【文章內(nèi)容簡介】 械是空載起動(dòng)時(shí)，F(xiàn)是導(dǎo)軌摩擦力（垂向運(yùn)動(dòng)F還包括機(jī)構(gòu)重量）；若計(jì)算電機(jī)工作轉(zhuǎn)矩時(shí)，F(xiàn)包括導(dǎo)軌摩擦力，工作載荷（垂向運(yùn)動(dòng)F還包括機(jī)構(gòu)重量）。 ＝T2).負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL()及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J()的計(jì)算。式中　——各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）和轉(zhuǎn)速（r/min）——各直線運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量（Kg）和速度（m/min）——電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）和轉(zhuǎn)速（r/min）絲桿直徑為16mm＝,長415mm＝工件工作臺(tái)慣量絲桿慣量所以按照要求所以選取北京和時(shí)利40CB005C2DE6E3).最大加速轉(zhuǎn)矩當(dāng)電機(jī)從靜止升速至式中n——電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）——電機(jī)最高轉(zhuǎn)速（r/min）ta加速時(shí)間（s）ta ≈(34)或者按性能要求自行規(guī)定?！姍C(jī)時(shí)間常數(shù)。可查電機(jī)樣本可得到滿足要求。40CB系列交流伺服電機(jī)絕緣電阻——500VDC 100MW Min 絕緣強(qiáng)度——1500VAC 1Minute 環(huán)境溫度—— 20℃ ～ +50℃ 絕緣等級(jí)——B級(jí)技術(shù)參數(shù)單位伺服電機(jī)型號(hào)40CB005C2DE6E貨物編碼031601額定輸出功率W50額定轉(zhuǎn)矩瞬間最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速rpm3000最高轉(zhuǎn)速rpm3600電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量轉(zhuǎn)矩系數(shù)額定相電流A瞬間最大相電流A電樞繞阻相電阻Ω電樞繞阻相電感機(jī)械時(shí)間常數(shù)ms電氣時(shí)間常數(shù)ms重量kg編碼器P/R2500負(fù)載慣量負(fù)載慣量≤電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量10（倍）適配驅(qū)動(dòng)器GS0020A外形尺寸 單位:mm（11)傳動(dòng)系統(tǒng)剛度（1）絲杠抗壓剛度 1）絲杠最小抗壓剛度=：最小抗壓剛度（N/um）d2 ：絲杠底徑L1 ：固定支承距離=265 N/um2） 絲杠最大抗壓剛度x：最大抗壓剛度（N/um）=664 N/m3）滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度KC ：滾珠和滾道的接觸剛度（N/um）KC：查樣本上的剛度（N/um）FP ：滾珠絲杠副預(yù)緊力（N）Ca ：額定動(dòng)載荷（N）由樣本查得：得KC=200 N/um（12)剛度驗(yàn)算及精度選擇（1）==N/m=N/mF0=已知W1= 294N ， =F0= N——靜摩擦力（N）——靜摩擦系數(shù)W1——正壓力（N）（2） 驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度：傳動(dòng)系統(tǒng)剛度（N）已知反向差值或重復(fù)定位精度為16=＞（3）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差=（4）確定精度 V300p ：任意300mm內(nèi)的行程變動(dòng)量對(duì)半閉環(huán)系統(tǒng)言， V300p≤定位精度定位精度為16um/300V300p＜絲杠精度取為3級(jí)V300p=12um＜(5)確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào)已確定的型號(hào)：FF公稱直徑：16 導(dǎo)程：5螺紋長度：380絲杠全長：470P類1級(jí)精度FF16051P3/380470（13)驗(yàn)算臨界壓縮載荷 絲杠所受最大軸向載荷小于絲杠預(yù)拉伸力F不用驗(yàn)算。（14)驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速:臨界轉(zhuǎn)速（n/min）f：與支承形式有關(guān)的系數(shù)：絲杠底徑：臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度(mm)由表得f=由樣本得d2=由工作圖及表14得：Lc2= L1 L02097＞=1500(15) 驗(yàn)算： ——滾珠絲杠副的節(jié)圓直徑（mm）——滾珠絲杠副最高轉(zhuǎn)速（n/min）≈=1200r/min19680＜70000（16)滾珠絲杠副形位公差的標(biāo)注（略）表1支承方式簡 圖K2　λf一端固定一端自由一端固定一端游動(dòng)2二端支承1二端固定4內(nèi)循環(huán)單螺母式滾珠絲杠副尺寸系列 X向?qū)к壴O(shè)計(jì)計(jì)算導(dǎo)軌副約束執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)，保證其正確運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的工作性能有重要影響。數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)導(dǎo)軌主要是直線型的。回轉(zhuǎn)型導(dǎo)軌在加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上也有應(yīng)用，其工作原理和特點(diǎn)與直線型導(dǎo)軌是相同的。滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)小，動(dòng)靜摩擦系數(shù)差別小，啟動(dòng)阻力小，能微量準(zhǔn)確移動(dòng)，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行。因而運(yùn)動(dòng)靈活，定位精度高，通過預(yù)緊可以提高剛度和抗振性，承受較大的沖擊和振動(dòng)，壽命長。和靜壓導(dǎo)軌相比，其結(jié)構(gòu)簡單，保養(yǎng)方便，是適合數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)用比較理想的導(dǎo)軌元件。1．滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 圖3—5是這種結(jié)構(gòu)的示意圖。它是一種滾動(dòng)體為圓珠的單元式標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌元件，相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面經(jīng)研磨成四列圓弧溝槽，滾珠鎖定在保持架上，通過合成樹脂的端面檔塊(圖中未畫出)實(shí)現(xiàn)順暢地循環(huán)滾動(dòng)。導(dǎo)軌溝槽圓弧的曲率為滾動(dòng)體的52％—53％，因而滾珠在負(fù)荷方向?yàn)閮牲c(diǎn)接觸，即使制造有誤差仍能保持滾珠靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，而且由于兩者直徑相差不大，接觸應(yīng)力小，運(yùn)動(dòng)約束好。單元式滾動(dòng)直線導(dǎo)軌在制造時(shí)已消除了間隙，因而剛度和精度都較高。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌在裝配平面上采用整體安裝的方法，因而即使安裝平面有些偏差，也能因自身變形的矯正而保證滾珠仍然能順暢地滾動(dòng)。 圖352．滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 滾動(dòng)導(dǎo)軌塊是一種圓柱滾動(dòng)體的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌元件。圖3—6是這種結(jié)構(gòu)的示意圖。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊安裝在運(yùn)動(dòng)部件上，工作時(shí)滾動(dòng)體在導(dǎo)軌塊和支承件導(dǎo)軌平面(不動(dòng)件)之間運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)軌塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊剛度高、承載能力強(qiáng)、便于拆卸，它的行程取決于支承件導(dǎo)軌平面的長度。但該類導(dǎo)軌制造成本高，抗振性能欠佳。 圖36 導(dǎo)軌的選擇:根據(jù)滾珠絲桿得選擇計(jì)算上得數(shù)據(jù)對(duì)于XY方向選用GZV4型滾柱交叉導(dǎo)軌副滾柱交叉導(dǎo)軌副是由兩根具有V型滾道的導(dǎo)軌、滾子保持架、圓柱滾子等組成，相互交叉排列的圓柱滾子在經(jīng)過精密磨削的V型滾道面上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可承受各個(gè)方向的載荷，實(shí)現(xiàn)高精度、平穩(wěn)的直線運(yùn)動(dòng)。特 點(diǎn)： 1. 滾動(dòng)摩擦力阻力低，穩(wěn)定性能好； 2. 起動(dòng)摩擦力小，隨動(dòng)性能好； 3. 接觸面積大，彈性變形量小，有效運(yùn)動(dòng)體多，易實(shí)現(xiàn)高剛性、高負(fù)荷運(yùn)動(dòng)； 4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，安裝使用方便。 滾柱交叉導(dǎo)軌副基本尺寸： 滾柱交叉導(dǎo)軌副保持架基本尺寸： 載荷計(jì)算 行程長度及滾子（1）： 式中 L——導(dǎo)軌長度(mm) l——運(yùn)行行程長度(mm)（2）保持架長度： 式中K——保持架長度(mm)（3）滾子數(shù)計(jì)算： 式中 N——滾子數(shù)量（忽略小數(shù)） a——保持架端距 f——滾子間距 載荷計(jì)算：圖中：C——額定動(dòng)載荷（N）——額定靜載荷（N） ——每個(gè)滾子的額定動(dòng)載荷（N） ——每個(gè)滾子的額定靜載荷（N） N——滾子數(shù)據(jù)工作臺(tái)技術(shù)要求，所以選用GZV4型導(dǎo)軌 Y方向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)閅方向得技術(shù)與X方向得技術(shù)要求相當(dāng)，為了便于模塊化制作以及通用性的需要，選用與X方向相同得滾珠絲桿副，伺服電機(jī)，交叉滾柱導(dǎo)軌以及相應(yīng)的聯(lián)結(jié)件。即南京工藝裝備制造廠FF型內(nèi)循環(huán)單螺母式滾珠絲杠組成得墊片預(yù)緊的雙螺母滾珠絲桿付；北京和時(shí)利公司40CB005C2DE6E型伺服電機(jī)；南京工藝裝備制造廠GZV4型滾柱交叉導(dǎo)軌副。 Z方向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) Z方向絲桿計(jì)算與選用（1)確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程：滾柱絲杠副的導(dǎo)程（mm）：工作臺(tái)最高移動(dòng)速度（m/min）：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速（r/min）：傳動(dòng)比因電機(jī)與絲杠直聯(lián)，i=1由表1查得代入得，按推薦組合，?。?）