課設設計xk714

1、 陜西理工學院 機電方向課程設計 任務書 機械工程學院機自091 陳海寶 0915014020題目：XK716數(shù)控銑床X向交流伺服進給系統(tǒng)設計要求：按照題目給定型號的數(shù)控銑床設計其某個方向的進給系統(tǒng)，包括機械傳動系統(tǒng) 驅動系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)；機床分辨率均為=0.005mm，最大移動速度=20m/min；機床規(guī)格參數(shù) 加工負載自行查閱 注意：1.要求采用滾珠絲桿和滾動導軌，必要是增加減速機; 2.同一型號機床 相同驅動方式的題目為一組，共同部分 接口部分必須協(xié)調(diào)設計 具體任務：1. 總體方案設計，繪制系統(tǒng)組成框圖1張（A2）2. 驅動系統(tǒng)設計，經(jīng)過必要的匹配計算，選擇適當?shù)尿寗釉骷?. 機械

2、傳動系統(tǒng)，繪制機械部分裝配圖1長（A0或A1）4. 控制電路設計，繪制電氣原理圖1張（A1或A2）5. 編寫設計說明書1份（不少于8千字） 目 錄陜西理工學院1機電方向課程設計1題目：XK716數(shù)控銑床X向交流伺服進給系統(tǒng)設計1第一部分 前 言3（1）滾珠絲杠副3（2）伺服電動機4第二部分 總體方案設計62.1技術參數(shù)62.2進給伺服系統(tǒng)基本要求72.3銑床的技術要求72.4傳動方案設計82.5系統(tǒng)結構和工作原理82.6總體方案系統(tǒng)框圖9第三部分 X向滾珠絲桿的選型和計算103.1主切削力及其切削分力計算103.2導軌摩擦力的計算113.3計算滾珠絲桿螺母副的軸向負載力113.4滾珠絲桿的動載

3、荷計算與直徑估算123.5工作臺部件的部分裝配圖17第四部分 滾珠絲桿螺母副的承載能力校驗18第五部分 計算機械傳動系統(tǒng)的剛度20第六部分 驅動電動機的選型與計算23第七部分 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析26第八部分 機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析27第九部分 確定滾珠絲桿螺母副的精度等級和規(guī)格型號28第十部分 聯(lián)軸器的選型與電氣原理圖的確定。29第十一部分 總 結30第一部分 前 言數(shù)控銑床是一種加工功能很強的數(shù)控機床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的基礎上產(chǎn)生的。數(shù)控銑床主要用于加工平面和曲面輪廓的零件，還可以加工復雜型面的零件，如凸輪、樣板、模具、螺旋槽等。同

4、時也可以對零件進行鉆、擴、鉸和鏜孔的加工。故對它進行研究和設計非常有意義。1.2數(shù)控銑床的組成與進給系統(tǒng)概述圖1-1為數(shù)控銑床示意圖。其機械結構由以下幾部分組成：(1)主傳動系統(tǒng)(如圖中的5-主軸變速手柄和按鈕板)；(2)進給傳動系統(tǒng)(如圖中的12-橫向溜板；13-縱向進給伺服電機；14-橫向進給伺服電機等)；(3)基礎支承件(如圖中的1-底座；6-床身；16-縱向工作臺等)；(4)輔助裝置(如圖中的8，11-保護開關)。圖1-1 數(shù)控銑床示意圖1-底座；2-強電柜；3-變壓器箱；4-垂直升降進給伺服電機；5-主軸變速手柄和按鈕板；6-床身；7-數(shù)控柜；8，11-保護開關；9-檔鐵；10-操縱

5、臺；12-橫向溜板；13-縱向進給伺服電機；14-橫向進給伺服電機；15-升降臺；16-縱向工作臺數(shù)控銑床的進給系統(tǒng)包括動力源、傳動件及進給運動執(zhí)行件（工作臺、刀架）等，其功用是將伺服驅動裝置的運動與動力傳給執(zhí)行件，以實現(xiàn)進給切削運動。其中的代表部件為滾珠絲杠副、伺服電動機、滾動直線導軌。（1）滾珠絲杠副現(xiàn)代機床的發(fā)展需要高的傳動精度、定位精度以及寬的進給調(diào)速范圍，要求響應速度快，傳動無間隙，傳動機構穩(wěn)定性好，壽命長，使用維護方便，滾珠絲杠副正好適應了這種發(fā)展的需要。它在中等載荷、進給速度要求不十分高、行程范圍不太大(小于4-5m)的一般高速加工中心和其它經(jīng)濟型高速數(shù)控機床仍然經(jīng)常被采用。滾珠

