先進(jìn)制造技術(shù)方向課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2014-參數(shù)修改-12-20

1、北京石油化工學(xué)院 機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)綜合訓(xùn)練 指導(dǎo)書機(jī)電工程系 二零一 四 年十 月目 錄第一部分：專業(yè)綜合訓(xùn)練的目的、要求及內(nèi)容一 專業(yè)綜合訓(xùn)練的目的二 專業(yè)綜合訓(xùn)練的要求三 專業(yè)綜合訓(xùn)練的步驟四 設(shè)計(jì)說明書和圖紙要求第二部分：設(shè)計(jì)訓(xùn)練一 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床XY向進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)二 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床XY向進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程與實(shí)例第一部分 專業(yè)綜合訓(xùn)練內(nèi)容及要求一、 專業(yè)綜合訓(xùn)練的目的 機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)綜合訓(xùn)練的目的在于培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械和自動(dòng)化控制綜合集成能力和工程應(yīng)用能力。通過運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論知識(shí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到鞏固、加深和擴(kuò)大所學(xué)知識(shí)的目的

2、。通過分析比較數(shù)控機(jī)床XY二維進(jìn)給伺服平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，對(duì)主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、選型和校核并編寫技術(shù)文件，達(dá)到學(xué)習(xí)典型機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過學(xué)習(xí)查閱有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和提高設(shè)計(jì)能力的目的，從而獲得設(shè)計(jì)工作基本技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力。二、 專業(yè)綜合訓(xùn)練的要求機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)綜合訓(xùn)練的內(nèi)容，要求綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床的XY二維進(jìn)給伺服平臺(tái)。內(nèi)容包括設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、三維圖、二維裝配圖和零件圖。手工撰寫和計(jì)算機(jī)整理設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，包括數(shù)控銑床伺服傳動(dòng)系統(tǒng)原理說明、總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)和各部件設(shè)計(jì)，主要部件包括滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)、

3、軸承、聯(lián)軸節(jié)、軸承座、導(dǎo)軌、底座、平臺(tái)、連接件、行程開關(guān)和撞塊等選型和計(jì)算等。手工繪制XY二維進(jìn)給伺服平臺(tái)裝配圖A0號(hào)坐標(biāo)圖紙1張，計(jì)算機(jī)繪制其3維圖和二維裝配圖，并打印A0裝配圖和主要零件（包括滾珠絲杠螺母副、電機(jī)和前軸承座，底座）A4圖3張，A4三維軸側(cè)圖1張。三、專業(yè)綜合訓(xùn)練的步驟1明確目的要求、查閱有關(guān)資料，弄清給定的條件、數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求。查閱資料時(shí)，可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊和現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)等。2總體方案設(shè)計(jì)3各部件的選型與計(jì)算3.1 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算3.2 步進(jìn)電機(jī)的選型計(jì)算3.3聯(lián)軸節(jié)的選型3.4 軸承的選型與計(jì)算3.5滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型3.6 前后軸承支撐件、底座、

4、工作平臺(tái)的設(shè)計(jì)3.7 行程開關(guān)的選型和設(shè)計(jì)四、設(shè)計(jì)說明書和圖紙要求1、 手寫的設(shè)計(jì)說明書要設(shè)計(jì)步驟完整、清晰，計(jì)算準(zhǔn)確，字跡清楚.在設(shè)計(jì)開始必須將自己的設(shè)計(jì)參數(shù)列出，最后結(jié)果應(yīng)給出設(shè)計(jì)和選型部件的主要參數(shù)，圖紙應(yīng)按照這些參數(shù)值進(jìn)行繪制。2、 電子版計(jì)算說明書（需打印），內(nèi)容充實(shí)、條理清楚，文字通順、圖表和公式清晰，裝訂整齊。3、無論是手工繪制還是打印圖紙，都必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，圖面清晰。裝配圖不是示意圖，至少要有三視圖（包括必要的剖視圖），零件號(hào)，尺寸標(biāo)注（包括總體外形尺寸、裝配尺寸、配合尺寸），標(biāo)題欄（包括圖形比例、名稱，各零件的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量、材料等），技術(shù)要求等。零件圖要用視圖將其結(jié)構(gòu)反應(yīng)清楚

