單軸直線伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-2V1

1、編號(hào)課程設(shè)計(jì)（論文）題目單軸直線伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2組）學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師職稱目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì)1.3 設(shè)計(jì)的基本要求2 總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)的基本依據(jù)2.2 總體方案的確定3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 機(jī)械傳動(dòng)裝置的組成及原理3.2 主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算4 結(jié)束語(yǔ)5 參考文獻(xiàn)241.設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)介紹及意義課程設(shè)計(jì)題目單軸直線伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(2) 電氣控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)意義： 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行機(jī)電控制系統(tǒng)(產(chǎn)品 )的初步設(shè)

2、計(jì)工作。 培養(yǎng)學(xué)生搜集、 閱讀和綜合分析參考資料， 運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書(shū)籍以及編寫(xiě)技術(shù)文件的能力，提高計(jì)算、繪圖等基本技能。 培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般程序和方法，進(jìn)行工程師基本素質(zhì)的訓(xùn)練。 樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)明細(xì)：機(jī)電傳動(dòng)單向數(shù)控平臺(tái)設(shè)計(jì)：1.21 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)；1.22 機(jī)械傳動(dòng)方式：螺旋絲桿、滾珠絲桿、同步皮帶、鏈傳動(dòng)等；1.23 電氣控制方式：?jiǎn)纹C(jī)控制、PLC控制；1.24 功能控制要求：速度控制、位置控制；1.25 主要設(shè)計(jì)參數(shù)：?jiǎn)蜗蚬ぷ餍谐?00mm；移動(dòng)負(fù)載質(zhì)量3000N ；負(fù)載移動(dòng)阻力1500N

3、 ；空載最快移動(dòng)速度 2000mm/min ；進(jìn)給速度400mm/min ；脈沖當(dāng)量0.01mm加減速時(shí)間 2s要求壽命22000h絲桿直徑16mm絲桿支撐方式兩端固定2總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)基本依據(jù)（ 1） 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。 在非超載的情況下， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速、 停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)， 而不受負(fù)載變化的影響， 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)， 它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為 " 步距角 " ，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。步進(jìn)電機(jī)電動(dòng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：1、步距值不受各種干擾因素的影響。

4、如電壓的大小，電流的數(shù)值、波形、溫度的變化等。2、誤差不長(zhǎng)期積累。步進(jìn)電機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過(guò)的角度與理論步距之間總有一定的誤差， 從某一步到任何一步， 也總有一定的累積誤差， 但是， 每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零，所以步距的累積誤差不是長(zhǎng)期的累積下去。3、控制性能好，啟動(dòng)、停車、翻轉(zhuǎn)都是在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，在一定的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，任何運(yùn)動(dòng)方式都不會(huì)丟失一步。所以，步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上。（ 2）滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。 滾珠絲杠由螺桿、 螺母和滾珠組成。 它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)， 這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展， 這項(xiàng)發(fā)展的重要意義

5、就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。 由于具有很小的摩擦阻力， 滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件， 其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)， 或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力， 同時(shí)兼具高精度、 可逆性和高效率的特點(diǎn)：1、與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) , 所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下 , 即達(dá)到 同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3 。在省電方面很有幫助。2、高精度的保證滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生

6、產(chǎn)出來(lái)的， 特別是在研削、 組裝、 檢查各工序的工廠環(huán)境方面, 對(duì)溫度、 濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。3、微進(jìn)給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) , 所以啟動(dòng)力矩極小 , 不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象, 能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。4、無(wú)側(cè)隙、剛性高滾珠絲杠副可以加予壓, 由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值, 進(jìn)而得到較高的剛性 （ 滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力 , 在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí), 由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) ） 。5、高速進(jìn)給可能滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給（ 運(yùn)動(dòng) ） 。（3） PLC的優(yōu)點(diǎn)PLC 是面向用戶的專用工業(yè)控

7、制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯的特點(diǎn)。1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)為了限制故障的發(fā)生或者在發(fā)生故障時(shí)， 能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)， 并將故障限制在局部，各PC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PC除了本身具有較 強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使 PC具有了很強(qiáng) 的抗干擾能力。2. 通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便PLC 品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。 用戶在硬件確定以后， 在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此， PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自