6、絲杠副是回轉運動與直線運動相互轉換的一種新型傳動裝置，在數(shù)控銑床上得到了廣泛應用。滾珠絲杠副是將螺母與絲杠分別加工成凹半圓弧螺紋，在螺紋之間放入滾珠形成的。滾珠沿螺旋滾道滾動，帶動螺母或絲杠軸向移動，將原先傳動中使用的T形絲杠的螺紋摩擦變?yōu)闈L動摩擦，因為降低了摩擦阻力，消除了局部爬行現(xiàn)象，從而提高了傳動精度與傳動機械效率。滾珠絲杠副有很多優(yōu)點，主要為傳動效率高，約為92-96，可消除軸向移動產(chǎn)生的間隙，定位精度高，剛度好，運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度好。再次，旋轉運動變?yōu)橹本€運動，絲杠與螺母都可作為主動件，磨損小，使用壽命長。但滾珠絲杠副制作工藝復雜，精度要求高，且不能自鎖。滾珠絲杠支承用軸

7、承通常要選用專用軸承，一般選用絲杠支承專用角接觸球軸承3。該軸承具有如下特點：a剛性大。由于采用采用特殊色設計的尼龍保持架，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為60 °，故軸向剛度大；b無須預調(diào)整。對每種組合形式，廠家已做好了能得到最佳預緊力的間隙，故用戶在裝配時不需再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號排列后，裝緊即可；c力矩小。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，啟動力矩更小。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對滾珠絲杠副的要求也越來越高，為了使機械產(chǎn)品能實現(xiàn)高的定位精度且能平穩(wěn)運行，這就要求滾珠絲杠副不但有高的精度，而且運轉平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象。滾珠絲杠副運轉是否平穩(wěn)，主要取決于滾珠絲杠副預緊轉矩的變動

8、量，不同轉速下滾珠絲杠副的滾珠鏈運動的流暢性不同。由于存在加工誤差，使?jié)L珠絲杠副的動態(tài)預緊轉矩在絲杠螺紋全長上是不恒定的，這直接影響驅動系統(tǒng)的平穩(wěn)性，因而也影響滾珠絲杠副的定位精度。因此，滾珠絲杠副預緊轉矩變動量的大小是反映滾珠絲杠副性能好壞的重要指標4。 當前，數(shù)控機床的高速化不斷推動精密高速滾珠絲杠副的發(fā)展。為了達到高速驅動目的，設計時在提高電動機轉速(電動機最高轉速可達4000r/min)的同時，使用大導程滾珠絲杠副，導程可達32mm。如日本馬扎克公司在FF660機床上使用滾珠絲杠副，機床快速移動速度達90m/min，加速度達l.5g5。也可改進結構提高滾珠運動的流暢性，采用絲杠固定、螺

9、母旋轉的傳動方式以及進一步提高滾珠絲杠的制造質量等方式來使得滾珠絲杠副達到高速、高精度進給。（2）伺服電動機伺服電機是在數(shù)控機床中應用相當廣泛的一種電機。早期機床多采用小慣量直流伺服電動機，自20世紀60年代末至80年代中期，在數(shù)控機床的進給伺服驅動系統(tǒng)中，大慣量直流伺服電動機（永磁直流伺服電動機）占據(jù)著絕對統(tǒng)治地位。直流伺服電動機具有優(yōu)良的調(diào)速性能，但它也存在著固有的缺點，如直流伺服電機的電刷和換向器容易磨損，需要經(jīng)常維護；由于換向器換向時會產(chǎn)生火花而使最高轉速受到限制，也使應用環(huán)境受到限制；直流伺服電機結構復雜、制造困難、成本高，因此，自20世紀80年代中期以來，以交流伺服電機作為驅動元件

