【正文】 受上下左右等各方向的負(fù)荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡化的結(jié)構(gòu)設(shè)計使線性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動。 交流伺服電動機(jī)，是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。交流伺服電動機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過載能力，多應(yīng)用于物料計量，橫封裝置和定長裁切機(jī)上。其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組，交流伺服電動機(jī)一種兩相的交流電動機(jī)。 表 21 交流伺服電動機(jī)的分類、特點(diǎn)及使用范圍 類型 代號 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 性能特點(diǎn) 使用范圍 籠型交流伺服電動機(jī) SL 轉(zhuǎn)子與定子結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動機(jī)相似 ,但轉(zhuǎn)子一般為兩相 ,且細(xì)而長 ,籠可用鋁、紫銅、黃銅制成 勵磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時不夠平滑，有抖動現(xiàn)象 廣泛運(yùn)用于小功率自動控制系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和計算裝置中 非磁性杯型交流伺服電動機(jī) SK ADP 用非磁性金屬鋁、黃銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)外定子構(gòu)成磁路 轉(zhuǎn)動慣量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、無抖動現(xiàn)象 ，勵磁電流和體積較大 用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng)，如自動裝置和計算裝置等 FANUC 交流伺服電動機(jī) FANUC 轉(zhuǎn)矩大 ,轉(zhuǎn)速低 ,機(jī)械特性線性度好 ,低速性能良好，可直接與絲杠連接 用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動或其他驅(qū)動系統(tǒng) 低速交流伺服電動機(jī) SD SA ND 轉(zhuǎn)子、定子結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動機(jī)相同 ,另外機(jī)殼中裝有齒輪減速裝置 體積小 ,重量輕 ,力能指標(biāo)高 ,性能好，輸出轉(zhuǎn)速低 ,轉(zhuǎn)矩大 廣泛應(yīng)用于自動裝置和計算技術(shù)裝置中作驅(qū)動、執(zhí)行或控制元件 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動的裝置，它和現(xiàn)代 數(shù)字控制技術(shù) 有著本質(zhì)的聯(lián)系。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。隨著全數(shù)字式 交流伺服系統(tǒng) 的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。 一般電機(jī)要承受兩種形式的力矩：恒定 的負(fù)載力矩和切削力矩（包徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 括摩擦力矩）；加 /減速力矩。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流 伺服驅(qū)動系統(tǒng) 為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。通常，負(fù)載力矩幫助電動機(jī)的減速，因此如果加速在允許時間內(nèi)完成的話，減速也可在相同時間內(nèi)完成。 （ 5） 負(fù)載的慣量要小于電動機(jī)本身慣量的 3 倍。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下 MSMA 400W 交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。我們選用的 FANUC40，其數(shù)據(jù)見表 23。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將 軸承 從滾動動作變成滑動動作。滾珠每一個循環(huán)閉路稱為列，每個滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 （ 2） 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠。但其摩擦阻力大，傳動效率低。該傳動形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動，結(jié)構(gòu)比較簡單，可獲得較高的傳動精度。該傳動形式需要限制螺母的傳動，故需導(dǎo)向裝置。該傳動形式需要限制螺母移動和絲桿的傳動，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，適用于工作行程較大的場合。其主要有如下特點(diǎn)： (1)與滑動 絲杠 副相比驅(qū)動力矩為 1/3。 (2)高精度的保證 。 (4)無側(cè)隙、剛性高 。 