X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜述綜述

1、 X-Y數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車(chē)床的縱件，如數(shù)控車(chē)床的縱-橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的控鉆床的X-Y工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。元件表面貼裝設(shè)備等。X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)組成：完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)組成：機(jī)械本體機(jī)械本體動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳感測(cè)試部分傳感測(cè)試部分控制及信息處理部分控制及信息處理部分X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模塊化的模塊化的X-Y數(shù)控?cái)?shù)控工作

2、臺(tái)，通常由工作臺(tái)，通常由導(dǎo)軌導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作座、移動(dòng)滑塊、工作平臺(tái)、滾珠絲杠螺母平臺(tái)、滾珠絲杠螺母副以及伺服電動(dòng)機(jī)副以及伺服電動(dòng)機(jī)等等部件構(gòu)成。部件構(gòu)成。X-Y數(shù)控工作臺(tái)外形X-Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺母帶動(dòng)滑塊和工作絲杠的螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在作臺(tái)在X、Y方向的直線(xiàn)移方向的直線(xiàn)移動(dòng)。動(dòng)。 導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均已標(biāo)導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均已標(biāo)準(zhǔn)化，由專(zhuān)門(mén)廠(chǎng)家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選準(zhǔn)化，由專(zhuān)門(mén)廠(chǎng)家生產(chǎn)，設(shè)

3、計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控取即可。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專(zhuān)用的微機(jī)控制系統(tǒng)。制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專(zhuān)用的微機(jī)控制系統(tǒng)。題目題目：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)任務(wù)任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供立式數(shù)控銑床使用的：設(shè)計(jì)一種供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)數(shù)控工作臺(tái) 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 主要參數(shù)如下：主要參數(shù)如下：（1）立銑刀最大直徑）立銑刀最大直徑d =15 mm；（2）立銑刀齒數(shù)）立銑刀齒數(shù)Z=3；（3）最大銑削寬度）最大銑削寬度ae=15 mm；（4）最大銑削深度）最大銑削深度ap=8 mm； （5）加工材料為碳

4、素鋼或有色金屬；）加工材料為碳素鋼或有色金屬；（6）X、Y方向的脈沖當(dāng)量方向的脈沖當(dāng)量x = y = 0.005mm/脈沖；脈沖；（7）X、Y方向的定位精度均為方向的定位精度均為 0.01 mm；（8）工作臺(tái)面尺寸為）工作臺(tái)面尺寸為230 mm230 mm， 加工范圍為加工范圍為250 mm250 mm；（9）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vxmax = vymax = 3000 mm/min；（10）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vxmaxf = vymaxf = 400 mm/min。一、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）導(dǎo)軌副的選用）導(dǎo)軌副的選用二、總體方案的確定1機(jī)械傳動(dòng)部

5、件的選擇機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境： 要設(shè)計(jì)的要設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)是工作臺(tái)是用來(lái)配套輕型的立式數(shù)控用來(lái)配套輕型的立式數(shù)控銑床，需要承受的載荷不銑床，需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定位大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高。精度高。 二、總體方案的確定 這樣，決定選用這樣，決定選用直線(xiàn)直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副滾動(dòng)導(dǎo)軌副。 它具有摩擦系數(shù)小、它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。（2）絲杠螺母副的選用）絲杠螺母副的選用應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境： 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)動(dòng)需要通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直

6、線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，要滿(mǎn)足換成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，要滿(mǎn)足0.005mm的脈沖當(dāng)量和的脈沖當(dāng)量和 0.01mm的定位精度。的定位精度。二、總體方案的確定 滑動(dòng)絲杠副無(wú)能為滑動(dòng)絲杠副無(wú)能為力，只有選用力，只有選用滾珠絲杠滾珠絲杠副副才能達(dá)到。才能達(dá)到。 滾珠絲杠副的傳動(dòng)滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高，預(yù)緊后可消除反率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。向間隙。二、總體方案的確定 選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠副以后，為了和滾珠絲杠副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸

