ca6140數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)機械部分的設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 12:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （2）計算最大動負載c（3）選擇滾珠絲杠螺母副查資料，額定動載荷為8800N，可滿足要求，選定精度為3級。（4）傳動效率計算（5）剛度驗算橫向進給絲杠支承方式如圖42所示，最大牽引力為2425N，支承間距L=450mm，因絲杠長度較短，不需預(yù)緊，螺母及軸承預(yù)緊。 圖42 計算如下：()、絲杠的拉伸或壓縮變形量δ1 (mm)查圖43，根據(jù)F39。m＝2023N，D。=2Omm，查出δL /L=5lO5，可算出圖43 橫向進給系統(tǒng)計算簡圖 ()、滾珠與螺紋滾道間接觸變形δ2查資料：因進行了預(yù)緊δ2=1/2δQ=*=()、支承滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形δ3采用8102推力球軸承，dQ=,z=12，d=l5mm考慮到進行了預(yù)緊，故綜合以上幾項變形量之和: 顯然此變形量已大于定位精度的要求，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施修改設(shè)計，因橫向溜板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌減小摩擦力，從而減小最大牽引力。重新計算如下:從資料查出，當(dāng)Fm’=1155N時，δL/L=lO5δ2和δ3不變，則δ＝δ1＋δ2＋δ3＝＋＋＝177。，故此變形量仍不能滿足，如果將滾珠絲杠再經(jīng)過預(yù)拉伸，剛度還可提高四倍，則變形量可控制在要求的范圍之內(nèi)。從上面計算過程可以看出，設(shè)計的過程要經(jīng)過反復(fù)修改參數(shù)，反復(fù)計算才能達到滿意的結(jié)果。（6）穩(wěn)定性校核計算臨界負載其FK(N)式中： E——材料彈性模量，鋼:E＝1O6N/cm2I——截面慣性矩（cm4）絲杠：，di為絲杠內(nèi)徑； （44）L——絲杠兩支承端距離 (cm)；fZ一絲杠支承方式系數(shù)，從表413中查出，一端固定，一端簡支fZ =（一般[nk]=～4）此滾珠絲杠不會產(chǎn)生失穩(wěn)。其幾何參數(shù)如表41所示:表41名稱符號公式公稱直徑3520導(dǎo)程65接觸角3176。7’4176。33’鋼球直徑(㎜)滾道法面半徑偏心距螺紋升角3176。7’4176。33’螺桿外徑34螺桿內(nèi)徑螺桿紋接觸直徑螺母螺紋直徑已確定縱向進給脈沖當(dāng)量δp＝=6mm。可計算出傳動比i可選定齒輪齒數(shù)為， 或已確定橫向進給脈沖當(dāng)量δp＝，滾珠絲杠導(dǎo)程L0＝5mm，: 考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故此處可采用兩級齒輪降速:因進給運動齒輪受力不大，模數(shù)m取2。相關(guān)參數(shù)如表42所示：表42齒數(shù)324024402025分度圓648048804050齒頂圓688452844454齒根圓597543753545齒寬（6~10）m202020202020中心距726445第五章 CA6140車床進給部分電機的選擇方法計算如下表示。傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總傳動慣量JΣ(kg?cm2)可有下式計算：JΣ=Jm+J1+（Z1247。Z2）2〔(J2+Js)+G247。g(L0247。2π)2〕 （51）式中：Jm—步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量(kg?cm2)J1，J2—齒輪ZZ2的轉(zhuǎn)動慣量(kg?cm2)Js—滾珠絲杠傳動慣量(kg?cm2)參考同類型機床，初選反應(yīng)式步進電機150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量Jm=10(kg?cm2)J1=10－3d14L1=10－32= kg?cm2J2=10－3d24L2=10－3822= kg?cm2Js=10－344150= kg?cm2G=800N代入上式： JΣ=Jm+J1+（Z1247。Z2）2〔(J2+Js)+G247。g(L0247。2π)2〕 =10++(32247。40)2〔(+)+800247。(247。2π)2〕= kg?cm2考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題。Jm247。JΣ=10247。=基本滿足慣量匹配的要求。機床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)距不同，下面分別按各階段計算：在快速空載起動階段，加速力矩占的比例較大，具體計算公式如下： M起=Mamax+Mf+Ma Mamax=JΣε= JΣnnax10－2/(60ta/2π) = JΣ2πnmax10－2/(60ta)nmax=νmaxθb247。δp360將前面數(shù)據(jù)代入，式中各符號意義同前。 nmax=νmaxθb247。δp360=2400247。(360)=500r/min 啟動加速時間ta=30ms Mamax=JΣ2πnmax10－2/(60ta)=2π50010173。2/(60)=cm 折算到電機軸上的摩擦力距Mf： Mf=FOL0247。2πηi=f185。(Pz+G)L0247。(2πηZ2247。Z1) =(5360+800)247。(2π)=94 Ncm 附加摩擦力距M0 MO=FPOL0(1－η02)/2πηi=1247。3FtL0(1－η02)247。(2πηZ2247。Z1) =1247。32530(1－)247。( 2π) ==cm上述三項合計： M起=Mamax+Mf+Ma=+94+=cmB．快速移動時所需力矩M快。M快=Mf+M0=94+=cmC．快速切削負載時所需力矩 M切M切=Mf+M0+Mt=Mf+M0+ FOL0247。2πηi =94++1340247。(2π) =94++=cm從上面計算可以看出，M起、M快和M切三種工況下，以快速空載起動所需力矩最大，以此項作為初選步進電機的依據(jù)。從下表查出，當(dāng)步進電機為三相六拍時 λ=Mq247。Mjmax=最大靜力矩Mjmax=247。=782Ncm按此最大靜力矩從下表查出，m。大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號，但還需進一步考核步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性。 ===4000 HZ===1000 HZ從表中查出150BF002型步進電機允許的最高空載起動頻率為2800Hz運行頻率為8000Hz,再從下表中查出130BF001型步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性曲線如圖23，24所示。當(dāng)步進電機起動時，f起=2500時，M=100Ncm,遠遠不能滿足此機床所要求的空載起動力矩（782Ncm）直接使用則會產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采用升降速控制（用軟件實現(xiàn)），將起動頻率降到1000Hz時，cm，然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動電路，還可將步進電機輸出力矩擴大一倍左右。 圖51 130BF001 型運行距頻特性 圖52 130BF001 啟動型距頻特性當(dāng)快速運動和切削進給時，130BF001型步進電機運行矩頻特性完全可以滿足要求。橫向傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量J可由下式計算JΣ=Jm+J1+（Z1247。Z2）2{(J2+J3)+Z3247。Zф〔(Jφ+Jξ)+G247。g(L0247。2π)2} （52）式中各符號意義同前，其中J1=10－3d14L1=10－32=?cm2J2=10－3d24L2=10－3842= kg?cm2J3=10－3d24L3=10－3442= kg?cm2J4=10－3d24L4=10－3542= kg?cm2Js=10－32445=?cm2G=600nJm= （初選反應(yīng)式步進電機為110BF）代入上式為： JΣ=Jm+J1+（Z1247。Z2）2{(J2+J3)+Z3247。Zф〔(Jφ+Jξ)+G247。g(L0247。2π)2〕} =++(24247。10)2{(+)+(20247。25)2[(+)+600247。10(247。2π)2]} =cm2考慮到步進電機與傳動系統(tǒng)慣量的匹配問題Jm247。JΣ=247。=0. 558基本滿足慣量匹配要求 M起=Mamax+M
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