【正文】 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)。檢測(cè)裝置安裝在進(jìn)給傳動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)部件上， 補(bǔ)償環(huán)是伺服系統(tǒng)的一部分，不能檢測(cè)工作臺(tái)等執(zhí)行 件的運(yùn)動(dòng)誤差，所以半閉環(huán)系統(tǒng)的精度比開環(huán)伺服系 統(tǒng)高，低于閉環(huán)伺服系統(tǒng)。開 環(huán)系統(tǒng)適用于精度要求不高的數(shù)控機(jī)床中。 直流伺服電動(dòng)機(jī)主要由小慣量直流電動(dòng)機(jī)和大 慣量直流電動(dòng)機(jī)。 等比進(jìn)給傳動(dòng)應(yīng)遵循以下原則 ： ⒈進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的 極限傳動(dòng)比、極限變速范圍 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5/1mi n ?i x ?i ???R 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ⒉進(jìn)給傳動(dòng)擴(kuò)大順序的原則、最小傳動(dòng)比原則 轉(zhuǎn)矩與傳動(dòng)比成反比，降速傳動(dòng)，傳動(dòng)比小于 1， 輸出轉(zhuǎn)矩增加。 ，有足夠的變速范圍。 內(nèi)聯(lián)系進(jìn)給傳動(dòng)鏈只包括傳動(dòng)比準(zhǔn)確的變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)工藝規(guī)程， 不同的機(jī)床，有其相應(yīng)的最大切削面積，對(duì)應(yīng)有最大 切削力，最大切削力可能出現(xiàn)于任何進(jìn)給速度中。 雙速電動(dòng)機(jī)可得到恒功率變速范圍為 3。 最低轉(zhuǎn)速可達(dá) 6r/min。 m in/15000 rn ? m in/4500max0 rn ? m in/6m in0 rn ? m in/3550max rn ? m in/ in rn ? m in/150 rn j ? 解：①主軸要求的恒功率變速范圍 150355 0 ???PnR②電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍是 3，即 3?? mPmR ?③該系統(tǒng)至少需要的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)、變速組數(shù) 3lg24lglglgmi n ???mPnRZ? 2lgmi n ??k 取 ： 2?k 4?Z④分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際公比為 2324141 ??? ??ZmPnF RR?⑤結(jié)構(gòu)式為 21224 ?? ⑥分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比 3 n 21101150 0150 ???i根據(jù)前緩后急的原則分配最小傳動(dòng)比： 11 ?bi 211ai 10 ?i⑦其它傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 122112 ???? Faa ii ? 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速實(shí)例 1 2212 ???? Fbb ii ?⑧調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速 m in/375m in/ in rrn m ???⑨電動(dòng)機(jī)最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)所傳遞的功率 kWkWnnPP mmm 0mi nmi n ????? 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速實(shí)例 增大恒功率無級(jí)變速范圍 五、增大恒功率無級(jí)變速范圍的方法 如果要求每段轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速范圍 ，應(yīng)增 大電動(dòng)機(jī)的功率，增大的比率為 ，即 將電動(dòng)機(jī)的功率擴(kuò)大 倍，傳遞功率 的最低轉(zhuǎn) 速為 ，從而使電動(dòng)機(jī)傳遞功率為 的轉(zhuǎn) 速范圍變?yōu)? 。 換言之，變速范圍一定，當(dāng)分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公 比 時(shí)，需串聯(lián)的變速組數(shù)最少。主軸的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍 則決定了電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩變速范圍 的大小 ， 。只能用于 直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng) 。 無級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 交流電動(dòng)機(jī)定子電動(dòng)勢(shì)與磁通量和定子電流頻率 的乘積成正比，忽略定子繞組電阻和漏感抗時(shí)，定子 電動(dòng)勢(shì)數(shù)值等于定子繞組相電壓；三相假想轉(zhuǎn)子電動(dòng) 勢(shì)為定子電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)差率的乘積；在額定相電壓、額 定載荷下工作時(shí)轉(zhuǎn)差率不變（ 1~9%） ，轉(zhuǎn)子電流亦 為恒定值；當(dāng)頻率高于額定頻率時(shí)，定子電動(dòng)勢(shì)不變， 磁通量隨定子電流頻率的增高而降低，轉(zhuǎn)速隨定子電 流頻率的增大而線性增大，假想轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩與磁 通量成正比而線性下降，輸出功率維持額定條件下的 大小不變，故定子電流頻率高于額定頻率的調(diào)速為 恒 功率調(diào)速。 