【正文】 ，帶需要傳遞的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT = N178。 m，傳遞的功率為 P = mn 179。 同步帶傳遞功率的校核 分兩種工作情況，分別進(jìn)行校核。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選得很低，通常只有 100Hz（即 100 脈沖 /s）。 4 ）起動(dòng)頻率的計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 eqJ = 2cmkg? ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 233 cmkgJm ?? ，查表 45 可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高空載起動(dòng)頻率 qf =1800Hz 。 3）最快空 載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核 最快空載移動(dòng)速度 maxv = 6000 mm/min 對應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率 maxf = 10000 Hz。 m，大于快速空載起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 1eqT = 178。 ）Hz=10000(Hz)。 m，滿足要求。從 110BYG3502 的運(yùn)行矩頻特性圖 64 可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 fTmax ≈ 17 N178。 （ 4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核 1）最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定 Z 向最快工進(jìn)速度 fvmax =800mm/min，脈沖當(dāng)量δ = mm/脈沖，求出電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率 ffmax = 800/（ 60179。本例中取安全系數(shù) K = 4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： mNmNTT eqj ?????? a x （ 8） 13 對于前面預(yù)選的 110BYG3502 型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由表 45 可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjT = 16 N178。 m （ 3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用的是開環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。 m） 最后由式（ 6），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT = tT + fT = N178。則有： fteq TTT ??2 （ 6） 其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 tT 。 m （ 5） 2）最大工作負(fù) 載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT ， 2eqT 包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 tT ，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT ，滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 0T 。則由式（ 2）求得： )( 1 2 0 4m a x mNT a ???? ?????? 移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： i PGFT hcf ??? 2 )( ?? （ 4） 式中 ? —— 導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，滑動(dòng)導(dǎo)軌取 ； cF —— 垂直方向的工作負(fù)載，空載時(shí)取 0； η —— Z向傳動(dòng)鏈總效率，取 。 將以上各值代入式（ 3），算得 mn =1200 r/min。則有： faeq TTT ?? max1 （ 1） 考慮 Z向傳動(dòng)鏈的總效率η，計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： ?? 1602m a x ?? a meqa t nJT （ 2） 式中 mn —— 對應(yīng) Z 向空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min； at —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至 mn 轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，單位為 s。 1）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 eqT eqT 包括三部分：快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 maxaT ，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 fT ，滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加 摩擦轉(zhuǎn)矩 0T 。在設(shè)計(jì)減速箱時(shí)，初選的 Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 110BYG3502，從表 45查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 233 cmkgJm ?? 。 參照表 41，可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（具體計(jì)算過程從略）：滾 珠 絲 杠 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 sJ = ； 拖 板 折 算 到 絲 杠 上 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量wJ = 2cmkg? ；小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1zJ = 2cmkg? 