【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 21 查得 m=； v—— 同步帶的帶速，由上述（ 5）可知 v= m/s。 算得 0P = 。 （ 11）確定實(shí)際所需同步帶寬度 sb sb ≥ 00 )( PKPbzds 式中 0sb — 選定型號(hào)的基準(zhǔn)寬度，由表 321 查得 0sb = ； zK — 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表 322 查得 zK =1。 由上式算得 sb ≥ mm，再根據(jù)表 311 選定最接近的帶寬 sb = mm （ 12）帶的工作能力驗(yàn)算 計(jì)算同步帶額定功率 P的精確值： 10 320 10)( ??? vmvbbTKKPssawz 式中， wK 為齒寬系數(shù) :： 1)/( ?? ssw bbK 經(jīng)計(jì)算得 P = kW，而 dP = kW，滿足 P≥ dP 因此，帶的工作能力合格。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型（縱向） （ 1）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 eqJ 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0d =40 mm，總長(zhǎng)（帶接桿 )l=1560 mm，導(dǎo)程 hP ＝ 6 mm，材料密度23 / cmkg???? ?？v向移動(dòng)部件總重量 G = 1300 N；同步帶減速箱大帶輪寬度 28 mm，節(jié)徑 mm，孔徑 30 mm，輪轂外徑 42 mm，寬度 14 mm；小帶輪寬度 28 mm，節(jié)徑 ，孔徑 19mm，輪轂外徑 29 mm，寬度 12 mm；傳動(dòng)比 i =。 參照表 41，可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（具體計(jì)算過(guò)程從略）：滾 珠 絲 杠 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 sJ = ； 拖 板 折 算 到 絲 杠 上 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量wJ = 2cmkg? ；小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1zJ = 2cmkg? 。大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2zJ = 2cmkg? 。在設(shè)計(jì)減速箱時(shí)，初選的 Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 110BYG3502，從表 45查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 233 cmkgJm ?? 。 則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 2221 )( cmkgiJJJJJJ swzzmeq ??????? （ 2）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eqT 分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 1）快速空載起動(dòng)時(shí) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eqT eqT 包括三部分：快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 maxaT ，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT ，滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加 摩擦轉(zhuǎn)矩 0T 。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)（ 412）式可知， 0T 相對(duì)于 maxaT 11 和 fT 很小，可以忽略不計(jì)。則有： faeq TTT ?? max1 （ 1） 考慮 Z向傳動(dòng)鏈的總效率η，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： ?? 1602m a x ?? a meqa t nJT （ 2） 式中 mn —— 對(duì)應(yīng) Z 向空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； at —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，單位為 s。 其中： ???360maxvnm ? （ 3） 式中 maxv —— Z向空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書指定為 6000 mm/min； α —— Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，為 ； δ —— Z向脈沖當(dāng)量，本例δ = mm/脈沖。 將以上各值代入式（ 3），算得 mn =1200 r/min。 設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需時(shí)間 at = s， Z 向傳動(dòng)鏈總效率η = 。則由式（ 2）求得： )( 1 2 0 4m a x mNT a ???? ?????? 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： i PGFT hcf ??? 2 )( ?? （ 4） 式中 ? —— 導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，滑動(dòng)導(dǎo)軌取 ； cF —— 垂直方向的工作負(fù)載，空載時(shí)取 0； η —— Z向傳動(dòng)鏈總效率，取 。 則由式（ 4），得： )( )13000( mNTf ???? ???? ? 12 最后由式（ 1），求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的 負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： a x1 ??? faeq TTT N178。 m （ 5） 2）最大工作負(fù) 載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT ， 2eqT 包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 tT ，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT ，滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 0T 。 0T 相對(duì)于 tT 和 fT 很小，可以忽略不計(jì)。則有： fteq TTT ??2 （ 6） 其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 tT 。本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知進(jìn)給方向的最大工作載荷 fT = N，則有： mNjPFT htt ???? ??? 0 0 0 8 22 ??? 再計(jì)算承受最大工作負(fù)載（ cF =）情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算 到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩： )1 3 0 0 9 4( )( ??? ?????? ???? i PGFT hcf（ N178。 m） 最后由式（ 6），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT = tT + fT = N178。 m （ 7） 經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eqT =max{ 1eqT ， 2eqT }= N178。 m （ 3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用的是開(kāi)環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù) eqT來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù) K = 4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： mNmNTT eqj ?????? a x （ 8） 13 對(duì)于前面預(yù)選的 110BYG3502 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由表 45 可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjT = 16 N178。 m，可見(jiàn)完全滿足（ 8）式的要求。 （ 4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核 1）最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定 Z 向最快工進(jìn)速度 fvmax =800mm/min，脈沖當(dāng)量δ = mm/脈沖，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率 ffmax = 800/（ 60179。 ）≈ 1333(Hz)。從 110BYG3502 的運(yùn)行矩頻特性圖 64 可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 fTmax ≈ 17 N178。 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT =178。 m，滿足要求。 2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定 Z 向最快空載移動(dòng)速度 maxv =6000mm/min，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率 maxf =6000/（ 60179。 ）Hz=10000(Hz)。從圖 64 查得，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 maxT = N178。 m，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 1eqT = 178。 m，滿足要求。 3）最快空 載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核 最快空載移動(dòng)速度 maxv = 6000 mm/min 對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率 maxf = 10000 Hz。查表 45可知 110BYG3502 的極限運(yùn)行頻率為 20200 Hz，可見(jiàn)沒(méi)有超出上限。 4 ）起動(dòng)頻率的計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 eqJ = 2cmkg? ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 233 cmkgJm ?? ，查表 45 可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高空載起動(dòng)頻率 qf =1800Hz 。則可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率為： HzJJff meqqL 1087/1 ??? 上式說(shuō)明，要想保證步進(jìn)