【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 點(diǎn)。籠型 轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)具有勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度搞等特點(diǎn) 。但是低速運(yùn)行不夠平穩(wěn)，有抖動(dòng)現(xiàn)象。空心杯型轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)行平滑，噪聲小，沒(méi)有無(wú)線電干擾，無(wú)抖動(dòng)等現(xiàn)象；但是勵(lì)磁電流較大，體積也較大，轉(zhuǎn)子易變形，性能上不及直流伺服電動(dòng)機(jī)。 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 伺服電 動(dòng)機(jī)又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降， 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國(guó)著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。 90 年代以后，世界各國(guó)已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有： 6 ⑴ 無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。 ⑵ 定子繞組散熱比較方便。 ⑶ 慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。 ⑷ 適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。 ⑸ 同功率下有較小的體積和重量。 切削力的計(jì)算以及電機(jī)的選擇 [7]： 主軸和主電機(jī)的初選，主要先考慮主要的受力和功率，進(jìn)行初選。 1． 1 . 1 0 . 8 0 . 9 1 . 1 0 . 1024 52 * * * * * *p f eF a a a z d n??? （ 21） ?。?02. 25 , 0. 25 , 30 , 50 0 , 15p f ea m a a d n? ? ? ? ? 141F KN? * 5 0 0 * 1 5* 1 4 1 * 5 56 0 * 1 0 0 0P F v K W?? ? ? （ 22） 銑刀主軸直徑 33m i n 55= 1 2 0 * 1 2 0 * 1 8 4 . 915pd m mn ?? 校驗(yàn)： 力學(xué)模型 力 學(xué) 模 型 F aAF tBF b 圖 21 力學(xué)模型 彎矩圖 7 141tF KN? 1 7 0 .52R A R B tF F F K N? ? ? 以 A 為原點(diǎn)， *sM F x? ，其中 sF 為剪應(yīng)力值等于 RAF ， x 為距離原點(diǎn)的距離 得： m a x1*217 0 .5 * * 3 0 0210575000 *RA ABM F lK N mmN mm??? （ 23） 彎矩圖： A彎 矩 圖MB 圖 22 彎矩圖 做出扭矩圖 ? ? ? ?? ?*/ m in9 5 4 9 *559 5 4 9 * *16 *KWe NmrpTMnNmN m m???? （ 24） 扭 矩 圖A B 圖 23 扭矩圖 8 校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)第三強(qiáng)度理論得 224( )ca? ? ???? （ 25） 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈沖循環(huán)變應(yīng)力取 ?? ，直徑為 d 的軸，彎曲應(yīng)力 MW?? ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 2TTWW?? ??，代入上式得軸的彎矩合成強(qiáng)度條件為 ? ?22221()( ) 4 ( )2ca MTMTW W W ???? ??? ? ? ? (26) 軸的抗彎截面系數(shù) 3 330 . 1 5 8 3 2 0 032dW d m m?? ? ? 代入計(jì)算得： ? ?221( 10 57 50 00 ( * 32 82 46 87 .5 )58320038 .33 04 7 60ca?? ???? ? ? (27) 考慮到傳遞效率和空載功率初選電機(jī)的功率 65kw，主軸直徑 180mm。 電動(dòng)機(jī)的選擇： 查 機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè) 查表 ，選取電機(jī)型號(hào)為，異步伺服電動(dòng)機(jī)的額定技術(shù)參數(shù)。 連接方式為三角形連接 ,中心角 132，額定轉(zhuǎn)速為 2235 min/r ,額定轉(zhuǎn)矩為257 mN? ,額定功率為 ,最大轉(zhuǎn)矩為 1100 mN? ，功率因數(shù) ?n? ,最高轉(zhuǎn)速為 4500 min/r ，質(zhì)量為 kg170 。 銑齒機(jī)刀架系統(tǒng)圖及傳動(dòng)計(jì)算 [7]： 圓錐 圓柱齒輪減速器，錐齒輪應(yīng)布置在高速級(jí)，使其不宜過(guò)大，便于加工，對(duì)減速器的傳動(dòng)比進(jìn)行分配時(shí)，要盡量避 免圓錐齒輪尺寸過(guò)大，制造困難，因而高速級(jí)圓錐齒輪的傳動(dòng)比 1i 不宜過(guò)大，通常取 1i = ,最好使 3?傳動(dòng)比 ，當(dāng)要求兩級(jí)傳動(dòng)打齒輪的浸油深度大致相等時(shí)，也可取 4~ ?i 。 9 錐齒輪傳動(dòng)時(shí)，利用閉式齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比 i 的推薦值選 23。 圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，利用閉式齒輪傳動(dòng)， 傳動(dòng)比 i 的推薦值選 35。 最終選定三角圓錐 圓柱齒輪減速器。 結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 圖 24 減速器結(jié)構(gòu)圖 （一） 傳動(dòng)比 ??i ??i ~?i （二）傳動(dòng)比的分配 選擇傳動(dòng)比為 ，為了便于大錐齒輪加工，高速級(jí)錐齒輪傳動(dòng)比 3? ，取?i ，則 1 ?? iii ，考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問(wèn)題，兩級(jí)大齒輪應(yīng)有相近的浸油深度，兩級(jí)齒輪減速器高速級(jí)傳動(dòng)比 2i 與低速級(jí)傳動(dòng)比 3i 的比值取為 ，即 ??? iii f （三）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1．