【正文】 直線伺服電動(dòng)機(jī)為獲得較大的驅(qū)動(dòng)力，在寬度方 向上采用雙初級(jí)、雙次級(jí)的對(duì)稱磁路。 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的定子演變?yōu)橹本€伺服電動(dòng)機(jī)的初級(jí)， 轉(zhuǎn)子演變成次級(jí)。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)反饋裝置接數(shù)控裝置圖21 5 半閉環(huán) 伺服系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工作臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)反饋裝置接數(shù)控裝置圖21 6 半閉環(huán)系統(tǒng)原理圖（二） 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 六、直線伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 直線電動(dòng)機(jī)是直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能 的電力驅(qū)動(dòng)裝置，是適應(yīng)高速加工或微量進(jìn)給精加 工技術(shù)發(fā)展的需要而出現(xiàn)的新型電動(dòng)機(jī)；可直接驅(qū) 動(dòng)工作臺(tái)或刀架直線運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 半閉環(huán)系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)是檢測裝置不安裝在工作臺(tái)等執(zhí)行件上的 伺服系統(tǒng)。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 閉環(huán)系統(tǒng) 它是將檢測裝置安裝在工作臺(tái)等執(zhí)行件上的伺服系 統(tǒng)。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作臺(tái)圖21 4 開 環(huán)伺服系統(tǒng) 開環(huán)系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)沒有反 饋裝置，數(shù)控裝置發(fā) 出的脈沖，經(jīng)環(huán)形分 配器，功率放大器， 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)， 運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪、滾珠絲杠螺母副，帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。 伺服電動(dòng)機(jī)組成的無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，按有無 檢測和反饋裝置分為開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 伺服電動(dòng)機(jī)分為直流伺服和交流伺服兩類。由于進(jìn)給系統(tǒng)是恒轉(zhuǎn)矩變速，末端旋 轉(zhuǎn)傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)矩一定，為減小進(jìn)給傳動(dòng)中間傳動(dòng)軸及 其傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸，一般情況下擴(kuò)大順序應(yīng)采用 前 疏后密 的原則；最小傳動(dòng)比應(yīng)盡量采用 前急后緩 的 原則，以提高進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度 。 四、分級(jí)進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)的原則 對(duì)于等差數(shù)列進(jìn)給傳動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)以滿足工藝需求 為目的； 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 隨機(jī)數(shù)列進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，如齒輪加工機(jī)床的分齒 運(yùn)動(dòng)鏈、車床的非標(biāo)準(zhǔn)螺紋進(jìn)給傳動(dòng)鏈等，采用交 換掛輪機(jī)構(gòu)。 ，制造工藝性好，調(diào)整維修方便，操縱輕 便靈活。進(jìn)給系統(tǒng)有較高 的傳動(dòng)精度和定位精度。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三、進(jìn)給傳動(dòng)的基本要求 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足一下要求： 。 外聯(lián)系進(jìn)給傳動(dòng)鏈，一般包括變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)（如換向惰輪）、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、過載保護(hù)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換（將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換成直線運(yùn)動(dòng)）機(jī)構(gòu)（齒輪齒條副、絲杠螺母副等）。因 此，直線運(yùn)動(dòng)是恒扭矩載荷，傳動(dòng)件的 計(jì)算轉(zhuǎn)速（ 速度） 是該傳動(dòng)件的 最大轉(zhuǎn)速（或速度） 。直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的 載荷是切削力，與切削面積成正比。 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、進(jìn)給傳動(dòng)的載荷特點(diǎn) 進(jìn)給傳動(dòng)用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。因而，可認(rèn)為傳遞功率為 P轉(zhuǎn)速范圍為 3。 雙速電動(dòng)機(jī) 無級(jí)變速 低速 工作時(shí)，額定轉(zhuǎn)速為 n,產(chǎn)生的功率約為 P，最高轉(zhuǎn)速 。 4?FjR解：①主軸要求的恒功率變速范圍 24； ②電動(dòng)機(jī)功率為 kWkWP m 103 ????電動(dòng)機(jī)傳遞 min/112 5min/43150 00 rrn ??? 增大恒功率無級(jí)變速范圍 ③至少需串聯(lián)的雙速變速組數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)為 4lg24lgm in ??Z mi nk2?k 4?Z④分級(jí)傳動(dòng)的 實(shí)際公比為 424 314 ??? ?F?