【正文】 即所選聯(lián)軸器的型號(hào)：鋼性聯(lián)軸器型號(hào) LS92588。 根據(jù)所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)的主軸尺寸 a=8mm，以及所選絲杠的型號(hào)，初步選用剛性聯(lián)軸器，其型號(hào) LS92588，其規(guī)格尺寸及性能如表 25所示： 圖 213 聯(lián)軸器外形尺寸 29 表 25 聯(lián)軸器規(guī)格尺寸 根據(jù)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 51 頁聯(lián)軸器的選用，對所選聯(lián)軸器進(jìn)行校 [6]： 由步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型 ：所需聯(lián)軸器工作中的最高轉(zhuǎn)速為n=650r/min,傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 T=；從上表可知，該型號(hào)聯(lián)軸器的最高轉(zhuǎn)速m ax 140 00 / m innr? ，許用轉(zhuǎn)矩 [T]=。撓性聯(lián)軸器是機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中廣泛采用的一種無間隙傳動(dòng)聯(lián)軸器。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)尺寸 所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具體尺寸參數(shù)圖如 210 所示： 圖 210 步進(jìn)電機(jī) 圖 211 型號(hào)說明 28 圖 212 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)外形尺寸圖 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器是一種常用的機(jī)械傳動(dòng)裝置，主要用來連接軸（或連接軸與其它回轉(zhuǎn)零件），以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。 ③ 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率的校核： 由 ② 的計(jì)算可知 m a xm a x 40 4 0 0 0 40 . 0 1ff z zvf H K H?? ? ? ?，顯然未超出所選電機(jī)的極限空載頻率。 ② 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校 核： 同上計(jì)算公式： m a xm a x 40 4 0 0 0 40 . 0 1ff z zvf H K H?? ? ? ? 27 根據(jù)初選型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線（圖 29）， m a x ff 頻率下對應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 max N m? 。 tT —— 折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 () 由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 414式知 [6]： hP2tt FT i??? (2— 37) 其中： tF —— 進(jìn)給方向最大工作載荷（ N）， 1205tmF F N?? ； ?—— 傳動(dòng)鏈總效率，取 ； 26 于是 1 2 0 5 0 . 0 0 5= = 1 . 1 2 92 2 3 . 1 4 0 . 8 5 1tht FPT N mi?? ?? ??? 代入公式得： 20 0 .1 8 1 .1 2 9 1 .3 0 9e q f tT T T T N m? ? ? ? ? ? ⑶ 、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eqT ? ?12, 1 .3 0 9eq eq eqT T T N m?? (2— 38) ⑷ 、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能校核 圖 29 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線 ① 最快工作進(jìn)給速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核： 由最快工作進(jìn)給速度和系統(tǒng)脈沖 當(dāng)量，可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率為： m a xm a x 40 4 0 0 0 40 . 0 1ff z zvf H K H?? ? ? ?（取脈沖當(dāng)量 ） (2— 39) 根據(jù)初選型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性曲線（圖 29）， ma x ff 頻率下對應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 max N m? 。 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同工況下是不同的，通?？紤]兩種情況：一種是快速空載起（工作負(fù)載為 0）時(shí)所需要的力矩，另一種是承受最大工作負(fù)載時(shí)所需要的力矩，以下分別進(jìn)行計(jì)算： ⑴ 、快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 0m ax1 TTTT faeq ??? (2— 30) 式中 ： 1eqT —— 快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ()Nm maxaT —— 快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 ()Nm fT —— 移動(dòng)部件折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 ()Nm 0T —— 絲杠預(yù)緊后折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 ()Nm ① 快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 m ax 2 60 eq ma aJnT t? ??? ? (2— 31) 式中： eqJ —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2()kgm ； at —— 電機(jī)加速到最快進(jìn)給速度所需時(shí)間 )(s ，取 sta ? ； mn —— 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速（ r/min）， 650 / minmnr? ； 由于 20 . 7 5 2 . 8 7 9 3 . 6 3 9eq m eJ J J kg cm? ? ? ? ? (2— 32) 代入公式計(jì)算得 ： 4m a x 2 2 3 . 1 4 3 . 6 2 9 6 5 0 1 0 0 . 0 8 2 36 0 6 0 0 . 3e q ma aJnT N mt???? ? ? ? ?? ? ??? 25 ② 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT 2 hf FPT i??? 摩 (2— 33) = ZF ?