【正文】 上海理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雙直線電機(jī)同步推力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文摘要 5ABSTRACT 6第1章 概 述 7 直線電機(jī)的推力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的必要性 7. 直線電機(jī)的遠(yuǎn)大的發(fā)展趨勢(shì) 7. 直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn) 8. 開發(fā)直線電機(jī)產(chǎn)品及其相關(guān)技術(shù) 8. 對(duì)于直線電機(jī)測(cè)試及動(dòng)態(tài)力的測(cè)量研究現(xiàn)狀 8. 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雙直線電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)推力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容 13. 測(cè)力儀的選擇 13. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)劃 13 參數(shù)的計(jì)算 15第2章 測(cè)力原理 16 直線電機(jī)的工作原理 16 恒轉(zhuǎn)電機(jī)的工作原理 16 恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)的工作特性 16 恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成 18 速度控制規(guī)格 18 恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制功能 19 恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)的規(guī)格 19 ICP測(cè)力儀的連接方式 21 ICP測(cè)力儀的安裝說(shuō)明 21 測(cè)力儀疑難問(wèn)題的解決 22第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 整體結(jié)構(gòu)的規(guī)劃 23 絲杠傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 絲杠傳動(dòng)的工作原理 24 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)尺寸 24 滾珠絲杠的螺母結(jié)構(gòu)尺寸 25 26 26 升降臺(tái)臺(tái)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 升降臺(tái)臺(tái)架的作用 27 27 肋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 永磁吸盤的工作原理及狀況 29 肋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 筋板與磁吸盤的配合設(shè)計(jì) 30 測(cè)力儀的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 30 測(cè)力儀的右端連接 31第4章 參數(shù)計(jì)算 33 33 33 絲杠傳動(dòng)的工作力矩 34 齒輪的參數(shù)計(jì)算 35 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 35 按齒面強(qiáng)度計(jì)算 35 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 36 幾何尺寸計(jì)算 37 37第5章 總結(jié) 38謝辭 39參 考 文 獻(xiàn) 40動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雙直線電機(jī)同步推力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要直線電機(jī)作為新一代進(jìn)給驅(qū)動(dòng)元件，與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置相比，它具有更高的速度和加速度，并且進(jìn)給速度范圍寬，無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，慣性減小，系統(tǒng)更穩(wěn)定，剛性、傳動(dòng)精度、定位精度都得到了提高，這些優(yōu)點(diǎn)使得它已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一個(gè)重要方向。本課題來(lái)源與上海市機(jī)械制造及設(shè)計(jì)本科教學(xué)高地建設(shè)，它以實(shí)現(xiàn)可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雙直線電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的推力為設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)可用于對(duì)識(shí)別直線電機(jī)高速進(jìn)給下的推力特性，推廣直線電機(jī)在機(jī)床中的應(yīng)用具有重要意義。具體工作內(nèi)容如下:（1）針對(duì)直線電機(jī)在機(jī)床進(jìn)給軸的工作原理，設(shè)計(jì)基于可再生電力的轉(zhuǎn)矩電機(jī)的，可用于測(cè)試直線電機(jī)動(dòng)態(tài)推力的原理方法。 （2）針對(duì)動(dòng)態(tài)推力測(cè)量原理，設(shè)計(jì)了推力測(cè)量機(jī)構(gòu)的整體方案，完成推力檢測(cè)機(jī)構(gòu)的三維SOLIDWORKS建模設(shè)計(jì)及相關(guān)的零件圖設(shè)計(jì)。（3）針對(duì)機(jī)構(gòu)方案，對(duì)相關(guān)部件的剛度、總應(yīng)力等參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算。關(guān)鍵詞：直線電機(jī)；進(jìn)給軸；測(cè)力機(jī)構(gòu)Dynamic monitoring of duallinear motor thrust of the structural design of synchronousABSTRACTAs a new generation of linear motordriven feed ponents, pared with the traditional drive, it has a higher speed and acceleration, speed and feed wide range, without intermediate transmission links, inertia decreases, the system more stable and rigid, Driving accuracy and positioning accuracy have been improved, which has made CNC machine tools bee an important direction of development. The source of this issue and Shanghai Machinery Manufacturing and design of undergraduate teaching is still to build, it can be dynamic monitoring in order to achieve duallinear motor driven feed mechanism synchronization of the thrust for the design objectives, the pletion of testing organizations thrust SOLIDWORKS modeling threedimensional design and related parts mapping to understand the highspeed linear motor feed thrust characteristics under the linear motor for the promotion of the application in the machine tool of great significance, the following key elements:(1) Access to relevant information to understand the predecessors of the linear motor and measuring the work done by the design of the platform. (2)To determine Dynamometer model, the overall structure of the threedimensionalmodeling.