小型數(shù)控臥式鏜銑床主軸箱升降和制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-27 00:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 彎曲失穩(wěn)現(xiàn)象。產(chǎn)生失穩(wěn)的計(jì)算臨界負(fù)載=1189N≥式中 ——絲杠材料彈性模量，鋼：；——截面慣性矩，絲杠：，為絲杠螺紋的底徑；——絲杠兩支承端距離；——絲杠支承方式系數(shù)，由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》P42表334查取。故絲杠不失衡，是穩(wěn)定的。 聯(lián)軸器的選型選撓性聯(lián)軸器型號(hào)為： L=55, A=45根據(jù)式 i=（αPh）/（360δ）=1 δ——脈沖當(dāng)量，；Ph——滾珠絲杠的導(dǎo)程，取4mm；α——初選步進(jìn)電機(jī)的補(bǔ)距角，○；由于傳動(dòng)比為1，絲杠可與聯(lián)軸器直接相連，不需減速箱。 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型 Jeq 已知：滾珠絲杠的公稱(chēng)直徑d0=20mm，總長(zhǎng)l=600mm，導(dǎo)程Ph=4mm，材料密度ρ= X 103Kg/cm2；移動(dòng)部件總重力G=800N，傳動(dòng)比i=1.滾珠絲杠的傳動(dòng)慣量 JS=mjD28=cm2主軸箱折算到絲杠的傳動(dòng)慣量JW=（Ph2π）2mi=cm2初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BYG2502，為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，○，查的該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=4Kg cm2。則加在不僅電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：Jeq=Jm+JW+JS=cm2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Teq 分快速空載啟動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。：一部分是快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩Tamax；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Tf；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T0。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，T0相對(duì)于Tf和Tamax很小，可以忽略不計(jì)。則有Teq1=Tamax+Tf考慮傳動(dòng)鏈的總效率η，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： Tamax= 2πJeqnm60ta 1η式中 nm 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； ta 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，單位為s。 其中： nm=Vmaxα360δ式中 Vmax ——空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書(shū)指定為600mm/min； α —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，○； δ —— 脈沖當(dāng)量，本例δ=。將以上各值代入，算得nm=200r/min設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需要時(shí)間ta=，傳動(dòng)鏈總效率。則： Tamax= 2πJeqnm60ta 1η=m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： 式中 μ 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，； FZ 垂直方向的銑削力，空載時(shí)取0； η 傳動(dòng)鏈總效率。得： ≈m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： Teq1=Tamax+Tf=m：一部分是折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt；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Tf；還要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T0，T0相對(duì)于Tf和Tt很小，可以忽略不計(jì)。則有： Teq2=Tt+Tf其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載 Tt=FfPh2πηi=m 承受最大工作負(fù)載情況下，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： Tf=μ（Fx+Fz)Ph2πηi=m最后，求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： Teq2=Tt+Tf=m經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： Teq=max?{Teq1，Teq2} = m 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)Teq來(lái)喧雜步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K = 4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿(mǎn)足： Tjmax≥4Teq = m 上述初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90BYG2502，查的該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=6Nm?？梢?jiàn)，滿(mǎn)足要求。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核① 最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書(shū)給定的最快工進(jìn)速度Vmaxf=。200mm/min，脈沖當(dāng)量δ=，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率從90BYG2502電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線(xiàn)圖可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2=m，滿(mǎn)足要求② 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書(shū)給定最快空載移動(dòng)速度，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。用差補(bǔ)法求得在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Teq1==m，滿(mǎn)足要求。③ 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核 最快空載移動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率1000Hz，查表可知 90GBY2502電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)20000Hz，可見(jiàn)沒(méi)有超出上限。 起動(dòng)頻率的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jeq=cm2，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=4Kgcm2電動(dòng)機(jī)步帶任何負(fù)載時(shí)的空載起動(dòng)頻率fq=1800Hz。則可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率： 上式說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于1192Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選更低，通常只有100Hz。綜上所述，本例中選用的90BYG2502步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。第三章 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由CPU，存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，I/O接口電路，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，檢測(cè)電路等幾部分組成。微機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其他裝置都是在微機(jī)的指揮進(jìn)行工作的。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機(jī)直接相關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)微機(jī)的要求是多方面的，但主要指標(biāo)是字長(zhǎng)和速度。字長(zhǎng)不僅影響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運(yùn)算精度。字長(zhǎng)較長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)，價(jià)格顯著上升，而字長(zhǎng)較短的計(jì)算機(jī)，要進(jìn)行雙字長(zhǎng)和三字長(zhǎng)的運(yùn)算，就會(huì)影響速度
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