【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (2).耐磨性好 因?yàn)槎ㄎ辉ぷ鞅砻婧凸ぷ黝l繁接觸而易磨損。為此，要求定位元件工作面要耐磨，以便長(zhǎng)期保持定位精度。一般較小的定位元件常采用T7A、T8A或T10A制造，并淬火至60HRC左右。較大的定位元件常采用20鋼滲碳并淬火360HRC左右。此外，應(yīng)盡量使定位元件工作表面全部和工件接觸，否則，定位元件局部快速磨損將導(dǎo)致定位元件失效。(3).足夠的強(qiáng)度和剛度 定位元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免定位元件在切削力、夾緊力及其重力等的作用下變形或損傷。對(duì)于承受較大外力或沖擊力的定位元件一般應(yīng)內(nèi)韌外堅(jiān)。(4).工藝性好 便于制造、裝配和維修。(5).便于清除切屑 定位元件工作表面的形狀應(yīng)有利于清除切屑，否則會(huì)因微小的切屑而影響定位精度，而且切屑還會(huì)損傷工件的定位基準(zhǔn)表面。：如下圖：如果在圓柱面工件上打標(biāo)，或鉆孔時(shí)，圓柱面為第一定位基準(zhǔn)，端面為第二定位基準(zhǔn)。夾具定位設(shè)計(jì)時(shí)，采用了一個(gè)長(zhǎng)V型塊和一個(gè)端面支撐釘和工件接觸，長(zhǎng)V型塊限制了4個(gè)自由度，端面支撐釘限制了一個(gè)自由度，共限制了5個(gè)自由度。圖37V型塊定位示意圖：表36常用定位方法和定位誤差定位方法定位簡(jiǎn)圖定位總誤差△z/mm以平面為定位基準(zhǔn)△ DA=0△ DB=△B=δ△ DB=2（Hh）tan△αg△ 當(dāng)α=90，h＞H/2時(shí)，應(yīng)按△DB=2 htan△αg以圓柱面為定位基準(zhǔn)△ DH1= δD/2*1/sinα/2△ DH2=δD/2*（1/sinα/21）△ DH3=δD/2*（1/sinα/2+1）α△DH1△DH2△DH360δD90120△ DH1=0△ DH2=△DH3=δD/2△ DH1=δD/2△ DH2=0△ DH3=δD△ DH4=δD/2△ D=△W=(δD+δd)/2△ DA=0△ DB= δD/2△ DC=δD/2表37—170V型塊（摘自JB/T ） /mm圖38V型塊結(jié)構(gòu)尺寸圖(1)、材料：20鋼按GB/T 699—1999的規(guī)定。(2)熱處理：滲碳深度 ～，58～64HRC。 (3)、其他技術(shù)條件按JB/T 8044—1999的規(guī)定。表38V型塊的設(shè)計(jì)參數(shù)NDLBHAA1A2bldd1d2hh1基本尺寸極限偏差H795~10321610205724+084514＞10~15382012266947105718＞15~2046251632912685116924＞20~2555204081132＞25~357032255012151210691581442＞35~4585403264161916128+01118101855＞45~601003576202270＞60~80125504296202530151020122585＞80~100140501104030注：尺寸T按公式計(jì)算 T=H+ .錐齒輪用于傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，有直齒、斜齒和曲線齒之分，直齒最常用，斜齒已逐漸被曲線齒代替。軸交角可為任意角度，最常用的是90度。錐齒輪沿齒寬方向的齒廓大小與其距錐頂?shù)木嚯x成正比。輪齒剛度大端大，小端小。故沿齒寬的載荷分布不均勻。和圓柱齒輪相比，直齒錐齒輪的制造精度較低，工作時(shí)振動(dòng)和噪聲都較大，故圓周速度不宜過高。直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算比較復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化，將一對(duì)直齒錐齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為一對(duì)當(dāng)量直齒圓柱齒輪傳動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。方法是：用錐齒輪齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量圓柱齒輪代替該錐齒輪，其分度圓半徑即為齒寬中點(diǎn)處的背錐母線長(zhǎng)，模數(shù)即為齒寬中點(diǎn)的平均模數(shù)，法向力即為齒寬中點(diǎn)的合力。這樣，直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算即可引用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的相應(yīng)公式。圖310錐齒輪結(jié)構(gòu)示意圖齒輪結(jié)構(gòu)型式主要有毛坯材料、幾何尺寸、加工工藝、生產(chǎn)批量、經(jīng)濟(jì)等因素確定，各部分齒輪有經(jīng)驗(yàn)公式求得。對(duì)于齒數(shù)很少的小齒輪，當(dāng)其分度圓直徑與軸徑相差很小時(shí)，可將齒輪和軸做成整體，這樣軸和齒輪必須用同一種材料制造，如果齒輪直徑比軸的直徑大的多，則不論是從制造還是從節(jié)約貴重材料的觀點(diǎn)，都應(yīng)把齒輪和軸分開。齒輪傳動(dòng)的功率損失主要包括：1）嚙合中的的摩擦損失；2）潤(rùn)滑油被攪動(dòng)的油阻損失；3）軸承中的摩擦損失。齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑方式主要取決于齒輪的圓周速度，潤(rùn)滑油的粘度一般也是根據(jù)齒輪的圓周速度選擇的。