8、動(dòng)化中也被大量采用。3. 功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。4. 編程簡(jiǎn)單，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ) 言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序相比， 執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)

9、機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的， 完全可以滿足控制要求。5. 減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng) 的監(jiān)視功能，模塊化等.6. 體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC 是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 的理想控制設(shè)備。等，使維修也極為方便。2.2 總體方案的確定參數(shù)初

10、設(shè)如下：（ 1 ） 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式：反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 機(jī)械傳動(dòng)方式：滾珠絲杠電氣控制方式：PLC控制 功能控制要求：位置控制主要設(shè)計(jì)參數(shù)：?jiǎn)蜗蚬ぷ餍谐?500mm移動(dòng)負(fù)載質(zhì)量3000N ；負(fù)載移動(dòng)阻力主主1500N ；空載最快移動(dòng)速度主2000mm/min ；進(jìn)給速度主主400mm/min ；脈沖當(dāng)量主主0.01mm2s加減速時(shí)間要求壽命22000h選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，工作臺(tái)滑動(dòng)摩擦系數(shù)右0.15;絲杠材料初選鋼材為40Cr,其HRC為4550。絲杠兩端固定，每個(gè)支座安 裝一個(gè)深溝球軸承。3.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及核算計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果3.1 導(dǎo)軌的選擇3.1.1 已知條件本設(shè)計(jì)選擇滾珠絲桿，已知：?jiǎn)蜗?/p>

11、工作行程500mm移動(dòng)速度2m/min負(fù)裁質(zhì)量：3000N采用2根導(dǎo)軌、2個(gè)滑座數(shù)，工作平臺(tái)和滑塊的質(zhì)量假設(shè)為20kg.壽命要求：22000h3.1.2 動(dòng)載荷的計(jì)算作用在滑座上的力Fe =(m1 +m2 g = (300 + 20 爐9.8 = 3136N則單個(gè)滑座受力F/=3136N=1568N22導(dǎo)軌壽命Th=22000h行程長(zhǎng)度壽命：丁 _20Ts _“310其中n為每分鐘運(yùn)行的次數(shù)v2cn =22ls 2 M0.5ls=500mm v=1m/min m1=300kg m2=20kgFe = 3136NF=1568NTh=22000hn=2丁 2Thls xn 2 M22000 M0.

12、5父60M2T s= 2640h10001000設(shè)計(jì)平臺(tái)上共有滑塊2個(gè)，每根導(dǎo)軌1個(gè)滑塊。有 Ts=k(fhftfc.ca)3 fw FK壽命系數(shù)取K=50f硬度系數(shù)Wf =11 H1 Hf溫度系數(shù)取f =11 T1 Hf接觸系數(shù)取f =0.81I C1 Cf負(fù)荷系數(shù)取f=1.51 W1 H則動(dòng)載荷有：3553/Ts/Kfw355V 2640/50 父1 s/czCa = 1642Nfh ft fc0.81 m1m1已知?jiǎng)虞d荷Ca=1341N查機(jī)電一體化設(shè)計(jì)手冊(cè)導(dǎo)軌選擇 型號(hào)：JSA-LG15滾動(dòng)導(dǎo)軌基本額定載荷為7900N每個(gè)滑塊的質(zhì)量為0.2kgTs= 2640hK=50f =11 Hf

13、=11 Hf =0.811 Cf =1.51 HCa=1642N型號(hào) JSA-LG153.2滾珠絲桿的選擇及校核3.2.1 根據(jù)機(jī)器的工作條件及完成的功能，滾珠螺母的循環(huán)力 式和預(yù)緊方式滾珠螺母的循環(huán)方式為內(nèi)循環(huán)預(yù)緊方式為雙螺母墊片預(yù)緊導(dǎo)軌的摩擦力為：Fi = N(mi +m2)g +F2m1移動(dòng)負(fù)裁的質(zhì)重 取m1=300kg=F2m2工作臺(tái)的質(zhì)量m2=20kgm1=300kg m2=20kgN導(dǎo)軌的摩擦系數(shù) 取產(chǎn)0.15F=(m mh)g =0.15 300 20 9.8 = 480N3.2.2 初選絲桿導(dǎo)程根據(jù)公稱直徑范圍選擇Ph=3mm3.2.3 計(jì)算滾珠絲桿的動(dòng)載荷動(dòng)載荷公式為：Ca

