【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)； P——傳遞的功率，單位為kw。預選的步進電動機在轉(zhuǎn)速為480r/min時，對應(yīng)的步進脈沖頻率為從表2查得，當脈沖頻率為4000H z時，m，對應(yīng)的輸出功率為。，故今取P=，取工作情況系數(shù) ，則由式（29）。 表2 步進電動機的運行距頻特性 電動機型號運行頻率/Hz100100040008000運行步距角/（176。）不同頻率下的輸出轉(zhuǎn)矩/（Nm）130BYG5501176。74. 選擇帶型和節(jié)距根據(jù) 和 由圖3選擇帶型，圖中水平坐標為帶的設(shè)計功率 ，垂直坐標為小帶輪的轉(zhuǎn)速 。當所得交點落在兩種結(jié)節(jié)距的分界線上時，盡可能選擇較小的節(jié)距。 圖3 同步帶選型圖 根據(jù)帶的設(shè)計功率 和主動輪最高轉(zhuǎn)速 ，從上圖中選擇同步帶，型號為 L型，節(jié)距 5. 確定小帶輪齒數(shù) 和小帶輪節(jié)圓直徑 小帶輪的齒數(shù)應(yīng)滿足 , 可由下表3 （帶輪最少許用齒數(shù)）查得。帶速 v和安裝尺寸允許時 盡可能選用較大值。小帶輪節(jié)圓直徑 ，如表4所示：小帶輪節(jié)圓直徑初定后應(yīng)驗算帶速，不合適則重取。同步帶的速度v應(yīng)滿足： 極限帶速為：MXL、XXL、XL型，=40～50m/s。 L、H型,=35～40m/s 。 XH、XXH型， =25～30m/s. 表3 帶輪最少許用齒數(shù) 小帶輪轉(zhuǎn)速/（r/min）帶輪最少許用齒數(shù)MXLXXLXLLHXHXXH9001012142222表4 帶輪直徑尺寸系列（GB/T 11361—1989）帶輪齒數(shù)型號LH節(jié)徑d外徑節(jié)徑d外徑171819202122`取 ，則小帶輪節(jié)圓直徑 。當 達到最高轉(zhuǎn)速 480r/min 時，同步帶的速度 ，沒有超過L 型帶的極限速度35m/s。6. 確定大帶輪齒數(shù) 和大帶輪節(jié)圓直徑當傳動比i確定后，大帶輪齒數(shù) ；大帶輪節(jié)圓直徑 。計算結(jié)果應(yīng)圓整為整數(shù)，并驗算圓整后的傳動比；若傳動比超差，則應(yīng)重選齒數(shù)，直至滿足要求 故大帶輪齒數(shù) ,節(jié)圓直徑 7. 初選中心距 、帶的節(jié)線長度 、帶的齒數(shù)若中心距未給定，則可根據(jù)下式進行初選： （210）則帶的節(jié)線長度為： （211）再由節(jié)線長度 根據(jù)表5選取接近的 標準值，并選擇對應(yīng)的帶齒數(shù)。表5同步帶的節(jié)線長度（GB/T 11616—1989）長度代號節(jié)線長/mm型號MXLXLLH基本尺寸極限偏差齒數(shù) 21010556220110225602301152401206448250635125初選中心距，由式（210）取，圓整后取。則由式（211）得帶的節(jié)線長度為：。根據(jù)表5，選取接近的標準節(jié)線長度，相應(yīng)齒數(shù)。8. 計算實際中心距a設(shè)計同步帶傳動時，中心距a應(yīng)該可調(diào)整，以便獲得適當?shù)膹埦o力。此時，中心距為： 9. 校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù)一般情況下，應(yīng)保證。由，知嚙合齒數(shù)比6大，滿足要求。 （212）式中 ——帶寬為 時的許用工作拉力，由表6 查得 m——帶寬為 時的單位長度的質(zhì)量，由表6 查得m=； v——同步帶的帶速，由上述5可知v=。算得 表6同步帶在基準寬度下的許用工作拉力和線密度帶型號基準寬度許用工作拉力單位長度的質(zhì)量m（線密度）LH11. 確定實際所需同步帶寬度 式中 ——選定型號的基準寬度，由表6查得 ； ——小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，查取。 故算得。再由表7選定最接近的帶寬 。表7 同步帶齒形與齒寬尺寸（GB/T 11616—1989） 型號節(jié)距齒形角齒根厚S齒高齒根圓角半徑齒頂圓角半徑帶高寬度L40基本尺寸代號050075100H基本尺寸代號075100150用下式來計算同步帶的額定功率P，若結(jié)果滿足（帶的設(shè)計功率），則帶的工作能力合格： 式中為齒寬系數(shù)，取經(jīng)計算得 P=，而，滿足。因此，帶的工作能力合格。 步進電動機的計算與選型（縱向） 步進電動機的分類 步進電動機的種類很多，若按其勵磁繞組的相數(shù)可分為二相、三相、四相、五相和六相步進電動機；按其工作原理可分為反應(yīng)式（磁阻式），永磁式和混合式（永磁感應(yīng)式）步進電動機。 步進電動機的計算與選型1. 計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑，總長（帶接桿）l=1560慢慢，導程，材料密度；移動部件總重量G=800N；同步帶減速箱大帶輪寬度28mm，輪轂42mm，寬度14mm，孔徑30mm；小帶輪寬度28mm，輪轂29mm，寬度12mm，孔徑19mm；傳動比i=；參照表8，可以計算得各個不部件的轉(zhuǎn)動慣量如下：表8 常用部件轉(zhuǎn)動慣量滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；床鞍折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量；小帶輪的轉(zhuǎn)動慣量；大帶輪的轉(zhuǎn)動慣量。