⑤結(jié)構(gòu)式為 21224 ?? 增大恒功率無級(jí)變速范圍 ⑥分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的最小傳動(dòng)比 1112 5150mi n ??i根據(jù)前緩后急的原則，取 11 ?bi 211ai 10 ?i⑦其它傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 2112 ???? Faa ii ? 增大恒功率無級(jí)變速范圍 1 2212 ???? Fbb ii ?⑧調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最低工作轉(zhuǎn)速 m in/281m 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 51210mi nmi n ?????⑩主軸傳遞電動(dòng)機(jī)額定功率（ 10kW）的最低轉(zhuǎn)速為 min/200min/150 0 rrj ??? 增大恒功率無級(jí)變速范圍 增大恒功率無級(jí)變速范圍 普通電動(dòng)機(jī) 無級(jí)變速 六、無級(jí)變速拓展 恒功率變速范圍 。 mFjR ?? mFj /Rk ???mPFjmm Rk ???? ?? 增大恒功率無級(jí)變速范圍 從另一角度考慮，電動(dòng)機(jī)傳遞功率 的最低轉(zhuǎn)速 （額定轉(zhuǎn)速）仍為 ，主軸傳遞電動(dòng)機(jī)額定功率的 最低轉(zhuǎn)速（計(jì)算轉(zhuǎn)速）則為 ， 對(duì)于增加功 率后的電動(dòng)機(jī)來講，提高了主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速， 這樣在 某種程度上，簡化了無級(jí)變速中串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)所串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)。 mF ?? ? 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速 mPnRZ?lglgmi n ? 2lglg mi nmi nZk ? 為自然數(shù)，且采用收尾法圓整，即： k 21 m in ?Z? 2?Z?。? 42 m in ?Z? 4?Z?。? 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速 分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比一般比電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范 圍小，分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的 實(shí)際公比 為 : 111 ??? ??? zmPnZPmPnZpFFRRRR?? 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速 分級(jí)傳動(dòng)的最小傳動(dòng)比應(yīng)采用 前緩后急 的原則；擴(kuò) 大順序應(yīng)采用 前密后疏 的原則 ；串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系 統(tǒng)應(yīng)遵循極限傳動(dòng)比、極限變速范圍的原則。 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速 調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍為 ，在保證輸出 轉(zhuǎn)速連續(xù)前提下，串聯(lián)一個(gè)雙速變速組，獲得的最 大變速范圍為 ，此時(shí) : m?2m? 2??aPZZFm ?? ?2mF ?? ?串聯(lián)兩個(gè)雙速變速組后，能得到的連續(xù)無級(jí)轉(zhuǎn)速的最大變速范圍是 ，這時(shí) : 4m? 4??ba PPZZFm ?? ?4 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速 調(diào)速電動(dòng)機(jī)串聯(lián)級(jí)雙速變速組后，能獲得的最大變速 范圍是： ZFPnR ??kZ 2? mF ?? ?串聯(lián)的分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比等于電動(dòng)機(jī)恒功率 變速范圍時(shí)，輸出的無級(jí)轉(zhuǎn)速的變速范圍最大。 TR TmR 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速 分級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓缸控制滑移齒輪自動(dòng)變速。 PnRmR 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生主軸的最高轉(zhuǎn)速。如果調(diào)速電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載荷特性是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如龍門刨的工作臺(tái) 等，可直接利用電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速拖動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)部 件，使電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍等于直線運(yùn)動(dòng)部件的 恒轉(zhuǎn)矩變速范圍，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)部件 的 最高速度 。 交流變頻電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min或 2023r/min， 恒功率變速范圍為 4； 無級(jí)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 二、直線運(yùn)動(dòng)無級(jí)變速 伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是 恒轉(zhuǎn)矩變速 ，功率不 大。 普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍為 電動(dòng)機(jī)在額定條件下工作時(shí)，磁場已達(dá)到近似飽和 的程度，故頻率低于額定頻率時(shí)，磁通量近似不變， 轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，定子電動(dòng)勢隨電流頻率的 降低而線性降低，假想轉(zhuǎn)子的輸出功率隨定子電流頻 率的降低而線性降低，故稱定子頻率低于額定頻率的 調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 因而是 數(shù)控機(jī)床的主 要變速形式。 