【文章內容簡介】 點。籠型 轉子交流伺服電動機具有勵磁電流較小，體積較小，機械強度搞等特點 。但是低速運行不夠平穩(wěn)，有抖動現(xiàn)象?？招谋娃D子交流伺服電動機具有結構簡單，維護方便，轉動慣量小，運行平滑，噪聲小，沒有無線電干擾，無抖動等現(xiàn)象；但是勵磁電流較大，體積也較大，轉子易變形，性能上不及直流伺服電動機。 伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 伺服電 動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降， 20 世紀 80 年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發(fā)展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。 90 年代以后，世界各國已經(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機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有： 6 ⑴ 無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(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。 切削力的計算以及電機的選擇 [7]： 主軸和主電機的初選，主要先考慮主要的受力和功率，進行初選。 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： 力學模型 力 學 模 型 F aAF tBF b 圖 21 力學模型 彎矩圖 7 141tF KN? 1 7 0 .52R A R B tF F F K N? ? ? 以 A 為原點， *sM F x? ，其中 sF 為剪應力值等于 RAF ， x 為距離原點的距離 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 校核軸的強度 根據(jù)第三強度理論得 224( )ca? ? ???? （ 25） 扭轉切應力為脈沖循環(huán)變應力取 ?? ，直徑為 d 的軸，彎曲應力 MW?? ，扭轉切應力 2TTWW?? ??，代入上式得軸的彎矩合成強度條件為 ? ?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的功率 65kw，主軸直徑 180mm。 電動機的選擇： 查 機械設計使用手冊 查表 ，選取電機型號為，異步伺服電動機的額定技術參數(shù)。 連接方式為三角形連接 ,中心角 132，額定轉速為 2235 min/r ,額定轉矩為257 mN? ,額定功率為 ,最大轉矩為 1100 mN? ，功率因數(shù) ?n? ,最高轉速為 4500 min/r ，質量為 kg170 。 銑齒機刀架系統(tǒng)圖及傳動計算 [7]： 圓錐 圓柱齒輪減速器，錐齒輪應布置在高速級，使其不宜過大，便于加工，對減速器的傳動比進行分配時，要盡量避 免圓錐齒輪尺寸過大，制造困難，因而高速級圓錐齒輪的傳動比 1i 不宜過大，通常取 1i = ,最好使 3?傳動比 ，當要求兩級傳動打齒輪的浸油深度大致相等時，也可取 4~ ?i 。 9 錐齒輪傳動時，利用閉式齒輪傳動，傳動比 i 的推薦值選 23。 圓柱齒輪傳動時，利用閉式齒輪傳動， 傳動比 i 的推薦值選 35。 最終選定三角圓錐 圓柱齒輪減速器。 結構圖如下圖所示： 圖 24 減速器結構圖 （一） 傳動比 ??i ??i ~?i （二）傳動比的分配 選擇傳動比為 ，為了便于大錐齒輪加工，高速級錐齒輪傳動比 3? ，取?i ，則 1 ?? iii ，考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應有相近的浸油深度，兩級齒輪減速器高速級傳動比 2i 與低速級傳動比 3i 的比值取為 ，即 ??? iii f （三）傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1．各軸轉速的計算 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．各軸輸入功率計算 聯(lián)軸器 ?? ，錐齒輪 8 級閉式齒輪傳動 ?? ，滾動軸承 ?? ，圓柱齒輪 9級精度傳動 ?? 。 kwPd ? kwPP d 4 9 ???? ? （ 29） kwPP ????? ?? kwPP ????? ?? kwPP ????? ?? 3．各軸的輸入轉矩 mNnpTmdd ????? （ 210） mNnpT ????? III mNnpT ????? IIIIII mNnpT ????? 5095 50 I I II I II I I mNnpT ????? 0955 0 IVIVIV 伺服進給系統(tǒng)的設計步驟及計算 中間級齒輪傳動的設計 11 選定中間級齒輪的類型、材料及齒數(shù) (1)按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動（精度８級） (2)選擇小齒輪材料為 40Cr，調制處理，硬度范圍為 241～ ，取為 263HBW，大齒輪材料為 45鋼，調制處理，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?? 按齒面接觸疲勞強度設計 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? （對稱布置） 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度極限 aMP6501limH ?? ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 aMP5502limH ?? ，計算應力循環(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 計算接觸疲勞許用應力，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）近似計算 os)961241( os)11(21??????? ????????? ??? ??? ? ZZ（ 213） 螺旋角 ?Z 按式（ 818）計算 osc osZ ??? ??? ⑵ 計算 小齒輪分度圓直徑 td1 ，代入 ? ?H? 中的小者 ? ?mmZZZuuddHHEt4141KT23253221??????? ?????????????????????????? （ 214） 取 mmd 781 ? 修正計算結果 ⑴ 計算圓周速度 smndv / 22 ?? ????? ? （ 215） ⑵ 確定模數(shù) mmZdm n os12 ?? ?，取為標準值 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 ? 再修正計算結果 ⑴ 計算圓周速度 smndv / 060 060 22 ?? ????? ? ⑵ 仍選 8級精度 ⑶ 確定模數(shù) mmZdm n os83c os12 ?????? ，取為標準值 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