：則單滑塊所受的最大垂向載荷為

27、： = F（6-12）其中，移動(dòng)部件重量其中，移動(dòng)部件重量G800N，外加載荷，外加載荷F= Fz= 556N，代入，代入（6-12）式得最大工作載荷）式得最大工作載荷PC=756N=0.756kN。 查表查表3-41，根據(jù)工作載荷，根據(jù)工作載荷PC=0.756kN，初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為副的型號(hào)為KL系列的系列的JSA-LG15型，其額定動(dòng)載荷型，其額定動(dòng)載荷Ca=7.94 kN，額定靜載荷額定靜載荷C0a=9.5 kN。 任務(wù)書規(guī)定工作臺(tái)面尺寸為任務(wù)書規(guī)定工作臺(tái)面尺寸為230mm230mm，加工范圍為，加工范圍為250mm250mm，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表，

28、考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表3-35，按標(biāo)準(zhǔn)系列，選取導(dǎo)軌的長度為按標(biāo)準(zhǔn)系列，選取導(dǎo)軌的長度為520mm。CP4G （2）距離額定壽命 的計(jì)算 上述選取的KL系列JSA-LG15型導(dǎo)軌副的滾道硬度為HRC60，工作溫度不超過100，每根導(dǎo)軌上有兩只滑塊,精度為4級(jí),工作速度較低，載荷不大。查表3-36表3-40,分別取硬度系數(shù) =1.0，溫度系數(shù) =1.00，接觸系數(shù) =0.81，精度系數(shù) =0.9， 載荷系數(shù) =1.5， 代入式（3-33），得距離壽命： 6649 km遠(yuǎn)大于期望值50km，故距離額定壽命滿足要求。HfTfCfRfWf3HTCRaWC50f f f fCLfP 4. 滾珠

29、絲杠螺母副的計(jì)算與選型 （1）最大工作載荷Fm的計(jì)算 如圖3-20所示，承受最大銑削力時(shí)，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=1609N，受到橫向的載荷（與絲杠軸線垂直）Fy = 366N，受到垂向的載荷（與工作臺(tái)面垂直）Fz= 556N。已知移動(dòng)部件總重量G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表3-29，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)=0.005。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷 Fm = KFx + （Fz + Fy + G） = 1.11609 + 0.005 ( 556 + 366 + 800 ) N 1779 N（2）最大動(dòng)載荷FQ的計(jì)算 設(shè)工作臺(tái)在承受最大

30、銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度 =400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程 =5 mm，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速n=v/Ph = 80 r/min。 取滾珠絲杠的使用壽命T=15000 h，代入L0=60nT/106，得絲杠壽命系數(shù)L0=72（單位為：106 r）。查表3-30，取載荷系數(shù)fW =1.2，滾道硬度為HRC60時(shí)，取硬度系數(shù)fH=1.0，代入式（3-23），求得最大動(dòng)載荷： FQ 8881 NvhPmHWFffL30 （3）初選型號(hào)）初選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查表根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查表3-32，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有

31、限公司生產(chǎn)的G系列系列2005-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為稱直徑為20 mm，導(dǎo)程為，導(dǎo)程為5 mm，循環(huán)滾珠為，循環(huán)滾珠為3圈圈1列，精度列，精度等級(jí)取等級(jí)取4級(jí)，額定動(dòng)載荷為級(jí)，額定動(dòng)載荷為9309 N，大于，大于FQ，滿足要求。，滿足要求。 （4）傳動(dòng)效率）傳動(dòng)效率的計(jì)算的計(jì)算 將公稱直徑將公稱直徑d0=20mm，導(dǎo)程，導(dǎo)程Ph=5mm， 代入代入= arctanPh/(d0)， 得絲杠螺旋升角得絲杠螺旋升角=4 33。 將摩擦角將摩擦角=10， 代入代入=tan / tan(+), 得傳動(dòng)效率得傳動(dòng)效率 =96

