【正文】 五相十拍的經(jīng)表查得 ：λ=則 =λ==所以所選步進(jìn)電機(jī)合乎要求T=(fnf0) （46）式中：T為加減速時(shí)間，Jr和Jl分別為轉(zhuǎn)子，負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）β為電機(jī)得步距角（176。=10mm ， η=則 M。為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取η。) （45）式中：Fyj為滾珠絲杠預(yù)加負(fù)載，即預(yù)緊力，一般取1/3Fm。附加摩擦力矩 M。為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（cm）。 L=130mm查表得：JD=4 綜上可知：J=JD+Js+JG+J30+J40+J60+J50+2J45 （43） = 又由于 V ==2236mm/min則：Mka==(3)力矩的折算：1）Mkf空載摩擦力矩Mkf= （44）式中：G為運(yùn)動(dòng)部件的總重力（N）； f180。由于減速機(jī)構(gòu)為一對(duì)齒輪傳動(dòng)，且第一級(jí)i=1,則可分別求出各齒輪與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：n=45,m=,其分度圓直徑d==S=27mm 則:J45== n=40,m=,其分度圓直徑d==60mmS=27mm 則:J40==n=30,m=,其分度圓直徑d==45mmS=27mm 則:J30== n=45,m=,其分度圓直徑d==S=30mm 則:J45== n=50,m=,其分度圓直徑d==75mmS=30mm 則:J50== n=60,m=,其分度圓直徑d==90mmS=30mm 則:J60== 兩輸入輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:J輸入== 。M為工作臺(tái)質(zhì)量（kg）.由于L。(1)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js Js=Js/i，i為絲杠與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比由于i=1則: Js==()17010=( )(2)工作臺(tái)質(zhì)量折算工作臺(tái)是移動(dòng)部件，其移動(dòng)質(zhì)量慣量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)量JG:JG=（）M( ),式中：L。）步]，對(duì)于軸、軸承、齒輪、聯(lián)軸器，絲杠等圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式為J=(),對(duì)于鋼材，(),則上式轉(zhuǎn)化為J=(),式中：Mc為圓柱體質(zhì)量（kg）。vmax為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（mm/min）。nmax為與運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）。初選電機(jī)型號(hào)為: ： 縱向電機(jī)步距角相數(shù)驅(qū)動(dòng)電壓電流90BYG5502 550V3A靜轉(zhuǎn)矩空載起動(dòng)頻率空載運(yùn)行頻率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量重量 2200 ≥3000040 圖41 電機(jī)簡(jiǎn)圖： =J=J10() 由于：nmax=(r/min)則： Mka=J()式中：J為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）。步距角θb 及減速比 i與脈沖當(dāng)量δp 和絲杠導(dǎo)程 L0 有關(guān)。~ 。4 步進(jìn)電機(jī)的選擇 縱向步進(jìn)電機(jī)的選擇 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量，它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。通常參照機(jī)器大修期限決定軸承的預(yù)期使用壽命。 由手冊(cè)查得的基本額定動(dòng)載荷C是以L(fǎng)10=1，可靠度為90%為依據(jù)的。 L10基本壽命，常以10r為單位（當(dāng)壽命為一百轉(zhuǎn)時(shí)，L10=1）。的推力軸承只能承受軸向力，其當(dāng)量動(dòng)載荷Pa=Fa。的圓柱滾子軸承與滾針軸承只能承受徑向力，當(dāng)量動(dòng)載荷Pr=Fr。Fa/Cor反映軸向載荷的相對(duì)大小，它通過(guò)接觸角的變化而影響e值。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng)Fa/Fr≤e時(shí)，Y=0,P=Fr,即軸向載荷對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷的影響可以不計(jì)。 上表中，e是一個(gè)判斷系數(shù)，它是適用于各種X,Y系數(shù)值的Fa/Fr極限值。當(dāng)量動(dòng)載荷P的計(jì)算公式是：P= （314） 軸承滾動(dòng)當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算的X,Y值軸承類(lèi)型 Fa/Cor e 單向軸承雙列軸承Fa/Fr≤eFa/FreFa/Fr≤eFa/FreX Y XY XYXY 角接觸球軸承α=15176。