【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （33）故導(dǎo)軌工作壽命足夠。 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型（1） 最大工作載荷的計(jì)算 如前所述，在立銑時(shí)，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）=2000N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直），受到垂直方向的載荷（與工作臺(tái)面垂直）=750N。已知移動(dòng)部件總重量W=2000N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，取顛覆力矩影響系數(shù)K=，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)=。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷： （34）（2）最大動(dòng)工作載荷的計(jì)算 設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度v=2000mm/min，初選絲杠導(dǎo)程=6mm,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速。任務(wù)書給定滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入,得絲杠壽命系數(shù)=300（單位為：106r）。查表，取載荷系數(shù),滾道硬度為60HRC時(shí)，取硬度系數(shù),代入式，求得最大動(dòng)載荷： （35）（3）初選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列32064型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑=32mm，導(dǎo)程=6mm，循環(huán)滾珠為4圈1系列，精度等級(jí)取5級(jí)，額定動(dòng)載荷=18292N，大于，滿足要求。（4）傳動(dòng)效率的計(jì)算 將公稱直徑=32mm，導(dǎo)程=6mm，代入，得絲杠螺旋升角=。將摩擦角=10′，代入,得傳動(dòng)效率=%。（5） 剛度的驗(yàn)算1）XY工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推單推”的方式。絲杠的兩端各采用對(duì)推力角接觸球軸承，面對(duì)面組配，左、右支承的中心距約為a=600mm；鋼的彈性模量E=。查表得滾珠直徑=，絲杠底徑=,絲杠截面積。絲杠的拉伸或壓縮變形量在總變形量中占的比重較大，按忽略式中的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量 （36）2）根據(jù)公式，求得單圈滾珠數(shù)Z=23；該型號(hào)絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為41，代入公式Z圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=92。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力/3=739N。則由式，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量mm。因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取=。3）將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度600mm）=+==12本例中，絲杠的有效行程為400mm，由表知，5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在315400mm時(shí)，行程偏差允許達(dá)到25，可見絲杠剛度足夠。（6） 壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷。取支承系數(shù)=1；由絲杠底徑=；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離a取最大值600mm。代入式，得臨界載荷=51485N，遠(yuǎn)大于工作載荷=，故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。 G系列滾珠絲杠副尺寸參數(shù)規(guī)格代號(hào)公稱直徑導(dǎo)程滾珠直徑絲杠底徑絲杠外徑循環(huán)列數(shù)額定載荷/NG3206432641829247148螺母安裝尺寸油杯LBhM50826760137712M6綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。 減速齒輪計(jì)算設(shè)計(jì)為了滿足脈沖當(dāng)量的的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電動(dòng)機(jī)軸上盡可能的小，今在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪機(jī)減速，采用一級(jí)減速，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出軸與齒輪相連，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪相連。其中大齒輪設(shè)計(jì)成雙片結(jié)構(gòu)。已知工作臺(tái)的脈沖當(dāng)量=，滾珠絲杠的的導(dǎo)程Ph=6mm， 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角=176。根據(jù)式，算得減速比：=（）/（）= （37）本設(shè)計(jì)選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的JBF3型齒輪減速箱。因傳遞的扭矩較小，取大小齒輪模數(shù)均為1mm，齒數(shù)比為80：32，材料為45調(diào)質(zhì)鋼，齒表面淬硬后達(dá)到55HRC。減速箱中心距為[（80+32）1/2]mm=56mm,小齒輪厚度為20mm，雙片大齒輪厚度均為10mm。，薄片齒輪2與軸整體鍛造而成，保證了機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，薄片齒輪1套裝在軸上，兩片薄齒輪之間可作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整機(jī)構(gòu)2薄齒輪 3彈簧 8凸耳 5調(diào)節(jié)螺釘 7螺母小齒輪齒數(shù)=32 大齒輪齒數(shù)=80分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 角接觸球軸承的選用、校核 初選角接觸球軸承7205CJ，其相關(guān)參數(shù)如下：內(nèi)徑d=15mm，外徑D=35mm，軸承寬度B=10mm，a=，額定動(dòng)載荷，額定靜載荷。軸承校核，受力圖如下： 軸承部件受載示意圖徑向外載荷，軸向外載荷，軸向派生力，, , , 查得， ，查得，=，取=， （38）因?yàn)?，所以只?yàn)算軸承1，又軸承樣本可知：7205CJ軸承的額定動(dòng)載荷。 （39）選用7205CJ軸承合適。第四章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介及原理步進(jìn)電機(jī)是開環(huán)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、維修方便，控制為全數(shù)字化。步進(jìn)電機(jī)用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)械角位移。每給步進(jìn)電機(jī)輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)，其轉(zhuǎn)子軸就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，稱為步距角，轉(zhuǎn)子軸的角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖信號(hào)輸入的頻率成正比，通過(guò)改變頻率就可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型（1） 計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑=32mm，總長(zhǎng)L=600mm，導(dǎo)程=6mm，材料密度；移動(dòng)部件總重力W=2000N；小齒輪齒寬=20mm.，直徑=32mm，大小齒輪齒寬=20mm，直徑=80mm；傳動(dòng)比i=。算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： （41）小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：工作臺(tái)折算到絲杠上的慣量： （42）初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為90BYG2602,為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，176。，從表查得該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=4 kgcm2。則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： （43）（2）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。1) 快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩包括三部分：一部分是快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)式可知，相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有：=+ （44）根據(jù)式 （45）考慮傳動(dòng)鏈的總效率，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大加速轉(zhuǎn)矩：= （46）式中 —對(duì)應(yīng)空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； —步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，單位為S。其中： =1250r/min （47）式中 —空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書指定為3000mm/min；—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，；—脈沖當(dāng)量，本例=。將以上各值代人式，算得=1250r/min設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止加速至所需時(shí)間，傳動(dòng)鏈總效率。則由式求得： （48）移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： （49）式中 ——導(dǎo)軌的摩擦因素，——垂直方向的銑削力，空載時(shí)取0——傳動(dòng)鏈效率，則由式求得：最后求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：=+=