【正文】 已知電動機轉軸上的總轉動慣量 eqJ = 16 2cmkg? ，電動機轉子自身的轉動慣量 233 cmkgJm ?? ，查表 45 可知電動機轉軸不帶任何負載時的最高空載起動頻率 qf =1800Hz 。 3）最快空載移動時電動 機運行頻率校核 最快空載移動速度 maxv = 6000 mm/min 對應的電動機運行頻率 maxf = 10000 Hz。 m，大于快速空載起動時的負載轉矩 1eqT = 178。 ）Hz=10000(Hz)。 m，滿足要求。從 130BYG5501 的運行矩頻特性圖 64可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉矩 fTmax ≈ 17 N178。 （ 4）步進電動機的性能校核 1）最快工進速度時電動機輸出轉矩校核 任務書給定 Z 向最快工進速度 fvmax =800mm/min，脈沖當量δ = mm/脈沖，求出電動機對應的運行頻率 ffmax = 800/（ 60179。本例中取安全系數 K = 4，則步進電動機的最大靜轉矩應滿足： mNmNTT eqj ?????? a x （ 48） 對于前面預選的 130BYG5501 型步進電動機，由表 45可知，其最大靜轉矩 maxjT = 20 N178。 m （ 3）步進電動機最大靜轉矩的選定 考慮到步進電動機采用的是開環(huán)控制 ，當電網電壓降低時，其輸出轉矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉。 m ） 15 最后由式（ 66），求得最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩 2eqT = tT + fT = N178。則有： fteq TTT ??2 （ 46 ） 其中，折算到電 動機轉軸上的最大工作負載轉矩 tT 。 m （ 45） 2）最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩 2eqT ， 2eqT 包括三部分：折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩 tT ，移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩 fT ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩 0T 。則由式（ 62）求得： 14 )( 4m a x mNT a ???? ???? ?? 由式（ 410）可知，移動部件運動時，折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩為： i PGFT hcf ??? 2 )( ?? （ 44） 式中 ? —— 導軌的摩擦系數，滑動導軌取 ； cF —— 垂直方向的工作負載，空載時取 0； η —— Z 向傳動鏈總效率，取 。 將以上各值代入式（ 63），算得 mn =1200 r/min。則有： faeq TTT ?? max1 （ 41） 根據式（ 49），考慮 Z 向傳動鏈的總效率η，計算快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩： ?? 1602m ax ?? a meqa t nJT （ 42） 式中 mn —— 對應 Z 向空載最快移動速度的步進電動機最高轉速，單位為r/min； at —— 步進電動機由靜止到加速至 mn 轉速所需的時間， 單位為 s。 1）快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩 eqT eqT 包括三部分：快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩 maxaT ，移動部件運動時折算到電 動機轉軸上的摩擦轉矩 fT ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩 0T 。在設計減速箱時，初選的 Z 向步進電動機型號為 130BYG5501，從表 45 查得該型號電動機轉子的轉動慣量 233 cmkgJm ?? 。 參照表 41，可以算得各個零部件的轉動慣量如下（具體計算過程從略）：滾 珠 絲 杠 的 轉 動 慣 量 sJ = ； 拖 板 折 算 到 絲 杠 上 的 轉 動 慣 量wJ = 2cmkg? ；小帶輪的轉動慣量 1zJ = 2cmkg? 。 