(1) 當(dāng)量載荷滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。徑向基本額定動(dòng)載荷Cr對(duì)向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。也就是說(shuō)，在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作10r而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為90%。不同可靠度，特殊軸承性能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱(chēng)為修正額定壽命。實(shí)際選擇軸承時(shí)常以基本額定壽命為標(biāo)準(zhǔn)。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。=d3+（1~2） D≤100mm時(shí)n=4D100mm時(shí)n=6m由結(jié)構(gòu)確定，在這里均取3mm,d3為螺釘直徑.（1）D=6通蓋尺寸，內(nèi)加密封圈d3取M4螺釘 = == d=18m=3（2）D=37通蓋尺寸 d3取M4螺釘= == d=25m=3 絲軸承的選型與校核選用型號(hào) 7602025TVP的60゜推力角接觸軸承 軸徑 d=25mm 外徑d=52mm 寬度B=15mm 球徑Dw= 球數(shù)Z=16 動(dòng)載荷Ca=22000N 靜載荷Coa=44000N 預(yù)加載荷500N 極限轉(zhuǎn)速2600r/min..2 校核 大部分滾動(dòng)軸承是由于疲勞點(diǎn)蝕而失效的。=d3+（1~2） D≤100mm時(shí)n=4D100mm時(shí)n=6m由結(jié)構(gòu)確定，在這里均取3,d3為螺釘直徑.（1）D=26時(shí)的尺寸 =nd31 則d3= 取M4的螺釘=26+= =+====m=3（2）D=37d3= 取M4的螺釘=37+==+===m=3mm 通蓋 圖36 通蓋=D+(2~)d3+2S2(有套環(huán))=D。軸承合乎要求。極限轉(zhuǎn)速（脂潤(rùn)滑）1000803182651700N1050N19000r/min（2）減速器輸出端的軸承選擇：d=25mm則其型號(hào)為：， 深溝球軸承型號(hào)dDB額定動(dòng)負(fù)荷C額定靜負(fù)荷C。=(D2D1)=()====30c===10(不小于10)r==5n===輸入齒輪d=18ha=hf===da=Z==45齒輪精度按：GB1009588 6級(jí)精度 ，其適應(yīng)于高速度下平穩(wěn)回轉(zhuǎn)并要求有最高效率和低噪音，傳動(dòng)效率為99%。==D。===(D2+D1)=(+40)==()==da=Z==75===30r==5c==10(不小于10)n==輸入齒輪d=18ha=hf===da=2==60第三對(duì)齒n=30與n=60嚙合時(shí)，輸出齒輪d=25D1==40Da=Z==90D2=。 圖32 齒輪結(jié)構(gòu)圖則由上列數(shù)據(jù)可知= da= d=18mm ha=mn= hf==輸出軸用圖32結(jié)構(gòu)則由公式得 d=25mm==40mm=(57+40)== =da=d。=（~4）mn 但是不小于8mm 圖31 齒輪結(jié)構(gòu)圖因此輸入軸齒輪d=18mm====57mm=(57+)==da=d。軸材料為45號(hào)鋼，精度5級(jí)。．軸的計(jì)算：（縱向輸入軸）由公式：d ≥=A （310）可初選軸的直徑由于T=,由于采用的是45號(hào)鋼，正火硬度[]為170217HBS,扭曲疲勞極限1=124，軸材料的許用切應(yīng)力為45MPa則對(duì)于縱向輸入軸： d輸入= （311）==在這里，d為軸的直徑(mm),T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（）, []為軸材料的許用切應(yīng)力（MPa）,則縱向輸入軸軸徑取18mm,輸出軸軸徑取25mm 對(duì)于橫向輸入軸： d輸入= （312）==12mm橫向輸入軸軸徑可取18mm，輸出軸軸徑可取25mm。 減速器箱體的設(shè)計(jì)一般機(jī)床數(shù)控改造后，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的脈沖當(dāng)量是一不可改變的值，為了實(shí)現(xiàn)多脈沖當(dāng)量的任意選擇，我們可在步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間加一個(gè)減速機(jī)構(gòu)，下面即是對(duì)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 =177。FmL/EA = 177。+10180。/tg(2176。=6mm，dm=50mm，(2)橫向滾珠絲杠的校核1)傳動(dòng)效率計(jì)算η=tg λ/tg (λ+φ)=tg2176。11180。．