7、上部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。為此本例決定采用構(gòu)。為此本例決定采用無(wú)無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。（3）減速裝置的選用）減速裝置的選用二、總體方案的確定（4）伺服電動(dòng)機(jī)的選用）伺服電動(dòng)機(jī)的選用應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境： 任務(wù)書(shū)規(guī)定的脈沖當(dāng)任務(wù)書(shū)規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到量尚未達(dá)到0.001mm，定，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有空載最快移動(dòng)速度也只有3000mm/min。二、總體方案的確定 因此，本設(shè)計(jì)不必采用因此，本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)

8、，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如混合式混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低成本，以降低成本，提高性提高性/價(jià)比。價(jià)比。 二、總體方案的確定（5）檢測(cè)裝置的選用）檢測(cè)裝置的選用應(yīng)用環(huán)境應(yīng)用環(huán)境： 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開(kāi)環(huán)控制也可電動(dòng)機(jī)后，可選開(kāi)環(huán)控制也可選閉環(huán)控制。選閉環(huán)控制。 任務(wù)書(shū)所給的精度對(duì)于步任務(wù)書(shū)所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)還是偏高的，需進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)還是偏高的，需要確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不要確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失受切削

9、負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步。步。二、總體方案的確定 本設(shè)計(jì)決定采用本設(shè)計(jì)決定采用半閉半閉環(huán)控制環(huán)控制，擬在電動(dòng)機(jī)的，擬在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測(cè)旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的辨率應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相匹配。步距角相匹配。二、總體方案的確定 考慮到考慮到X、Y兩個(gè)方向兩個(gè)方向的加工范圍相同，承受的的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)工作量，減少設(shè)計(jì)工作量，X、Y兩兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服

10、電母副、減速裝置、伺服電動(dòng)機(jī)以及檢測(cè)裝置擬采用動(dòng)機(jī)以及檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。相同的型號(hào)與規(guī)格。二、總體方案的確定2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)二、總體方案的確定 （1）設(shè)計(jì)的）設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位、兩坐標(biāo)直線(xiàn)插補(bǔ)與定位、兩坐標(biāo)直線(xiàn)插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)成連以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。續(xù)控制型。 （2）對(duì)于步進(jìn)）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，選用制，選用MCS-51系列的系列的8位單片機(jī)位單片機(jī)AT89C52作為控制作為控制系統(tǒng)

11、的系統(tǒng)的CPU，應(yīng)該，應(yīng)該能夠滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)給能夠滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)給定的相關(guān)指標(biāo)。定的相關(guān)指標(biāo)。二、總體方案的確定 （3）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在選擇控制系統(tǒng)，在選擇CPU之之后，還需要后，還需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)與器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)與顯示電路、顯示電路、I/O接口電路、接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等電路等。二、總體方案的確定（4）選擇合適的）選擇合適的驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)電源源（功率放大器），與（功率放大器），與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。二、總體方案的確定1. 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算三、機(jī)械傳動(dòng)

12、部件的計(jì)算與選型 按照下導(dǎo)軌之上移按照下導(dǎo)軌之上移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算。算。 包括工件、夾具、包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、減速箱、滾珠絲杠副、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為軌座等，估計(jì)重量約為800N。 設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金設(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。則由表查得立銑時(shí)的立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表查得立銑時(shí)的銑削力銑削力Fc計(jì)算公式為：計(jì)算公式為：2. 銑削力的計(jì)算銑削力的計(jì)算三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型0.850.750.731.0

13、0.13cezP118Fafdanzae最大銑削寬度最大銑削寬度f(wàn)z每齒進(jìn)給量每齒進(jìn)給量d銑刀直徑銑刀直徑ap銑削深度銑削深度n銑刀轉(zhuǎn)速銑刀轉(zhuǎn)速Z齒數(shù)齒數(shù)選擇如下選擇如下參數(shù)參數(shù)：銑刀直徑：銑刀直徑：d=15mm，齒數(shù)：齒數(shù)：Z=3，為了計(jì)算最大銑削力，在不為了計(jì)算最大銑削力，在不對(duì)稱(chēng)銑削情況下，取最大銑對(duì)稱(chēng)銑削情況下，取最大銑削寬度：削寬度：ae=15mm，銑削深度：銑削深度：ap=8mm，每齒進(jìn)給量：每齒進(jìn)給量：fz =0.1 mm，銑刀轉(zhuǎn)速：銑刀轉(zhuǎn)速：n=300r/min 。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型Fc=118150.850.10.7515-0.7381.03000.133 N 14

