【文章內(nèi)容簡介】 2 1 ??? ZZaZPe nt b??，嚙合齒數(shù) 6大，滿足要求。此處 ent 取整。 （ 10）計算基準額定功率 0P 10 00 )( 20 vmvTP a ?? 式中 aT —— 帶寬為 0ab 的許用工作拉力，由表 321 查得 aT =； m—— 帶寬為 0ab 的單位長度的質(zhì)量，由表 321查得 m=； 12 v—— 同步帶的帶速，由上述（ 5）可知 v= m/s。 算得 0P = 。 （ 11）確定實際所需同步帶寬度 sb sb ≥ 00 )( PKPbzds 式中 0sb — 選定型號的基準寬度，由表 321 查得 0sb = ； zK — 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)， 由表 322查得 zK =1。 由上式算得 sb ≥ mm，再根據(jù)表 311選定最接近的帶寬 sb = mm （ 12）帶的工作能力驗算 根據(jù)式（ 322），計算同步帶額定功率 P的精確值： 320 10)( ??? vmvbbTKKPssawz 式中， wK 為齒寬系數(shù) :： 1)/( ?? ssw bbK 經(jīng)計算得 P = kW，而 dP = kW，滿足 P≥ dP 因此，帶的工作能力合格。 步進電動機的計算與選型（縱向） （ 1）計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 eqJ 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0d =40 mm，總長（帶接桿 )l=1560 mm，導程 hP ＝ 6 mm，材料密度23 / cmkg???? ?？v向移動部件總重量 G = 1300 N；同步帶減速箱大帶輪寬度 28 mm，節(jié)徑 mm，孔徑 30 mm，輪轂外徑 42 mm，寬度 14 mm；小帶輪寬度 28 mm，節(jié)徑 mm，孔徑 19mm，輪轂外徑 29 mm，寬度 12 mm；傳動比i =。 參照表 41，可以算得各個零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下（具體計算過程從略）：滾 珠 絲 杠 的 轉(zhuǎn) 動 慣 量 sJ = ； 拖 板 折 算 到 絲 杠 上 的 轉(zhuǎn) 動 慣 量wJ = 2cmkg? ；小帶輪的轉(zhuǎn)動慣量 1zJ = 2cmkg? 。大帶輪的轉(zhuǎn)動慣量2zJ = 2cmkg? 。在設計減速箱時，初選的 Z 向步進電動機型號為 130BYG5501，從表 45 查得該型號電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 233 cmkgJm ?? 。 13 則加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： 2221 )( cmkgiJJJJJJ swzzmeq ??????? （ 2）計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩 eqT 分快速空載起動和承受最大工作負載兩種情況進行計算。 1）快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩 eqT eqT 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 maxaT ，移動部件運動時折算到電 動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT ，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 0T 。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)（ 412）式可知， 0T 相對于 maxaT和 fT 很小，可以忽略不計。則有： faeq TTT ?? max1 （ 41） 根據(jù)式（ 49），考慮 Z 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： ?? 1602m ax ?? a meqa t nJT （ 42） 式中 mn —— 對應 Z 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； at —— 步進電動機由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需的時間， 單位為 s。 其中： ???360maxvnm ? （ 43） 式中 maxv —— Z向空載最快移動速度，任務書指定為 6000 mm/min； α —— Z 向步進電動機步距角，為 ； δ —— Z 向脈沖當量，本例δ = mm/脈沖。 將以上各值代入式（ 63），算得 mn =1200 r/min。 設步進電動機由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需時間 at = s， Z向傳動鏈總效率η = 。則由式（ 62）求得： 14 )( 4m a x mNT a ???? ???? ?? 由式（ 410）可知，移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： i PGFT hcf ??? 2 )( ?? （ 44） 式中 ? —— 導軌的摩擦系數(shù)，滑動導軌取 ； cF —— 垂直方向的工作負載，空載時取 0； η —— Z 向傳動鏈總效率，取 。 則由式（ 64），得： )( )13000( mNTf ???? ???? ? 最后由式（ 61），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： a x1 ??? faeq TTT N178。 m （ 45） 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 2eqT ， 2eqT 包括三部分：折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩 tT ，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT ，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 0T 。 0T 相對于 tT 和 fT 很小，可以忽略不計。則有： fteq TTT ??2 （ 46 ） 其中，折算到電 動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩 tT 。本例中在對滾珠絲杠進行計算的時候，已知進給方向的最大工作載荷 fT = N，則有： mNjPFT htt ???? ??? ??? 再計算承受最大工作負載（ cF =）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： )13 73( )( ??? ?????? ???? i PGFT hcf （ N 178。 m ） 15 最后由式（ 66），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 2eqT = tT + fT = N178。 m （ 47） 經(jīng)過上述計算后，得到加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的最大等效負載轉(zhuǎn)矩 eqT =max{ 1eqT ， 2eqT }= N178。 m （ 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) eqT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)。本例中取安全系數(shù) K = 4，則步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩應滿足： mNmNTT eqj ?????? a x （ 48） 對于前面預選的 130BYG5501 型步進電動機，由表 45可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjT = 20 N178。 m，可見完全滿足（ 68）式的要求。 （ 4）步進電動機的性能校核 1）最快工進速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務書給定 Z 向最快工進速度 fvmax =800mm/min，脈沖當量δ = mm/脈沖，求出電動機對應的運行頻率 ffmax = 800/（ 60179。 ）≈ 1333(Hz)。從 130BYG5501 的運行矩頻特性圖 64可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 fTmax ≈ 17 N178。 m，遠遠大于最大工作負載轉(zhuǎn)矩 2eqT = N178。 m，滿足要求。 2）最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務書給定 Z向最快空載移動速度 maxv =6000mm/min，求出電動機對應的運行頻率 maxf =6000/（ 60179。 ）Hz=10000(Hz)。從圖 64查得，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 maxT = N178。 m，大于快速空載起動時的負載轉(zhuǎn)矩 1eqT = 178。 m，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 maxv = 6000 mm/min 對應的電動機運行頻率 maxf = 10000 Hz。查表 45 可知 130BYG5501 的極限運行頻率為 20210 Hz，可見沒有超出上限。 4 ）