【文章內(nèi)容簡介】 (6) 驗算小帶輪包角 小帶輪包角可按公式求得： 得 ， 即滿足條件。 (7) 確定V帶根數(shù)z V帶根數(shù)Z可按下式計算： 由表76a查得 由表710查得 由表711查得 由表79查得 由表73查得 代入求根公式，得 取z=6,符合表74推薦的輪槽數(shù) (8) 確定初拉力 單根V帶合適的初拉力可按下式計算： 由表75得 (9) 計算作用在軸上的壓力 進給伺服系統(tǒng)的設計 對進給伺服系統(tǒng)的基本要求進給伺服系統(tǒng)不但是數(shù)控機床的一個重要組成部分，也是數(shù)控機床區(qū)別于一般機床的一個特殊部分。數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的性能指標可歸納為：定位精度高；跟蹤指令信號的響應快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。(1) 穩(wěn)定性 伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當作用在系統(tǒng)上的擾動信號消失后，系統(tǒng)能夠恢復到原來的穩(wěn)定狀態(tài)下運行,或者在輸入的指令信號作用下，系統(tǒng)能夠達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)本身的一種特性，取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成元件的參數(shù)（如慣性、剛度、阻尼、增益等），與外界的作用信號（包括指令信號或擾動信號）的性質(zhì)或形式無關(guān)。(2) 精度 伺服系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)的輸出量復現(xiàn)輸入量的精確程度。伺服系統(tǒng)工作過程中通常存在三種誤差：動態(tài)誤差、穩(wěn)定性誤差和靜態(tài)誤差。實際中只要保證系統(tǒng)的誤差滿足精度指標就行。(3) 快速響應性 快速響應特性是指系統(tǒng)對指令輸入信號的響應速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應時間，傳動裝置的加速能力。它直接影響機床的加工精度和生產(chǎn)率。 進給伺服系統(tǒng)的設計要求在靜態(tài)設計方面有：(1) 能夠克服摩擦力和負載；(2) 很小的進給位移量；(3) 高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度；(4) 足夠的調(diào)速范圍；(5) 進給速度均勻，在速度很低時無爬行現(xiàn)象；在動態(tài)設計方面的要求有：(1) 具有足夠的加速和制動轉(zhuǎn)矩；(2) 具有良好的動態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意的表面質(zhì)量；(3) 負載引起的軌跡誤差盡可能小； 對于數(shù)控機床機械傳動部件則有以下要求(1)被加速的運動部件具有較小的慣量；(2)具有較高的剛度；(3)良好的阻尼；(4)傳動部件在拉壓剛度、 扭轉(zhuǎn)剛度、 摩擦阻尼特性和間隙等方面盡可能小的非線性； 進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應特性及伺服性能分析1．時間響應特性進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性，按其描述方法的不同，分為時間響應特性和頻率響應特性。時間響應特性是用來描述系統(tǒng)對迅速變化的指令能否迅速跟蹤的特性，它由瞬態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應兩部分組成。由于系統(tǒng)包含一些儲能元件，所以當輸入量作用于系統(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)響應過程（或叫過渡過程）。穩(wěn)定響應是指當時間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，就認為系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差。2. 頻率響應特性時間響應特性是從微分方程出發(fā)，研究系統(tǒng)響應隨時間的變化的規(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)頻率響應特性法。所謂頻率響應特性,就是系統(tǒng)對正弦輸入信號的響應，即它通過研究系統(tǒng)對正弦輸入信號的響應規(guī)律來獲得啟動態(tài)特性。3. 快速性分析所謂快速性分析是指分析系統(tǒng)的快速響應性能，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，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)回路的響應速度。 X軸滾珠絲杠副(1) 精度 要求：進給精度 快速進給精度(2) 疲勞強度 絲杠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） 求計算載荷Fc 根據(jù)《機電一體化設計基礎(chǔ)》 計算載荷 查表26取 查表28取 查表27取 查表24取D級精度則： 2） 計算額定動載荷計算值 取絲杠的工作壽命為, 3） 選用 ，由表29得絲杠副數(shù)據(jù)：公稱直徑 導程 滾珠直徑 按表21種尺寸公式計算： 滾道半徑 偏心距 絲杠內(nèi)徑 4） 穩(wěn)定性驗算 絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。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，如下圖。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)，所以在設計時應驗算其安全系數(shù)S,其值應大于絲杠副傳動結(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，并按下式計算 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）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數(shù)，取。 安全系數(shù) 查表210，[S]=～ ,S[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。② 高速長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——臨界轉(zhuǎn)速。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速。 臨界轉(zhuǎn)速按下式計算： 式中：為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表210，本題取， 即：，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。 ③ 此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求 所以該絲杠副工作穩(wěn)定 5） 剛度驗算 滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉(zhuǎn)矩T()共同作用下引起每個導程的變形量(m)為： 式中:A絲杠截面積,；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉(zhuǎn)矩。 式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)；為平均工作載荷 按最不利的情況?。ㄆ渲校? 則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為： 通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2，即 該絲杠的滿足上式，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 要求在90%～95%之間，所以該絲杠副合格。 經(jīng)上述計算驗算，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 （2） 疲勞強度 絲杠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900kg,則： 1）求計算載荷Fc 根據(jù)《機電一體化設計基礎(chǔ)》 計算載荷 查表26取 查表28取 查表27取 查表24取D級精度則： 2）計算額定動載荷 取絲杠的工作壽命為, 3）選用 ，由表29得絲杠副數(shù)據(jù)：公稱直徑 導程 滾珠直徑 按表21種尺寸公式計算： 滾道半徑 偏心距 絲杠內(nèi)徑 4）穩(wěn)定性驗算絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。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，如下圖。 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)，所以在設計時應驗算其安全系數(shù)S,其值應大于絲杠副傳動結(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,并按下式計算 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）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數(shù)，取。 安全系數(shù) 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——臨界轉(zhuǎn)速。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速。 臨界轉(zhuǎn)速按下式計算： 式中：為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表210，本題取， 即：，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。 ③ 此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求 5）剛度驗算 滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉(zhuǎn)矩T()共同作用下引起每個導程的變形量(m)為： 式中:A絲杠截面積,；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉(zhuǎn)矩。 式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)；為平均工作載荷 按最不利的情況?。ㄆ渲校? 則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為： 通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2，即 該絲杠的滿足上式，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 要求在90%～95%之間，所以該絲杠副合格。 經(jīng)上述計算驗算，所以合格。 Z軸滾珠絲杠副（1）精度要求：進給精度 快速進給精度（2）疲勞強度絲杠的最大載荷為主軸重量加摩擦力，最小載荷為主軸重量減最大進給力的垂直分力。主軸重量為300kg,則：1）摩擦力 根據(jù)《機