14、63 N三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型求得求得最大銑削力最大銑削力： 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查得，考慮逆銑時(shí)的情況，可估算三個(gè)方向比值可查得，考慮逆銑時(shí)的情況，可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：的銑削力分別為：三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型進(jìn)給力：進(jìn)給力： Ff =1.1Fc1609N，橫向進(jìn)給力：橫向進(jìn)給力：Fe =0.38Fc556N，垂直進(jìn)給力：垂直進(jìn)給力：Ffn =0.25Fc366N 考慮立銑，則工作臺(tái)受力如下：考慮立銑，則工作臺(tái)受力如下：垂直方向垂直方向的銑削力的銑削力Fz= Fe =556N，水平方向水平方向的銑削力分別為的

15、銑削力分別為Ff和和Ffn。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 現(xiàn)將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的現(xiàn)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(xiàn)方向），則：縱向（絲杠軸線(xiàn)方向），則：縱向銑削力縱向銑削力Fx= Ff=1609N，徑向銑削力徑向銑削力Fy =Ffn= 366N。 3. 直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型max4GFF三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(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 工作載荷是影響直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命工作載荷是影響直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的的重要因素。本例中的X-Y工作臺(tái)為水

16、平布置，工作臺(tái)為水平布置，采用采用雙導(dǎo)軌、四滑塊雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)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：滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂向載荷為：其中，其中，移動(dòng)部件重量移動(dòng)部件重量：G800N，外加載荷外加載荷：F= Fz= 556N，代入得：代入得：最大工作載荷最大工作載荷：Fmax=756N=0.756kN。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 查表，據(jù)工作載荷查表，據(jù)工作載荷Fmax=0.756kN，初選初選直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為的型

17、號(hào)為KL系列系列的的JSA-LG15型。型。 其參數(shù)如下：其參數(shù)如下：額定動(dòng)載荷額定動(dòng)載荷Ca=7.94 kN，額定靜載荷額定靜載荷C0a=9.5 kN。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 任務(wù)書(shū)規(guī)定：任務(wù)書(shū)規(guī)定：工作臺(tái)面尺寸工作臺(tái)面尺寸為：為：230mm230mm，加工范圍加工范圍為：為：250mm250mm。 考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表，按標(biāo)準(zhǔn)系列，選取表，按標(biāo)準(zhǔn)系列，選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為為520mm。 （2）距離額定壽命）距離額定壽命 L的計(jì)算的計(jì)算三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 選取的選取的KL系列系列JSA-LG15型導(dǎo)軌副的相關(guān)型導(dǎo)軌副的相關(guān)參數(shù)：

18、參數(shù)：滾道硬度滾道硬度為為HRC60，工作溫度工作溫度不超過(guò)不超過(guò)100，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為精度為4級(jí)級(jí)，工作速度較低工作速度較低，載荷不大載荷不大。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 查表查表3-363-40，分別取硬度系數(shù)，分別取硬度系數(shù)fH =1.0，溫度系，溫度系數(shù)數(shù)fT =1.00，接觸系數(shù)，接觸系數(shù)fC =0.81，精度系數(shù)，精度系數(shù)fR =0.9， 載荷系數(shù)載荷系數(shù)fW =1.5，代入，得距離壽命：，代入，得距離壽命：遠(yuǎn)大于期望值遠(yuǎn)大于期望值50km，故距離額定壽命滿(mǎn)足要求。，故距離額定壽命滿(mǎn)足要求。3HTCRaWmax506649f f f fCL

