ca1650普通車床改造成cs-51系列單片機控制的經(jīng)濟型數(shù)控機床機械設計及制造專業(yè)畢業(yè)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-12-23 23:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 絲桿導程 L0=5mm 初選步進電動機步距角 ，可計算出傳動比 i 為 i=360fp/Q2L0=360 5= 考慮到結構上的原因，不能是齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程。故此處可采用兩級齒輪減速； i=Z1/Z2 Z3/Z4=3/5 4/5=24/40 20/25 Z1=24 Z2=40 Z3=20 Z4=25 因進給運動齒輪受力不大，模數(shù) m 取 2，有關參數(shù)參照下表 高等教育畢業(yè)設計說明書 第 頁 13 齒輪傳動幾何參數(shù) 齒數(shù) Z 32 40 24 40 20 25 分度圓 d=mz 64 80 48 80 40 50 齒頂數(shù) d=d+mz 68 84 52 84 44 54 齒寬 6~10 20 20 20 20 20 20 中心距 A=(d+d)/2 72 64 45 齒根數(shù) d= 59 75 43 75 35 45 為了消除齒輪側隙，可采用雙片齒輪，這 樣齒寬可加大到（ 6~10mm） 第五節(jié) 步進電動機的計算和使用 選用步進電動機時，應首先根據(jù)機械結構草圖計算機械傳動裝置及負載在折算到電動機軸上的等效傳動慣量包括步進電動機轉(zhuǎn)子的傳動慣量，分別計算各種工況下所需的等效力矩，再根據(jù)步進電動機的量最大靜載負載和起動運行頻率特征選擇合適的步進電動機，但在初選步進電動機之前，不僅未畫出機械機構草圖，而且無法確定步進電動機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，因而必須先根據(jù)一些估數(shù)據(jù)初選步進電動機的型號，再按上述方法進行驗算。 由于步進電動機的工作的特點是脈沖走一步，每一步都有一個加 速過程，因而對負載慣量很敏感，為了滿足負載慣量盡可能小的要求，同時也要滿足一定的脈沖當量，常采用齒輪降速傳動。 一、初選步進電動機步距角θ 對步進電動機施加一個脈沖信號時，步進電動機就用轉(zhuǎn)一個固定的角高等教育畢業(yè)設計說明書 第 頁 14 度，叫做步距角，電動機的總回轉(zhuǎn)角和輸入脈沖數(shù)成正比，而電機的轉(zhuǎn)速則正比于輸入脈沖的頻率，步進電動機的步距角越小，意味著它能達到的位置精度越高，通常步距角是 、 ，步距角的大小跟通電方式機轉(zhuǎn)速有關，在步進電動機技術數(shù)據(jù)中θ是以分數(shù)形式給出的兩個數(shù)，其中分子所表示的步距角的通電方式是雙向的，分母 表示的步距角是單向的。150BF002 步進電動機步距角為 或 ，其 ， 是五相五拍。 二、初選步進電動機 〈一〉縱向進給步進電機負載轉(zhuǎn)矩 Tm Fm，計算步進電機的負載轉(zhuǎn)矩Tm（ N cm） Tm=3600fpFm/2yθ 0π 式中： fp=脈沖當量（ mm/step) Fm—— 進給牽引力（ N) θ 0—— 步距角初選雙拍列為 y—— 電機絲桿的傳動頻率，為齒輪軸承絲桿效率之積，分別為 、 和 Tm=3600fpFm/2yθ 0π =3600 2288/2π = cm Tq Tq=Tm/~ 高等教育畢業(yè)設計說明書 第 頁 15 = = cm Timax 查表如取五相十拍時，則 : Timax=Tq/ == cm fe 和最高啟動頻率 fk fe=100VS/60fp fk=1000Vmax/60fp =1000 =4000HZ 式中： VS—— 最大切削進給速度（ mm/min) Vmax—— 最大位移速度（ m/min) fp—— 脈沖當量取 根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩 Tmax，在表中查出 130BF001 的最大靜轉(zhuǎn)矩是 cm＞ Timax，可以滿足條件，考慮到經(jīng)濟型數(shù)控車床有可能使用較大的切削用量，應選擇大轉(zhuǎn)矩的步進電 5:23 PM 機，以留下一定的余量，另一方面， 與同類型機床進行類比，決定利用 150BF002 步進電機，但從表中查出， 150BFF002 步進電機最高空轉(zhuǎn)起動頻率 2800HZ，不能滿足 fk（ 4000HZ)的要求，此項指標可暫不考慮，可以采用軟件升降速程序來解決。 高等教育畢業(yè)設計說明書 第 頁 16 (二） 校核步進電動機轉(zhuǎn)矩 初選出步進電機型號，并繪制私服系統(tǒng)結構草圖之后，就可以按下面步驟計算私服系統(tǒng)折算到步進電機軸上的系統(tǒng)流動慣量及等效轉(zhuǎn)矩，進行校核。 轉(zhuǎn)動慣量計算 （ 1）齒輪軸、絲杠等圓柱體慣量計算 圓柱體轉(zhuǎn)動慣量（ kg㎡）計算公式如下： J=MD2/f 對于鋼材： J= D2L 103 式中： M—— 圓柱體質(zhì)量（ kg) D—— 圓柱體直徑（ cm） L—— 圓柱體長度或圓度（ cm） 鋼材的密度為 105 kg/cm3 所以 J1= 103 d14L1 ( 103 2)kg cm2= cm2 J2= 103d24l2 =（ 103 84 2） kg cm2 = cm2 J3=（ 103 44 150） kg cm2 （ 2） 步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 參考同類型機床，初選反應時步進電機 150BF 其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量Jm=10kg cm2 高等教育畢業(yè)設計說明書 第 頁 17 （ 3） 傳動系數(shù)折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量可由下式計算出來 Jε =Jm+J1+（ Z1/Z2)2 [（ J2+J3） +G/g（ L0/2π） 2] 式中： Jm—— 步進電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量（ kg cm2） J J2—— 齒輪 Z Z2的轉(zhuǎn)動慣量（ kg cm2） J3—— 滾珠絲桿轉(zhuǎn)動的慣量（ kg cm2) 代入數(shù)據(jù) 計算則： Jε =Jm+J1+（ Z1/Z2)2 [（ J2+J3） +G/g（ L0/2π） 2]4 =10++（ 32/40） 2 [(+)+1500 ( 4π 2)] = cm2 必須注意：在上式中根據(jù)實踐經(jīng)驗，傳動系統(tǒng)慣量 J 和轉(zhuǎn)子慣量 Jm 之間，有一個慣量的匹配問題， Jm/J 的比值不能太小，否則機床動態(tài)特型將會有很大的區(qū)別，并且很容易受切削力、摩擦力干擾的影響，但 Jm/J 太 小，也是很不經(jīng)濟的。 考慮步進電動機與傳動系統(tǒng)慣量
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