【正文】 5 7 ) 0 . 4 3 6G J c fT T T N m N m? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)以上計算結(jié)果和查表初選 130BF001型反應(yīng)式步進(jìn) 電動機(jī)，其轉(zhuǎn)動慣量 kg cm??；而進(jìn)給傳動系統(tǒng)的負(fù)載慣量 kg cm??；對于開環(huán)系統(tǒng)，一般取加速時間 ? 。 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度最小值為 m i n m i n1 1 1 1 1 1 1 0 . 0 0 5 2 4 84 2 7 . 7 3 6 5 4 . 4 9 7 2 3 . 5 1s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 故 m in 191 /K N m?? 已知扭矩作用點之間的距離 2 355L mm? ，滾珠絲杠的剪切模量 ? 410MPa? ，滾珠絲杠的底徑 2 mm? ，則有 4 4 1 2 4 6232 3 . 1 4 2 7 . 9 1 0 8 . 1 1 0 1 03 2 3 2 3 5 5 1 0dGK L? ???? ? ? ? ??? ?? 1 3 5 6 6 .0 4 /N m rad?? 電動機(jī) 的選型與計算 （ 1）計算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 已知滾珠絲杠的密度 337. 8 10 /kg cm? ??? ，則有 3 4 21 0 . 7 8 1 0 1 . 3 8nr j jjJ D L k g c m??? ? ? ?? （ 2）計算折算到絲杠軸上的移動部件的轉(zhuǎn)動慣量 已知橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量為 m=。則滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度 bK 為： 223 m a x2 2 . 3 4 sinb Q aK d Z F ?? ? ? 223 32 2 . 3 4 6 . 7 5 1 5 2 4 0 1 . 1 9 ( )2? ? ? ? ? ? /Nm?? 查表得滾珠與滾道的接觸剛度 683 /K N m?? ，滾珠絲杠的額定動載 aC ? 20200N 。當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 300Ya L mm?? 時，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 minsK 2 2532m i n 3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 4 2 7 . 7 3 /4 4 3 0 0s YdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 當(dāng) 100Ja L mm?? 時，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 maxsK 2 2532m a x 3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 1 2 8 3 . 2 1 /4 4 1 0 0s JdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 已知滾動體直徑 ? mm，滾動體個數(shù) Z= 60???。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但載荷量須預(yù)先設(shè)定而且不能改變。 本次設(shè)計采用的是內(nèi)循環(huán)的絲杠螺母副，精度為 3級，兩端采用了小圓螺母為軸向定位絲杠螺母副采用的預(yù)緊方式為單螺母消除間隙方法。 （ 7）不能自鎖。 （ 6）制造工藝復(fù)雜。也就是說，絲杠和螺母可以作為主動件。 （ 3）運(yùn)動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高。滾珠絲杠螺母副的傳動效率為 ，比普通絲杠高 34 倍。螺母上有滾珠的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動，因而迫使螺母軸向移動。 三、 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校核 ,滾珠絲杠的額定動載荷 20200aCN? ，已知其軸向載荷 m a x F N?? ，滾珠絲杠 的轉(zhuǎn)速 m a x 16 6. 67 / m inn n r?? ，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) ? ，則有 3 6 3 620200( ) 1 0 ( ) 1 02 4 0 1 . 1 9 1 . 2aawCLrFf? ? ? ?? 10 r?? 10 3445360 60 h LL h hn ?? ? ?? 本車床數(shù)控化改造后，滾珠絲杠螺母副的總工作壽命 34 45 3 15 00 0hL h h??，故滿足要求。 滾珠絲杠螺母及其支承結(jié)構(gòu)圖 滾珠絲杠螺母副承載能力校核 和設(shè)計 一、 已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑 2 mm? ，已知滾珠絲杠螺母副的最大受壓長度 1 300L mm? ，絲杠水平安裝時，取 1 1/3K? ，查表 得 2 2K? ，則有 4 455212 221 1 2 7 . 91 0 2 1 0 4 4 8 8 3 1 . 