【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，可以忽略，但當(dāng)?shù)刃У诫姍C(jī)軸上的負(fù)載慣量較小時(shí)，就不能輕易地忽略它?，F(xiàn)預(yù)選電機(jī)為 110BF003，其電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 104 (Kgm2)* 由 式 (6— 4)可知 [J]k=1/4? 21mj M??i(Vi/nk)2+1nj J??j(nj/nk)2 式中 Vi 采用 最不利于機(jī)床起動(dòng)時(shí)速度，這里選用快進(jìn)給速度 V 溜 ＝ 2m／ min； 則 nk=nm(電機(jī) )＝ V 溜 ? ／ (360 δ )＝ 4l (r／ min)； Mi＝ 400Kg(全部 直 線運(yùn)動(dòng)部件的總質(zhì)量 )；nz1＝ nm； nz2＝ nz1/i＝ (r／ min)。 則 [J]m＝ 1/4? 2 400 (2／ )2十 Jz1十 Jm 十 (Jz2十 Js)／ i2 ＝ l04十 104十 105十 ( 105十 103)／ ＝ l03(Kgm2) (4) 絲杠摩擦阻力矩 (Tsm)的計(jì)算。由于絲杠承受袖向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊 措 施，故滾珠絲杠 會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力矩。但由于滾珠絲杠的效率高，其摩擦阻力矩相對(duì)于其它負(fù)載 力矩小得多，故一般不予考慮。 (5) 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 [T] m。由式 (6— 8)得 [T] m＝ 1/2? (F 摩 十 Fx) V溜 ／ nm十 0 ＝ 1/2? (1800 十 750) 2／ ＝ (Nm) (6) 啟動(dòng)慣性阻力矩 (T 慣 )的計(jì)算。以最不利于啟動(dòng)的快進(jìn)速度計(jì)算時(shí)，設(shè)啟動(dòng)加速 (或制動(dòng)減速時(shí)間為 t? ＝ (一般在 ～ 1s 之間選取 )，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速 ? m＝ 2? nm/60＝ 2? ／60＝ [1／ s]，取加速曲線為 等加 (減 )速梯形曲線，故角加速度為 ? m＝ ? m/ t? ＝ ／ ＝ (1/s2) 則 T 慣 ＝ [J]m? m＝ 103 ＝ (Nm) (7)計(jì)算步進(jìn)電機(jī)輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T∑ ＝ [J]m十 T 慣 ＝ +=(Nm) 2 步進(jìn)電機(jī)的匹配選擇 上述計(jì)算均未考慮機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效審， 當(dāng)選擇機(jī)械傳動(dòng)總效率 ? ＝ 時(shí) ： T1∑ ＝ T∑ ／ ? =／ =(Nm) 在車削時(shí)，由于材料的不均勻等因素約影響，會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)短突然增大，為避免汁算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進(jìn)電機(jī)丟步，從而引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)。 安全系數(shù)一般可在 ～ 2 之間選取。如果取安全系數(shù)尺＝ ，則步進(jìn)電機(jī)可按以下總負(fù)載轉(zhuǎn)矩選取 T2∑ ＝ K T1∑ ＝ ＝ (Nm) 若選用上述預(yù)選的電機(jī) 110BF003，其最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax＝ 。在三相六拍驅(qū)動(dòng)時(shí)，其德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì) 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 步距角為 。 ／ step，為保證帶負(fù)載能正常加速起動(dòng)和定位停止，電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tq 必須滿足 Tq＞ T2∑ 由表 3— 7 可知， Tq／ Tjmax＝ 0． 87，則 Tq＝ 0． 87 7． 84＝ 6． 82(Nm)，故選用合適 。 3 滾珠絲杠的校核 如在選擇滾珠絲杠時(shí)是根據(jù)原絲杠直徑大小按類比法選的名義直徑，就要對(duì)其負(fù)載能力進(jìn)行必要的校核；若是根據(jù)承載能力選出的，則應(yīng)對(duì)壓桿穩(wěn)定及其剛度進(jìn)行必要的校核。 由于在選擇絲杠時(shí)，是根據(jù)類比法選的，故應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目的進(jìn)一步校核。 (1) 承載能力的校核。 由 公式 (2— 1) Q＝ 3L fH fw Pmax＞ C0。 式中 L=60nT／ 106,取 T＝ 15000,n＝ ns＝ ＝ 333. 3(r／ min)。fH= （ HRC 為 58 時(shí) ),fw＝ (平 穩(wěn)或輕度沖擊時(shí) )， Pmax＝ Fx 十 F 摩 ＝ 1800+700＝ 2500(N) 則 Q＝ 3L fH fw Pmax=20213(N) 查有關(guān)滾珠絲杠額定載荷 C0＝ 79339＞ Q。 (2) 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。 由 公式 (2— 2) Pk＝ fk? 2EI/(Kl)2 Pmax 式中 fk＝ 2(雙推一簡(jiǎn)支 )， E＝ 108(Pa)， I＝ ? /32d14＝ ? /32 =(cm)4 (d1＝ 35mm) 取 K＝ 4， l＝ ls＝ 125cm 則 Pk＝ 2 108 ／ (4 1202)= 106 Pmax (3) 剛度的驗(yàn)算。 由 公式 (2— 3) L? =Pl0/ES+Ml0/2? IE (均取拉伸時(shí) ) 式中 l0＝ ,E＝ 108Pa,S＝ ? d21＝ ＝ (cm2) I＝ ， M＝ Tjmax i＝ ＝ (Nm)＝ 980(Ncm) P=Pmax＝ 2500N 則 L? ＝ 2500 （ 108 ）＋ 980 （ 108 2? ） ＝ 10－ 7mm (滿足使用要求 ) 5 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用 （一）縱向機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)選型 ： 1 . 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tm ( / 1 8 0 )mm m m FT F T ??? ??? ? ? ………………………………式（ 1） 2 3 1 6 0 . 0 1 1 . 4 7 5 .( 0 . 