19、kmfF（1）最大工作載荷）最大工作載荷Fm的計(jì)算的計(jì)算4. 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型承受最大銑削力時(shí)，工作臺(tái)承受最大銑削力時(shí)，工作臺(tái)受到受到進(jìn)給方向的載荷進(jìn)給方向的載荷（與絲（與絲杠軸線(xiàn)平行）杠軸線(xiàn)平行）: Fx=1609N，受到受到橫向的載荷橫向的載荷（與絲杠軸（與絲杠軸線(xiàn)垂直）線(xiàn)垂直）Fy = 366N，受到受到垂向的載荷垂向的載荷（與工作臺(tái)（與工作臺(tái)面垂直）面垂直）Fz= 556N。 已知移動(dòng)部件總重量已知移動(dòng)部件總重量G=800N，按，按矩形導(dǎo)軌矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表進(jìn)行計(jì)算，查表3-29，取，取顛覆力矩影響系數(shù)顛覆力矩影響系數(shù)

20、K=1.1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)摩擦因數(shù)=0.005。求得。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷滾珠絲杠副的最大工作載荷三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型Fm = KFx + （Fz + Fy + G） = 1.11609 + 0.005 ( 556 + 366 + 800 ) N 1779 N三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型（2）最大動(dòng)載荷）最大動(dòng)載荷FQ的計(jì)算的計(jì)算 設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度最快進(jìn)給速度: v =400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程初選絲杠導(dǎo)程 : Ph=5 mm，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速: n=v/Ph = 80 r/min。取滾珠

21、絲杠的使用壽命取滾珠絲杠的使用壽命 T=15000 h，代入代入L0=60nT/106，得得絲杠壽命系數(shù)絲杠壽命系數(shù):L0=72（單位為：（單位為：106 r）。）。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 查表查表3-30，取載荷系數(shù)，取載荷系數(shù)fW =1.2，滾道硬度為，滾道硬度為HRC60時(shí)，取硬度系數(shù)時(shí)，取硬度系數(shù)fH=1.0，代入，求得最大動(dòng)，代入，求得最大動(dòng)載荷：載荷：308881QWHmFL f f FN（3）初選型號(hào)）初選型號(hào) 三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 類(lèi)型類(lèi)型：內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式， 參數(shù)參數(shù)：其：其公稱(chēng)直徑公稱(chēng)直徑為為20 mm，導(dǎo)程導(dǎo)程為為5 mm，循

22、循環(huán)滾珠環(huán)滾珠為為3圈圈1列，列，精度等級(jí)精度等級(jí)取取5級(jí)，級(jí)，額定動(dòng)載荷額定動(dòng)載荷為為9309 N，大于，大于FQ，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程. 查表，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)查表，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的的G系列系列2005-3型滾珠絲杠副型滾珠絲杠副. （4）傳動(dòng)效率）傳動(dòng)效率的計(jì)算的計(jì)算 三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型公稱(chēng)直徑：公稱(chēng)直徑：d0=20mm，導(dǎo)程：導(dǎo)程：Ph=5mm，代入代入= arctanPh/(d0)，得絲杠得絲杠螺旋升角螺旋升角： =4 33。將摩擦角將摩擦角=10，代入代

23、入=tan / tan(+),得得傳動(dòng)效率傳動(dòng)效率 ： =96.4%。 絲杠的兩端各采用一對(duì)絲杠的兩端各采用一對(duì)推力角接觸球軸承推力角接觸球軸承，面，面對(duì)面組配，對(duì)面組配，左、右支承的中心距離左、右支承的中心距離約為：約為：a=500mm；鋼的彈性模量鋼的彈性模量 E=2.1 Mpa；三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型（5）剛度的驗(yàn)算）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工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用用“單推單推-單推單推”的方式。的方式。 查表查表3-31，得滾珠直徑，得滾珠直徑 Dw=3.175mm，絲杠底徑，絲杠底徑 d2=16.2 mm，絲杠截面積，絲杠截面積S=

24、=206.12mm2。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型算得絲杠在工作載荷算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉作用下產(chǎn)生的拉/壓變壓變形量形量:1 =Fma/(ES) =1779500/（2.1 206.12） mm 0.0205 mm。22/4d2）根據(jù)公式）根據(jù)公式 ( )-3, 求得求得:單圈滾珠數(shù)單圈滾珠數(shù) =20； 該型號(hào)絲杠為單螺母，滾珠的該型號(hào)絲杠為單螺母，滾珠的“圈數(shù)圈數(shù)列列數(shù)數(shù)”為為31，代入公式：，代入公式： 圈數(shù)圈數(shù)列數(shù)，列數(shù)， 得滾珠總數(shù)量得滾珠總數(shù)量 =60。wDd /0Z三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型ZZZZ絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力：絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力： = /3=5