10、的交流伺服系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，現(xiàn)已成為潮流。這些年來，隨著高速加工技術與高速機床的迅速發(fā)展，國外正采用直線電動機來取代常規(guī)數(shù)控銑床進給系統(tǒng)中 “伺服電動機+滾珠絲杠”的模式6。綜上所述，不難發(fā)現(xiàn)數(shù)控銑床在機械行業(yè)中起著至關重要的作用，其進給系統(tǒng)的好壞對精密、復雜工件的加工具有重要影響。其中最關鍵的部件便是滾珠絲杠副和滾動直線導軌副，我國在這方面的研究與世界先進國家有較大差距，因此本課題所做的研究和設計工作非常有意義。第二部分 總體方案設計2.1技術參數(shù)項 目單位 規(guī) 格工作臺工作臺尺寸（寬×長）mm590×1450T型槽槽寬×數(shù)量×間距mm18×

11、5×125工作臺最大承重kg1350行程工作臺行程(X軸)mm1270滑鞍行程 (Y軸)mm610主軸箱行程(Z軸)mm760主軸主軸錐孔ISO 50主軸轉速r/min206000主軸電機功率kw11/15主軸最大扭矩Nm95.4主軸端面至工作臺距離mm150910主軸中心至立柱距離mm635進給切削進給速度mm/min18000快速移動速度mm/min20000X/Y/Z軸電機額定功率Kw4.0/4.0/7.0X/Y/Z軸電機額定轉矩N.m22/22/30B軸電機額定功率(選配)Kw3.0B軸電機額定轉矩(選配)N.m12沖刷切屑沖刷泵流量L/min120切屑沖刷泵揚程m15冷卻刀

12、具冷卻泵流量L/min66刀具冷卻泵揚程m15精度定位精度 mm±0.030重復定位精度 mm±0.005其他機床高度尺寸mm2950機床地基面積mm3200×2650機床總功率Kw35機床總重量kg8000kg2.2進給伺服系統(tǒng)基本要求伺服進給系統(tǒng)的基本要求： （1）精度要求伺服系統(tǒng)必須保證機床的定位精度和加工精度。對于低檔性的數(shù)控系統(tǒng)，驅動控制精度一般為0.01mm；對于高性能數(shù)控系統(tǒng)，驅動控制精度為1m，甚至為0.1m。 （2）響應速度為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度，除了要求有較高的定位精度外，還要有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號響應要

13、快。 （3）調(diào)速范圍調(diào)速范圍是指生產(chǎn)機械要求電機能提供的最高轉速和最低轉速之比 =6000/20=300 。在各種數(shù)控機床中，由于加工用道具、被加工工件材質及零件加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，就要求進給系統(tǒng)驅動系統(tǒng)必須具有足夠寬的調(diào)速范圍。 （4）低速、大轉矩 根據(jù)機床的加工特點，經(jīng)常在低速下進行重切削，即在低速下進給驅動系統(tǒng)必須有大的轉矩輸出。2.3銑床的技術要求工作臺質量為200kg（估算），工件和夾具的總質量為1150kg。工作臺縱向行程為1270mm，進給速度為18000mm/min，快速移動速度為20000mm/min；橫向行程為610mm，進給速度為180

14、00mm/min，快速移動速度為20000mm/min；垂向行程為760mm，進給速度為18000mm/min，快速移動速度為20000mm/min。采用滾動直線導軌，導軌的動摩擦系數(shù)為0.01，靜摩擦系數(shù)為0.02；定位精度為0.03mm，重復定位精度為0.005mm。機床的工作壽命為20000h。主軸轉速 206000 r/min 主軸電機功率 11/15 KW2.4傳動方案設計為了滿足以上技術要求，采取以下技術方案： （1）工作臺工作面尺寸（寬度×長度）確定為590mm×1450mm。 （2）對滾珠絲杠螺母副采用預緊，并對滾珠絲杠進行拉伸預緊。 （3）采用伺服電動機驅

