【正文】 則 212)50.(84][ iJJJ szmm ???? ＝41?＋4?＋40?＋???＝ ?4)絲杠摩擦阻力力矩（ sT）的計算由于絲杠承受軸向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊措施，故滾珠絲杠會產(chǎn)生摩擦阻力矩，但由于滾珠絲杠的傳動。現(xiàn)預(yù)選電動機為 110BF003，其電動機轉(zhuǎn)子地抓動慣量為 ） 。脈沖當(dāng)量 step.?；這里取工進給速度為 V=，快進給 ?，步進電機的步距角?預(yù)選為 step08.，傳動比 解：（1）縱向進給運動的負載分析步進電機的負載有外力負載（切削力） ，摩擦負載和慣性負載，所選步進電機必須克服這些負載，才能作正常的進給驅(qū)動1）切削負載若采用如圖 27 所示的刀具角度，切削用量范圍： ??，maP4?，f=,則其主切削力（可根據(jù)切削原理近似公式計算）NFZ2680（垂向） ，取 NFZX67025.?（縱） ，Y17.（橫）中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計53向 圖 27 刀具角度2）摩擦阻力當(dāng)溜板箱導(dǎo)軌為貼塑導(dǎo)軌，則摩擦系數(shù) 05.??，因主切削力壓向?qū)к?，則摩擦阻力 NF174.)268060(???摩 其他摩擦未算3）等效轉(zhuǎn)動慣量計算根據(jù)理論力學(xué)公式計算進給系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)零部件的轉(zhuǎn)動慣量,由前面減速齒輪的設(shè)計與校核可知： 021 2,50,。?由書上《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》表 36 可知， maxqjT＝，則 qT＝ = 故選用合格。如果安全系數(shù) K＝，則步進電動機可按以下總負載轉(zhuǎn)矩選擇 ?????? 若選用上述預(yù)選的電動機 110BF003，其最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjT＝ 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計52。則 212)504.(4][ iJJJ szm ???? ＝41?＋4?＋40?＋???＝ ?4)絲杠摩擦阻力力矩（ sT）的計算由于絲杠承受軸向載荷，又由于采取了一定的預(yù)緊措施，故滾珠絲杠會產(chǎn)生摩擦阻力矩，但由于滾珠絲杠的傳動效率很高，其摩擦阻力矩相對與其它負載轉(zhuǎn)矩小得多，故一般不用考慮?，F(xiàn)預(yù)選電動機為 110BF003，其電動機轉(zhuǎn)子地抓動慣量為 ?） 。脈沖當(dāng)量 step1.?；這里取工進給速度為 V=，快進給 in4.?，步進電機的步距角?預(yù)選為 step0.，傳動比 解：（1）縱向進給運動的負載分析步進電機的負載有外力負載（切削力） ，摩擦負載和慣性負載，所選步進電機必須克服這些負載，才能作正常的進給驅(qū)動1）切削負載若采用如圖 26 所示的刀具角度，切削用量范圍： ??，maP4?，f=,則其主切削力（可根據(jù)切削原理近似公式計算）NFZ5360（垂中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計49向圖 26 刀具角度向） ，取 ?（縱） ， ?（橫）2）摩擦阻力當(dāng)溜板箱導(dǎo)軌為貼塑導(dǎo)軌，則摩擦系數(shù) 5.?，因主切削力壓向?qū)к?，則摩擦阻力 3180.)536208(????摩 其他摩擦未算3）等效轉(zhuǎn)動慣量計算根據(jù)理論力學(xué)公式計算進給系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)零部件的轉(zhuǎn)動慣量,由前面減速齒輪的設(shè)計與校核可知： 021 2)(50,(。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高，步進電機將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速） 。 步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計48夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。3．步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。2．步進電機外表允許的最高溫度。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有 DETENT TORQUE。比如，當(dāng)人們說 的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 的步進電機。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。如果使用細分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’ 將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計47改變步距角。 。、五相的為 176。、三相的為 176。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為 176。） ，這個步距角可以稱之為 ‘電機固有步距角’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。（表示半步工作時為 176。電機出廠時給出了一個步距角的值，如 86BYG250A 型電機給出的值為 176。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細分驅(qū)動方案所選用的步進電機。 混合式步進電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。 永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 度 或 15 度；反應(yīng)式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 度，但噪聲和振動都很大。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為 100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。（2） 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表 選 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) =260HBS1HBS中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計42 大齒輪 45 正火 =210HBS2HBS許用接觸應(yīng)力 由式 66，][H?接觸疲勞極限 查表 64 =700 , =550limH?1limH?2N2limH?2N接觸強度壽命系數(shù) ，應(yīng)力循環(huán)系數(shù) N 由式 67NZ= =160hNnjL?4015??i查圖 65 得 ,接觸強度最小安全系數(shù) limHS，2701][1H??? 2li ][2 mN???