25、93 N。則由（則由（3-27）式，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變）式，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量形量 ： 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，所以實(shí)際變形量可減小一半，取以實(shí)際變形量可減小一半，取 =0.0013mm。YJFmF22三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型3）將以上算出的）將以上算出的 和和 代入代入2121總總?cè)C(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 查表查表3-27,可知可知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，可見(jiàn)絲桿剛度足夠。見(jiàn)絲桿剛度足夠。求

26、得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度求得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度500mm） 0.0218 mm=21.8m。kf2d42/64IdKa三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型（6）壓桿穩(wěn)定性校核）壓桿穩(wěn)定性校核根據(jù)公式根據(jù)公式(3-28)計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk。查表查表3-34，取支承系數(shù)，取支承系數(shù) =1；由絲杠底徑由絲杠底徑 =16.2 mm，求得截面慣性矩：，求得截面慣性矩： 3380.88 mm ；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) 取取3（絲杠臥式水平安裝）；（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離 取最大值取最大值500mm。代入，得臨界載荷代入，得臨

27、界載荷 9343N，遠(yuǎn)大于工作載荷遠(yuǎn)大于工作載荷 =1779N，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。kFmF三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿(mǎn)足使用要求。綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿(mǎn)足使用要求。 為了滿(mǎn)足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動(dòng)為了滿(mǎn)足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的，同時(shí)也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(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齒輪減速箱。進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型5. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱的

28、選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)減速箱的選用三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 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)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)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)，采用彈簧錯(cuò)齒法消除側(cè)隙。計(jì)成雙片結(jié)構(gòu)，采用彈簧錯(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，滾脈沖，滾珠絲杠的導(dǎo)程珠絲杠的導(dǎo)程Ph=5 mm，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距步距角角=0.75。算得減速比：。算得減速比：三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型i=(Ph)/(360) =(0.755)/(3600.005)=

29、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型齒輪減速箱。型齒輪減速箱。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 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，雙片大齒輪厚度均為，雙片大齒輪厚度均為10mm。 大小齒輪模數(shù)均為大小齒輪模數(shù)均為1mm，齒數(shù)比為，齒數(shù)比為75:36，材，材料為料為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。滾珠絲杠的公稱(chēng)直徑滾珠絲杠的公稱(chēng)直徑 =20 mm，總長(zhǎng)總長(zhǎng)l =500mm，導(dǎo)程導(dǎo)程 5mm，材料密度材料密度 ；移動(dòng)部件總重量移動(dòng)部件

30、總重量G=800N;小齒輪寬度小齒輪寬度 20mm，直徑，直徑 =36 mm;大齒輪寬度大齒輪寬度 20mm，直徑，直徑 =75 mm；傳動(dòng)比傳動(dòng)比i =25/12。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 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（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）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：已知：0dhP33/1085. 7cmkg1d1b2b2d大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =4.877 SJWJ1zJ2zJ2cmkg2cmkg2cmkg2cmkg三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 查表查表4-1，算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（，算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

31、如下（具體計(jì)算過(guò)程從略）：具體計(jì)算過(guò)程從略）：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滾珠絲杠的轉(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)慣量小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 =0.259 = + +( + + )/ =30.35 eqJmJ1zJ2zJWJSJ2i2cmkg 三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 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，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)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)步距角為步距角為0.75，查表查表4-5得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：則

32、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：24mJkg cm 分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。種情況進(jìn)行計(jì)算。eqT1eqT三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型2）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1）快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的）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)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩包括三部分：包括三部分：1eqTmaxaTfT0T三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 一部分是快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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)矩軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 一部

33、分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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)矩軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 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)矩擦轉(zhuǎn)矩0TmaxaTfT1eqTmaxaTfT三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高， 相對(duì)于相對(duì)于 和和 很小，可以忽略不計(jì)。很小，可以忽略不計(jì)。則有：則有： = + 考慮傳動(dòng)鏈的總效率考慮傳動(dòng)鏈的總效率，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩：算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩：1602maxameqatnJTat三、機(jī)械傳動(dòng)