14、=Kh.KF.KH.Kl Kn式中Kh 壽命系數(shù)Kh 二（Lh ）1/3=3.52500Lh工作壽命，Lh=22000hKf 載荷系數(shù)Kh 動(dòng)載荷硬度影響系數(shù)Ki短行程系數(shù)1Kn 轉(zhuǎn)速系數(shù)，Kn =(333)1/3nv 2.n - - - 666.7r / minR 0.003Fm 滾珠絲桿等效軸向載荷Fm =KFx FjK=1.15Fx負(fù)載移動(dòng)阻力，F(xiàn)x=1500NFm =0.15 1500 480N = 705N計(jì)算得3.52 1.2 1.0 1.00.36705=8272N口 =0.15F=480NPh=3mmKh=3.52Kf=1.2Kh=1.0Kl=1.0Kn=0.36Fm=705N

15、Ca=8272N3.2.4 初選滾珠絲杠副的型號(hào)和有關(guān)參數(shù)根據(jù)上面所計(jì)算的數(shù)據(jù)，選取的滾珠絲桿的基本額定 動(dòng)載荷要大于計(jì)算出來(lái)的動(dòng)載荷。初步選擇GDMC列1604-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器雙螺母墊片預(yù)緊式滾珠絲杠副，其公稱直徑為16mm導(dǎo)程為3mm循環(huán)滾珠為3圈X 2系列，精度等級(jí)取 5級(jí)，螺母安裝尺寸L=37mm其主要參數(shù)：額定動(dòng)載荷為Ca=4.62KN額定靜載荷為Coa = 8.7 KN公稱直徑d0 =16mmCa =4.62KNCoa =8.7KNd0 = 16mmPh=3mmF0=462N導(dǎo)程Ph=4mm預(yù)緊力計(jì)算d0lu=557mml =600mm_ _ 112E =2.1

16、 10 N /m二16mm絲桿螺紋部分長(zhǎng)度lul產(chǎn)工作臺(tái)最大行程+螺母長(zhǎng)度+兩端余程=500+37+20=557mm軸承的支撐距離l應(yīng)大于螺紋部分的長(zhǎng)度取支撐距離 l =600mm3.2.5 絲桿穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)工作環(huán)境選擇兩端采用角接觸軸承固定的工作方 式，則絲桿不發(fā)生失穩(wěn)的最大工作載荷為：一 2 _匚fk EI屋=Kl2式中：E材料的拉壓彈性模量 鋼取E =2.1M1011N/m2；I絲桿軸最小截面慣性矩I =叼：/64 ;d0為滾珠絲桿的公稱直徑d0 =16mmd2絲杠小徑d2 =d -2h3 =16-2x1.75 = 12.5mmh3=0.5P +ac = 0.5 父3+0.25 = 1

17、.75 ac = 0.25Fk實(shí)際承受載荷的能力；fk壓桿穩(wěn)定的支撐系數(shù)(雙推一雙推時(shí)為4,單推一單推時(shí)為1,雙推一簡(jiǎn)支時(shí)為2,雙推自由式時(shí)為0、25),此時(shí)取fk =1 ;K壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)(一般去2.54),垂直安裝時(shí)取小值，此時(shí)取K =3。 22_11_4_fkn2EI1x3.142 X2.1X1011 x3.14 x0.02184Fk = = 13730NKls23 M 0.557 父 64Fk >Fmax符合壓桿穩(wěn)定性要求。3.2.6臨界轉(zhuǎn)速校核不發(fā)生共振最高轉(zhuǎn)速成為臨界轉(zhuǎn)速，ncr表示ncr =9910- (ul)2fc絲桿的臨界轉(zhuǎn)速系數(shù) 取fc =4.730l臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算距

