【正文】 當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產生嚴重的摩擦與磨損， 陜西理工學院畢業(yè)。 （ 3）當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿的傳動具有自鎖性。在動力傳動中，一 般傳動比 i=5～ 80；在分度機構或手動機構中，傳動比可達 300。 三 蝸輪蝸桿機構選擇計算 （一） 蝸輪蝸桿傳動的尺寸參數 1 蝸輪蝸桿傳動的特點 蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構，兩軸線的夾角圍任意值，通常用的為 90。因為圈數越多，載荷分布越不均，第 10 圈以后的螺紋，實際上起不到分擔載荷的作用。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力 p,使其小于材料的許用壓力 [p]。 代入數據得 ?= tan tan( )? = 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 3 驅動扭矩 M 計算 設所受的軸向力為 P，則螺紋中徑處的圓周力 Q 為： ()Q p tg ???? 38 = tan( )?? = 驅動扭矩 M 為： 2()2dM P tg tg ???? 39 用 222dstg???代入得：2sMP???= 42 ?? ? = 4 耐磨性計算 滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速 度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關。 2 絲杠的效率：正傳動的效率即回轉運動轉換為直線運動的效率為： ()tgtg ?? ??? ? 37 式中： ? — 中徑處的螺紋升角，2stg d? ?? ； 2d — 絲杠螺紋中徑； ? — 當量摩擦角。此特點 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 可用于部件升降移動，防止因部件自重而降落。 二 絲杠螺母機構的選擇計算 （一） 絲杠螺母機構概 述 1 絲杠螺母機構的特點 （ 1）用較小的扭矩傳動絲杠，可使得螺母獲得較大的軸向牽引力； （ 2）可達到很大的降速比，使得機構大為簡化； （ 3）能達到較大的傳動精度。 由機床的結構參數，估算工作平臺的總質量 (包括旋轉步進電機、蝸輪、蝸桿、刀架等 )為 15kg，根據刀具刃磨載荷輕的特點，直線運動受到的軸向力可根據力矩平衡原理得出，如圖 53 所示，軸向力矩與摩擦分力 zF 的力矩相等： 1 1 2 2FL FL? （ 32） 2211FLF L? = 901156? ≈ 代入（ 31）可得： i DWFTL ??2 )( ??? = )( ??? ?? cmkg?? (2)負載慣量的計算 根據慣量的定義，物體對某軸的慣量定義為該物體微小體積的質量 dm 與該微小體積到軸的距離 r 的平方的乘積之總和，即 2J r dm?? 33 回轉體的慣量計算： 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 432J D L??? 34 式中： ? — 回轉體的材料密度 D— 回轉體直徑 L— 回轉體的長度 該機構是經過一級蝸輪蝸桿減速傳到工作臺上故其轉動慣量必須經過折算，其公式為： 102()ZJJZ? 35 ①工作臺轉動慣量計算 步進電機驅動蝸輪蝸桿傳動機構，通過蝸輪蝸桿機構傳到工作臺，這時根據動能守恒定律可得到工作臺運動慣量換算到驅動軸上的等效轉動慣量為： 2()2W WLJ g ?? 36 = 215 () 2? = 2gcm ②蝸輪軸轉動慣量計算 3 41J = 7 .8 1 0 1 .53 7 .52? ??? ?= 2gcm ③蝸輪蝸桿等效為圓柱體，其轉動慣量為 3 4G1J = 7 .32 8 1 0 2 7 .8? ? ? ??= k 2gcm 3 4G2J = 7 .32 8 1 0 4 1 .2? ? ? ?? = 2cmkg? ④換算 到電機軸上總慣性負載 LJ 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 21G 1 G 22J ( ) ( J )WL JZJ Z? ? ? =+ 21( ) (0 .0 9 5 0 .2 3 5 )40 ?= ≈ k 2gcm (3)加速轉矩 驅動負載時往往需要進行加減速度運行。由機械結構可知 ,電機驅動絲杠螺母機構在到工作臺，該直線運動系統換到電動機軸的負載轉矩 LT 一般由下式估算 : i DWFTL ??2 )( ??? (31) F 一直線運動機械的軸向力， kg； D 一齒輪齒條傳動中的齒輪直徑， cm； W 一負載質量， kg； i 一減速傳動比； 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 ?一驅動系統的效率； ? 一滑動摩擦系數。 