【文章內容簡介】 m)， de1＝ df1十 26＝ (mm)， de2＝ df2十 2h＝(mm)。 則齒輪的轉動慣量分別為 (齒輪為 45 號鋼，并將齒輪近似看作圓柱體 ) JZ1＝ b 104= 2 104=(Kgcm2)= 10 5(Kgm2) JZ2＝ b 104= 2 104= 10 5(Kgm2) 若根據類比法，選用 CMFZD40 6— — C3／ 1200 絲杠其長度為 (鋼材 )，直徑 d0＝ 40mm，則絲杠的轉動慣量近似為 JZ＝ 44 120 104＝ (Kgcm2)＝ 103(Kgm2) 設電機轉子的轉動慣量為 104 (Kgm2)(當等效到電機軸上的負載轉動慣量大于電機轉子轉動調量一個數量級時，可以忽略，但當等效到電機軸上的負載慣量較小時，就不能輕易地忽略它?，F預選電機為 110BF003，其電機轉子軸的轉動慣量為 104 (Kgm2)* 由式 (6— 4)可知 [J]k=1/4? 21mj M??i(Vi/nk)2+1nj J??j(nj/nk)2 西北工業(yè)大學網絡教育學院畢業(yè)論文 9 式中 Vi 采用最不利于機床起動時速度，這里選用快進給速度 V 溜 ＝ 2m／ min； 則 nk=nm(電機 )＝ V 溜 ? ／ (360δ )＝ 4l (r／ min)； Mi＝ 400Kg(全部直線運動部件的總質量 )； nz1＝ nm； nz2＝ nz1/i＝ (r／ min)。 則 [J]m＝ 1/4? 2 400 (2／ )2十 Jz1十 Jm 十 (Jz2十 Js)／ i2 ＝ l04十 104十 105十 ( 105 十 103)／ ＝ l03(Kgm2) (4) 絲杠摩擦阻力矩 (Tsm)的計算。由于絲杠承受袖向載荷，又由于采取了一定的預緊措施，故滾珠絲杠會產生摩擦阻力矩。但由于滾珠絲杠的效率高，其摩擦阻力矩相對于其它負載力矩小得多，故一般不予考慮。 (5) 等效負載轉矩 [T] m。由式 (6— 8)得 [T] m＝ 1/2? (F 摩 十 Fx) V 溜 ／ nm十 0 ＝ 1/2? (1800 十 750) 2／ ＝ (Nm) (6) 啟動慣性阻力矩 (T 慣 )的計算。以最不利于啟動的快進速度計算時，設啟動加速 (或制動減速時間為 t? ＝ (一般在 ～ 1s 之間選取 )，由于電機轉速? m＝ 2? nm/60＝ 2? ／ 60＝ [1／ s]，取加速曲線為等加 (減 )速梯形曲線，故角加速度為 ? m＝ ? m/ t? ＝ ／ ＝ (1/s2) 則 T 慣 ＝ [J]m? m＝ 103 ＝ (Nm) (7)計算步進電機輸出軸上總負載轉矩 T∑ ＝ [J]m十 T 慣 ＝ +=(Nm) 步進電機的匹配選擇 上述計算均未考慮機械系統(tǒng)的傳動效審，當選擇機械傳動總效率 ? ＝ 時： T1∑ ＝ T∑ ／ ? =／ =(Nm) 在車削時，由于材料的不均勻等因素約影響，會引起負 載轉短突然增大，為避免汁算上的誤差以及負載轉矩突然增大引起步進電機丟步，從而引起加工誤差，可以適當考慮安全系數。 安全系數一般可在 ～ 2 之間選取。如果取安全系數尺＝ ，則步進電機可按以下總負載轉矩選取 T2∑ ＝ K T1∑ ＝ ＝ (Nm) 若選用上述預選的電機 110BF003，其最大靜轉矩 Tjmax＝ 。在三相六拍驅動時，其步距角為 。 ／ step，為保證帶負載能正常加速起動和定位停止，電機的起動轉矩 Tq 必須滿足 Tq＞ T2∑ 由表 3— 7 可知， Tq／ Tjmax＝ 0． 87，則 Tq＝ 0． 87 7． 84＝ 6． 82(Nm)，故選用合適。 西北工業(yè)大學網絡教育學院畢業(yè)論文 10 滾珠絲杠的校核 如在選擇滾珠絲杠時是根據原絲杠直徑大小按類比法選的名義直徑，就要對其負載能力進行必要的校核；若是根據承載能力選出的，則應對壓桿穩(wěn)定及其剛度進行必要的校核。 由于在選擇絲杠時，是根據類比法選的，故應進行相應項目的進一步校核。 (1) 承載能力的校核。由公式 (2— 1) Q＝ 3L fH fw Pmax＞ C0。 式中 L=60nT／ 106,取 T＝ 15000,n＝ ns ＝ ＝ 333. 3(r／min)。fH= （ HRC 為 58 時 ),fw＝ (平穩(wěn)或輕度沖擊時 )， Pmax＝ Fx 十 F 摩 ＝ 1800+700＝ 2500(N) 則 Q＝ 3L fH fw Pmax=20203(N) 查有關滾珠絲杠額定載荷 C0＝ 79339＞ Q。 (2) 壓桿穩(wěn)定性驗算。由公式 (2— 2) Pk＝ fk? 2EI/(Kl)2 Pmax 式中 fk＝ 2(雙推一簡支 )， E＝ 108(Pa)， I＝ ? /32d14＝ ? /32 =(cm)4 (d1＝35mm) 取 K＝ 4， l＝ ls＝ 125cm 則 Pk＝ 2 108 ／ (4 1202)= 106 Pmax (3) 剛度的驗算。由公式 (2— 3) L? =Pl0/ES+Ml0/2? IE (均取拉伸時 ) 式中 l0＝ ,E＝ 108Pa,S＝ ? d21＝ ＝ (cm2) I＝ ， M＝ Tjmax i＝ ＝ (Nm)＝ 980(Ncm) P=Pmax＝ 2500N 則 L? ＝ 2500 （ 108 ）＋ 980 （ 108 2? ） ＝ 10－ 7mm (滿足使用要求 ) 步進電機的計算和選用 縱向機構步進電機選型： 計算步進電機負載轉矩 Tm ( / 1 8 0 )mm m m FT F T ??? ??? ? ? ………………………………式（ 1） 西北工業(yè)大學網絡教育學院畢業(yè)論文 11 2 3 1 6 0 . 0 1 1 . 4 7 5 .( 0 . 9 / 1 8 0 ) 3 . 1 4mT N m?? ? ?? 式中 : ? — 脈沖當量 (mm/step)。 mF — 進給牽引力 (N)。 b? — 步距角 ,初選雙拍制為 176。 。 初選步進電機型號 根據 mT = 在網上查混合式步進電機技術數據表初選步進電機型號為 56BYG250ESASSBL0601，其中， .mJ Kg cm? ,保持轉矩為 .. 3 . 等效轉動慣量計算 根據簡圖 ，即圖（ 1），傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉動慣量 J? 運動件的轉動慣量 J? 可由下式計算 : ? ?2 2011 2 12 2M LZ WJ J J J JZg ?????? ??? ? ? ? ????? ?????? ?? 式中 1J ， 2J — 齒輪 1Z , 2Z 的轉動慣量 ( ) SJ — 滾珠絲杠轉動慣量 ( ) 3 4 3 41 1 00 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 5 . 6 2 1 . 5 3J d L??? ? ? ? ? ? ? ? 2J = 3 4 3 420 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 8 . 4 2 7 . 7 7dL??? ? ? ? ? ? ? SJ 340 .7 8 1 0 2 .5 1 1 6 3 .5 3?? ? ? ? ? ? 式中 D— 圓柱體直徑 (cm)。 L— 圓柱體長度 (cm)。 代入上式 : ? ?? ? ? ?2 2011 2 122220 .7 5 1 .5 3 ( 2 8 / 4 2 ) ( 7 .7 7 3 .5 3 ) 1 0 0 0 / 9 .8 0 .6 / 27 .2 2MLZ WJ J J J JZg ??????? ??? ? ? ? ????? ?????? ????? ? ? ? ???? 4 . 電機轉矩計算 機床在不同的工況下 ,在 ,下面分別按各階段計算 : 1) 快速空載起動慣性矩 QM 西北工業(yè)大學網絡教育學院畢業(yè)論文 12 在快速空載起動階段，加速力矩所占的比例較大，具體計算公式如下： m a x 0Q a fM M M M? ? ?……………………………………………………式（ 2） m a xm a x 2 60a anM J J t??????………………………………………………式（ 3） 又： ? ? ? ? ? ? ? ?0 0 0 3m a x m a x / / 3 6 0 2 / 0 .0 1 0 .9 / 3 6 0 1 0pbnV ??? ? ? ? ? 500 /minr? ………………………………………………………式（ 4） 35 ms s?? 代入得： 2m a xm a x 2 2 5 0 0 07 .7 2 1 0 1 1 5 .46 0 6 0 0 .0 3 5a anM J N c mt? ? ?? ?? ? ? ? ?? 折算到電機軸上的摩擦力矩 fM : |0 0 021() 0 . 1 6 ( 2 9 3 3 1 0 0 0 ) 5 0 .2 2 / 2 0 . 8 1