下表列出了潤(rùn)滑油的薦用值和牌號(hào)。表39 齒輪潤(rùn)滑油的選擇齒輪材料 圓周速度 ~1 1~ ~5 5~12..5 ~25 25鑄鐵、青銅鋼450MP~100MP 320 220 150 100 80 60 4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或者線位移的數(shù)—模轉(zhuǎn)換元件。 每當(dāng)輸入一個(gè)脈沖, 它就相應(yīng)地運(yùn)行一步。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由此而得名。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行是在專用的脈沖電源供電下進(jìn)行的, 其轉(zhuǎn)子走過的步數(shù), 或者說轉(zhuǎn)子的角位移量, 與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。 盡管每走一步的步距角存在一定的誤差, 然而, 連續(xù)旋轉(zhuǎn)一周360176。后, 其累積誤差為零。 另外, 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,控制性能好,只要改變輸入脈沖的順序,就能方便地改變其旋轉(zhuǎn)方向。 這些特點(diǎn)使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)有很大的差別。 因此, 在龐大的電動(dòng)機(jī)家族中, 盡管它僅僅是一個(gè)很小的機(jī)種, 但是仍然占有不可替代的位置。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的上述特點(diǎn),使得由它和驅(qū)動(dòng)控制器組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 既具有較高的控制精度, 良好的控制性能,又能穩(wěn)定可靠地工作。 因此,在數(shù)字控制系統(tǒng)出現(xiàn)之初,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷過一個(gè)大的發(fā)展階段。在日本, 60年代初期, 開發(fā)了用于數(shù)控裝置及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 60年代中期至今,開發(fā)了混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在我國(guó), 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研制始于1958年。 當(dāng)時(shí)只有清華大學(xué),華中理工大學(xué)等少數(shù)高等院校在從事這項(xiàng)工作。 到了60年代末, 70年代初,由于電子工業(yè)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展 特別是數(shù)字控制線切割,機(jī)床發(fā)展的需要,才使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究工作蓬勃開展起來。 經(jīng)過四十幾年的發(fā)展, 隨著步進(jìn)電動(dòng)機(jī)理論的日臻完善, 特別是磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī), 產(chǎn)品品種、 規(guī)格, 門類的系列化以及出現(xiàn)了象無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)那種更優(yōu)越的伺服系統(tǒng),才使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展勢(shì)頭有所緩和, 總體看來, 目前其發(fā)展正趨于平緩。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多,按其工作原理可分為三大類型。a) 磁阻式　VR 型(V ariable Reluctance) 。b) 永磁式　PM 型(PermanentM agnet) 。c) 混合式　HB 型(Hybrid)。由于上述三種類型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及作用原理各不相同,因此其市場(chǎng)的應(yīng)用以及發(fā)展的情況也各不相同。 但不管如何發(fā)展, 總離不開 “輕、 薄短、 小、 高效率、 低振動(dòng)、 低噪聲、 低價(jià)格” ——微特電機(jī)發(fā)展的永恒主題。 磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理與磁阻式同步電動(dòng)機(jī)一樣,也是利用凸極轉(zhuǎn)子橫軸磁阻與直軸磁阻之差所引起的磁阻轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動(dòng)的。這種類型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī), 在國(guó)外已幾乎沒有了。 僅僅在某些場(chǎng)合, 例如在溫度很高的核反應(yīng)堆中。 或者需要電動(dòng)機(jī)的定位力矩為零的時(shí)候才使用。在我國(guó), 磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還有一定的市場(chǎng),年需求量為十幾萬(wàn)臺(tái), 從目前的情況看, 今后幾年還會(huì)有所增長(zhǎng)。