【正文】 xm a x 2 2 5 0 0 03 . 5 1 1 0 5 2 . 56 0 6 0 0 . 0 3 5a anM J N c mt? ? ?? ?? ? ? ? ?? 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 fM : |0 0 021() 0 . 0 4 ( 7 3 4 5 0 0 ) 1 . 9 6 .2 2 / 2 0 . 8 1 . 5Zf F L f F W LM N c mi Z Z? ? ? ? ?? ??? ? ? ?????式（ 22） 式中：η — 傳動(dòng)鏈總效率 ,一般可取 ~ 此處取 。 2 . 初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào) 根據(jù) mT = 在網(wǎng)上查混合式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為56BYG250DSASSBL0241，其中， .mJ Kg cm? ,保持轉(zhuǎn)矩為 .. 3 . 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 根據(jù)簡(jiǎn)圖 ，即圖（ 2），計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸 上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J? 運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J? 可由下式計(jì)算 : ? ?4 223011 2 3 424 ( ) ( ) ( )2Ms ZLZ wJ J J J J J JZ Z g ?? ???? ??? ? ? ? ? ????? ?????? ?? ??????????????????????????????式（ 25） 式中 1J 、 2J 、 3J 、 4J —齒輪 1Z 、 2Z 、 3Z 、 4Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( ) SJ —滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( ) 3 4 3 41 1 00. 78 10 0. 78 10 4 2 0. 2J d L??? ? ? ? ? ? ? ? 2J = 3 4 3 8 10 8 10 6 2 1dL??? ? ? ? ? ? ? 3 4 3 4330 .7 8 1 0 0 .7 8 1 0 4 .8 2 0 .4 1J d L??? ? ? ? ? ? ? ? 3 4 3 4440. 78 10 0. 78 10 8 2 6. 39J d L??? ? ? ? ? ? ? ? SJ 340. 78 10 2 53 0. 66?? ? ? ? ? ? 式中 D— 圓柱體直徑 (cm)。 b? —步距角 ,初選雙拍制為 176。 （圖 5） 雙薄片齒輪周向彈 簧調(diào)整法 2薄片齒輪 8耳座 4彈簧 5調(diào)節(jié)螺母 6鎖緊螺母 7螺釘 （二）、橫向機(jī)構(gòu)初選步進(jìn)電機(jī)： 1 . 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tm ( / 1 8 0 )mm m m FT F T ??? ??? ? ? ????????????式（ 18） 1 9 1 9 0 .0 0 5 0 .6 1 1 .( 0 .9 / 1 8 0 ) 3 .1 4mT N m?? ? ?? 式中 : ? —脈沖當(dāng)量 (mm/step)。用螺母 5調(diào)節(jié)螺釘 7的伸出長(zhǎng)度即可調(diào)整彈簧的彈力，調(diào)整好后再用螺母 6鎖緊。見(jiàn)附圖（一） 例如，雙片齒輪采用 周向彈簧調(diào)整消隙法： 如圖（ 5）所示，采用了可調(diào)拉力彈簧調(diào)整間隙。 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率 m a x1000 1 0 0 0 2 33336 0 6 0 0 .0 1k vf H Zp? ?? ? ?? 1000 1 0 0 0 0 .6 10006 0 6 0 0 .0 1tt vf H Zp? ?? ? ?? 圖（ 4）、 56BYG250E— SASSBL— 0601 混合式步進(jìn)電機(jī)矩頻特性圖 當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)， 56BYG250ESASSBL0601 型混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻完全可以滿(mǎn)足要求。 Fpo— 滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷 ,一般取 1/3Fm,Fm 為進(jìn)給牽引力 (N)。 附加摩擦力矩 0M ： 0 200(1 )2 pFLM i ?????????????????????????????式（ 22） 220211 / 3 1 9 1 9 0 . 6 1 / 3 1 9 1 9 0 . 6( 1 ) ( 1 0 . 9 ) 9 . 7 0 .2 / 2 0 . 8 1 . 5 N c mZZ ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??? 式中：η — 傳動(dòng)鏈總效率 ,一般可取 ~ 此處取 。 代入上式 : ? ?? ? ? ?2 2011 2 122220. 75 1. 53 ( 28 / 42 ) ( 7. 77 3. 53 ) 10 00 / 9. 8 0. 6 / 27. 22MLZ WJ J J J JZg ??????? ??? ? ? ? ????? ?????? ????? ? ? ? ???? 4 . 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 機(jī)床在不同的工況下 ,在 ,下面分別按各階段計(jì)算 : 1) 快速空載起動(dòng)慣性矩 QM 在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩所占的比例較大，具體計(jì)算公式如下： m a x 0Q a fM M M M? ? ?????????????????????式（ 19） m a xm a x 2 60a anM J J t????????????????????????式（ 20） 又： ? ? ? ? ? ? ? ?0 0 0 3m a x m a x / / 3 6 0 2 / 0 .0 1 0 .9 / 3 6 0 1 0pbnV ??? ? ? ? ? 500 / minr? ?????????????????????式（ 21） 35 35at ms s?? 代入得： 2m a xm a x 2 2 5 0 0 07 . 7 2 1 0 1 1 5 . 46 0 6 0 0 . 0 3 5a anM J N c mt? ? ?? ?? ? ? ? ?? 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 fM : |0 0 021() 0 . 1 6 ( 2 9 3 3 1 0 0 0 ) 5 0 .2 2 / 2 0 . 8 1 . 5Zf F L f F W LM N c mi Z Z? ? ? ? ?? ??? ? ? ?????式（ 22） 式中：η — 傳動(dòng)鏈總效率 ,一般可取 ~ 此處取 。 2 . 初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào) 根據(jù) mT = 在網(wǎng)上查混合式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為56BYG250ESASSBL0601，其中， .mJ Kg cm? ,保持轉(zhuǎn)矩為 .. 3 . 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 根據(jù)簡(jiǎn)圖 ，即圖（ 1），傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J? 運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J? 可由下式計(jì)算 : ? ?2 2011 2 12 2M LZ WJ J J J JZg ?????? ??? ? ? ? ????? ?????? ?? 式中 1J ， 2J —齒輪 1Z , 2Z 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( ) SJ —滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( ) 3 4 3 41 1 00 .7 8 1 0 0 .7 8 1 0 5 .6 2 1 .5 3J d L??? ? ? ? ? ? ? ? 