5、，有完整的尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求，標(biāo)題欄等。第二部分 設(shè)計(jì)與訓(xùn)練一、 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床XY二維進(jìn)給伺服平臺(tái) 圖2-1 數(shù)控銑床示意圖 圖2-2 二維伺服平臺(tái)參考實(shí)物和裝配圖 本設(shè)計(jì)完成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床XY二維進(jìn)給伺服平臺(tái)設(shè)計(jì)，每位同學(xué)的主要初始設(shè)計(jì)參數(shù)都不相同(見表格），其他參數(shù)按給定的值或給定的范圍內(nèi)取值。主要技術(shù)參數(shù)的范圍： 定位精度 ±0.01-0.05mm X向進(jìn)給距離（X>Y) 500-2000mm Y向進(jìn)給距離 500-2000mm銑床Z向（垂直于導(dǎo)軌）最大切削力 1000-5000N 銑床零件重量 500-2000NX、Y向最大切削負(fù)載 1000-5000N(與運(yùn)動(dòng)方向相

6、反) X、Y向快速進(jìn)給速度大于 3000mm/min， X、Y向 工進(jìn)進(jìn)給速度 10-500mm/min導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù) =0.02傳動(dòng)效率 0.9二、 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程與實(shí)例 包括總體方案設(shè)計(jì)、各部件的選型和設(shè)計(jì)，繪制伺服驅(qū)動(dòng)裝配圖、繪制伺服驅(qū)動(dòng)三維圖并對(duì)典型零件進(jìn)行數(shù)控仿真加工。2.1總體方案設(shè)計(jì)1功能與技術(shù)參數(shù)分析設(shè)計(jì)的最初環(huán)節(jié)必須理解和分析設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的主要功能和技術(shù)指標(biāo)。比如，普通機(jī)床的數(shù)控化改造要求利用數(shù)控系統(tǒng)代替人工或機(jī)械凸輪、靠模來控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)床的加工精度和自動(dòng)化水平，滿足多品種小批量零件加工的功能要求。設(shè)計(jì)任務(wù)給出了X向走刀、Y向走刀的定位精度、走

7、刀速度、主軸變速等諸技術(shù)參數(shù)。并且，要求能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，編程及操作方便，診斷功能和糾錯(cuò)功能強(qiáng)，具有顯示和通信功能縮短非生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)率。2原理構(gòu)思和技術(shù)路線確定針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的主要功能和技術(shù)指標(biāo)要求提出一些原理性的構(gòu)思。比如，普通車床車削螺紋時(shí)為了防止亂扣，進(jìn)給與主軸旋轉(zhuǎn)之間用掛輪來實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的機(jī)械傳動(dòng)關(guān)系，改變螺紋的螺距就需改變掛輪。數(shù)控化改造后，省掉了掛輪，要提出合理的、先進(jìn)的方法來解決進(jìn)給與主軸旋轉(zhuǎn)相配合的問題。要做到：主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，車刀精確移動(dòng)一個(gè)螺距；螺紋加工不能一次切削完成時(shí)，每次進(jìn)刀的位置必須相同；切制多頭螺紋時(shí)，能正確分度。有了原理性構(gòu)思，還要提出實(shí)現(xiàn)該功能原理的技術(shù)途徑。沒有

8、合理的可行的技術(shù)途徑來保障，好的原理性構(gòu)思就成為空想。3擬定總體方案功能原理構(gòu)思和技術(shù)路線確定后，對(duì)運(yùn)動(dòng)、布局、傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)、控制以及軟件等方面作出總體方案設(shè)計(jì)。方案可以同時(shí)作幾個(gè)，經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)后，選擇其中一種較合理的作為最優(yōu)方案加以采用。比如，普通車床的數(shù)控化改造方案應(yīng)該在滿足改造設(shè)計(jì)任務(wù)要求的前提下，盡可能對(duì)原普通車床作較少的改動(dòng)，這樣可以降低改造成本。2.關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)設(shè)備機(jī)電一體化改造設(shè)計(jì)或機(jī)電一體化新產(chǎn)品設(shè)計(jì)都需要抓住關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)。比如，要做好普通機(jī)床的數(shù)控化改造；X向進(jìn)給系統(tǒng)、Y向進(jìn)給系統(tǒng)改造；主軸調(diào)速系統(tǒng)改造；螺紋加工改造；數(shù)控系統(tǒng)的選型和配置設(shè)計(jì)等。不能把某個(gè)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)簡