57 電機的參數 步 距 角： 絕緣電阻： 500V DC 100MΩ 絕緣強度： 500V AC 1 Minute 溫 升： 65K 環(huán)境溫度： 10~+55℃ 絕緣等級： B 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 圖 57BYGH203 以及 57BYGH301 運行矩頻特性 2 負載轉矩和慣量的計算 (1)負載轉矩的估算 精確計算驅動系統的轉矩是比較復雜的，習慣的做法是根據實際裝置實測求取，在選擇步進電機時，常常 使用近似的公式，先估算出負載的轉矩，從而為選定步進電機提供依據。其次要求計算機械系統的負載慣量和產品所要求的啟動頻率，使之與步進電機相匹配并有一定余量，并使最高連續(xù)工作頻率能滿足產品快速移動的要求。步進電機選用時首先必須保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率，使電動機的矩頻特性有一定余量以保證運行可靠，一般來說最大靜轉矩 T大的電機，負載轉矩 也大，通常取 T /T=~。能快速起動、停止、正反轉和高效運轉 。既可用于組建穩(wěn)定、可靠的開環(huán)系統，也可用于組建閉環(huán)系統。 (二 )步進電機選擇和計算 1 初 選步進電機 型 號 相數 電壓 電流 電阻 電 感 靜轉矩 機身長 定位轉矩 出軸長 重量 接線圖 單 位 V A Ω mH mm mm Kg 57BYGH101 4 3 45 21 a 57BYGH102 2 5 45 21 b 57BYGH201 4 16 40 60 55 21 a 57BYGH202 4 12 22 55 21 a 57BYGH203 2 8 55 21 b 57BYGH204 4 5 55 21 a 57BYGH205 2 6 10 55 21 b 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 57BYGH206 4 3 55 21 a 57BYGH207 2 8 9 55 21 b 57BYGH208 2 12 33 55 21 b 57BYGH209 4 4 55 21 a 57BTGH210 4 4 8 55 21 a 57BYGH211 4 3 2 2 55 21 a 57BYGH212 2 3 55 21 b 57BYGH213 2 3 9 55 21 b 57BYGH214 2 3 14 55 b 57BYGH251 2 12 68 21 b 57BYGH301 4 2 4 14 76 21 a 57BYGH302 4 14 76 21 a 57BYGH303 4 12 76 21 a 57BTGH304 4 7 14 76 21 a 57BYGH306 2 3 15 76 21 b 圖 57 電機的外形圖 初步選用型號是 57BYGH203 系列的混合式步進電機，這種電機產品同時兼有反應式和 永磁式兩種步進電機優(yōu)點。如圖 52 所示。 圖 步 進 電機 矩 頻 特性 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 圖 步進電機慣頻特性 (8) 慣頻特性 在負載力矩一定時，頻率和負載慣量之間的關系，稱為慣頻特性。運行矩頻特性指負載慣量不變時，運行頻率和負載轉矩之間的 關系，又稱為牽出特性。矩頻特性包括起動矩頻特性和運行矩頻特性。它是指在一定負載下直接起動而不丟步的極限頻率。 (6) 響應頻率 在某一個頻率范圍內，步進電機可以任意運行而不丟步，則這一最大頻率稱為響應頻率。對應于某式調角最大的轉矩，為最大靜轉矩 maxM ，一般來說材 maxM 大的電機，負載轉矩也大。并能穩(wěn)定下來，這時轉子上受到的電磁轉矩和負載轉矩相等，該電磁轉矩即為靜轉矩。靜轉矩即是步進電機處 于定位狀態(tài)下的電磁轉矩，它繞組內的電流和失調角之間的函數。累積誤差時指，從任意位置開始，經過任意步后任意的實際角位移和理論角位移之差。以角度單位或理論步距角的百分數表示。 當步進電機的定子繞組為 m，轉子齒數為 Z，通電方式系數為 k時，每輸入一個脈沖信號，轉子轉過的角度稱為步距角，用 ? 表示則 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 頁 共 頁 有 60mkz?? (51) 單拍 通 電 時 k=1，雙拍通電時 k=2。相繞組可以單拍或 雙拍方式通電。因此，它是按電磁鐵作用的原理進行工作的，在外加脈沖信號的作用一步一步的運轉，是一種將電脈沖信號轉換相應角位移的機電元件。材料為q235 第二部分傳動裝置以及電機的 選擇 設計 一 歩進電機選擇計算 （一） 步進電機的工作原理和特性 步進電機如同普通電機，有轉子、定子和定子繞組分成若干相，每相的磁極上有極齒，轉子在軸上也有若干齒。這樣要鉆空放入軸承。具體零件可參考刀架板零件圖。根據這些要求我們設計出將刀架部分用一半圓弧凸出使砂輪與磨削裝置有一定距離。也可以把該種裝置看成是一個數控夾具。我們在設計過程中，考慮到工作臺面可繞 x軸 y軸各旋轉正負 30 度的角度變換，而在 z 軸可進行完全旋轉。而在 z軸所采用的蝸輪蝸桿機構本身是具有自鎖能力的，它們的具體細節(jié)將會在下一部分說明。YXZ1 2 3 4 5 6 7 8 9 圖 車刀刃磨裝置的結構圖 1. 步進電機 2.. 絲杠 3. 螺母 4. x滑桿轉軸 5. y 滑桿轉軸 6. 車刀 7. 蝸桿 8. 刀架 9. 蝸桿 Z 軸 是通過，蝸輪蝸桿機構實現傳動的，整個裝置所采用的傳動部件都是具有自鎖功能的，因此減少了裝置的零件數目，把結