15、動。 （4）采用夾緊式法蘭膜片聯(lián)軸器將伺服電動機與滾珠絲杠連接。(5) 導軌采用四方向等載荷性滾動直線導軌副。2.5系統(tǒng)結構和工作原理數(shù)控銑床的X方向進給系統(tǒng)主要由伺服電機、聯(lián)軸器、軸承、滾珠絲杠副、滾動導軌副等零件組成，具體如圖2.1所示。圖2-1 X方向進給系統(tǒng)1-X向伺服電機；2-聯(lián)軸器；3-角接觸球軸承；4-X向滾珠絲杠； 5-X向滑塊；6-連接基座；7-X向滾珠螺母；8-工作臺；9-Y向滑塊；10-Y向導軌其中，X向導軌見圖2.2所示。滾珠螺母、滑塊與連接基座固定；導軌與工作臺用螺釘聯(lián)接。系統(tǒng)工作時，伺服電機通過聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠轉動，滾珠絲杠作橫向移動，滾動導軌帶動工作臺作橫向移動

16、。滾珠螺母與滑塊均固定不動。滾珠絲杠的固定方式為兩端固定，左右各有2個角接觸球軸承。2.6總體方案系統(tǒng)框圖根據(jù)課設要求必須采用單片機控制，采用交流伺服，由于采用交流伺服，必須有反饋檢測裝置，以便對機械傳動誤差進行反饋和校正 執(zhí) 行 元 件檢 測 裝 置 接 口 電 路 驅 動 電 器機械傳動元件 驅 動 元 件 單 片 機第三部分 X向滾珠絲桿的選型和計算3.1主切削力及其切削分力計算1計算主切削力 根據(jù)條件，采用端面銑刀在主軸計算轉速下進行強力切削時，主軸具有最大扭矩，并能傳遞主電動機的全部功率。由此可知。 表3-1 數(shù)控銑床的切削狀況切削方式進給速度/(m/min)時間比例/(%)備注強力

17、切削0.610主軸電動機滿功率條件下切削一般切削0.830粗加工精加工150精加工快速進給2010空載條件下工作臺快速移動（1）計算轉速 計算轉速為1/3段最高一級轉速，已知主軸的轉速范圍為206000 =6000/20=300 取 取Z=26 取r/min(2) 銑刀直徑D 由于銑刀的直徑越大對應的最大切削力就越小，所以選取合適的銑刀直徑， D=125mm(3) 銑刀的切削速度v （4） 計算主切削力 若主傳動鏈的機械效率=0.8，所以 =2計算給切削分力 查表可知工作臺縱向切削力 橫向切削力和垂向切削力分別為 3.2導軌摩擦力的計算1計算在切削狀態(tài)下的導軌摩擦力。此時，導軌動摩擦系數(shù)=0.

18、01表3-2鑲條緊固力推薦表導軌形式主電功機功率/KW2.23.75.57.5111518貼塑滑動導軌50080015002000250030003500滾動直線導軌244075100125150175由上表可得鑲條緊固力=150 工作臺的最大承重是1350 2計算在不切削狀態(tài)下的導軌摩擦力和導軌靜摩擦力 3.3計算滾珠絲桿螺母副的軸向負載力1計算最大軸向負載力 由公式 2計算最小軸向負載力3.4滾珠絲桿的動載荷計算與直徑估算1確定滾珠絲桿的導程根據(jù)已知條件，取X向電動機的最高轉速=2000r/min ，由導程公式 不加減速機構 所以i=1 2計算滾珠絲桿螺母副的平均載荷和平均轉速1） 估算在

19、各種切削方式下滾珠絲桿的軸向載荷將強力切削時的軸向載荷定位最大載荷，快速移動和鉆鏜定位是的軸向載荷定位最小軸向載荷 一般切削（粗加工）和精細切削（精加工）時，滾珠絲桿螺母副的軸向載荷 分別可按下公式計算 ，并將計算結果填入下表3-3 表3-3 數(shù)控銑床滾珠絲桿的計算切削方式軸向載荷/N進給速度/(m/min)時間比例/(%)備注強力切削2783.9010一般切削869.7830精加工 452.2050快速進給136.50102） 計算滾珠絲桿在各種切削方式下的轉速 3） 計算滾珠絲桿螺母副的平均轉速 4） 計算滾珠絲桿螺母副的的平均載荷 =822.86N3確定滾珠絲桿預期的額定動載荷（1）按預