步進電動機的計算與選型（縱向） （ 1）計算加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量 eqJ 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0d =40 mm，總長（帶接桿 )l=1560 mm，導程 hP ＝ 6 mm，材料密度23 / cmkg???? 。 （ 11）確定實際所需同步帶寬度 sb sb ≥ 00 )( PKPbzds 式中 0sb — 選定型號的基準寬度，由表 321 查得 0sb = ； zK — 小帶輪嚙合齒數系數， 由表 322查得 zK =1。 （ 10）計算基準額定功率 0P 10 00 )( 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 的單位長度的質量，由表 321查得 m=； 12 v—— 同步帶的帶速，由上述（ 5）可知 v= m/s。 （ 9） 校驗帶與小帶輪的嚙合齒數 mZ mZ = 7)](22[122 1 ??? ZZaZPe nt b??，嚙合齒數 6大，滿足要求。選取接近的標準節(jié)線長度pL =381mm，相應齒數 40?bZ 。 （ 6）確定大帶輪齒數 2Z 和大帶輪節(jié)圓直徑 2d 大帶輪齒數 2Z =i 1Z =18,節(jié)圓直徑 2d =。 （ 5） 確定 小帶輪齒數 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= 4kW。 / ≈ 478（ W）。 m，對應的輸出功率為 OUTP = n179。α ) = 10000（ Hz）。 （ 3）確定帶的設計功率 dP 預選的步進電動機在轉速為 1200 r/min 時，對應的步進脈沖頻率為： maxf = 1200179。 （ 2）主動輪最高 轉速 1n 由 Z向拖板的最快移動速度 maxzv =6000mm/min，可以算出主動輪最高轉速 1n =（ maxzv / z? ）179。 圖 41 130BYG5501 步進電機運行矩頻特性 （ 1）傳動比 i的確定 已知電動機的步距角α = ，脈沖當量 z? = mm/脈沖，滾珠絲杠導程 hP = 6 mm。 m，十拍驅動時步距角為 。 m之間選擇。 設計同步帶減速箱需要的原始數據有：帶傳遞的功率 P；主動輪轉速 n和傳動比i；傳動系統的位置和工作條件等。 同步帶減速箱的設計（ 縱向） 為了滿足脈沖當量的設計要求和增大轉矩，同時也為了使傳動系統的負載慣量盡可能地減小，傳動鏈中常采用減速傳動。代入式（ 328） ,得臨界載荷 kF ≈ 51012 N，遠大于工作載荷 mF （ 1712N） 故絲杠不會失穩(wěn)。查表 331，取支承系數 kF = 2；由絲杠底徑 2d = , 得截面慣性矩 64/42dI ?? ≈ 10 4mm ；壓桿穩(wěn)定安全系數 K 取 3（絲杠臥式水平安裝 )；滾動螺母至軸向固定處的距離。 由表 327 知， 4 級精度滾珠絲杠任意 300 mm 軸向行程內行程的變動量允許 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 。 因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的 1/3，所以實際變形量可減小一半，取 2? = mm。滾珠絲杠預緊時，取軸向預緊力 YJF = mF /3≈ 571 N。 2 = 6，則滾珠總數量 ?Z ＝ 29179。固定端采取一對推力角接觸球軸承，面對面組配。將摩擦角 ? =10′，代入 ? = tanλ / tan(λ+ ? )，得傳動效率 ? = %。 2 = 6 圈，精度等級取 4 級 ，額定動載荷為 13200 N，滿足要求。 （ 3） 初選型號 根據計算出的最大動載荷，查表 331，選擇啟東潤澤機床附件有限公司生產的 FL4006 型滾珠絲杠副。 取滾珠 絲杠的使用壽命 T=15000 h，代入 0L = 60 n T / 610 ，得絲杠壽命系數 0L = （單位為： 610 r）。 選用矩形－三角形組合滑動導軌，查表 329，取 K= ， ? = ， 代入 mF ＝ )( GFKF zx ??? , 得工作載荷 mF ≈ 1712 N 。 滾珠絲杠螺母副的計算和選型（縱向） （ 1）工作載荷 mF 的計算 已知移動部件總重量 G=1300 N；車削力 cF = N， pF = N， fF = N。 由經驗公式（ 32），算得主切削力 cF ＝ N。 查 參考文獻 1 表 31，得： FCC ＝ 2795， FCx ＝ ， FCy ＝ ， FCn ＝－ 。 ，刃傾角 s? ＝－ 5176。以下是縱向車削力的詳細計算過程 設工件材料為碳素結構鋼， b? ＝ 650 Mpa；選用刀具材料為硬質合金 YT15； 8 刀具幾何參數為：主偏角 rk ＝ 60176。 脈沖當量的確定 根據設計任務的要求， X方向（橫向）