9、單地看做某個(gè)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。比如，縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造將遇到采用什么驅(qū)動(dòng)裝置，怎樣提高傳動(dòng)精度和效率，原有的進(jìn)給箱怎樣處理，滾珠絲杠螺母副怎樣支承等問題的綜合性解決辦法，而不是孤立地設(shè)計(jì)一對(duì)齒輪，一個(gè)絲杠副。2.1.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分機(jī)械結(jié)構(gòu)可參考兩種方案：一種是將步進(jìn)電機(jī)及減速箱安裝在機(jī)床中部,固定軸機(jī)床中部,這樣占據(jù)絲杠空間。另一種結(jié)構(gòu)是把步進(jìn)電機(jī)及減速箱安裝在機(jī)床尾部，并不占據(jù)絲杠空間，且這種結(jié)構(gòu)是滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲母不動(dòng)，帶動(dòng)絲母上的工作臺(tái)移動(dòng)。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)結(jié)構(gòu)小巧。因此，采用這種結(jié)構(gòu)方案，畫出的傳動(dòng)原理圖。螺旋傳動(dòng)主要用來把運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或把直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)

10、濟(jì)型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，螺旋傳動(dòng)主要用來實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。滾珠絲杠具有下述特點(diǎn):(1)傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副傳動(dòng)的效率為 0.92-0.96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高3-4倍，因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠螺母副的1/4-1/3。(2)運(yùn)動(dòng)靈敏，低速時(shí)無爬行。(3)軸向剛度高，反向定位精度高。(4)具有傳動(dòng)的可逆性。即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。(5)磨損小，使用壽命長，精度保持性好。(6)工藝復(fù)雜。目前已由專門的工廠集中生產(chǎn)。(7)不能自鎖。故常需添加制動(dòng)裝置?；谝陨咸攸c(diǎn)，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在機(jī)床上的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床上應(yīng)用更為普遍

11、。由于本設(shè)計(jì)中該機(jī)構(gòu)主要以傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)為主，要求有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)靈敏，所以選用滾珠螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以滿足工作臺(tái)的X、Y向移動(dòng)要求。為了提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)?？紤]到電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，因此在步進(jìn)電機(jī)與絲杠之間需采用一級(jí)齒輪降速傳動(dòng)。2.1.2伺服進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)有開環(huán)伺服系統(tǒng)及閉環(huán)伺服系統(tǒng)兩大類。其中，開環(huán)伺服系統(tǒng)多用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，又稱為開環(huán)伺服系統(tǒng)；閉環(huán)伺服系統(tǒng)常用直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行元件。（1）閉環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由執(zhí)行元件、測量反饋裝置、比較環(huán)節(jié)、驅(qū)動(dòng)線路和機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件五

12、大部分組成。下圖是閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理圖。圖23 閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)有位置反饋系統(tǒng)，可以補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)裝置中的各種誤差、間隙和干擾的影響，因而可以達(dá)到很高的定位精度，同時(shí)還可能達(dá)到很高的速度。但是，由于很多的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)(尤其是慣量較大的工作臺(tái)等)包括在閉環(huán)控制的環(huán)路內(nèi),各部件的摩擦特性、剛性及間隙等都是非線性的,直接影響伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。測量裝置價(jià)格較高，安裝和調(diào)整都比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)和調(diào)整的不好，很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。因而閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床主要用于一些精度要求高和速度高的精密大型數(shù)控機(jī)床，如鏜銑床、超精車床、超精磨床等。(2) 開環(huán)伺服系統(tǒng) 目前，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中廣泛采用步進(jìn)電機(jī)作

13、為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的開環(huán)系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，由于不存在位置檢測與反饋控制的問題，因而控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試都比較容易，維修也很方便。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在改善步進(jìn)電機(jī)控制性能方面也取得了進(jìn)展.例如在驅(qū)動(dòng)電路方面，采用高低壓切換的雙電壓供電，有利于提高動(dòng)態(tài)輸出力矩，改善矩頻和慣頻特性；采用自動(dòng)升降速電路，以使步進(jìn)電機(jī)能跟隨較高的啟?；蛲惶l率運(yùn)行，提高伺服電機(jī)工作效率；在低速運(yùn)行中采用平滑或細(xì)分電路以減少低頻(步進(jìn))轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)零件切削加工的精度和表面粗糙度的影響，也解決了微量進(jìn)給與快速移動(dòng)之間的矛盾。其它硬件電路也均可由軟件實(shí)現(xiàn)，從而更簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)