20、定工作時間估算。 （3. 式中預期工作時間（小時）； 精度系數(shù)； 可靠性系數(shù)； 負荷系數(shù)。查得載荷性質系數(shù)=1.3。已知初步選擇的滾珠絲杠的精度等級為2級，查得精度系數(shù)=1,可靠性系數(shù)=0.44，則 2）因對滾珠絲杠螺母副將實施預緊，所以可按估算最大軸向載荷。取預加載荷系數(shù)=4.5，則 3）確定滾珠絲杠預期的額定動載荷取以上兩種結果的最大值，=16901.68N4按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑（1）估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。機床或機械裝置的伺服系統(tǒng)精度大多在空載下檢驗?？蛰d時作用在滾珠絲杠副上的最大軸向工作載荷是靜摩擦力。移動部件處啟動和返回時，由于方向變化將產(chǎn)生誤差因素，

21、一般占重復定位精度的（1/21/3）。所以規(guī)定滾珠絲杠副允許的最大軸向變形（1/31/4）重復定位精度。已知重復定位精度為 定位精度30 則 影響定位精度最主要因素是滾珠絲杠副的精度，其次是滾珠絲杠本身的拉壓彈性變形以及滾珠絲杠副摩擦力矩的變化等。一般估算（1/41/5）定位精度。 取上述計算結果的較小值=1.672）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑本機床工作臺（X軸）滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定方式 式中估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形量（m）； 導軌靜摩擦力（N）； L滾珠螺母至滾珠絲杠兩個固定支承的距離。滾珠絲杠螺母副的兩個固定支承之間的距離為L行程+安全行程+2×余程

22、+螺母長度+支承長度 取 L=1.4行程+30=又，由公式 5初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號根據(jù)計算所得的、，初步選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片預緊螺母式滾珠絲杠螺母副FFZD4010-5其公稱直徑、基本導程、額定動載荷和絲杠底徑如下:=40mm, =10mm,=46500N=16901.68N, =34.3mm=24.34mm。故滿足式設計要求。6確定滾珠絲杠螺母副的預緊力 2783.90926.97N7計算滾珠絲杠螺母副的目標行程補償值與預緊拉力（1）計算目標行程補償值 已知溫度變化值t=2，絲桿的膨脹系數(shù)滾珠絲杠螺母副的有效行程： 安全行程 余程 由公式 得 （2）計算滾珠絲杠的預拉伸力。已

23、知滾珠絲桿螺紋底徑=34.3mm,滾珠絲桿的溫升變化值= 8確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號1）計算軸承所承受的最大軸向載荷 2）計算軸承的預緊力 =1/3= 3)計算軸承的當量軸向載荷 4)計算軸承的基本額定動載荷C 已知軸承的工作轉速，軸承所承受的當量軸向載荷,軸承的基本額定壽命,軸承的徑向載荷和軸向載荷分別為 因為 表3-4 載荷系數(shù)組合列數(shù)2列3列4列承載列數(shù)1列2列1列2列3列1列2列3列4列組合形式DFDTDFDDFDDTDDFTDFFDFTDTTX1.9-1.432.33-1.172.332.53-Y0.54-0.770.35-0.890.350.26-X0.920.920

24、.920.020.020.920.920.920.92Y1.01.01.01.01.01.01.01.01.0由上表可知 徑向系數(shù)X=1.9， 軸向系數(shù)Y=0.54 故 5) 確定軸承的規(guī)格型號因為滾珠絲桿螺母副擬采取拉伸措施，所以選用角接觸球軸承組背對背安裝，以組成滾珠絲桿兩端固定的支承方式，由于滾珠絲桿的底徑 所以選擇軸承的內(nèi)徑d=30mm，以滿足滾珠絲桿結構的需要。 在滾珠絲桿的兩個固定端均選擇國產(chǎn)角接觸球軸承兩件一組背對背安裝，組成絲桿的兩端固定的支承方式，選擇的軸承型號760306TNI/, 尺寸（內(nèi)徑*外徑*寬度）為，選用油潤滑，。該軸承的預載荷能力，大于計算所得的軸承的預緊力。并