34、部件的計(jì)算與選型 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，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， 單位為單位為r/min； 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間， 單位為單位為s。式中式中 空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書(shū)指定為空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書(shū)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，本例脈沖當(dāng)量，本例=0.005mm/脈沖。脈沖。將以上各值代入，算得：將以上各值代入，算得：360maxvnmmaxv三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型式中式中nm=1250r/min 1.4

35、2（Nm）at7 . 04 . 06012501035.3024maxaTiPGFThzf2)(三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 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)速所需轉(zhuǎn)速所需時(shí)間時(shí)間 =0.4s，傳動(dòng)鏈總效率，傳動(dòng)鏈總效率=0.7。則求得：。則求得：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：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：= + = 1.422 N 12/257 . 02005. 0)8000(005. 0fT1eqTmaxaTfT三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型代入已知參數(shù)，得：代入已知參數(shù)，得：0.002（Nm）最后求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承

36、受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：最后求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：2eqT2eqT三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型2）最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的）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)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩包括三部分：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)矩轉(zhuǎn)矩Tf；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T0； 本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知本例中在對(duì)滾珠絲

37、杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知沿著絲杠軸線(xiàn)方向的最大進(jìn)給載荷沿著絲杠軸線(xiàn)方向的最大進(jìn)給載荷Fx=1609N ，則，則有：有：2eqT三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型T0相對(duì)于相對(duì)于Tt和和Tf很小，可以忽略不計(jì)。則有：很小，可以忽略不計(jì)。則有：= Tt + Tf0.88（Nm）12/257 . 02005. 016092iPFThft 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）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：轉(zhuǎn)矩： = 0.004（Nm）iPGFThzf2)(12/257 . 02005. 0)80055

38、6(005. 0三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型最后求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的最后求得最大工作負(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：負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： = Tt + Tf = 0.884 Nm 經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最經(jīng)過(guò)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：大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： = max ， = 1.422 Nm2eqTeqT1eqT2eqT三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型（3） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定步進(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)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

39、壓降低時(shí)，其輸電壓影響較大，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)出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)。因此，根據(jù) 來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最來(lái)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)。大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。eqT 上述初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為上述初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BYG2602，查，查表得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩表得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax = 6 Nm 。，。，滿(mǎn)足要求。滿(mǎn)足要求。三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型本例中取安全系數(shù)本例中取安全系數(shù)K=4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿(mǎn)足：大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿(mǎn)足：Tjmax 4 = 4

40、1.422 Nm =5.688 NmeqTmaxv三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型（4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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）最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核給定工作臺(tái)最快工進(jìn)速度給定工作臺(tái)最快工進(jìn)速度 =400mm/min；脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量=0.005mm/脈沖；脈沖；ffmax三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率：求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率：=400/(600.005)Hz 1333Hz。 從從90BYG2602電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線(xiàn)圖電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線(xiàn)圖可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩

41、 5.6Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 =0.884Nm，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。fTmax2eqT90BYG2602步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線(xiàn) 在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩在此頻率下，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，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 = 1.422Nm，滿(mǎn)足要求。，滿(mǎn)足要求。maxfmaxT1eqTmaxv三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核給定工作臺(tái)最快空載移動(dòng)速度給定工作臺(tái)最快空載移動(dòng)速度 =3000mm/min求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻

42、率 =3000/（600.005）Hz =10000Hz。 查表查表4-5可知可知90BYG2602電動(dòng)機(jī)的極限運(yùn)行頻率電動(dòng)機(jī)的極限運(yùn)行頻率為為20000Hz，沒(méi)有超出上限。，沒(méi)有超出上限。maxvmaxf三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型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)的對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率=10000Hz。=614Hz2cmkg 4mJ2cmkg qfmeqqLJJff1三、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型4）起動(dòng)頻率的計(jì)算）起動(dòng)頻率的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq=30.35 ；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高起動(dòng)頻率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高起動(dòng)頻率 =1800Hz.可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率：可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率： 說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于614Hz。實(shí)際上，在采。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選得更低，通常只有