14、然，開環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng)在小功率驅(qū)動(dòng)時(shí)工作效率降低的矛盾還不突出，大功率驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)頻率和最高運(yùn)行頻率均不高，而且當(dāng)負(fù)載力矩和慣量增加時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行矩頻特性和啟動(dòng)慣頻特性都存在明顯增加的趨勢。另外,步進(jìn)電機(jī)本質(zhì)上是脈沖控制，還將產(chǎn)生共振。以上因素使得開環(huán)步進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)適宜于在精度、速度要求不高的一般數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用。如經(jīng)濟(jì)型、中小型機(jī)床。圖24 開環(huán)伺服系統(tǒng)經(jīng)過以上比較，決定采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)X-Y工作臺(tái)，使用滾珠絲杠將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)槠絼?dòng)步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠之間采用撓性聯(lián)軸節(jié)連接，滾珠絲杠前支撐采用一對(duì)角接觸球軸承，背靠背安裝，后支撐采用圓柱滾子軸承。2.2主要部件選型、設(shè)計(jì)和計(jì)算

15、包括：滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型、步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型、軸承選型和計(jì)算、撓性聯(lián)軸器的選型、滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型、非標(biāo)件的設(shè)計(jì)、電器的選型等。2.2.1 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算（實(shí)例）-參見現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床相關(guān)內(nèi)容要求：對(duì)兩個(gè)方向的滾珠絲杠進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、選型和校核，并將滾珠絲杠圖片和主要參數(shù)列出，并繪制和打印零件圖。 滾珠絲杠示意圖 工作循環(huán)機(jī)床進(jìn)給部件重量 mT = 600N最大加工受力 F1000N 快進(jìn)速度 |Vfast|= 0.02 m/s工進(jìn)速度 Vv=0.042m/s 最大加速度 amax=0.8m/s2工作臺(tái)導(dǎo)軌摩擦力 Fr= 25N工作行程 Lw = 1100mm絲杠傳動(dòng)效率 =0.96確定最

16、大轉(zhuǎn)速常數(shù) A=60000軸承支承方式 雙推支撐電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 =0.05×10-3 Kg/m-3鋼的密度 Kg/m-3根據(jù)所給的進(jìn)給距離( 工作行程) Lw = 1100mm=1.1m,估算絲杠長度L=1250mm=1.25m，軸承間距約Lsp=1300mm=1.3m，軸承寬度約25mm,前端軸頸約長150mm，后端軸頸約50mm,總長約1300+50+150+50=1550mm左右。 1 .確定動(dòng)載荷Ca =0.042/0.8=0.0525s=1.1/0.042=26.19sT=2tw+4ta=52.59s= 60×0.042/2×5×10-3=252

17、r/min=504 r/min當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm= =(2×26.19×504+4×0.0525×252)/52.59 =502r/minFm=Fr+ =25+(2×26.19×1000+4×0.0525×60×0.8)/52.59 =1021.12N 設(shè)該機(jī)床預(yù)定使用時(shí)間為10年,且為單班工作制,則該滾珠絲杠的壽命為: Lh=10×300×8=24000h查表現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床5-14靜態(tài)安全系數(shù)fw=1.1則滾珠絲杠的動(dòng)載荷:Ca=fFm(60nmLn×10-6) =1.1×

18、;1021×(60×502×24000×10-6) =10053N 2 .確定靜載荷. 最大軸向力可以近似取最大加工受力.即： FmaxF=1000N 由現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床表5-9查取靜態(tài)安全系數(shù)fd=1 靜載荷:Coa=fd×Fmax=1×1000=1000N 3. 由軸向壓力選取絲杠直徑. 絲杠直徑公式:dsp= 由FmaxF=1000N，L=1250mm 查現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床表5-15得： m=10.2 dsp=3.52mm 故取 dsp3.52mm 4. 轉(zhuǎn)速限制 （1）最大轉(zhuǎn)矩限制： mmax由：nmax=500 A=60000 得：