32、.4%。（5）剛度的驗(yàn)算 1）X-Y工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式，見書后圖6-23。絲杠的兩端各采用一對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配，左、右支承的中心距離約為a=500mm；鋼的彈性模量 2.1 Mpa；查表3-32，得滾珠直徑 =3.175mm，絲杠底徑 =16.2 mm，絲杠截面積 /4=206.12mm2。忽略式（3-25）中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量1=Fma/（ES） =1779500/（2.1 206.12） mm 0.0205 mm。 2）根據(jù)公式）根據(jù)公式 ( )-3,求得單圈滾珠數(shù)求得單圈滾珠數(shù) =20；該型號(hào)絲杠為單

33、螺母，滾珠的圈數(shù)；該型號(hào)絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為列數(shù)為31，代入公式：代入公式： 圈數(shù)圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量列數(shù)，得滾珠總數(shù)量 =60。絲杠預(yù)緊。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力時(shí)，取軸向預(yù)緊力 = /3=593 N。則由（。則由（3-27）式，求得滾珠與螺紋滾）式，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量道間的接觸變形量 0.0026 mm。 因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)，所以實(shí)際變形量可減小一半，取際變形量可減小一半，取 =0.0013mm。 3）將以上算出的）將以上算出的 和和 代入代入 ，求得絲杠，求得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度總變形量（對(duì)應(yīng)跨度

34、500mm） 0.0218mm 由表由表3-27知知,5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在315400mm時(shí)，行程偏差允許達(dá)到時(shí)，行程偏差允許達(dá)到25m，可見絲桿剛度足夠。，可見絲桿剛度足夠。ZwDd /0ZZZZYJFmF221221總總（6）壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（3-28）計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk。查表3-31，取支承系數(shù) =1；由絲杠底徑 =16.2 mm，求得截面慣性矩 3380.88 mm ；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) 取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離 取最大值500mm。代入式（3-28），得臨界載荷 9343N，遠(yuǎn)大于工作載荷 =1779N，故絲杠不會(huì)

35、失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。kf2d64/42dIKakFmF5. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱的選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱的選用 為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電動(dòng)矩，同時(shí)也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上盡可能地小，今在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝一套機(jī)轉(zhuǎn)軸上盡可能地小，今在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。采用一級(jí)減速，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸與小齒輪齒輪減速箱。采用一級(jí)減速，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì)成雙聯(lián)

36、接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪聯(lián)接。其中大齒輪設(shè)計(jì)成雙片結(jié)構(gòu)，采用圖片結(jié)構(gòu)，采用圖3-8所示的彈簧錯(cuò)齒法消除側(cè)隙。所示的彈簧錯(cuò)齒法消除側(cè)隙。 已知工作臺(tái)的脈沖當(dāng)量已知工作臺(tái)的脈沖當(dāng)量=0.005 mm/脈沖，滾珠絲杠的導(dǎo)脈沖，滾珠絲杠的導(dǎo)程程Ph=5 mm，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角=0.75。根據(jù)（。根據(jù)（3-12）式，算得減速比：）式，算得減速比： i=(Ph)/(360) =(0.755)/(3600.005)=25:12 本設(shè)計(jì)選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的本設(shè)計(jì)選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的JBF-3型齒輪型齒輪減速箱。大小齒輪模數(shù)均為減速箱。大小齒輪模數(shù)均為1m

37、m，齒數(shù)比為，齒數(shù)比為75:36，材料為，材料為45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，齒表面淬硬后達(dá)號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，齒表面淬硬后達(dá)HRC55。減速箱中心距為。減速箱中心距為 (75+36)1/2 mm55.5 mm，小齒輪厚度為，小齒輪厚度為20mm，雙片，雙片大齒輪厚度均為大齒輪厚度均為10mm。 6. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型參見第四章第三節(jié)相關(guān)內(nèi)容。 （1）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 =20 mm，總長l =500mm，導(dǎo)程 5mm，材料密度 ；移動(dòng)部件總重量G=800N;小齒輪寬度 20mm，直徑 =36 mm;大齒輪寬度 20mm，直徑 =75 mm 傳動(dòng)

38、比i =25/12。 參照表4-1，算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（具體計(jì)算過程從略）：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =0.617 拖板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =0.517 小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =0.259 大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =4.877 。eqJ0dhP33/1085. 7cmkg1b1d2b2dSJWJ1zJ2zJ2cmkg2cmkg2cmkg2cmkg 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BYG2602，為兩相混合，為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，二相四拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步距式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，二相四拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步距角為角為0.75，從表，從表4-5查得該型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量查得該型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)子