中型車床，升降臺(tái)銑床，轉(zhuǎn)塔車床，液壓仿型半自 動(dòng)車床，多刀半自動(dòng)車床，單軸、多軸自動(dòng)車床， 立式多軸半自動(dòng)車床臥式鏜銑床（ φ 63— φ 90） n njZ??131?n nnnj???????110 3m a x.等比 數(shù)列 傳動(dòng) 系統(tǒng) 雙公比、無級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng) 計(jì)算轉(zhuǎn)速 計(jì)算轉(zhuǎn)速 中型立式鉆床，搖臂鉆床，滾齒機(jī) 等比 數(shù)列 傳動(dòng) 系統(tǒng) 雙公比、無級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng) n njZ??141?n nnnj???????110 25m a x. 計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 Ⅳ 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 min265175880 r/n j ???其它傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 178； 353； 865； 1440r/min。 計(jì)算轉(zhuǎn)速 計(jì)算轉(zhuǎn)速 二、機(jī)床變速系統(tǒng)中傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 變速傳動(dòng)中傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速圖確定。 計(jì)算轉(zhuǎn)速 機(jī)床主軸（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）的計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。因此，主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，可認(rèn)為在任何能實(shí)現(xiàn)的切削速度中，都能進(jìn)行最大切削面積的切削，即最大切削力存在于一切可能的切削速度中； 驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件，不考慮摩擦力等因素時(shí)，在所有轉(zhuǎn)速下承受的最大轉(zhuǎn)矩是相等的。結(jié)構(gòu)式只能為： ?? 631 22312 ???例 : 減少一對(duì)齒輪；傳動(dòng)軸的長度減少。 時(shí)，由于 ，電變速組的傳動(dòng)副 數(shù)必須為 2，級(jí)比指數(shù)必須為 3，故可為高低速端各有一級(jí)大公比的對(duì)稱雙公比系統(tǒng)的變型基本組，也可為第一擴(kuò)大組，此時(shí)要求基本組傳動(dòng)副數(shù)為 3； ??? 12632 222324 ????例 : 在保證結(jié)構(gòu)式性質(zhì)不變的情況下，若想縮短傳動(dòng)，可將變型基本組作為第一變速組： 12623223224 ???? ?? 8421 222216 ????例 : 若想縮短傳動(dòng)鏈，在輸出轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)不變的前提下，可將結(jié)構(gòu)式改變?yōu)椋? 6413223216 ????基本組改為 3對(duì)傳動(dòng)副，為第二變速組；第一擴(kuò)大組級(jí)比指數(shù)改為 3，為第一變速組；第二擴(kuò)大組級(jí)比指數(shù)為 4，重合兩級(jí)轉(zhuǎn)速；第三擴(kuò)大組重合 4級(jí)轉(zhuǎn)速。 12bi 1112 bb ii 、212 ba ii ?/1 12bi 9413 2)22(318 ????113 ba ii 四、雙速電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) YD系列異步電動(dòng)機(jī)，通過改變定子繞組接線方法和改變繞組磁極數(shù)，低速時(shí)定子繞組接成三角形，高速時(shí)定子繞組接成雙星形，并改變繞組的通電相序，實(shí)現(xiàn)變速。 ?? 1??x 8261 90 ?? .r 8??x 16261 120 ?? .r Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ3 3 22 3 918級(jí)轉(zhuǎn) 速對(duì)稱雙公比傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖211n 非對(duì)稱混合公比傳動(dòng)系統(tǒng) ??變速組 a齒輪 齒數(shù)比 17/42； 26/32， 36/22， 變速組 b 22/45， 38/30， 42/26； 電動(dòng)機(jī)經(jīng) V帶傳動(dòng)至軸 Ⅰ ，帶輪直徑比 90/150； 變速箱動(dòng)力經(jīng) V帶傳動(dòng)至主軸箱，帶輪直徑比 178/180；主軸箱為單回曲機(jī)構(gòu)，背輪齒數(shù)比 27/63， 17/58。 2）基本組的傳動(dòng)副數(shù)為 2；級(jí)比指數(shù)為 。 如果保持常用的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列中段的公比不變，增 大不常用轉(zhuǎn)速的公比，就可在不增加主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 的前提下擴(kuò)大變速范圍。 M向右滑移與 z4結(jié)合，運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩經(jīng) z z z z4傳動(dòng)，傳動(dòng)比 43211 zzzzi ??1614141mi n1 ???i M向左滑移與 z1結(jié)合，軸 Ⅰ 的運(yùn)動(dòng)不經(jīng)過 z z z z4傳動(dòng)，直接由軸 Ⅰ 輸出， 。 擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 每增加 一個(gè) 變速范圍擴(kuò) 大八倍 ， 主軸轉(zhuǎn) 速級(jí)數(shù)增加九級(jí)。 一、增加變速組的傳動(dòng)系統(tǒng) 擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36084512611232101 ?????? ???? ）（）（ ??rrrrR n總變速范圍 ： 總變速范圍擴(kuò)大八倍；主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)增加 6級(jí)。 0S 20231 eSS 、 4/11 ?i i2 2? 210 ?S 711 ?z 681 ??z負(fù)變位 362 ??z正變位 擴(kuò)大變速范圍的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 例如： ， ， 第二擴(kuò) 大組的級(jí)比指數(shù)為 6，變速范圍已達(dá)到極限值 8；增 加第三擴(kuò)大組