(3) The calculation parameters. (4)The structure of the detailed design and assembly drawing.KEYWORDS: Linear Motor, Dynamometer, dynamic第1章 概 述 直線電機(jī)的推力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的必要性機(jī)遇直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給的高速機(jī)床是新一代高速數(shù)控機(jī)床中最具代表性的先進(jìn)技術(shù)之一。了解直線電機(jī)高速進(jìn)給下的推力特性對(duì)于推廣直線電機(jī)在機(jī)床中的應(yīng)用具有重要意義，項(xiàng)目以實(shí)現(xiàn)可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)雙直線電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的推力為設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成推力檢測(cè)機(jī)構(gòu)的三維SOLIDWORKS建模設(shè)計(jì)及相關(guān)的零件圖繪制。具體的設(shè)計(jì)參數(shù)為：可檢測(cè)的動(dòng)態(tài)速度不小于100m/min；可檢測(cè)的最大推力為4000N；可檢測(cè)的進(jìn)給方式包括：?jiǎn)为?dú)軸運(yùn)行模式、雙軸不同步模式、雙軸同步模式；通過(guò)設(shè)計(jì)培養(yǎng)我的獨(dú)立查閱資料和空間想像能力，也鍛煉了我的計(jì)算機(jī)繪圖能力和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。. 直線電機(jī)的遠(yuǎn)大的發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)的絲杠傳動(dòng)受絲杠制造工藝限制，一般4～6m，更長(zhǎng)的行程需要接長(zhǎng)絲杠，無(wú)論從制造工藝還是在性能上都不理想。而采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定子可無(wú)限加長(zhǎng)，且制造工藝簡(jiǎn)單，已有大型高速加工中心X軸長(zhǎng)達(dá)40m以上。與傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比，直線電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，運(yùn)動(dòng)部件摩擦小、磨損小、使用壽命長(zhǎng)、安全可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。（1） 世界知名各大廠家均推出直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品目前，世界上最知名的機(jī)床廠家?guī)缀鯚o(wú)一例外地都推出了直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床產(chǎn)品，品種覆蓋了絕大多數(shù)機(jī)床類型。2001年、2003年歐洲機(jī)床展，2002年、2004年日本機(jī)床展及美國(guó)機(jī)床展上每次都有幾十家公司的展品采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。以2002年日本機(jī)床展JIMTOF為例，在參展的524臺(tái)數(shù)控機(jī)床中，有25家公司41臺(tái)機(jī)床采用直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。此外，在壓力機(jī)、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、水切割機(jī)、等離子切割機(jī)、快速原型機(jī)及半導(dǎo)體設(shè)備的XY工作臺(tái)上直線電機(jī)都有應(yīng)用。(2) 技術(shù)日益成熟直線電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在技術(shù)上已日趨成熟，已具有傳統(tǒng)傳動(dòng)裝置無(wú)法比擬的優(yōu)越性能。過(guò)去人們所擔(dān)心的直線電機(jī)推力小、體積大、溫升高、可靠性差、不安全、難安裝、難防護(hù)等問(wèn)題，隨著電機(jī)制造技術(shù)的改進(jìn)，已不再是大問(wèn)題。而驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)的發(fā)展又為其性能拓展和安全性提供了保證。選擇合適的直線電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，配以合理的機(jī)床設(shè)計(jì)，完全可以生產(chǎn)出高性能、高可靠性的機(jī)床?，F(xiàn)在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給速度100m/min，加速度1～2g的機(jī)床已很普遍，已有機(jī)床達(dá)到快進(jìn)240m/min，加速度5g的指標(biāo)(日本AMADA激光切割機(jī))。日本Mazak公司宣稱，該公司將在近期推出快移速度500m/min，加速度6g，主軸速度80000r/min切削速度8馬赫的超音速加工中心。 （3）成本不斷下降，性價(jià)比更好近年來(lái)，直線電機(jī)系統(tǒng)成本不斷下降，在機(jī)床成本中的比重明顯下降。DMG公司的DMC64V linear加工中心 (X軸采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng))。但目前采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)仍比傳統(tǒng)的傳動(dòng)裝置價(jià)格要高。因此，直線電機(jī)的應(yīng)用應(yīng)著眼于高性能機(jī)床，特別是精密高速加工機(jī)床、特種加工機(jī)床、大型機(jī)床，解決傳統(tǒng)傳動(dòng)方法不能解決的問(wèn)題。另外，提高加工精度和加工效率也會(huì)提升機(jī)床的價(jià)值。例如，美國(guó)Gincin－nati公司的HYPCR MACH高速加工中心，X軸長(zhǎng)達(dá)46m，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)后，加工大型薄壁飛機(jī)零件，用傳統(tǒng)方法加工一件要8小時(shí)，而用該機(jī)床只需30分鐘。DMG公司介紹其采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的DMC、CTX、GMC、GMX系列產(chǎn)品生產(chǎn)效率可提高20%。據(jù)意大利JOBS公司介紹，該公司生產(chǎn)的LinX系列產(chǎn)品保證了龍門加工中心在長(zhǎng)距離移動(dòng)上的超高性能，最大程度減少軸轉(zhuǎn)換操作的無(wú)效時(shí)間，其德國(guó)用戶采用LinX龍門加工中心(三軸均為直線電機(jī)驅(qū)動(dòng))加工模具，由于無(wú)效時(shí)間大為縮短等因素，加工效率比未采用直線電機(jī)的同類機(jī)床效率提高40%，而且由于傳動(dòng)部件無(wú)磨損，使用更可靠，運(yùn)行費(fèi)用更低。JOBS在生產(chǎn)LinX產(chǎn)品時(shí)采用直線電機(jī)的成本只增加百分之幾，但由于性能提高，售價(jià)可增加15%～20%，機(jī)床利潤(rùn)率明顯增加。. 直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)進(jìn)給速度范圍寬?？蓮?m/s到20m/min以上，目前加工中心快進(jìn)速度已達(dá)208m/min，而傳統(tǒng)機(jī)床快進(jìn)速度60m/min，一般為20～30m/min。速度特性好，速度偏差可達(dá)（1）%以下。加速度大，直線電機(jī)最大加速度可達(dá)30g，激光加工機(jī)進(jìn)給加速度已達(dá)5g，而傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)給加速度1g以下。 定位精度高。采用光柵閉環(huán)控制，～（1）m。應(yīng)用前饋控制直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可減少跟蹤誤差200倍以上。運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)態(tài)特性好，響應(yīng)靈敏，加上插補(bǔ)控制精細(xì)化，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)控制。行程不受限制。傳統(tǒng)絲杠傳動(dòng)受絲杠制造工藝限制，一般4～6m，更長(zhǎng)行程需要接長(zhǎng)絲杠，從制