【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)包含一些儲能元件，所以當(dāng)輸入量作用于系統(tǒng)時，系統(tǒng)輸出不能立刻跟隨輸入量變化，而是在系統(tǒng)達到穩(wěn)定之前表現(xiàn)為瞬態(tài)響應(yīng)過程（或叫過渡過程）。穩(wěn)定響應(yīng)是指當(dāng)時間 t 趨向無窮大 時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。若在穩(wěn)定時，輸出和輸入不能完全吻合，就認(rèn)為系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差。 系統(tǒng)的時間響應(yīng)特性不僅決定于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能，而且也決定輸入信號的類型，且隨加工對象的不同以及銑削用量的不同而改變。尤其考慮到啟動、停車、正反向等控制情況，各坐標(biāo)軸速度信號的變化極為復(fù)雜。 時間響應(yīng)特性是從微分方程出發(fā)，研究系統(tǒng)響應(yīng)隨時間的變化的規(guī)律，即在已知傳遞函數(shù)的前況下，從系統(tǒng)在階越輸入及斜坡輸入時間應(yīng)速度及振蕩過程的狀態(tài)中來獲得動態(tài)特性參數(shù)。然而在很多情況下，傳遞函數(shù)不清楚，所以只能由試驗的方法來求取動態(tài)特 性。因此出現(xiàn)頻率響應(yīng)特性法。所謂頻率響應(yīng)特性 ,就是系統(tǒng)對正 弦 輸入信號的響應(yīng)，即它通過研究系統(tǒng)對正眩輸入信號的響應(yīng)規(guī)律來獲得啟動態(tài)特性。由于頻率特性與傳遞函數(shù)密切相關(guān)，因此在工程中的應(yīng)用越來越多?？捎深l率響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合成傳遞函數(shù)而建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 所謂快速性分析是指分析系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，快速性反映了系統(tǒng)的瞬態(tài)質(zhì)量。 對于線性進給伺服系統(tǒng)，由于它包含各種電路、機電轉(zhuǎn)換裝置和機械傳動機構(gòu)，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)都有時間常數(shù)，對高頻信號來不及反應(yīng)，只是一個地通漏波器。這種系統(tǒng)的通頻寬帶，對高頻信號響應(yīng)速度快 ，所以從開環(huán)頻率特性圖看，提高系統(tǒng)的截止頻率，則可以提高閉環(huán)回路的響應(yīng)速度。 、 X軸滾珠絲杠副 1．精度 要求：進給精度 快速進給精度 min/6m 2．疲勞強度 絲鋼的最大載荷為最大進給力加摩擦力，最大進給力為 1625N,工作臺質(zhì)量 700kg,則： 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 （ 1）摩擦力 fF NFF f in ????? （ ） NF 1 6 4 9241 6 2 5m a x ??? 32 m inm a x FFFm ?? （ ） 3 2421649 ??? N1107? 根據(jù)《機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》 計算載荷 cF MAHFc FKKKF ? 查表 26 取 ?FK 查表 28 取 ?AK 查表 27 取 ?HK 查表 24 取 D 級精度 則： NF c 1 3 2 81 1 0 ????? （ ）（ 2）計算額定動載荷 39。aC 取絲杠的工作壽命為 hLh 2021039。 ? , min/100rnm ? 339。 439。?? hmLnca FC 3 20210100 41328 ??? （ ） N6546? （ 3）選用 型絲杠，由表 29 得絲杠副數(shù)據(jù)： 公稱直 徑 mmD 500 ? 導(dǎo)程 mmp 10? 滾珠直徑 mmd ? 按表 21 種尺寸公式計算： 滾道半徑 mmdR 0 ???? （ ） 偏心距 mmdRe 20 )()2( ???????? （ ） 絲杠內(nèi)徑 mmReDd 9 201 ?????????? ? （ ） （ 4）穩(wěn)定性驗算 絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和 角接觸 軸承，可分別承受徑向和軸向的負(fù)荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球 軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如 圖 。 螺母固定端 游動端 圖 穩(wěn)定性驗算 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 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) [S] 絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 crF 22)( lEIF acr ??? （ ） 式中， E 為絲杠材料的彈性模量，對于鋼 E=206Gpa； l 為絲杠工作長度（ m）； a I為絲杠危險截面的軸慣性矩（ 4m ）； ? 為長度系數(shù)，取32??。 4841 mdIa ???? ? （ ） NFcr 62892 )( ???????? ?? 安全系數(shù) 36 1107 ????? mcrFFS （ ） 查表 210， [S]=～ ,S＜ [S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。 2）高速絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 ——臨街轉(zhuǎn)速 crn 。