25、在油潤滑狀態(tài)下的極限轉速為3100r/min，高于滾珠絲桿的最高轉速2000r/min，故滿足要求，該軸承的額定動載荷為34500N,而該軸承在20000h工作壽命下的基本額定載荷為27306.55N，也滿足要求。3.5工作臺部件的部分裝配圖1確定滾珠絲桿的螺紋長度2兩端固定支承距離 =2078mm，絲杠全長L=2277mm3行程起點離定支承距離 371.5mm第四部分 滾珠絲桿螺母副的承載能力校驗1滾珠絲桿螺母副臨界壓縮載荷的校驗。本工作臺的滾珠絲桿支承方式采用預拉伸結構，絲桿始終受拉而不受壓。不存在壓桿不平衡問題。2滾珠絲桿螺母副臨界轉速校驗根據(jù)前面計算可得。已知彈性模量E= ，材料密度，

26、重力加速度，安全系數(shù)， 表4-1 與支承方式有關的系數(shù)支承方式f一端固定 一端自由0.251.8753.4一端固定 一端游動23.92715.1 二段固定0.84.7321.9滾珠絲桿的最小慣性矩為滾珠絲桿的最小截面積由下公式 本工作臺滾珠絲桿螺母副的最高轉速為2000r/min，遠遠小于其臨界轉速，故滿足要求。3滾珠絲桿螺母副額定壽命的校驗。滾珠絲桿螺母副的壽命，只要是指疲勞壽命。它是指一批尺寸 規(guī)格 精度 相同的滾珠絲桿在相同條件下回轉時，其中百分之九十不發(fā)生疲勞剝落的情況下運轉的總轉速。根據(jù)以選擇的滾珠絲桿，查表得知滾珠絲桿的額定動載荷，滾珠絲桿的 軸向載荷，滾珠絲桿螺母副轉速則有 注

27、運轉條件系數(shù)。無沖擊平穩(wěn)運轉時，取1.01.2，一般運轉時，取1.21.3，有沖擊運轉時，取1.53.0.一般來講，在設計數(shù)控機床時，應保證滾珠絲桿螺母副的總時間壽命，故滿足要求。第五部分 計算機械傳動系統(tǒng)的剛度1機械傳動系統(tǒng)的剛度計算1） 計算滾珠絲桿的拉壓剛度 本工作臺的絲桿支承方式為兩端固定，當滾珠絲桿的螺母中心位于滾珠絲桿兩支承的中心位置（）時，滾珠絲桿螺母副具有最小的拉壓剛度，由公式 當滾珠絲桿的螺母中心位于行程的兩端時，滾珠絲桿螺母副具有最大拉壓剛度，由公式 2） 計算滾珠絲桿螺母副支承的剛度。 已知軸承接觸角，滾動體直徑，滾動體的個數(shù)Z=17,軸承的最大軸向工作載荷5650.84

28、N 由下表可知 表5-1 一個未預緊的軸承或一對預緊軸承的組合剛度的計算公式軸承類型未預緊有預緊角接觸球軸承（6000型圓錐滾珠軸承（7000型推力球軸承（8000型）推力圓柱滾珠軸承 9000型備注1 表中公式的使用條件：球軸承的預緊力；滾珠軸承的預緊力表5-2滾珠絲桿螺母副支承剛度的計算公式滾珠絲桿螺母副支承方式支承剛度的計算公司一端固定，一端自由一端固定，一端游動固定端預緊時： 兩端支承預緊時：；未預緊時：兩端固定固定端預緊時：可知 3) 計算滾珠與滾道的接觸剛度。 查表可得滾珠與滾道的接觸剛度K=1585，額定動載荷,滾珠絲桿上所承受的最大軸向載荷。 由公式可知 4） 計算進給傳動系統(tǒng)