2J = 3 4 3 420. 78 10 0. 78 10 8. 4 2 7. 77dL??? ? ? ? ? ? ? SJ 340. 78 10 2. 5 11 6 3. 53?? ? ? ? ? ? 式中 D— 圓柱體直徑 (cm)。 b? —步距角 ,初選雙拍制為 176。 5 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用 （一）縱向機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)選型 ： 1 . 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tm ( / 1 8 0 )mm m m FT F T ??? ??? ? ? ????????????式（ 18） 2 3 1 6 0 .0 1 1 .4 7 5 .( 0 .9 / 1 8 0 ) 3 .1 4mT N m?? ? ?? 式中 : ? —脈沖當(dāng)量 (mm/step)。 為了消除齒輪側(cè)隙，此作業(yè)中采用雙片齒輪。有關(guān)參數(shù)如表 2。 4 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算 1. 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 (縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 ) （ 1） ,已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 mm? ? ,滾珠絲杠導(dǎo)程 0 6L mm? ,初選步進(jìn)電機(jī)步距角 176。如果將顧主絲杠再進(jìn)行預(yù)拉伸，則絲杠剛度可提高四倍，則定位誤差為： 12 333001 46 .9 2 1 0 1 2 1 00 .90 .0 1 8 9 2 0 .0 2pVm m m m??? ???? ? ? ? ? ? ? ??? 滿(mǎn)足要求。 30′ +10′ )= 5 . 剛度校核 先畫(huà)出此橫向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖 ，如下圖（ 3）所示： GJmL 圖（ 3）、橫向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖 則 4 0 0 8 4 2 .5 1 2 1 6 5 3 0L L L L m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?支 承 行 程 螺 母 總 長(zhǎng) 間 隙軸 承 寬 度???式（ 9） 支承間距 L=530mm，最大軸向力為 1919N。 30′ φ —摩擦角取 10′滾動(dòng)摩擦系數(shù) ~ 則：η =tanγ /tan(γ +φ ) =tan4176。 fw—運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) ,按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 fw =~。 （二）橫向進(jìn)給絲杠 ： 1 . 計(jì)算進(jìn)給軸向力 |mF 橫向?qū)к墳殡p燕尾形，有如下計(jì)算式： | | | | |( 2 )m Y Z XF K F f F F G? ? ? ?????????????????式（ 15） 式中： K—考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合型導(dǎo)軌取 K=； |f —滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)：取 |f =； G—溜板及刀架重力，由已知 G=500N 則代入已知得： | 1 .4 8 8 0 0 .2 ( 1 4 6 7 2 7 3 4 5 0 0 ) 1 9 1 9mFN? ? ? ? ? ? ? 2 . 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 Q 計(jì)算如下： 3 wmQ Lf F? ??????????? ??????????????????式（ 6） 660 10nTL ??? ???????????????????????????式（ 7） 01000SVn L? ????????????????????????????式（ 8） 式中： 0L —為滾珠絲杠導(dǎo)程 ,初選絲杠導(dǎo)程 Lo=6mm； Vs—最大切削力下的進(jìn)給速度 ,可取最高進(jìn)給速度的 1/2~1/3,此處為 。 22′ +10′ )= 5 . 剛度校核 先畫(huà)出此縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖，如下圖（ 2）所示： GJm Z 1 J 1Z 2 J 2L 1L 2 圖（ 2）縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖 則： 10 00 95 3 15 20 11 60L L L L m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?支 承 行 程 螺 母 總 長(zhǎng) 間 隙軸 承 寬 度 ????式（ 9） 支承間距 L=1160mm，最大軸向力為 2316N，絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的 1/3。 22′ φ —摩擦角取 10′滾動(dòng)摩擦系數(shù) ~ 則：η =tanγ /tan(γ +φ ) =tan4176。 fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) ,按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 fw =~。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱(chēng)為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C，計(jì)算如下： 3 wmQ Lf F? ?????????????????式（ 6） 660 10nTL ??? ???????????????式（ 7） 01000SVn L? ????????????????式（ 8） 式中： 0L —為滾珠絲杠導(dǎo)程 ,初選絲杠導(dǎo)程 Lo=6mm； Vs最大切削力下的進(jìn)給速度 ,可取最高進(jìn)給速度的 1/2~1/3,此處為 。 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算、和選型 （一）縱向進(jìn)給絲杠 ： 1 . 計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm(N) 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切屑時(shí)的走刀抗力 以及移動(dòng)件的重量和切屑分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力，因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的形式有關(guān)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床、銑床常采用的脈沖當(dāng)量是 ~,根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量：縱向： ；橫向： 167?，F(xiàn)分述如下： 167。傳動(dòng)齒輪也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。 為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠，為了保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合， MCS51 系統(tǒng)的最小系統(tǒng)用一片 80C51 外擴(kuò)一片EPROM 就能滿(mǎn)足功能的要求，對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，可以利用 MCS51 的擴(kuò)展功能，構(gòu)成功能強(qiáng)、規(guī)模較大的系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)： 根據(jù)機(jī)床要求，采