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速 crnn ?max 。 臨街轉(zhuǎn)速按下式計算： 212)(9910 ldfn ccr ?? （ ） 式中： cf 為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，本題取 ?cf ， 32?? 22)(0 3 3 9 2 9 1 0????crn m in/ 4 r?? m i n/6001010 63m a x rn ??? ? 即： maxnncr ? ，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。 3）此外滾珠絲杠副還受 nD0 值的限制，通常要求 m in/107 40 rmmnD ??? m i n/107m i n/10410040 430 rmmrmmnD ???????? （ 5）剛度驗算 滾珠絲杠在工作負(fù)載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T( mN? )共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量0L? (m)為： cGJTpEApFL ?2 20 ???? （ ） 式中 :A絲杠截面積 , 2141 dA ??； cJ 為絲杠的極慣性矩， 4132dJc ??； G 為絲杠切北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 變模量，對鋼 GPaG ? ； T 為轉(zhuǎn)矩。 )t a n(20 ???? DFT m （ ） 式中： ? 為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)； mF 為 平均工作載荷 mNT ????????? ? )39。334t a n(102401107 3 按最不利的情況取（其中 mFF? ） 41222120 1642 Gd TpEdpFGJTpEApFL c ??? ????? （ ） 49223293)()( )1010(16)( 110710104 ??? ??????? ?????? m? ??? 則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為： mpLlL ? 320 ???????? ?? （ ） 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差 L? 小于其傳動精度的 1/2，即 mmmL ?? ?????? （ ）該絲杠的 L? 滿足上式，所以其剛度可以滿足要求。 （ 6）效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率 ? 為 )39。334t a n( )39。334t a n()t a n(t a n ???? ???? ?? ?? （ ） ? 要求在 90%～ 95%之間，所以該絲杠副合格。 經(jīng)上述計算驗算， 各項性能均符合題目要求，所以合格。 、 Y軸滾珠絲杠副 1．精度 要求：進給精度 快速進給精度 min/6m 2．疲勞強度 絲鋼的最大載荷為最大進給力加摩擦力，最大進給力為 1625N,工作臺質(zhì)量 700kg,則：（ 1）摩擦力 fF NFF f in ????? （ ） NF 1 6 5 6311 6 2 5m a x ??? 32 m inm a x FFFm ?? 3 3121656 ??? 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 N1114? 根據(jù)《機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》 計算載荷 cF MAHFc FKKKF ? 查表 26 取 ?FK 查表 28 取 ?AK 查表 27 取 ?HK 查表 24 取 D 級精度 則： NF c 1 3 3 71 1 1 ????? （ 2）計算額定動載荷 39。aC 取絲杠的工作壽命為 hLh 2021039。 ? , min/100rnm ? 339。 439。?? hmLnca FC （ ） 3 20210100 41337 ??? N6590? （ 3）選用 型絲杠，由表 29 得絲杠副數(shù)據(jù)： 公稱直徑 mmD 500 ? 導(dǎo)程 mmp 10? 滾珠直徑 mmd ? 按表 21 種尺寸公式計算： 滾道半徑 mmdR 0 ???? （ ） 偏心距 mmdRe 20 )()2( ???????? （ ） 絲杠內(nèi)徑 mmReDd 9 201 ?????????? ? （ ） （ 4）穩(wěn)定性驗算 絲杠一端 軸向固定，采用深溝球軸承和 角接觸 軸承，可分別承受徑向和軸向的負(fù)荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球 軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如 圖 。 螺母固定端 游動端 圖 穩(wěn)定性驗算 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) [S] 絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 crF 22)( lEIF acr ??? （ ） 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 式中， E 為絲杠材料的彈性模量，對于鋼 E=206Gpa； l 為絲杠工作長度（ m）； a I為絲杠危險截面的軸慣性矩（ 4m ）； ? 為長度系數(shù)，取32??。 4841 mdIa ???? ? （ ） NF cr 52892 )( ???????? ?? 安全系數(shù) 25 1114 ????? mcrFFS （ ） 查表 210， [S]=～ ,S[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。 2）高速絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 ——臨街轉(zhuǎn)速 crn 。要求絲杠的最大轉(zhuǎn) 速 crnn ?max 。 臨界轉(zhuǎn)速按下式計算：