確定傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)，先確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，再按傳動(dòng)順序由后往前依次確定；最后確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 這類機(jī)床的主傳動(dòng)屬于 恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng) 。 ?? 8421 222216 ????例 : 若想縮短傳動(dòng)鏈，在保持傳動(dòng)特性不變的前提下，可將第一擴(kuò)大組作為第一變速組： 8412222216 ???? 4412 222212 ????該傳動(dòng)系統(tǒng)不能通過變速電動(dòng)機(jī)縮短傳動(dòng)鏈，這是因?yàn)樽詈髷U(kuò)大組傳動(dòng)副數(shù)為三，其 變速范圍超過極限范圍 ；第一變速組改為第一擴(kuò)大組，級(jí)比指數(shù)為 2，傳動(dòng)副數(shù)為 3；第一變速組用三速電動(dòng)機(jī)代替，型號(hào)YD160L— 8/4/2， ， 720/1440/2910r/min，相鄰轉(zhuǎn)速 功率差別 很大。 ,基本組 與 重合， 相距四格；這樣 產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)速是 的 ，變速組 a有三個(gè)傳動(dòng)比， 填補(bǔ)兩個(gè)空轉(zhuǎn)速，形成中間 15級(jí)連續(xù)等比轉(zhuǎn)速。 由等比傳動(dòng)的原理可知：基本組 時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速 數(shù)列 （ 為自然數(shù)）是由基本組的 產(chǎn)生的、 是由基本組的 產(chǎn)生的，兩轉(zhuǎn)速數(shù)列 、 的級(jí)比為 P0 2?y01i )1(21 ?yn ? 121 ?yn 20i 2? 如果將轉(zhuǎn)速 乘以 ，即 乘以 ， 產(chǎn)生的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列通式變?yōu)? ； 121 ?yn ?20i?20i yn 21?? 為奇數(shù)，沒有重復(fù)轉(zhuǎn)速； 32 ?y 321221 ?? ? yy nn ?? 12121 ?? yy nn ??高速端有一級(jí)大公比轉(zhuǎn)速 低速端也出現(xiàn)一級(jí)大公比轉(zhuǎn)速 ，該轉(zhuǎn)速數(shù)列的高低速兩端各出現(xiàn)二、三級(jí)大公比轉(zhuǎn)速， 如果將轉(zhuǎn)速 除以 ，即 除以 ， 產(chǎn)生的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列通式變?yōu)? ； 1)2(1 ?yn ?10i10i 321 ?yn ?? yn2 ?yn2 22?yn 32?yn12?yn ?12 ?yn 212??yn 312??yn 混合公比傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是 ： 1）由于大公比是小公比的平方，考慮到相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率的影響，公比 。 ??二、單回曲機(jī)構(gòu) 擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單回曲機(jī)構(gòu)又稱為背輪機(jī)構(gòu)，圖中軸 Ⅰ 是輸出軸， z z4空套于軸 Ⅰ 上， M是雙向離合器，與軸 Ⅰ 花 鍵配合。 631 22312 ????? 63 ?x 一般來說，常規(guī)傳動(dòng)的變速范圍是不能滿足機(jī)床的要求，因此，必須擴(kuò)大傳動(dòng)系統(tǒng)的變速范圍，滿足機(jī)床的工藝需求。 0kSS z ?0S 例 21： i a 1 2 12? ???S 01 3?i a 21 57? ???S 02 12?ia 311?S 03 2?S0 12? kS z 12? 1743121 ??? kkza則： k ? 6 241 ?az305512122 ???? kkza 3662123 ??? kkza 7212 ?? kS z 4824721 ????az 4230722 ????az 363 ??az 例 22 ： 由于 ia 2 12?S 02 3? 030201 SSS 、0301 SS 、要使 : 的最小公倍數(shù)為最小， 為 3的倍數(shù)。 四、齒輪齒數(shù)的確定 齒輪齒數(shù)在保證輸出轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確的前提下，盡量減少齒數(shù)，使齒輪結(jié)構(gòu)尺寸緊湊。 轉(zhuǎn)速圖繪制步驟： ①畫出轉(zhuǎn)速線、傳動(dòng)軸線，標(biāo)出轉(zhuǎn)速點(diǎn)、標(biāo)注轉(zhuǎn)速值，在傳動(dòng)軸上方注明傳動(dòng)軸號(hào)，電動(dòng)機(jī)軸用 0標(biāo)注； ⑥作擴(kuò)大組傳動(dòng)線的平行線。然后分配各傳動(dòng)組的傳動(dòng)比，并確定其它中間軸的轉(zhuǎn)速。 二、主傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定原則 根據(jù)已確定尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)后，擬定出機(jī)床主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖。 圖22 12級(jí) 等比傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng) 要點(diǎn)： ⑴傳動(dòng)線相對(duì)于主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列是對(duì)稱的。 10PP 222 rxP 、 經(jīng)第二擴(kuò)大組的進(jìn)一步擴(kuò)大，使主軸（軸 Ⅳ ）得到 級(jí)連續(xù)等比的轉(zhuǎn)速。 0P0x 0r 14242116222231?????bbii 第二變速組 b（軸 Ⅱ — Ⅲ 間的變速組）， Pb=2,傳動(dòng)比分別是 : 21 ?P 31 ?xr x P P P1 1 1 3 2 1 31 1 0 1 2 82? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?( ) ( ) ( ) . 經(jīng)第一擴(kuò)大組后，機(jī)床得到 P0P1級(jí)連續(xù)而不重復(fù)的等比數(shù)列轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速圖原理 通常，我們按照動(dòng)力傳遞的順序（從電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行件的先后順序）即傳動(dòng)順序分析機(jī)床的轉(zhuǎn)速圖。傳動(dòng)線的傾斜方式代表傳動(dòng)比的大小，傳動(dòng)比大于 1，其對(duì)數(shù)值為正，傳動(dòng)線向上傾斜。 ⑶傳動(dòng)軸線 距離相等的鉛垂線。 第二章 機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、轉(zhuǎn)速圖 轉(zhuǎn)速圖概念 轉(zhuǎn)速圖是表示主軸各轉(zhuǎn)速的傳遞路線和轉(zhuǎn)速值，各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列及轉(zhuǎn)速大小，各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比的線圖。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下述基本要求： 第二章 機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 第二章 機(jī)床的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1）滿足機(jī)床的使用要求，有足夠的變速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；直線運(yùn)動(dòng)機(jī)床，應(yīng)有足夠的雙行程數(shù)范圍和變速級(jí)數(shù)；合理地滿足機(jī)床的自動(dòng)化和生產(chǎn)率的要求；有良好的人機(jī)關(guān)系。伺服系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) ，伺服系統(tǒng)要求的最大加速度是在系統(tǒng)常數(shù)內(nèi)，工作臺(tái)的速度從 變?yōu)? ，因此，系統(tǒng)需要的加速度為 。 F?? 伺服電動(dòng)機(jī)選擇 ⑵伺服電動(dòng)機(jī)選擇 1）最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 不得超過伺服電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 LTMTiTTπηPFTTffhLM )0002( 21ma x ????絲杠上的最大軸向載荷（最大軸向進(jìn)給力與導(dǎo)軌摩擦力之和） ；絲杠導(dǎo)程 。當(dāng)移動(dòng)部件達(dá)到所需的移動(dòng)速度后，移動(dòng)部件變?yōu)楹闼龠\(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)僅需克服移動(dòng)部件的摩擦力就能維持其運(yùn)動(dòng)，即快速移動(dòng)時(shí)所消耗的功率為克服摩擦力所需的功率 。 m in)( m/v f 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 進(jìn)給牽引力 Q等于進(jìn)給方向上切削分力與摩擦力之和 ， 進(jìn)給牽引力 Q的估算公式見下表 : 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 ⑴交流異步快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) 滿載起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)間短、移動(dòng)部件加速度大。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 1) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)合用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，可不單獨(dú)計(jì)算進(jìn)給功率，而是在確定主電動(dòng)機(jī)功率時(shí)引入一個(gè)系數(shù) K，機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率為 空機(jī)切主 PkPP ???普通車床 ；自動(dòng)車床 ；銑床、臥式鏜床 ；齒輪機(jī)床 ； ?k ?k ?k ?k2） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中工作進(jìn)給與快速移動(dòng)合用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，快速電動(dòng)機(jī)滿載起動(dòng)，且加速度大，所消耗的功率遠(yuǎn)大于工作進(jìn)給功率，且工作進(jìn)給與快速移動(dòng)不同時(shí)進(jìn)行。 主n 空P 動(dòng)力參數(shù) 主傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)尺寸未確定時(shí)，按主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率估算主運(yùn)動(dòng)鏈中除主軸以外的所有傳動(dòng)軸的平均直徑 ad ?? 主Pmmd a 30? ??主Pmmd a 35? ?? 主Pmmd a 40? 動(dòng)力參數(shù) 當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為 時(shí)，傳動(dòng)鏈內(nèi)除主軸以外各傳動(dòng)軸的相應(yīng)轉(zhuǎn)速之和為 ； 主n? in潤滑油粘度影響系數(shù) ,潤滑油為 N46時(shí)， 潤滑油為 N32時(shí)， ； 1k ?k ?k主軸軸承系數(shù)