9 / 1 8 0 ) 3 . 1 4mT N m?? ? ?? 式中 : ? — 脈沖當(dāng)量 (mm/step)。 mF — 進(jìn)給牽引力 (N)。 b? — 步距角 ,初選雙拍制為 176。 。 2 . 初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào) 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì) 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 根據(jù) mT = 在 網(wǎng) 上 查 混 合 式 步 進(jìn) 電 機(jī) 技 術(shù) 數(shù) 據(jù) 表 初 選 步 進(jìn) 電 機(jī) 型 號(hào) 為56BYG250ESASSBL0601，其中， .mJ Kg cm? ,保持轉(zhuǎn)矩為 .. 3 . 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 根據(jù)簡(jiǎn)圖 ，即圖（ 1），傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J? 運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J? 可由下式計(jì)算 : ? ?2 2011 2 12 2M LZ WJ J J J JZg ?????? ??? ? ? ? ????? ?????? ?? 式中 1J ， 2J — 齒輪 1Z , 2Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( ) SJ — 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( ) 3 4 3 41 1 00 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 5 . 6 2 1 . 5 3J d L??? ? ? ? ? ? ? ? 2J = 3 4 3 420 . 7 8 1 0 0 . 7 8 1 0 8 . 4 2 7 . 7 7dL??? ? ? ? ? ? ? SJ 340 .7 8 1 0 2 .5 1 1 6 3 .5 3?? ? ? ? ? ? 式中 D— 圓柱體直徑 (cm)。 L— 圓柱體長(zhǎng)度 (cm)。 代入上式 : ? ?? ? ? ?2 2011 2 122220 .7 5 1 .5 3 ( 2 8 / 4 2 ) ( 7 .7 7 3 .5 3 ) 1 0 0 0 / 9 .8 0 .6 / 27 .2 2MLZ WJ J J J JZg ??????? ??? ? ? ? ????? ?????? ????? ? ? ? ???? 4 . 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 機(jī)床在不同的工況下 ,在 ,下面分別按各階段計(jì)算 : 1) 快速空載起動(dòng)慣性矩 QM 在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩所占的比例較大，具體計(jì)算公式如下： m a x 0Q a fM M M M? ? ?……………………………………………………式（ 2） m a xm a x 2 60a anM J J t??????………………………………………………式（ 3） 又： ? ? ? ? ? ? ? ?0 0 0 3m a x m a x / / 3 6 0 2 / 0 .0 1 0 .9 / 3 6 0 1 0pbnV ??? ? ? ? ? 500 /minr? ………………………………………………………式（ 4） 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì) 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 35 ms s?? 代入得： 2m a xm a x 2 2 5 0 0 07 .7 2 1 0 1 1 5 .46 0 6 0 0 .0 3 5a anM J N c mt? ? ?? ?? ? ? ? ?? 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 fM : |0 0 021() 0 . 1 6 ( 2 9 3 3 1 0 0 0 ) 5 0 .2 2 / 2 0 . 8 1 . 5Zf F L f F W LM N c mi Z Z? ? ? ? ?? ??? ? ? ???……式（ 5） 式中：η — 傳動(dòng)鏈總效率 ,一般可取 ~ 此處取 。 i— 傳動(dòng)比 。 附加摩擦力矩 0M ： 0 200(1 )2 pFLM i ?????………………………………………………………………式（ 6） 220211 / 3 19 19 0. 6 1 / 3 19 19 0. 6( 1 ) ( 1 0. 9 ) 9. 70 .2 / 2 0. 8 1. 5 N c mZZ ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??? 式中：η — 傳動(dòng)鏈總效率 ,一般可取 ~ 此處取 。 i— 傳動(dòng)比 。 Fpo— 滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷 ,一般取 1/3Fm,Fm 為進(jìn)給牽引力 (N)。 η o— 滾珠 絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率 ,一般取≥ ,此處取η o= 所以： m a x 0 1 1 5 . 4 5 0 9 . 7 1 7 5 . 1 .Q a fM M M M N c m? ? ? ? ? ? ? 2) 快速移動(dòng)所需力矩 KM 0KfM M M??………………………………………………………式（ 7） =50+= 3) 最大切削載時(shí)所需力矩 M切 00 2 Xf FLM M M i??? ? ?切 ……………………………………………式（ 8） 1 4 6 7 0 .65 0 9 .7 1 7 5 .5 .2 0 .8 1 .5 N c m? ?? ? ? ??? 從上面計(jì)算可以看出 QM 、 KM 、 M切 三種工況下 ,以最大切削載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大 ,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù) . 查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時(shí)， /MM?? jmax切 = 故最大靜力矩 Mjmax=?m，而電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為 最大靜力矩 Mjmax，大于所以滿足要求！ 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì) 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率 m a x1000 1 0 0 0 2 33336 0 6 0 0 . 0