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu) 表 24 滾珠的循環(huán)方式 類別 形式 特點(diǎn) 內(nèi)循環(huán) 優(yōu)點(diǎn) :返回通道短 ,一個循環(huán)只有一圈鋼球 ,流暢性好 ,摩擦損失小 ,效率高 ,徑向尺寸小 ,剛性好 缺點(diǎn) :返向器鋼球返回通道的曲面加工復(fù)雜 外循環(huán) 端蓋式 優(yōu)點(diǎn) :結(jié)構(gòu)緊湊 ,工藝性好 缺點(diǎn) :循環(huán)回路長 ,流暢性差 ,鋼球通過短槽時易卡住 螺旋槽式 優(yōu)點(diǎn) :結(jié)構(gòu)簡單 ,制造方便 ,承載能力大 缺點(diǎn) :鋼球流暢性較差 ,擋珠器較易磨損 插管式 優(yōu)點(diǎn) :結(jié)構(gòu)簡單 ,工藝性好 ,鋼球的流暢性好 ,應(yīng)用較廣 缺點(diǎn) :凸出式的插管凸出于螺母外部 ,徑向尺寸較大 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán) 圖 22 滾珠絲杠副循環(huán)方式 滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向的調(diào)徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 整方法進(jìn)行區(qū)別。接觸角增大時，傳動效率、軸向剛度以及承載能力也隨之增大。兩圓弧相交處有一小空隙，可使?jié)L道底部與滾珠不接觸，并能儲存一定的潤滑油以減少摩擦磨損。 （ 3）滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。 （ 5）細(xì)長而又水 平放置的絲杠，因自重使軸線產(chǎn)生彎曲變形，是影響導(dǎo)程累積誤差的因素之一，還會使螺母受載不均。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，用戶還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。在螺母上還有油孔，用戶可旋入油嘴，再采用其他合適的潤滑方式。換向時，其軸向間隙會引起空回。 表 26 常用的調(diào)整預(yù)緊方法 調(diào)整預(yù)緊方式 特點(diǎn) 雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式 結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、預(yù)緊可調(diào)，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進(jìn)行調(diào)整。 單螺母變位倒程自頂預(yù)緊式和單螺母滾珠過贏預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但在使用中不能調(diào)整，且制造困難 。 滾珠絲杠副校核 （ 1）由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn) ,所以在設(shè)計時應(yīng)驗算其安全系數(shù) S，其值應(yīng)大于絲杠副傳動結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù)。 按最不利的情況取 (F= mF ) umG TE FGJTEAFLC241222120 pp ???????? ??? 3 20 ?? ?????? LL 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差小于其傳動精度的 1/2,即 11 1022 mm m??? ? ? ? 該絲杠的 滿足上式，所以其剛度可滿足要求 。 滾珠絲杠副密封與潤滑 密封是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入機(jī)器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄的金屬 墊片 。 根據(jù)摩擦副之間摩擦狀態(tài)的不同，潤滑分為： 流體摩擦 潤滑 ， 用流體 ( 厚度在 ～ 2 微米以上 )將摩擦表面隔開的潤滑方式。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母兩端即可。潤滑脂一般在裝配是放進(jìn)滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤滑，而使用潤滑油時應(yīng)注意經(jīng)常通過注油孔注油。滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷來自于絲杠的自重。 (b)一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承。 (d)兩端裝推力軸承及深溝球軸承。 軸承選擇 軸承可以分為標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承、非標(biāo)滾動軸承、靜壓軸承和磁懸浮軸承。 在軸承設(shè)計中應(yīng)根據(jù)承載的大小、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、轉(zhuǎn)速等要求選用合適的軸承類型。后者既能承受徑向載荷也能承受軸向載荷；并可以通過內(nèi)外圍之間的相對位移來調(diào)整其大小。這兩種軸承的圓柱滾子數(shù)目多、密度大，分兩列交叉排列，旋轉(zhuǎn)時支承剛度變化小，內(nèi)圈上均有 1:12 的錐孔與帶錐度 的軸頸配合，內(nèi)圈相對于軸頸作軸向移動時，內(nèi)圈被漲大，從而可調(diào)整軸承的徑向間隙或?qū)崿F(xiàn)預(yù)緊；因此，其承載能力大、支承剛度高，但只能承受徑向載荷，與其他推力軸承組合使用，可用于較大載荷、較高轉(zhuǎn)速場合。 （ 4）推力軸承。 該軸承是與滾珠絲杠專配的軸承其主要特點(diǎn)是：既能承受軸向載荷又能承受徑向載荷，接觸角大、鋼球多、剛度高。軸承的滾動疲勞壽命，在旋轉(zhuǎn)中，滾動接觸面潤滑良好，則延長。防止軸承過熱，防止?jié)櫥妥陨砝匣Ｈ糁豢紤]潤滑，油潤滑的潤滑性占優(yōu)勢。為了防止軸頸與內(nèi)圈在旋轉(zhuǎn)時有相對運(yùn)動，軸承內(nèi)圈與軸頸一般選用 m m n p r js5 等較緊的配合。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器三種 ，其一般可分為 7 種，具體分類如下： （ 1） 剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸 器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場合。 （ 7） 起動安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護(hù)作用外， 還有將機(jī)器電動機(jī)的帶載起動轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。原動機(jī)的類型不同 ,其載荷性質(zhì)差異很大 ,有的平穩(wěn) ,有的沖擊甚至強(qiáng)烈沖擊或振動。對于聯(lián)接軸系的質(zhì) 量大 ,轉(zhuǎn)動慣量大 ,而又經(jīng)常起動 ,變速或反轉(zhuǎn)的 ,則應(yīng)考慮選用能承受較大瞬時過載 ,并能緩沖吸振的彈性聯(lián)軸器。 (5)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工作特性 ,聯(lián)軸器的外形尺寸 ,安裝 ,拆卸所需的空間大小和難易程度以及對 維護(hù)的要求等都應(yīng)與連接機(jī)組的具體配置位置和要求相適應(yīng)。 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格很多，在正確理解品種、型式、規(guī)格各自概念的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳動系統(tǒng)的需要來選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)軸器中選擇，目前我國制訂為國標(biāo)和行標(biāo)的有十幾種，這些標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器絕大多數(shù)是通 用聯(lián)軸器，每一種聯(lián)軸器都有各自的特點(diǎn)和適用范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設(shè)計人員無需自行設(shè)計聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器不能滿足需要時才需自行設(shè)計聯(lián)軸器。 依據(jù)滾珠絲杠的軸徑和 CT 來選擇聯(lián)軸器，有下表 28 所列的聯(lián)軸器性能初選 圓錐銷套徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 筒聯(lián)軸器。 剛性 凸緣聯(lián)軸器（ GB/T5843— 2022） 10~20220 10~180 13000~2300 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，裝拆方便，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大，但不能吸收沖擊。 聯(lián)軸器 緊箍夾殼聯(lián)軸器 180~12500 30~110 900~380 其特點(diǎn)和使用性能與夾殼聯(lián)軸器相似，但外形簡單，平衡條件有所改善，夾緊力大，很適宜用于徑向夾緊力大的場合。 套筒 夾殼聯(lián)軸器 （ HG5— 213— 1965） 85~9000 30~110 900~380 裝拆方便，不需沿軸向移動兩軸，但平衡困難，而且兩軸徑必須是相同的圓柱形。但裝拆時需沿軸向移動較大的 距離。在眾多的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節(jié)能、傳動效率、傳動精度、經(jīng)濟(jì)性等一系列問題，也關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。 (7)聯(lián)軸器的制造 ,安裝和維護(hù)的成本 ,在滿足使用要求的條件下 ,應(yīng)使選擇的聯(lián)軸器成本低 ,不需維護(hù)以降低經(jīng)常費(fèi)用。其中膜片聯(lián)軸器對高速運(yùn)轉(zhuǎn)適應(yīng)性較大。對于載荷平穩(wěn)的 ,則可選用剛性聯(lián)軸器 ,否則宜選用彈性聯(lián)軸器。具體選擇時可順序考慮以下幾點(diǎn)。 （ 6） 安全聯(lián)軸器 ：在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是，存在一個保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。 （ 2） 撓性聯(lián)軸器：具有一定的補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，最大量隨型號不同而異。一般動力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。配合選擇取決于載荷大小、方向和性質(zhì)；軸承 類型、尺寸和精度；軸承游隙以及其他因素。 滾動軸承的套圈與軸和座孔之間應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)呐浜?，以保證軸的旋轉(zhuǎn)精度和 軸承的周向固定。 軸承的潤滑方法，分為脂潤滑和油潤滑。 （ 3） 排出摩擦熱、冷卻。在構(gòu)成軸承的套圈、滾動體及保持器的相互接觸部分，防止金屬接觸，減少摩擦、磨損。 考慮到輕載，初選 。圓錐滾子軸承由內(nèi)圈、外圈、格圈和圓錐滾子組成。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 （ 2）雙列向心短圓柱滾子軸承。軸系用球軸承有單列向心球軸承和角接觸軸承。滾動軸承已標(biāo)準(zhǔn)化系列化， 有向心軸承、向心推力軸承和推力軸承，共十種類型。 一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動的方式，常用于較長的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠，這種配置方式可對絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。 (c)兩端裝推力軸承。滾珠絲杠的支承方式有以下幾種： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 圖 23 支撐方式 (a)一端裝推力軸承。 滾軸絲杠副支撐選擇及軸承選用 支撐方式選擇 在機(jī)械設(shè)計中，構(gòu)件的固定和支撐有很多種，各種又各有各的特點(diǎn)。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