19、dsp=120mm （2）臨界轉(zhuǎn)速限制： d 由n=500r/min<n, 取n最小值500,L=1250mm,f=15.1(雙推-支撐) 得：d=5.17mm 5 .選擇絲杠直徑： 由 C=10053N C=1000N d3.52mm d120mm d5.17mm由以上數(shù)據(jù)，從滾珠絲杠國家標(biāo)準(zhǔn)或從網(wǎng)上產(chǎn)品樣本中選取絲杠型號(hào)，確定其參數(shù).此例中直徑選d=20mm，額定動(dòng)載荷是C=11075N，額定靜載荷是Co=22172N。滾珠絲杠的導(dǎo)程選取要能達(dá)到精度要求。2.2.2步進(jìn)電機(jī)的選擇該對(duì)XY兩個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)都進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和選型，并列出最后選出的兩個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)和主要參數(shù)，包括性能

20、參數(shù)和外形參數(shù)。實(shí)例：加工零件最大重量W=2000N，導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)=0.06，銑削時(shí)X向最大切削力Fx=2150N(與運(yùn)動(dòng)方向相反)，Z向切削力Fz=4300N（垂直于導(dǎo)軌），要求切削進(jìn)給速度1=10500mm/min，快速行程速度2=3000mm/min，滾珠絲杠名義直徑d0=32mm，導(dǎo)程tsp=6mm=0.6cm,絲杠總長l=1400mm，最大行程為1150mm，定位精度（脈沖當(dāng)量）±0.01mm，試選擇合適的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，校核其工作速度。（本例題中采用齒輪傳動(dòng)，但是綜合訓(xùn)練的設(shè)計(jì)中無齒輪傳動(dòng)）1. 步距角的選擇定位精度（脈沖當(dāng)量）= *tsp/（360*i）其中為步進(jìn)電機(jī)

21、步距角，i為齒輪減速比，tsp為滾珠絲杠導(dǎo)程。從式中可以看出步距角越小，滾珠絲杠導(dǎo)程，傳動(dòng)比越大，定位精度越高。步距角=360i* /tsp 步距角的選取與定位精度和滾珠絲杠的導(dǎo)程選取有關(guān)，精度越高，所選的步進(jìn)電機(jī)步距角越小；滾珠絲杠的導(dǎo)程選取的越小，則所選的步進(jìn)電機(jī)步距角可變大。本例中采用齒輪減速，設(shè)選用的齒輪減速比i=1.25，選小齒輪數(shù)z1=20,z2=25,模數(shù)m=2mm。則為了達(dá)到精度要求，最大步距角為=360i*0.01/6=0.6*i °=0.75 °的步進(jìn)電機(jī)。如果不加齒輪減速，i=1，則=360*/tsp2.等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算（1） 空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf W

22、tsp 0.06×2000×6 Tf= = =114.6(N.mm)=11.46 N.cm 2si 2×0.8×1.25（2）車削加工時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL Fx+(W+Fz)tsp 2150+0.06(2000+4300)0.6 TL = = = 241.4 (N.cm) 2si 2×0.8×1.25式中的s=0.8，為絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率。3.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算（1）.滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JsP d40lp (32)4×140×7.85×10-3JsP= = =11.31 (N.cm.s2) 32 32 式中的

23、鋼密度 =7.85×10-3kg/cm3。（2）.拖板運(yùn)動(dòng)慣量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JW W tsp 1 2000 0.6 1 JW= ( )2× = ( )2× =1.2×10-2 (N.cm.s2) g 2 i2 980 2 (1.25)2（3）.大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jg2 d42b2 (5)4×1.0×7.85×10-3 Jg2= = =0.482 (N.cm.s2) 32 32式中的b2=10mm，為大齒輪寬度。（4）小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jg1d41b1 (4)4×1.2×7.85×10-3

24、 Jg2= = =0.2 (N.cm.s2) 32 32式中的b1=12mm，為小齒輪寬度。因此，換算到電動(dòng)機(jī)軸上總慣性負(fù)載JL為 Jg2+Jsp 0.482+11.31 JL=Jg1+JW+ =0.2+0.012+ =7.76 (N.cm.s2) i2 (1.25)24.初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)已知：TL=241.4(N.cm),JL=7.76(N.cm.s2),初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為110BF003，它的三條性能曲線見圖1。其最大靜轉(zhuǎn)矩Tmax=800（N.cm），轉(zhuǎn)子慣量Jm=4.7(N·cm·s2)，由此可得 TL 241.4 JL 7.76 = =0.3<0.5, = =1.65<4 Tmax 800