【正文】 000額定輸出扭矩 （Nm）120最大徑向力(N)3500轉(zhuǎn)動慣量(Kgcm2)最大軸向力(N)2800電機(jī)選擇的依據(jù)：當(dāng)已經(jīng)初選了電機(jī)和行星減速器后，就可以在初選了電機(jī)和減速器的基礎(chǔ)上可以計算出一個最佳的傳動比，當(dāng)計算出的最佳傳動比與比所選減速器的傳動比小而且又比較接近減速器的傳動比時，同時由公式所計算出的電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩小于所選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，就說明所選的電機(jī)和減速器是合適的。鞋楦本身的加工過程為變加速運動，加工主軸的角加速度較大，危險截面的折算到電機(jī)主軸上，則電機(jī)主軸承受更大的扭矩?fù)p耗。鞋楦加工機(jī)具有較高的精度要求，確定采用松下伺服電機(jī)，其優(yōu)點明顯：（1）采用松下公司獨特算法，使速度頻率響應(yīng)提高 2 倍，達(dá)到 500HZ ；定位超調(diào)整定時間縮短為以往產(chǎn)品 1/4 。（2）具有共振抑制和控制功能：可彌補(bǔ)機(jī)械的剛性不足，從而實現(xiàn)高速定位。（3）具有全閉環(huán)控制功能：通過外接高精度的光柵尺，構(gòu)成全閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度。（4）具有一系列方便使用的功能。初選松下MDMA（中慣量）系列電機(jī)，參數(shù)如下：額定功率4Kw額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩不帶制動器電機(jī)慣量104Kgm2平均分配到四根主軸的電機(jī)功率為1Kw （35）式中P——軸傳遞的功率，為1KwN——軸的轉(zhuǎn)速，為80r/min——許用的轉(zhuǎn)切應(yīng)力，在選取軸的材料時候，選用45號鋼由[1]表153可知道=30Mp 所以 所以最小軸徑處取30mm，取軸肩過渡，最大軸徑處為35mm，軸長取400mmJ主軸=103=cm2由危險截面處的amax=628K，代入（34）式，得到： 將所有的已知條件代入到（35）式當(dāng)中去得當(dāng)K= i=；并且此時算代入到公式（33）中驗算所選的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否符合要求，又驗算得到所需要的轉(zhuǎn)矩故此時所選的電機(jī)是符合要求，但是考慮要最大限度的利用電機(jī)。繼續(xù)對區(qū)不同的數(shù)值，只要所選的數(shù)值與減速器的減速比的乘積為整數(shù)就可以，因為電機(jī)在單位時間內(nèi)所發(fā)出的脈沖數(shù)應(yīng)該為整數(shù)而不能是小數(shù)，所以綜合考慮選K=1時，根據(jù)前面同樣的計算方法可以計算出此時的最佳傳動比i= ，通過驗算公式可以計算得到此時所需的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩當(dāng)時，計算得到相應(yīng)的傳動比，通過驗算公式也可以得到，隨K值的增大最佳傳動比是不斷下降的，得到的所需轉(zhuǎn)矩均小于電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，但考慮和選擇的行星減速器i=8有非常大的差距?？紤]另行選擇伺服電機(jī)。初選松下MSMA（小慣量）系列電機(jī)，參數(shù)如下：額定功率3Kw額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩不帶制動器電機(jī)慣量104Kgm2平均分配到四根主軸的電機(jī)功率為1Kw 式中P——軸傳遞的功率，為1KwN——軸的轉(zhuǎn)速，為80r/min ——許用的轉(zhuǎn)切應(yīng)力，在選取軸的材料時候，選用45號鋼由[1]表153可知道=30Mp 所以 所以最小軸徑處取30mm，取軸肩過渡，最大軸徑處為35mm，軸長取400mmJ主軸=103=cm2將所有的已知條件代入到（35）式當(dāng)中去得當(dāng)K=， i=（33）中驗算所選的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是否符合要求，又驗算得到所需要的轉(zhuǎn)矩故此時所選的電機(jī)是符合要求，但是考慮要最大限度的利用電機(jī)。