各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 min/2235 rnm ? m in/2235I rnn m ?? 10 m in/2 7 6 6/ 1III rinn ?? （ 28） m i n/ 2IIIII rinn ??? m i n/ ??? ２．各軸輸入功率計(jì)算 聯(lián)軸器 ?? ，錐齒輪 8 級(jí)閉式齒輪傳動(dòng) ?? ，滾動(dòng)軸承 ?? ，圓柱齒輪 9級(jí)精度傳動(dòng) ?? 。 kwPd ? kwPP d 4 9 ???? ? （ 29） kwPP ????? ?? kwPP ????? ?? kwPP ????? ?? 3．各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 mNnpTmdd ????? （ 210） mNnpT ????? III mNnpT ????? IIIIII mNnpT ????? 5095 50 I I II I II I I mNnpT ????? 0955 0 IVIVIV 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟及計(jì)算 中間級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 11 選定中間級(jí)齒輪的類(lèi)型、材料及齒數(shù) (1)按傳動(dòng)方案選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（精度８級(jí)） (2)選擇小齒輪材料為 40Cr，調(diào)制處理，硬度范圍為 241～ ，取為 263HBW，大齒輪材料為 45鋼，調(diào)制處理，硬度取為 217～ 236HBW，取為 236HBW，二者硬度差為 27HBW (3)選小齒輪齒數(shù)為 24Z1? ，大齒輪齒數(shù) 9 5 .6 1 6243 .9 8 4ZZ 122 ???? i ，取96Z2? ， 42496u ?? （ 4）初選螺旋角 ?15?? 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ⑴ 試選載荷系數(shù) ?tk ， mmNT II ?????? 51 106 .1 1m6 1 0 .6 7 2 NT 由表 86選取齒寬系數(shù) 1?d? （對(duì)稱(chēng)布置） 由表 85查得材料的彈性影響系數(shù) E ? （均采用鍛鋼制造） 由圖 815查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ? 由圖 821d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 aMP6501limH ?? ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 aMP5502limH ?? ，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 )10382( ?????????? hi jLn （ 211） 89,212 ????? iN 由圖 819查得接觸疲勞壽命系數(shù) 1HN ?K， 2HN ?K 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為 1%，安全系數(shù) 1SH? ，由式（ 811）得 ? ? MP aS H 1limHHN1H 1 ???? ?? （ 212） ? ? MP aS H 2limHHN2H 2 ???? ?? 12 端面重合度 ?? 按式（ 816）近似計(jì)算 os)961241( os)11(21??????? ????????? ??? ??? ? ZZ（ 213） 螺旋角 ?Z 按式（ 818）計(jì)算 osc osZ ??? ??? ⑵ 計(jì)算 小齒輪分度圓直徑 td1 ，代入 ? ?H? 中的小者 ? ?mmZZZuuddHHEt4141KT23253221??????? ?????????????????????????? （ 214） 取 mmd 781 ? 修正計(jì)算結(jié)果 ⑴ 計(jì)算圓周速度 smndv / 22 ?? ????? ? （ 215） ⑵ 確定模數(shù) mmZdm n os12 ?? ?，取為標(biāo)準(zhǔn)值 mmmn ? （ 216） ⑶ 修正齒數(shù) 15c os78c osd 11 ?????nmZ? ，取 241?Z 9624411 ???? iZZ （ 217） ⑷ 修正螺旋角 ?98 244a rc c osa rc c os 2 1 ???? d Zm n? （ 218） ⑸ 確定齒寬 mmdb d 987812 ???? ? ⑹ 確定載荷系數(shù) K 由表 82查得使用系數(shù) 1?AK ，由表 86查得動(dòng)載荷系數(shù) ?VK 13 Nd 20246978 52 2t ????? ，mmNmmNb t /100/ 691FK A ???? （ 219） 由表８ ３查得齒間分布系數(shù) ??H ， ??F 由表８ 4查得齒向載荷分布系數(shù) 3232 ??????????? ?? bdH ?? 8 HHVA ?????? ?? （ 220） ⑺ 由圖 815查得 ? ⑻ os osZ 21 ??????? ?????? ????????? ???????? ?? ??? ?（ 221） ⑼ 螺旋角系數(shù) osc osZ ???? ??? ⑽ 修正小齒輪分度圓直徑 2d ? ?mmZZZuuKTd HEdt414123253212??????? ????????????????????????? ??? （ 222） 取 mmd 832 ? 再修正計(jì)算結(jié)果 ⑴ 計(jì)算圓周速度 smndv / 060 060 22 ?? ????? ? ⑵ 仍選 8級(jí)精度 ⑶ 確定模數(shù) mmZdm n os83c os12 ?????? ，取為標(biāo)準(zhǔn)值 mmmn ? 14 ⑷ 修正齒數(shù) .921 os83c osd 11 ?????nmZ? ，取 221?Z 8822411 ???? iZZ ⑸ 修正螺旋角 ?83 225a rc c osa rc c os 2 1 ???? d Zm n? mmdb d 838312 ???? ? ⑹ 確定齒寬 ⑺ 確定載荷系數(shù) K 由表 82查得使用系數(shù) 1?AK ，由表 86查得動(dòng)載荷系數(shù) ?VK Nd 10911112 52 2t ????? ，mmNmmNb t /100/ A ???? 由表８ ３查得齒間分布系數(shù) ??H ， ??F 由表８ 4查得齒向載荷分布系數(shù) 3232 ??????????? ?? bdH ?? HHVA ?????? ?? ⑻ 由圖 815查得 ? ⑼ os osZ