確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷（1）最小載荷工作臺(tái)的重量以及工作臺(tái)重量引起的摩擦力=294+294*=305N（2） 最大載荷＝813N（3）當(dāng)量轉(zhuǎn)速r/min（4） 當(dāng)量載荷N（3）預(yù)期額定動(dòng)載荷按預(yù)期工作時(shí)間估算按表9查得：輕微沖擊取=按表7查得：1～3取 按表8查得：可靠性90%取=1已知：=15000小時(shí)代入得（4）確定允許的最小螺紋底徑（1） 估算絲杠允許的最大軸向變形量① ≤（1/3～1/4）重復(fù)定位精度② ≤（1/4～1/5）定位精度: 最大軸向變形量（181。m）已知：重復(fù)定位精度16181。m, 定位精度25181。m ① =4 ② =5取兩種結(jié)果的小值 =4181。m(2）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式(～)行程+（10～14）已知：行程為250mm, 代入得（5）確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào)（1）FF型 內(nèi)循環(huán)單螺母式滾珠絲杠組成得墊片預(yù)緊的雙螺母滾珠絲桿副（2）由計(jì)算出的在樣本中取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副FF16053（6)確定滾珠絲杠副預(yù)緊力N（7）行程補(bǔ)償值與與拉伸力（1）行程補(bǔ)償值式中： (2) 預(yù)拉伸力代入得（8）確定滾珠絲杠副支承用的軸承代號(hào)、規(guī)格（1）軸承所承受的最大軸向載荷 代入得（2）軸承類型兩端固定的支承形式，選角接觸球軸承70001（3）軸承內(nèi)徑d 略小于 取代入得（4）軸承預(yù)緊力預(yù)加負(fù)荷≥（5）按樣本選軸承型號(hào)規(guī)格 當(dāng)d=12mm 預(yù)加負(fù)荷為：≥FBP 所以選70001P軸承 d=12mm預(yù)加負(fù)荷為542N（9)滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)1) 絲杠螺紋長度Ls：Ls=Lu+2Le 由查得余程Le=20繪制工作圖（2）兩固定支承距離L1按樣本查出螺母安裝聯(lián)接尺寸絲杠全長L（3）行程起點(diǎn)離固定支承距離L0由工作圖得Ls=420L=470（10)電機(jī)選擇1）.作用在滾珠絲杠副各種轉(zhuǎn)矩計(jì)算。外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩TF()式中　　Ph滾珠絲杠副導(dǎo)程η未預(yù)緊的滾珠絲杠副效率3級(jí)精度的絲杠η＝4級(jí)精度的絲杠η＝F作用在滾珠絲杠副上的外加軸向載荷，不同情況下取值不一樣。若計(jì)算電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，機(jī)械是空載起動(dòng)時(shí)，F(xiàn)是導(dǎo)軌摩擦力（垂向運(yùn)動(dòng)F還包括機(jī)構(gòu)重量）；若計(jì)算電機(jī)工作轉(zhuǎn)矩時(shí)，F(xiàn)包括導(dǎo)軌摩擦力，工作載荷（垂向運(yùn)動(dòng)F還包括機(jī)構(gòu)重量）。 2).負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL()及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J()的計(jì)算。式中　——各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）和轉(zhuǎn)速（r/min）——各直線運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量（Kg）和速度（m/min）——電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）和轉(zhuǎn)速（r/min絲桿直徑為16mm＝,長415mm＝工件工作臺(tái)慣量絲桿慣量所以按照要求所以選取北京和時(shí)利60CB020C2DE6E3).最大加速轉(zhuǎn)矩當(dāng)電機(jī)從靜止升速至:式中n——電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）——電機(jī)最高轉(zhuǎn)速（r/min）ta加速時(shí)間（s）ta ≈(34)或者按性能要求自行規(guī)定。——電機(jī)時(shí)間常數(shù)。可查電機(jī)樣本可得到滿足要求。（11)傳動(dòng)系統(tǒng)剛度（1）絲杠抗壓剛度 1）絲杠最小抗壓剛度 =：最小抗壓剛度（N/um）d2：絲杠底徑L1:固定支承距離=265 N/um2）絲杠最大抗壓剛度 x：最大抗壓剛度（N/um） =664 N/m(2)支承軸承組合剛度1)一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度:一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度(N/um)：滾珠直徑(mm)Z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷(N)：軸承接觸角= Z=8 =15=1625N/umKBO=2）支承軸承組合剛度由表13兩端固定支承Kb=2 KBOKb=N/umKb:支承軸承組合剛度 N/um3）滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度KC：滾珠和滾道的接觸剛度(N/um)KC：查樣本上的剛度(N/um)FP：滾珠絲杠副預(yù)緊力(N)Ca：額定動(dòng)載荷(N)由樣本查得：得KC=200N/um(12) 剛度驗(yàn)算及精度選擇（1）==N/m=N/mF0=已知W1=294 N ， =F0= NF0：靜摩擦力（N）：靜摩擦系數(shù)W1：正壓力（N）（2）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度：傳動(dòng)系統(tǒng)剛度（N）已知反向差值或重復(fù)定位精度為16=＞（3）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定