繼續(xù)對區(qū)不同的數(shù)值，只要所選的數(shù)值與減速器的減速比的乘積為整數(shù)就可以了，因為電機(jī)在單位時間內(nèi)所發(fā)出的脈沖數(shù)應(yīng)該為整數(shù)而不能是小數(shù)，所以綜合考慮選K=1時，根據(jù)前面同樣的計算方法可以計算出此時的最佳傳動比i= ，通過驗算公式可以計算得到此時所需的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩當(dāng)k=，計算得到相應(yīng)的傳動比i=，通過驗算公式也可以得到，隨K值的增大最佳傳動比是不斷下降的，得到的所需轉(zhuǎn)矩均小于電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，考慮和選擇的行星減速器i=8的差距不大?？紤]選擇該伺服電機(jī)。 選擇電機(jī)的校核慣量匹配校核比值的大小對伺服系統(tǒng)性能有很大的影響,中小慣量的伺服電機(jī)特點式轉(zhuǎn)矩/慣量比大,時間常數(shù)校,加減速能力強(qiáng),所以其動態(tài)性能好,使用中小慣量電動機(jī)容易發(fā)生對電源頻率的響應(yīng)共振,當(dāng)存在間隙、死區(qū)時容易造成振蕩或蠕動，這才提出了“慣量匹配原則”，并有了在數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)采用大慣量電動機(jī)的必要性. 對于慣量較小的交流服電機(jī)，其比值推薦 。當(dāng)，對=符合要求且比值偏小小有利于提高伺服電機(jī)的靈敏度和縮短響應(yīng)時間。 電機(jī)發(fā)熱校核對于連續(xù)工作負(fù)載不變場合的電動機(jī),要求在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),、周期性的工作在變負(fù)載條件下的電動機(jī),應(yīng)該滿足電動機(jī)發(fā)熱條件的等效原則。理論上應(yīng)該進(jìn)一步驗算電機(jī)的溫升是否滿足要求，但鞋楦加工機(jī)是斷續(xù)工作狀態(tài)，即工作三分鐘，停機(jī)三分鐘，因此，所選電機(jī)符合要求。圖32 電機(jī)工作圖 轉(zhuǎn)速校核經(jīng)核算鞋楦加工機(jī)主軸最高轉(zhuǎn)速為80rpm，折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速為640rpm，遠(yuǎn)小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速3000rpm，故電機(jī)轉(zhuǎn)速符合要求。電動機(jī)功率校核:查[2]P248式（6－34）式中——負(fù)載峰值力矩()；——電動機(jī)負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速(r/s)；——傳動裝置的效率,初步估算時取=~；——系數(shù),屬經(jīng)驗數(shù)據(jù),考慮了初步估算負(fù)載力矩有可能取不全面或不精確,以及電動機(jī)有一部分功率要消耗在電動機(jī)轉(zhuǎn)子上。由上面的計算可以知道各參數(shù)的值:負(fù)載峰值力矩= 電動機(jī)負(fù)載峰值轉(zhuǎn)速=70r/min=則計算出電動機(jī)功率后,就可比校核電機(jī)是否滿足所需功率。查[2]P248知道,只要滿足:就可。所選電機(jī)額定功率該電機(jī)滿足功率要求. 轉(zhuǎn)矩過載校核 查[2]P251轉(zhuǎn)矩過載校核的公式為: 式中——折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載力矩的最大值 ——電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大值(過載轉(zhuǎn)矩)折算到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩最大值該電機(jī)滿足轉(zhuǎn)矩過載校核原則.需要指出的是,電動機(jī)的選擇不僅取決于功率,還取決于系統(tǒng)的動態(tài)性能要求、穩(wěn)態(tài)精度、低速平穩(wěn)性、電源是直流還是交流等因素。