。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型（縱向） （ 1）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 eqJ 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0d =40 mm，總長（帶接桿 )l=1560 mm，導(dǎo)程 hP ＝ 6 mm，材料密度23 / cmkg???? 。 （ 11）確定實(shí)際所需同步帶寬度 sb sb ≥ 00 )( PKPbzds 式中 0sb — 選定型號(hào)的基準(zhǔn)寬度，由表 321 查得 0sb = ； zK — 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表 322 查得 zK =1。 （ 10）計(jì)算基準(zhǔn)額定功率 0P 1000 )( 20 vmvTP a ?? 式中 aT —— 帶寬為 0ab 的許用工作拉力，由表 321查得 aT =； m—— 帶寬為 0ab 的單位長度的質(zhì)量，由表 321 查得 m=； v—— 同步帶的帶速，由上述（ 5）可知 v= m/s。 （ 9） 校驗(yàn)帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) mZ mZ = 7)](22[122 1 ??? ZZaZPen t b??，嚙合齒數(shù)比 6大，滿足要求。選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度pL =381mm，相應(yīng)齒數(shù) 40?bZ 。 （ 6）確定大帶輪齒數(shù) 2Z 和大帶輪節(jié)圓直徑 2d 大帶輪齒數(shù) 2Z =i 1Z =18,節(jié)圓直徑 2d =。 （ 5） 確定小帶輪齒數(shù) 1Z 和小帶輪節(jié)圓直徑 1d 取 1Z =15，則小帶輪節(jié)圓直徑1d = ?1ZPb =。 kW= 。 / ≈ 478（ W）。 m，對應(yīng)的輸出功率為 OUTP = n179。α ) = 10000（ Hz）。 （ 3）確定帶的設(shè)計(jì)功率 dP 預(yù)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為 1200 r/min 時(shí)，對應(yīng)的步進(jìn)脈沖頻率為： maxf = 1200179。 （ 2）主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速 1n 由 Z 向拖板的最快移動(dòng)速度 maxzv =6000mm/min，可以算出主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速 1n =（ maxzv / z? ）179。 （ 1）傳動(dòng)比 i 的確定 已知電動(dòng)機(jī)的步距角α = ，脈沖當(dāng)量 z? = mm/脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程 hP = 6 mm。 m，十拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步距角為 。 m之間選擇。 設(shè)計(jì)同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳遞的功率 P；主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 n和傳動(dòng)比i；傳動(dòng)系統(tǒng)的位置和工作條件等。 同步帶減速箱的設(shè)計(jì)（縱向） 為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量盡可能地減小，傳動(dòng)鏈中常采用減速傳動(dòng)。取 8 最大值 1497 mm，得臨界載荷 kF ≈ N，遠(yuǎn)大于工作載荷 mF （ ） 故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。 由表 327 知， 4 級精度滾珠絲杠任意 300 mm 軸向行程內(nèi)行程的變動(dòng)量允許 16μ m，而對于跨度為 1497 mm 的滾珠絲杠，總的變形量 總? 只有 m，可見絲杠剛度足夠。 因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的 1/3，所以實(shí)際變形量可減小一半，取 2? = 。滾珠絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力 YJF = mF /3≈ 。 2 = 6，則滾珠總數(shù)量 ?Z ＝ 29179。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為 a=1497 mm；鋼的彈性模量 E＝ ? Mpa；查表 333，得滾珠直徑 wD =，算得 :絲杠底徑 2d =公稱直徑 0d －滾珠直徑WD =，則絲杠截 2dS ?? /4 =（ 2mm ） 同時(shí)算得絲杠在工作載荷 Fm 作用下產(chǎn)生的拉壓變形量δ 1 = Fm a/(ES)≈。 （ 5） 剛度的驗(yàn)算 1） Z 向滾珠絲杠副的支承，采取一端軸向固定，一端簡支的方式，見書后圖63。 7 （ 4）傳動(dòng)效率 的計(jì)算 將公稱直徑 0d =40 mm，基本導(dǎo)程 6?hP mm，代入λ = arctan[ hP / ( π0d ) ]，得絲杠螺旋升角λ = 442? ′。其公稱直徑為 40 mm，基本導(dǎo)程為 6 mm，雙螺母滾珠總?cè)?shù)為 3 179。 查 參考文獻(xiàn) 1表，取載荷系數(shù) wf =，再取硬度系數(shù) Hf =1，代入式（ 3—23），求得最大動(dòng)載荷 NfffLF mHwaQ 50743 ?? 。 （ 2）最大動(dòng)載荷 QF 的計(jì)算 設(shè)本車床 Z向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度 V= m/min，初選絲杠基本 導(dǎo)程 hP = 6 mm，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速 n = 1000V/ hP ≈ 133 （ r/min）。如圖 320 所示，根據(jù) zF = cF ， yF = pF ， xF = fF 的對應(yīng)關(guān)系，可得 ： zF =1023 N， yF =358 N， xF =。由經(jīng)驗(yàn)公式 cF : fF : pF ＝ 1：： ，算得縱向進(jìn)給切削力 fF ＝ 358 N，背向力 pF =。 查 參考文獻(xiàn) 1查表 33，得：主偏角 rk 的修正系 krFCk ＝ ；前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)