橫向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟(1)型號(hào)選擇1) 最大工作載荷計(jì)算 　由于導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌，則：k= f ′= ，F(xiàn)l為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷，F(xiàn)l=2144N ， Fv=5360N ， Fc=1340N ，G=60kg ， t=15000h，最大工作載荷：F m=kFl+ f ′(Fv+2Fc+G) =+(5360+21340+) =2)最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算v橫=1400r/min n橫絲= v橫1/2 / L。fz為絲杠的支撐方式系數(shù)由表31查得。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷為Fk=fzπEI/L （39）式中：E為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼E= Mpa。 = 2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2 采用有預(yù)緊的方式，因此用公式 δ2= (38) = =在這里 =1/3Fm=1/=597NZ=π dm/Dw= ZΣ==絲杠的總變形量δ=δ1+δ2=+=,故所選絲杠合格。)=92% (36)2)剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。19180。19180。19180。 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為CD63，主要參數(shù)為Dw=,L。即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷Coa是否充分地超過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷Fm,一般使Coa/Fm=2~3.初選滾珠絲杠為：外循環(huán)，因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴，并且較難安裝。V縱向=n縱向=v縱向1/2 /L。L0為絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得L。n為絲杠轉(zhuǎn)速（r/min）,n=。進(jìn)給抗力Fx與進(jìn)給方向平行且相反指向，設(shè)計(jì)或校核進(jìn)給系統(tǒng)是要用它。 （32）1）車(chē)削抗力分析 車(chē)削外圓時(shí)的切削抗力有Fx、Fy、Fz，主切削力Fz與切削速度方向一致，垂直向下，是計(jì)算車(chē)床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。在特殊使用場(chǎng)合，如核反應(yīng)堆中的滾珠絲杠副，可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作。實(shí)踐證明，滾珠絲杠副的使用壽命比普通滑動(dòng)絲杠副高5~6倍。（6） 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)驅(qū)動(dòng)相同的部件和裝置時(shí)，由于反應(yīng)靈敏，無(wú)阻滯，無(wú)滑移，其啟動(dòng)的同時(shí)性，運(yùn)行中的速度和位移等，都具有準(zhǔn)確的一致性，這就是所謂同步性好。（5） 定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副具有傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可以預(yù)緊等特點(diǎn)，所以滾珠絲杠副在工作過(guò)程中溫升較小，無(wú)爬行。因此，在某些機(jī)構(gòu)中，特別是垂直升降機(jī)構(gòu)中使用滾珠絲杠副時(shí)，必須設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)的裝置。正逆?zhèn)鲃?dòng)的效率幾乎可高達(dá)98%。所以滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)，低速時(shí)無(wú)爬行。與滑動(dòng)絲杠副或液壓缸傳動(dòng)相比，有以下主要特點(diǎn)：（1） 傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠的傳動(dòng)效率可達(dá)85%~98%，為滑動(dòng)絲杠副的2~4倍，由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高，對(duì)機(jī)械小型化，減少啟動(dòng)后的顫動(dòng)和滯后時(shí)間以及節(jié)約能源等方面，都具有重要意義。改造后機(jī)床的啟動(dòng)、停機(jī)均由數(shù)控系統(tǒng)完成，故拆除原機(jī)床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。掛輪箱、走刀箱拆除，在此兩個(gè)位置分別裝控制螺紋加工的主軸脈沖編碼器和拖板軸向伺服元件功率步進(jìn)電機(jī)及減速箱。(5) 拖板箱采用數(shù)控系統(tǒng)控制。自動(dòng)刀架不但可代替普通車(chē)床手動(dòng)刀架，還可用作數(shù)控機(jī)床微機(jī)控制元件。③采用