39、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： = + +( + + )/ =30.35 eqJmJ1zJ2zJWJSJ2i2cmkg 1）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 分快分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 2）快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩）快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 由由式（式（4-8）可知，）可知， 包括三部分：一部分是快速空載起動(dòng)包括三部分：一部分是快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)

40、轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 ；一部分是；一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ；還；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩摩擦轉(zhuǎn)矩 。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)（。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)（4-12）式可知，式可知， 相對(duì)于相對(duì)于 和和 很小，可以忽略不計(jì)。則有：很小，可以忽略不計(jì)。則有： = + （6-13）eqT1eqT1eqTmaxaTfT0T0TmaxaTfT1eqTmaxaTfT 根據(jù)式（4-9），考慮傳動(dòng)鏈的總效率，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上

41、的最大加速轉(zhuǎn)矩： （6-14）式中 nm 對(duì)應(yīng)空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速， 單位為r/min； 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需的時(shí) 間，單位為s。 其中： （6-15）式中 空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書指定為3000mm/min； 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，預(yù)選電動(dòng)機(jī)為0.75； 脈沖當(dāng)量，本例=0.005mm/脈沖。將以上各值代入式（6-15），算得nm=1250r/min。1602maxameqatnJTat360maxvnmmaxv 設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需時(shí)間轉(zhuǎn)速所需時(shí)間 =0.4s，傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈總效率鏈總效率=0.7。則由式（。則由式（6-

42、14）求得：）求得： 1.42（Nm）由式（由式（4-10）可知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩）可知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：擦轉(zhuǎn)矩為： （6-16）則由式（則由式（6-16），得：），得： 0.002（Nm）最后由式（最后由式（6-13），求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)），求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：載轉(zhuǎn)矩： = + = 1.422 N （6-17）at7 . 04 . 06012501035.3024maxaTiPGFThzf2)(12/257 . 02005. 0)8000(005. 0fT1eqTmaxaTfT 2）最大工作負(fù)

43、載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 由式（4-13）可知， 包括三部分：一部分是折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt ；一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf ；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩T0，T0相對(duì)于Tt和Tf很小，可以忽略不計(jì)。則有： = Tt + Tf （6-18）其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt由（4-14）式計(jì)算。本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知沿著絲杠軸線方向的最大進(jìn)給載荷Fx=1609N ，則有： 0.88（Nm）2eqT2eqT2eqT12/257 . 02005. 016092iPFThft 再由式（再

44、由式（4-10）計(jì)算垂直方向承受最大工作負(fù)載）計(jì)算垂直方向承受最大工作負(fù)載（Fz=556N）情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的）情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：摩擦轉(zhuǎn)矩： = 0.004（Nm）最后由式（最后由式（6-18），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： = Tt + Tf = 0.884 Nm （6-19） 經(jīng)過上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載經(jīng)過上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為：轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： = max ， = 1.422 NmiPGFThz

45、f2)(12/257 . 02005. 0)800556(005. 02eqTeqT1eqT2eqT （3） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù) 來選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K=4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： Tjmax 4 = 41.422 Nm =5.688 Nm (6-20) 上述初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BYG2602，由表4-5查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax = 6 Nm ?？梢?，滿足（6-20）式的要求。 （4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

46、的性能校核 1）最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺(tái)最快工進(jìn)速度 =400mm/min，脈沖當(dāng)量=0.005mm/脈沖由（4-16）式求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率 =400/(600.005)Hz 1333Hz。從90BYG2602電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖6-24可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 5.6Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 =0.884Nm，滿足要求。 2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺(tái)最快空載移動(dòng)速度 =3000mm/min，仿照（4-16）式求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率 =3000/（600.005）Hz =10000Hz。從圖6-24查得，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 =1.8 Nm，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 = 1.422Nm，滿足要求。ffmaxfTmax2eqTmaxvmaxfmaxT1eqTmaxv 3）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核 最快空載移動(dòng)速度最快空載移動(dòng)速度 =3000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率 =10000Hz。查表。查表4-5可知可知90BYG2602電動(dòng)機(jī)的極限運(yùn)行頻率為電動(dòng)