29、的綜合拉壓剛度K由公式得進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 =344.83N/um由公式得進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為 故 2滾珠絲桿螺母副的扭矩剛度計算由前面的計算可知，扭矩的作用點 已知剪切模量，滾珠絲桿的底徑。由公式可知 第六部分 驅動電動機的選型與計算1 計算折算到電動機軸上的負載慣量1） 計算滾珠絲桿的轉動慣量。 已知滾珠絲桿的密度，由公式可知 =2） 計算聯(lián)軸器的轉動慣量。3） 計算折算到電動機軸上的移動部件的轉動慣量. 已知機床執(zhí)行部件（工作臺 工件 夾具）的總質量m=1550kg，電動機沒轉一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離L=1cm,由公式可得 4） 計算加載在電動

30、機上的負載轉動慣量。 2計算折算到電動機軸上的負載轉矩1） 計算切削負載力矩。 已知在切削狀態(tài)下坐標軸向負載力，電動機每轉一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動發(fā)的距離L=10mm=0.01m,進給傳動系統(tǒng)的總效率，由公式可得 2） 計算摩擦負載力矩。 已知在不切削狀態(tài)下坐標軸的軸向負載力矩（即為空載時的導軌摩擦力）,由公式可得 3） 計算由滾珠絲桿的預緊而產(chǎn)生的附加負載力矩 已知滾珠絲桿螺母副的預緊力926.97N，滾珠絲桿螺母副的基本導程，滾珠絲桿螺母副的效率，由公式可知。3計算坐標軸折算到電動機軸上的各種所需的力矩。1） 計算線性加速力矩。已知機床執(zhí)行部件以最快轉速運動時電動機的最高轉速為2000

31、r/min，電動機的轉動慣量坐標軸的負載慣量，進給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益Hz，加速時間，由公式可得 =2）計算階躍加速力矩 已知加速時間，由公式 3） 計算各坐標軸所需的折算到電動機軸上的各種力矩計算線性加速空載啟動力矩 計算階躍加速控制啟動力矩，又公式可得 計算快進力矩，由公式可得 計算共進力矩,由公式可得 4選擇驅動電動機的型號1） 根據(jù)以上信息和網(wǎng)上所查資料，選擇日本FANUC公司生產(chǎn)的型交流伺服電動機 主要技術參數(shù)如下輸出功率/KW額定轉矩/（N.m）最大轉矩/（N.m）最高轉速/（r/min）4.022 143.73000轉子轉動慣量/（）驅動器型號熱時間常數(shù)/min質量/kg0.01

32、28029 交流伺服電動機的加速力矩一般為額定力矩的5-10倍。若按5倍計算，則該電動機的加速力矩為110，均大于本機床工作臺的線性加速時所需的啟動空載力矩，以及階躍加速時所需的空載啟動力矩，因此，不管采用何種加速方式，本電動機均滿足加速力矩要求。 該電動機的額定力矩為，均大于本機床工作臺快進時所需力矩 以及工進時所需的驅動力矩 因此，不管是工進還是快進，本電動機均滿足要求。2） 慣量匹配計算 為了機械傳動系統(tǒng)的慣量達到合理的匹配，系統(tǒng)的負載慣量與伺服電機的轉動慣量之比應滿足 而上述中，故滿足慣量匹配要求第七部分 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析1計算絲桿-工作臺縱向振動的最低固有頻率。已知滾珠絲桿螺母

33、副的綜合拉壓剛度，而滾珠絲桿螺母副和機床執(zhí)行部件的等效質量（其中，分別是機床執(zhí)行部件的質量和滾珠絲桿螺母副的質量），則 m=1550kg2計算扭轉振動系統(tǒng)的最低固有頻率。折算到滾珠絲桿軸上的系統(tǒng)總當量轉動慣量為 已知絲桿的扭轉剛度，則 由以上可知，絲桿-工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率為405.84rad/s 扭轉振動系統(tǒng)的最低固有頻率為1099.67rad/s都比較高，一般按的要求來設計機械傳動系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。第八部分 機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析1計算機械傳動系統(tǒng)的反向死區(qū) 已知進給傳動系統(tǒng)的最小綜合拉壓剛度，導軌的靜摩擦力,則由公式 2計算機械傳動系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差，則由公式 即3計算滾珠絲桿因扭轉變形產(chǎn)生的誤差1） 計算由快速進給扭矩引起的滾珠絲桿螺母副的變形量。 已知負載力矩T= 由前面的計算可知扭矩作用點之間的