18、離l =600mmu長(zhǎng)度系數(shù)u =0.5ncr =9910 = 9910父4.730"2.5 =651r/min(ul)(0.5父600)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速：nw -666.7r / minph 0.003nw < ncr能夠達(dá)到不共振要求。此外滾珠絲桿還應(yīng)滿足發(fā)熱條件don = 70000 mm (r / min)d0n =16 父 651 =10416mm(r/min)d0n =10416mm(r/min) <70000mm(r/min)fk =1d2 = 12.5mmK =3 l s=557mmFk = 13730NFk> Fmax符合要求fc =4.730ncr =

19、651r/minnw=666.7r/min符合要求d0n = 10416mm(r/min)絲桿滿足使用 要求綜上，滾珠絲桿滿足壓縮失穩(wěn)、共振、發(fā)熱的條件、f =1.37 10-3.2.7滾珠絲桿副的系統(tǒng)剛度(1)軸向載荷F產(chǎn)生的軸向變形量 與，絲杠采用兩端固定的方中FaLj(L-Lj)式、F =EAL式中：Lj絲杠兩支撐間的距離(mm ;L 絲杠的計(jì)算長(zhǎng)度，指F和T作用處到固定支承端 的距離；E 絲杠材料的彈性模量，鋼材的 E=2.1x105MP；A絲杠的計(jì)算截面面積：.,._ 、 2 .2_ 2A= ：(d0-Dw) /4mm = 213.72mmA h，“d2)2/4 = 122.6mm2

20、''F =FaLj(L -Lj)EAL1500 0.6 0.0432.1 1011 122.6 10 上 0.9= 0.167 10轉(zhuǎn)矩T產(chǎn)生的軸向變形量務(wù):TLj Ph'T '2二GI p pPh絲杠的螺紋導(dǎo)程；I p絲杠計(jì)算截面的極慣性矩：Ip =n(d° -Dw)4/32G 絲杠材料的切變模量，鋼材的 G =8.3M104MPa；T螺旋傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩T =Fd°tan(九十%)/2 ;九螺旋的倒程角Lj =600mmL =557mm一 一 5 一 E = 2.1 10 MP2A = 122.6mmF -0.417 10，、F =0.167

21、10，Ph=3mmI 0 = 2.23 104 mm4 p4G = 8.3 10 MPaT = 3210NmmT = 22. u 3.82ph = arctan = arctan二do43.14 25= 3.82滾珠絲杠副的當(dāng)量摩擦系數(shù)：fT =0.003 : 0.01 ,當(dāng)量摩擦角3=1034：;取 1T -22(3)軸向載荷F使鋼球與螺旋滾道間產(chǎn)生的軸向變形量 6a基本額定載荷Coa = fkmDw2sin：-系數(shù) %.當(dāng) a=45 口 =0.52 時(shí) Q=63.7.rs- =0.55f 一 =41.16Dw仃°由于有預(yù)緊，所以；6a =0.3 M10'KZ： 1/3 式

22、中Z(DwFp)Z工作螺母中的鋼球總數(shù)Z=mjkj每列工作圈數(shù)j=1K每個(gè)螺母循環(huán)列數(shù)k=3m每圈中鋼球個(gè)數(shù)m =二 d /(Dwcos )Fp預(yù)緊力，一般取Fp =Fmax/3Kz 載荷分布不均勻系數(shù)，一般取 Kz =1.2 ： 1.3軸向總變形量：、二、F - ca =2.34 104絲杠的軸向剛度：K，lF =50.56 10“N/mmK . 1 絲杠允許的軸向剛度K=(1820) 10“N/mm3.2.8效率驗(yàn)算滾珠絲杠副白傳動(dòng)效率K為、“ =2.34 10 aDw -3.175mmFp -118.33NKz =1.33、=2.34 10Z=60 一 一一一一 ，一4 一，K . =5