這是因?yàn)槲覈?guó)工業(yè)化的程度還不高,許多更為先進(jìn)的伺服系統(tǒng)還未達(dá)到商品化的程度。 而由磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制驅(qū)動(dòng)電路(見圖1)構(gòu)成的開環(huán)伺服系統(tǒng)在技術(shù)上業(yè)已成熟, 在價(jià)格上較為便宜,在使用上也易于操作者掌握。 隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、 個(gè)私企業(yè)的迅猛發(fā)展, 在完成了原始資本積累后, 也要考慮如何來改進(jìn)落后的生產(chǎn)手段,以提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。 而性能價(jià)格比非常合適的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng), 毫無(wú)疑問就成了他們的首選對(duì)象。 例如: 生產(chǎn)塑料編織袋的編織機(jī)。 塑料馬夾袋的生產(chǎn)機(jī)械等等。 如圖圖41結(jié)構(gòu)示意圖由于這類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)固有的弱點(diǎn),因此不可能再有什么發(fā)展。 在沒有被其它類型的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)完全替代以前, 如何進(jìn)一步提高質(zhì)量以及降低成本,就是其首要任務(wù)。 永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是,轉(zhuǎn)子上的永磁體建立的磁場(chǎng),與定子繞組電流建立的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 圖41是永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。通常這類電動(dòng)機(jī)的定子極沖制成爪形,因此又稱為爪極式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 它是把繞滿漆包線的注塑骨架套在定子爪極板上,再把極板和沖制而成的機(jī)殼點(diǎn)焊在一起, 即形成一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 這種結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)微特電機(jī)加工中的少切削、 無(wú)切削化, 因而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 工藝性好、 生產(chǎn)效率高,“夠用為止” 是個(gè)基本準(zhǔn)則, 在夠用的前提下, 追求最低廉的價(jià)格。 而爪極式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正符合這個(gè)市場(chǎng)準(zhǔn)則。 因而一經(jīng)面世就得到廣泛的應(yīng)用, 甚至取代了一部分混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)被用于打印機(jī)、 復(fù)印機(jī)、 傳真機(jī)以及空調(diào)器等各個(gè)領(lǐng)域中。目前,這類電動(dòng)機(jī)的年需求量為5億臺(tái)左右,最大的生產(chǎn)國(guó)為日本, 其市場(chǎng)占有率為60% , 其余依次為中國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)、 韓國(guó)、 美國(guó)等等。采用注塑的定、 轉(zhuǎn)子是這類電動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。 所謂注塑轉(zhuǎn)子,就是通過注塑的方法,把轉(zhuǎn)軸和磁鋼結(jié)合在一起。 而注塑定子有不同的結(jié)構(gòu), 可以把爪極板注塑在一起形成一個(gè)整體,然后再把定子繞組套在上面。 也可以把繞好線包的整個(gè)定子注塑在一起。 最先進(jìn)的要數(shù)日本的M I N EBEA 公司, 它把接線端子、 接線座和定子整體注塑在一起。圖42內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖采用注塑工藝后, 電動(dòng)機(jī)定、 轉(zhuǎn)子間的氣隙可設(shè)計(jì)得更小,從而在其它條件不變的情況下可大大增加輸出力矩,同時(shí)其振動(dòng)、 噪聲也可大為降低。 另外, 還易于實(shí)現(xiàn)裝配的自動(dòng)化, 更適合于大批量的生產(chǎn)。 混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)既有磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基于氣隙磁導(dǎo)變化的特征,又有軸向恒定磁場(chǎng)的永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特征。 其綜合了該兩類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn),因而性能更好。 