2 13 3 0 0c dF K K N NL? ? ? ? ? ? ? 本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為 9amaxFN? ，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷 cF 的值，故滿足要求。滾珠絲杠工作時要發(fā)熱，其溫度高于床身。角接觸軸承，組合方式為 DDB。因此在進(jìn)給傳動中面對面組合用得較多。 角接觸軸承的組合配置形式有面對面的組合、背靠背組合、同向組合、一對同向與左邊一個面對面組合。滾針 — 圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。 角接觸軸承，在這兩種軸承中， 60176。因此在此課題中采用兩端固定的方式，以實現(xiàn)高剛度、高精度以及對絲杠進(jìn)行拉伸。 （ 3）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 2md 滾珠絲杠螺母的安裝方式擬采用一端固定、一端游動支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個固定支承之間的距離為 L=行程 +安全行程 +2余程 +螺母長度 +支承 ≈（ ～ ）行程 +（ 25～ 30） 0L 取 L=( 200+30 6)mm=460mm 02 m a x 4 6 0 4 6 00 . 0 7 8 0 . 0 7 8 1 5 . 5 45 . 3 3m FLd m m? ?? ? ? ? （ 4）初步確定滾珠絲杠螺母副的型號 根據(jù)以上計算所得的 0L 、 amC 、 2md 和結(jié)構(gòu)的需要，初步選擇南京工藝裝備公司生產(chǎn)的FF型內(nèi)循環(huán)螺母，型號為 FF32065，其公稱直徑 0d 、基本導(dǎo)程 0L 、額定動載荷 aC 和螺紋底徑 2d 如下： 0 32d mm? 0 6L mm? 20200 amC N C N? ? ? 2227 .9 15 .5 4md m m d m m? ? ? 7 滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速 maxmnn? ，已知 6 max 1 / minvm? ，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程 0 6L mm? ，則 m a xm a x 01000 1 0 0 0 1 1 6 6 . 6 7 /6vn r mL ?? ? ? 3 60100 mwam m h acFfC n L ff? 3 2 3 7 0 . 3 4 1 . 36 0 1 6 6 . 6 7 1 5 0 0 0 1 6 5 8 5 . 81 0 0 1 1 NN?? ? ? ? ??? （ 2）根據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，確定各傳動齒輪的齒數(shù)分別為 1 20z? 、 2 60z ? 、 3 20z ? 、 4 42z ? ，模數(shù) m=2，齒寬 b=20mm。 具體方案的設(shè)計 計算 和選擇 主切削力及其切削分力計算 已知機(jī)床主電動機(jī)的額定功率 mP 為 ，最大工件直徑 D=400mm，主軸計算轉(zhuǎn)速n=85r/m。 伺服系統(tǒng)的控制方式有模擬控制和數(shù)字控制，每種方式又有多種不同的控制算法 。 控制系統(tǒng)方案的確定主要包括執(zhí)行元件控制方式的確定和系統(tǒng)伺服控制方式的確定。目前在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，也常采用廣電脈沖傳感器，既測量電動機(jī)的角位移，又通過計時而獲得速度。一般來說半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)主要采用角位移傳感器。如被測量為直線位移，則應(yīng)選尺狀的直線位 移傳感器，如光柵尺、磁尺、直線感應(yīng)同步器等。以降低成本，提高性價比。因而，隨著微處理器技術(shù)和電力電子半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，交流伺服系統(tǒng)的性能有了很大提高，它不存在電刷磨損問題，維修也方便， 因此 隨著價錢的逐年降低它在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用也越來越廣泛。由于直流電動機(jī)具有優(yōu)良的靜、 動態(tài)特性，并且易于控制，因 而在 20世紀(jì) 90年代以前，一直是閉環(huán)系統(tǒng)中執(zhí)行元件的主流。 選擇 半閉環(huán)控制系統(tǒng)中一般采用直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)或液壓伺服馬達(dá)作為驅(qū)動元件。因為它可以將全部機(jī)械傳 動及執(zhí)行機(jī)構(gòu)都封閉在反饋控制環(huán)內(nèi)，其誤差可以通過控制系統(tǒng)得到補(bǔ)償，因而可達(dá)到很高的精度。如圖所示： 半閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖 ． 1 控制方案的確定 閉環(huán)或半閉環(huán)控制方案的選擇主要取決于機(jī)床精度要求。 ，只是位置檢測器不是安裝在工作臺上，而是安裝在伺服電動機(jī)的軸上。這種系統(tǒng)對工作臺實際位移量進(jìn)行自動檢測并與指令值進(jìn)行比較，用差值進(jìn)行控制。 （ closedloop control system）則是由信號正向通路和反饋通路構(gòu)成閉合回路的自動控制系統(tǒng)，又稱反饋控制系統(tǒng)。數(shù)控裝置根