23、0.56 10- N / mm為尸小Q0.0 Q0.Q0，Q.3,S7-200 CPU22，I 1M !“ 02>14 I05 U 07l-,I * -滿足剛度條件K = 0.943合格K_ tan A _tan3.82_0943tan(Z + P) tan(3.82”+0.23)K要求在90395戒問(wèn)，所以該絲杠副合格。經(jīng)過(guò)上述計(jì)算驗(yàn)證，所選型號(hào)規(guī)格滾珠絲杠各項(xiàng)性能均符 合題目要求，可選用。3.3電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制 元件。在非超載的情況卜，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于 脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)裁變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū) 動(dòng)器接收到一個(gè)

24、脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn) 動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角"，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度步步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。3.3.1 等效負(fù)裁轉(zhuǎn)矩計(jì)算選擇傳動(dòng)比為i=1負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tl =皿2叫假設(shè)傳動(dòng)效率為90%Fm負(fù)數(shù)總的合力，以 705乂0.003=0.37nm2/i 2M3.14父0.9父13.3.2 初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)已知負(fù)裁轉(zhuǎn)矩 T1 =0.37NM初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為70BF003 ,其最大靜轉(zhuǎn)矩為Tmax =1.2N.m該電機(jī)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速：n=2800r

25、/min電壓：24V”=0.9T1 =0.37NM二=3視 m maxn = 2800r/ mind1=8mmL=25mm= 1.8 10-3N七修1_*+.b<iW-RiWM.IM丁心F2 j14. jS* '駟1 jjfaWt Jw外JZ*>箝：Th*i «*竄zniMtoHBL«n311n>11*u歸 HFW3 JJ«國(guó)rnct«A112 I3N-：1與寸r 阻曲工情艇式小謖電幼機(jī)闞變：；=7.8 103kg/m3Js =4.8 10“kg m2Jw =2.15 10”kg*m2Ji =1.84 10kg m232Jt=2

26、.09 10 kg *m23.4聯(lián)軸器的選用根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑和滾珠絲杠的直徑，選 用YLD05式凸緣聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩T=3NM許用轉(zhuǎn)速 np =13000r/min p軸孔直徑di=8mmd2=8mm軸孔長(zhǎng)度L=25mm (Y型)螺栓數(shù)量3個(gè)，采用M6螺栓Y 型 l0 =54mm轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL W.8 10“ N m23.4.1等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(1)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量鋼材密度?。?#39;=7.8 103kg/m3,二：d04l 3.14 7.8 103 0.0254 1.6160 “42Js4.8 10 kg m3232(2)工作臺(tái)等效到電機(jī)輸出軸上Ph 20.003 242JW =(m

27、1m2)( ph) =(300 20) () =0.7 10kg.m2 二2 3.14(3)聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量根據(jù)滾珠螺桿和電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑，選擇YLD1聯(lián)軸器，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Js =1.84 10，kg m r11 r21T徑向載荷：Fre=(m1 ml)g =(300 20) 10 = 3200N軸向載荷：Fae = F - 1500N軸承支反力：Fr1= Fr2=1600N 軸承派生軸向力：Fd1 = Fd2 =0.68R =420N由于Fae+Fd2 >Fd1,則左邊壓緊，右邊放松，所以: Fd1 =Fd2 =420NFa1 =Fae Fd2 =1920N計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：因此，換算

28、到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jt = Js Jw Ji =1.91 10，kg *m23.5滾動(dòng)軸承的選用與校核初選軸承型號(hào)6200-N采用正裝方式，軸承受力情況如下圖所示：Fre=3200NFr產(chǎn) Fr2 =1600NFd1 = Fd2 = 420NFd2 = 420NFa1 = 1920x = 0.41, y = 0.87Fa1 1920 ”= 1.2 > e = 0.68Fr1 1600查表 X=0.41、Y=0.8Fa2 = -20- = 0.26 < e = 0.68Fr1 1600查表 X=1、Y=0工作在中等沖擊：載荷系數(shù)fd=1.5 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷：P = fd(xFr1 + yFa1)=1.5(0.41父1600 + 0.87M1920) =3489.4NP2 = fd(xFr2 +yFa