具有分辨率高,控制功率小等優(yōu)點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展,國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的一些大公司, 將一些量大面廣勞動(dòng)密集型的產(chǎn)品, 向勞動(dòng)力比較低廉的中國(guó)轉(zhuǎn)移, 使得我國(guó)在該類電動(dòng)機(jī)的研制及生產(chǎn)上, 形成了一定的規(guī)模, 在國(guó)際市場(chǎng)上已經(jīng)具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。 目前這類電動(dòng)機(jī)最大的生產(chǎn)國(guó)還是日本, 他們有多家公司生產(chǎn), 例如: JA PAN SERVO 公司, SAN YO DEN K 公司, M I N EBEA 公司等等。 特別是OR IEN TAL公司,無(wú)論是外觀質(zhì)量,內(nèi)部性能指標(biāo),還是生產(chǎn)手段上,都是最上乘的。 與之相比,我們國(guó)家還有一定的差距。目前,混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按以下四個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展:發(fā)展趨勢(shì)之一, 是繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。 隨著電動(dòng)機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化,要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來越小。 在5 42機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用了多年后,現(xiàn)在其機(jī)座號(hào)向3 3 25方向延伸。發(fā)展趨勢(shì)之二, 是改圓形電動(dòng)機(jī)為方形電動(dòng)機(jī)。 由于電動(dòng)機(jī)采用方形結(jié)構(gòu), 使得轉(zhuǎn)子有可能設(shè)計(jì)得比圓形大, 因而其力矩體積比將大為提高。 同樣機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī), 方形的力矩比圓形的將提高0%～ 40%。發(fā)展趨勢(shì)之三, 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì), 即把轉(zhuǎn)子位置傳感器,減速齒輪等和電動(dòng)機(jī)本體綜合設(shè)計(jì)在一起, 這樣使其能方便地組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),因而具有更加優(yōu)越的控制性能。發(fā)展趨勢(shì)之四, 向五相及三相系統(tǒng)發(fā)展。 眾所周知, 目前廣為使用的是兩相(或稱四相)電動(dòng)機(jī),因其振動(dòng)和噪聲偏大, 僅適用于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合而德國(guó)BERGER LAHR 公司于1973年和1993年結(jié)構(gòu)示意圖。如上所述,混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還具有軸向恒定磁場(chǎng)的永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特征。 因此, 當(dāng)定子繞組通以不同方向的電流, 使其大極呈現(xiàn)N 或 S 兩個(gè)不同極性時(shí),電動(dòng)機(jī)將呈現(xiàn)正或負(fù)兩個(gè)不同方向的力矩。 而磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子繞組不管通以什么方向的電流, 即定子大極無(wú)論呈現(xiàn)什么極性電動(dòng)機(jī)的力矩始終只有一個(gè)方向,這就是混合式和磁阻式兩種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理的最大不同。 正因?yàn)槿绱?使得五相及三相電動(dòng)機(jī)有很多非常優(yōu)越的特性。 例如它們所有的定子繞組能同時(shí)通以電流這樣既能極大地增加輸出轉(zhuǎn)矩,又能充分地提高繞組的利用率。 又如驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)不必進(jìn)行人工細(xì)分, 而只要改變繞組通電方式, 就能得到較高的分辨率。 倘若轉(zhuǎn)子齒數(shù)都為50, 那么五相電動(dòng)機(jī)的步距角分別為0 . 72 (五相10拍工作) , 0 . 36 (五相20拍工作)。 三相電動(dòng)機(jī)的步距角分別為1 . 2 (三相6拍工作) , 0 . 6 (三相12拍工作)。 另外就這兩種電動(dòng)機(jī)而言, 五相的驅(qū)動(dòng)電路要比三相復(fù)雜得多, 這是顯而易見的。 因此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能價(jià)格比要比五相的更好一些。分別發(fā)明的五相及三相電動(dòng)機(jī),是性能更為優(yōu)越的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 圖42就是這兩種電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)