【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳動(dòng)比i =。 參照表41，可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（具體計(jì)算過(guò)程從略）：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量= ；拖板折算到絲杠上的轉(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Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為130BYG5501，從表45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)轉(zhuǎn)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 分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(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 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)部件運(yùn)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)（412）式可知，相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)。則有： （41） 根據(jù)式（49），考慮Z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： （42） 式中 ——對(duì)應(yīng)Z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： （43） 式中 ——Z向空載最快移動(dòng)速度，任務(wù)書(shū)指定為6000 mm/min； α ——Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角，； δ ——Z向脈沖當(dāng)量，本例δ= mm/脈沖。 將以上各值代入式（63），算得=1200 r/min。 設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需時(shí)間= s，Z向傳動(dòng)鏈總效率η = 。則由式（62）求得： 由式（410）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)矩為： （44） 式中 ——導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，； ——垂直方向的工作負(fù)載，空載時(shí)取0； η——Z向傳動(dòng)鏈總效率。則由式（64），得： 最后由式（61），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： Nm （45） 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， 包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩，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，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： （46） 其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩。本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，已知進(jìn)給方向的最大工作載荷= N，則有： 再計(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：（Nm） 最后由式（66），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 = + = Nm （47） 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 =max{，}= Nm （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： （48） 對(duì)于前面預(yù)選的130BYG5501型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由表45可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩= 20 Nm，可見(jiàn)完全滿(mǎn)足（68）式的要求。（4）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Z向最快工進(jìn)速度 =800mm/min，脈沖當(dāng)量δ= mm/脈沖，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率 = 800/（60）≈1333(Hz)。從130BYG5501的運(yùn)行矩頻特性圖64可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩≈17 Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩= Nm，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Z向最快空載移動(dòng)速度 =6000mm/min，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率=6000/（60）Hz=10000(Hz)。從圖64查得，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩= Nm，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩= 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= 6000 mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率= 10000 Hz。查表45可知130BYG5501的極限運(yùn)行頻率為20000 Hz，可見(jiàn)沒(méi)有超出上限。 4）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= ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，查表45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=1800Hz 。則由式（417）可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率為： 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1087Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選得很低，通常只有100Hz（即100脈沖/s）。綜上所述，本例中Z向進(jìn)給系統(tǒng)選用130BYG5501步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 同步帶傳遞功率的校核 分兩種工作情況，分別進(jìn)行校核。 （1）快速空載起動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從靜止到加速至=1200 r/min，由（65）式可知，同步帶傳遞的負(fù)載轉(zhuǎn)矩= Nm，傳遞的功率為P = / =1200≈ （2）最大工作負(fù)載、最快工進(jìn)速度 由（67）式可知，帶需要傳遞的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 = Nm，任務(wù)書(shū)給定最快工進(jìn)速度= 800mm/min，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =（/）α/360=160（r/min）。傳遞的功率為 P=/= 可見(jiàn)。因此，選擇的同步帶功率合格。5. 繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖 在完成滾珠絲杠螺母副、減速箱和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算、選型后，就可以著手繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖了。在繪制裝配圖時(shí)，需要考慮以下問(wèn)題：（1）了解原車(chē)床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。（2） 根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形式，確定絲杠兩端軸承的型號(hào)、軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承的預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式。（3）考慮各部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。例如，應(yīng)保證絲杠兩端支承與螺母座同軸，保證絲杠與機(jī)床導(dǎo)軌平行，考慮螺母座、支承座在安裝面上的聯(lián)接與定位，同步帶減速箱的安裝與定位，同步帶的張緊力調(diào)節(jié)，