同時，還應(yīng)保證最大負(fù)載力矩、持續(xù)作用時間不超過電動機(jī)允許過載倍數(shù)的持續(xù)時間范圍。綜上所述,選用MSNA系列中慣量電動機(jī),額定功率的伺服電動機(jī)滿足要求。本章主要對電動機(jī)選擇的相關(guān)計算包括計算銑刀對工件的彎矩、加工鞋楦的轉(zhuǎn)動慣量、傳動齒輪的轉(zhuǎn)動慣量，電機(jī)和減速器的選擇、電動機(jī)的校核。第4章 滾珠絲桿副設(shè)計計算 滾珠絲桿螺母副的計算滾珠絲桿螺母副具有傳動效率高，運動平穩(wěn)，傳動可逆和不自鎖性，能夠預(yù)緊，定位精度和重復(fù)定位精度高，同步性好，使用壽命長，使用可靠、潤滑簡單、維修方便等優(yōu)點而被廣泛運用于數(shù)控機(jī)床中。本設(shè)計也采用滾珠絲桿螺母副。它是由專門廠家制造的，當(dāng)型號、類別和校核后可求購。滾珠絲桿螺母副的類別主要從循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)與圈數(shù)、預(yù)緊方式來考慮。鋼珠每一個循環(huán)閉路稱為列。每個滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈。為了消除間隙和提高滾珠絲桿副的剛度可預(yù)加載荷，預(yù)載后剛度可提高2倍。本設(shè)計中考慮到裝配和經(jīng)濟(jì)性選用了外循環(huán)式滾珠絲桿副，而為了提高剛度進(jìn)行了預(yù)加載即預(yù)緊。其預(yù)緊方式有墊片式，羅紋式，齒差式和變導(dǎo)程式等。下面就進(jìn)行選擇計算和校核。 計算最大工作載荷最大共組載荷= +()+4X5= N式中 —— 考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，滾動導(dǎo)軌取=G —— 工作臺重量（N） —— C向切削力（N） —— C向受力（N） —— 滾動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)： —— 滑塊摩擦力，取5N 計算最大動負(fù)載最大動負(fù)載 式中 滾珠絲桿導(dǎo)程，初選 =5mm ——最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的，則取=2m/min（向快進(jìn)速度 ） —— 使用壽命，數(shù)控機(jī)床按15000 h —— 運轉(zhuǎn)系數(shù)，一般運轉(zhuǎn) —— 壽命，以轉(zhuǎn)為單位 ==400 r/min ==360 = N 滾珠絲桿螺母副的選型根據(jù)最大動載荷，選擇FL3205型滾珠絲桿副。其公稱直徑為32，基本導(dǎo)程5mm ，精度等級4級，額定動載荷為8400N，滿足要求。 傳動效率計算傳動效率式中 —— 螺旋升角，為 —— 摩擦角，取 則 =，支承間距L=750mm軸承進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/2 絲桿的拉伸或壓縮變形量式中 —— 在工作負(fù)載作用下引起每一導(dǎo)程變化量（mm） —— 工作負(fù)載，即進(jìn)給率引力（N） —— 滾珠絲桿導(dǎo)程（mm） E—— 材料彈性模數(shù)，鋼 （N/） F—— 滾珠絲桿截面積 （按內(nèi)徑計算，）（） “+”號用于拉伸，“”號用于壓縮 = = = = 滾珠與滾螺紋滾道間接觸變形= =式中 —— 軸向工作負(fù)載 （kgf） —— 滾珠直徑 （mm） —— 滾珠數(shù)量，=2X圈數(shù)X列數(shù) Z —— 一圈的滾珠數(shù)， Z=（外循環(huán)） —— 滾珠絲桿公稱直徑 則 支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形采用51205推力球軸承 = =式中 軸向工作載荷， = kgf 滾動體直徑，= mm Z 滾動體數(shù)量==15進(jìn)行預(yù)緊，則== =++= 定位精度 穩(wěn)定性校核 （N）式中 E—— 材料彈性模量，鋼 E I—— 截面慣性矩，絲桿 I 其中為絲桿內(nèi)徑 （） L—— 絲桿兩支承間距離（）—— 絲桿支承方式系數(shù)，一端固定一端簡支 =則= = 為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般則此滾珠絲桿不會產(chǎn)生失穩(wěn) 本章主要是對滾珠絲桿副進(jìn)行相關(guān)計算，選型的依據(jù)和