摩 （ F +G） (2— 34) 式中： F摩 —— 導(dǎo)軌的摩擦力（ N） hP —— 滾珠絲杠導(dǎo)程（ m） ? —— 傳動(dòng)鏈總效率，取 =? i —— 總傳動(dòng)比， i =1 ZF —— 垂直方向工作載荷， ZF =670N G —— 運(yùn)動(dòng)部件總重力， G =98N ? —— 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，取 ? = 代入上式得： = ( ) c os 56 19 8ZF F G N? ? ? ?摩 1 9 2 .7 8 0 .0 0 5= = 0 .1 82 2 3 .1 4 0 .8 5 1hf FPT N mi?? ?? ???摩 ③ 絲杠預(yù)緊后折算到電機(jī)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 0T 由于滾珠絲杠的傳動(dòng)效率很高，所以 0T 相對于 maxaT 很小，在這里也忽略不予計(jì)算。 L—— 絲杠總長， L=356mm=； 0d —— 絲杠的公稱直徑，取 0d =32mm=； 代入公式計(jì)算得 ： 4 344 20 3 . 1 4 3 5 . 6 7 . 8 5 1 0 3 . 2 2 . 8 62 2 1 6 2 1 6s dLRJ L kg cm? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? 控制系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)，調(diào)速靈活，可不用減速齒輪直接通過聯(lián)軸器與電機(jī)直接連接，絲杠折算到電機(jī) 軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 21 2 .8 6SJ J kg cm?? (2— 27) ⑵ 、滑塊等部件折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 根據(jù) 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 41表公式 [6]： 22 24 h iPJm?? (2— 28) 式中： hP —— 絲杠導(dǎo)程，取 5 mm cm??； im —— 分配到每根軸移動(dòng)部件的平均質(zhì)量，取為 3kg； 代入公式計(jì) 算得： 2 2 22 220 . 5 3 0 . 0 1 9 .4 4 3 . 1 4h iPJ m k g c m? ?? ? ?? ⑶ 、傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 由于絲杠是通過聯(lián)軸器與電機(jī)直接進(jìn)行連接的，所以，絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 212 6 19 79eJ J J k g c m? ? ? ? ? (2— 29) 根據(jù)《機(jī)電裝備設(shè)計(jì)》課本第 244[8]，為使步進(jìn)電機(jī)具有良好的起到性能及較快的響應(yīng)速度，所選電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿足，由此可知所選電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不小于 2cmg? 。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 根據(jù)指導(dǎo)書 61 頁 [6]，對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型，通常按一下幾個(gè)步驟進(jìn)： ① 根據(jù)機(jī) 械結(jié)構(gòu)，求得加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ② 計(jì)算不同工況下加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩； ③ 取其中較大值，作為確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù)； ④ 根據(jù)運(yùn)行矩頻特性、起動(dòng)慣頻特性等，對初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校核。 表 23 軸承參數(shù) 基本尺寸／ mm 基本額定載荷 /KN 極限轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 質(zhì)量 /kg 軸承 代號(hào) d D B rC 0rC 脂 油 W? 70000 型 6 19 6 28000 36000 626 安裝尺寸 ／ mm 其他尺寸 ／ mm minad maxaD maxar 2d? 2D? minsr 22 軸承的校核 （ 1）壽命校核 610 ()60 ah aCL nP?? (2— 24) 式中： aC —— 額定動(dòng)載荷， aC =11200N n —— 工作轉(zhuǎn)速， 650 / minnr? aP —— 當(dāng)量動(dòng)載荷， aP =1205N 66 341 0 1 0 11200( ) ( ) 2 . 0 5 9 1 0 ( )6 0 6 0 6 5 0 1 2 0 5ah aCLhnP ?? ? ? ? ?? hL 遠(yuǎn)大于 15000h，所以滿足要求。 20 滾珠絲杠總長度的確定 圖 28 滾珠絲杠尺寸圖 總長度： L=20+278++14+=356mm 滾動(dòng)軸承的選用 基本額定載荷 hranfCPf? (2— 23) 式中： nf —— 速度系數(shù)，由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查表 ，取nf =； hf —— 壽命系數(shù)，由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查表 ，取hf =； aP — — 當(dāng)量動(dòng)載荷，由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查表 ，取 1205amP F N?? ； 3 . 1 1 1 2 0 5 1 0 1 2 8 . 5 10 . 3 7hranfC P Nf? ? ? ? 滾動(dòng)軸承的選擇 滾珠絲桿的公稱直徑為 12mm，基本額定載荷 rC =，根據(jù)以上條件選擇（角接觸球軸承）。 穩(wěn)定性的校驗(yàn) 滾珠絲杠屬于受軸向力的細(xì)長桿，如果軸向負(fù)載過大，則可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 其中 2 2 22 203 . 1 4 3 1 444dS m m?? ? ? ?；（絲杠的底徑，按照《機(jī)電裝備設(shè)計(jì)》 136頁[8]，取 d=20mm）。 1 0 39。? ? ?? ? 代入公式計(jì)算得： ? ? ? ?ta n ta n ( 3 1 0 39。 傳動(dòng)效率的計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率 ?由《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 324 式可 [6]： ? ?tantan ?? ??? ? (2— 15) 式中 :? 絲杠螺旋升角 ? 摩擦角，其摩擦角約等于 39。 從左邊的幾何圖可以看出： 3 2 4 . 0 3a r c c o s a r c c o s 5 65 0 9 . 2 6 9iiiiPDPB? ? ? ? ? (2— 9) ① 豎直方向最大工作載荷為： 0 670 10 768mzF F G N? ? ? ? ? ? （ 2— 10) ② 折算到滾珠絲杠上的最大工作載荷： 0 1205c o s 5 6mm FFN??? (2— 11) 圖 25 幾何圖 最大動(dòng)載荷的計(jì)算 選用滾珠絲杠副的直徑 d 時(shí)，必須保證在一定軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn) 100萬轉(zhuǎn)（ 106轉(zhuǎn)