【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)； P——傳遞的功率，單位為kw。預(yù)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為480r/min時(shí)，對(duì)應(yīng)的步進(jìn)脈沖頻率為從表2查得，當(dāng)脈沖頻率為4000H z時(shí)，m，對(duì)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(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行距頻特性 電動(dòng)機(jī)型號(hào)運(yùn)行頻率/Hz100100040008000運(yùn)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(biāo)為帶的設(shè)計(jì)功率 ，垂直坐標(biāo)為小帶輪的轉(zhuǎn)速 。當(dāng)所得交點(diǎn)落在兩種結(jié)節(jié)距的分界線(xiàn)上時(shí)，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(jì)功率 和主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速 ，從上圖中選擇同步帶，型號(hào)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(mǎn)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(shí) 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(yàn)算帶速，不合適則重取。同步帶的速度v應(yīng)滿(mǎn)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(hào)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(dāng) 達(dá)到最高轉(zhuǎn)速 480r/min 時(shí)，同步帶的速度 ，沒(méi)有超過(guò)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(dāng)傳動(dòng)比i確定后，大帶輪齒數(shù) ；大帶輪節(jié)圓直徑 。計(jì)算結(jié)果應(yīng)圓整為整數(shù)，并驗(yàn)算圓整后的傳動(dòng)比；若傳動(dòng)比超差，則應(yīng)重選齒數(shù)，直至滿(mǎn)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(xiàn)長(zhǎng)度 、帶的齒數(shù)若中心距未給定，則可根據(jù)下式進(jìn)行初選： （210）則帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度為： （211）再由節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度 根據(jù)表5選取接近的 標(biāo)準(zhǔn)值，并選擇對(duì)應(yīng)的帶齒數(shù)。表5同步帶的節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度（GB/T 11616—1989）長(zhǎng)度代號(hào)節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)/mm型號(hào)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(xiàn)長(zhǎng)度為：。根據(jù)表5，選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度，相應(yīng)齒數(shù)。8. 計(jì)算實(shí)際中心距a設(shè)計(jì)同步帶傳動(dòng)時(shí)，中心距a應(yīng)該可調(diào)整，以便獲得適當(dāng)?shù)膹埦o力。此時(shí)，中心距為： 9. 校驗(yàn)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(mǎn)足要求。 （212）式中 ——帶寬為 時(shí)的許用工作拉力，由表6 查得 m——帶寬為 時(shí)的單位長(zhǎng)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(zhǔn)寬度下的許用工作拉力和線(xiàn)密度帶型號(hào)基準(zhǔn)寬度許用工作拉力單位長(zhǎng)度的質(zhì)量m（線(xiàn)密度）LH11. 確定實(shí)際所需同步帶寬度 式中 ——選定型號(hào)的基準(zhǔn)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(hào)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(hào)050075100H基本尺寸代號(hào)075100150用下式來(lái)計(jì)算同步帶的額定功率P，若結(jié)果滿(mǎn)足（帶的設(shè)計(jì)功率），則帶的工作能力合格： 式中為齒寬系數(shù)，取經(jīng)計(jì)算得 P=，而，滿(mǎn)足。因此，帶的工作能力合格。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型（縱向） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，若按其勵(lì)磁繞組的相數(shù)可分為二相、三相、四相、五相和六相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；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(jìn)電動(dòng)機(jī)。 步進(jìn)電動(dòng)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(chēng)直徑，總長(zhǎng)（帶接桿）l=1560慢慢，導(dǎo)程，材料密度；移動(dòng)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(dòng)比i=；參照表8，可以計(jì)算得各個(gè)不部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：表8 常用部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；床鞍折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在設(shè)計(jì)減速箱時(shí)，初選的縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為130BYG5501，從表1查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：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)矩此部分分快速空載起動(dòng)和承受最大工作載荷兩種情況進(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)矩由式可知，包括三部分：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 ，移動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ，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) 可知， 相對(duì)于 和 很小，可以忽略不計(jì)。則有 （213）考慮到縱向傳動(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： （214）式中 ——對(duì)應(yīng)縱向空載最快移動(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： （215）式中 ——縱向空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書(shū)指定為2400mm/min； α——縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，176。； δ——縱向脈沖當(dāng)量。將以上各值代入式（215），得。設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至 轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，縱向傳動(dòng)鏈的總效率η=；則由式（214）求得； 由式可知，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 （216） 式中 181?！獙?dǎo)軌的摩擦因數(shù)，； ——垂直方向的工作載荷，空載時(shí)取0； Η——縱向傳動(dòng)總效率，則由式（216），求得。最后，由式（213），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)矩為：2） 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)矩由式 可知，包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，移動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ，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 。 相對(duì)于 和 很小，可以忽略不計(jì)。則有： （217）其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，由式計(jì)算。由前面計(jì)算，已知進(jìn)給方向的最大工作載荷，則有：。同理，計(jì)算承受最大工作負(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)矩最后，由式（217），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：經(jīng)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：3. 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)采用的是開(kāi)環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)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) 來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本設(shè)計(jì)中取安全系數(shù)K=4.，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿(mǎn)足： （218）對(duì)于前面預(yù)選的130BYG5501型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由表1可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩 ，可見(jiàn)完全滿(mǎn)足式（218）的要求。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)給定縱向最快工進(jìn)速度，脈沖當(dāng)量δ=，由式（219）可求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率。從130BYG5501的運(yùn)行距頻特性表2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，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)給定縱向最快空在移動(dòng)速度，仿照式（219）求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的頻率。從表2查得在此頻率下，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，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。查表1可知130BYG5501型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的極限空載頻率為20000Hz，可見(jiàn)沒(méi)有超出上限。4） 啟動(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，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，查表1可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高空載起動(dòng)頻率。則可通過(guò)下式求出電動(dòng)機(jī)