=700?2N許用彎曲應(yīng)力 由式 612，][FNFXYSlim][??彎曲疲勞極限 查圖 67，雙向傳動乘以 ，則li 2lim3781F??2lim942NF??彎曲強度壽命系數(shù) 查圖 68 NY121?Y彎曲強度尺寸系數(shù) 查圖 69 （設(shè)模數(shù) m 小于 3） =1X XNHZSlim][?中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計43彎曲強度最小安全系數(shù) ?FS ][1 NF??? ][ mNF???（2）齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級 ，估取圓周速度311)02.~.(nP??，參考表 ，表 取 公差組 8 級。???小齒輪分度圓直徑 d，由式 65 得uKTZddHE)1(2)][(1 ?????齒寬系數(shù) 查表 因單級齒輪傳動為對稱布置， =1d d?小齒輪齒數(shù) 在推薦值 20～40 中選 =251Z1Z大輪齒數(shù) 圓整取 =?i 2齒數(shù)比 ?小輪轉(zhuǎn)矩 mNnPT . ???載荷系數(shù) ??KVA?使用系數(shù) 查表 =1AKA動載荷系數(shù) 由推薦值 ～ 取 = VK齒間動載荷分配系數(shù) 由推薦值 ～ 取 =? ?中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計40齒向載荷分配系數(shù) 由推薦值 ～ 取 =?K ?K載荷系數(shù) =??KVA???材料彈性系數(shù) 查表 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查圖 63（ ） = 0,021XHZ重合度系數(shù) ，由推薦值 ～ =? ?故 )(3 ?????d齒輪模數(shù) ， 按表 圓整 m=2..1??Zm 小輪分度圓直徑 5021?d圓周速度 smn / ???標(biāo)準(zhǔn)中心距 Za87)(2)(????齒寬 mdb51??大齒寬 02小輪齒寬 （5～10）=50+5=55mm??1(3)齒根彎曲疲勞強度校核計算由式 610 ][21FSaFmFYbdKT????齒形系數(shù) 查表 小輪 ?a 大輪 72F應(yīng)力修正系數(shù) 查表 小輪 Sa 大輪 342?中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計41 重合度 )]tan(t)tan(t[2121 ???? ?????ZZ )]20tan)62cos(tanr62)0tan)25cos(tanr25[1 00 ????????=重合度系數(shù) ... ??????Y故 225964121 mNF??? ...2（4）齒輪其他主要尺寸計算大輪分度圓直徑 mZd1262???根圓直徑 mhff ? ff 942頂圓直徑 daa21???? mh182 橫向減速齒輪的設(shè)計與校核（以下公式參考自機械設(shè)計）已知：傳遞功率為 ，電動機驅(qū)動，小齒輪轉(zhuǎn)速 ＝1500r/min，1n傳動比 i＝，載荷平穩(wěn)。使用壽命 10 年（10000h ） 。當(dāng)在伺服電機和絲杠之間安裝齒輪（直齒、斜齒、錐齒等）時，必然產(chǎn)生齒側(cè)間隙，造成反向運動的死區(qū)，必須設(shè)法消除。 。螺母裝卸時應(yīng)注意下列幾點： ～. 。滾珠絲杠副安裝到機床時，請不要把螺母從絲杠軸上卸下來。因此，滾珠絲杠副安裝到機床時應(yīng)注意： 絲杠的軸線必須和與之配套導(dǎo)軌的軸線平行，機床的兩端軸承座與螺母座必須三點成一線。 (4)安裝 1)滾珠絲杠副在安裝時應(yīng)注意以下事項：滾珠絲杠副僅用于承受軸向負荷。滾珠絲杠副由于傳動效率高，不能自鎖，在用于垂直方向傳動時，如部件重量未加平衡，必須防止傳動停止或電機失電后，因部件自重而產(chǎn)生的逆?zhèn)鲃印? 另外，如沒有異物，但有浮塵時可在滾珠螺母兩端增加防塵圈，請用戶根據(jù)需要按編號規(guī)則選定合適規(guī)格型號。表 16 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)（間隔 3 分鐘）表三 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)軸 頸 (mm) 給油量 (cc)4～8 10～14 15～18 20～25 28～32 36～40 45～50 55～63 70～100 100～160 (2)防塵滾珠絲杠副與滾動軸承一樣，如果污物及異物進入就很快使它磨耗，成為破損的原因。??滾動體直徑，這里 =軸向預(yù)緊力，這里 =2900N0aF0aF故 =282/um3152 )(.3??BKB=a?強力切削 = 一般切削 = Ba Ba?精切削 = 快速進給 =?4)螺母剛度 H取 =1000N/um k中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計33 HaKF??強力切削 = 一般切削 = H?精切削 = 快速進給 =?5)絲杠系統(tǒng)總位移 δ由 δ= + + + 則maxsFCBaH強力切削 δ= 一般切削 δ= 精切削 δ= 快速進給 δ=6）定位精度 FF 型支承方式的 在絲杠的中間，應(yīng)驗算此處的定位精度maxsF? 級精度的絲杠在任意 300mm，行程變動量為 6um,8um, 2 級精度精切削時總誤差為（+8）=,滿足切削 快速進給時的總誤差（+8）=，滿足切削 （5）拉壓振動和扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率1）軸的拉壓總剛度 FF 型支承方式的拉壓總剛度 按下式計算eK )102584127(141 ??????HCBaSeK mN? =?2)軸向拉壓振動的固有頻率 SW=1736r/s=104174r/min??Ke600r/min中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計343) 扭轉(zhuǎn)剛度扭轉(zhuǎn)剛度 按下式計算TK=?LdT工作臺與工件的等效轉(zhuǎn)動慣量力㎏.㎡=㎏.㎡22)5.(89)(?hWpJ324??smsLd取絲杠中經(jīng)計算轉(zhuǎn)動慣量 md= =?則 = ㎏.㎡????4)扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率 WT = =TW)//(JszwK? )3/./(8912?==600r/min 滾珠絲杠的安裝與使用(1)潤滑為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機能，在其工作狀態(tài)下，必須潤滑，潤滑方式主要有以下兩種潤滑脂中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計35潤滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的 1/3，我廠滾珠絲杠副出廠時在螺母內(nèi)部已加注 GB732494 2鋰基潤滑脂； 潤滑油潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)如表 16 所示，但是隨行程、潤滑油的種類、使用條件（熱抑制量）等的不同而有所變化。(5)定位精度驗算1）絲杠在拉壓負荷下的最大強性變形 根據(jù)公式 ?=661max ?????sFAEL?? aFm?=