在設(shè)計減速箱時，初選的縱向步進電動機型號為130BYG5501，從表1查得該型號電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，則加在步進電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為：2. 計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩此部分分快速空載起動和承受最大工作載荷兩種情況進行計算1） 快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩由式可知，包括三部分：快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 ，移動部件移動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 。因為滾珠絲杠副傳動效率很高根據(jù) 可知， 相對于 和 很小，可以忽略不計。則有 （213）考慮到縱向傳動鏈的總效率η，計算快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： （214）式中 ——對應(yīng)縱向空載最快移動速度的步進電動機最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； ——步進電動機由靜止到加速至 轉(zhuǎn)速所需的時間，單位為s。其中： （215）式中 ——縱向空載最快移動速度，任務(wù)書指定為2400mm/min； α——縱向步進電動機步距角，176。； δ——縱向脈沖當量。將以上各值代入式（215），得。設(shè)步進電動機由靜止到加速至 轉(zhuǎn)速所需的時間，縱向傳動鏈的總效率η=；則由式（214）求得； 由式可知，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 （216） 式中 181?！獙к壍哪Σ烈驍?shù)，； ——垂直方向的工作載荷，空載時取0； Η——縱向傳動總效率，則由式（216），求得。最后，由式（213），求得快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩為：2） 最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩由式 可知，包括三部分：折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大負載轉(zhuǎn)矩，移動部件移動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 。 相對于 和 很小，可以忽略不計。則有： （217）其中，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大負載轉(zhuǎn)矩，由式計算。由前面計算，已知進給方向的最大工作載荷，則有：。同理，計算承受最大工作負載（）情況下，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩最后，由式（217），求得最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩：經(jīng)上述計算后，得到加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的最大等效負載轉(zhuǎn)矩：3. 步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進電動機采用的是開環(huán)控制，當電網(wǎng)電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù) 來選擇步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩時，需要考慮安全系數(shù)。本設(shè)計中取安全系數(shù)K=4.，則步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： （218）對于前面預選的130BYG5501型步進電動機，由表1可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩 ，可見完全滿足式（218）的要求。1）最快工進速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定縱向最快工進速度，脈沖當量δ=，由式（219）可求出電動機對應(yīng)的運行頻率。從130BYG5501的運行距頻特性表2可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 ，遠遠大于最大工作負載轉(zhuǎn)矩，滿足要求。2） 最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核任務(wù)書給定縱向最快空在移動速度，仿照式（219）求出電動機對應(yīng)的頻率。從表2查得在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，大于快速空載起動時的負載轉(zhuǎn)矩，滿足要求。3） 最快空載移動時電動機運行頻率校核最快空載移動速度，對應(yīng)的電動機運行頻率。查表1可知130BYG5501型步進電動機的極限空載頻率為20000Hz，可見沒有超出上限。4） 啟動頻率的計算 已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，電動機轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動慣量，查表1可知電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負載時的最高空載起動頻率。則可通過下式求出電動機