【正文】 《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表 3— 22 查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時，maxjqMM?? 則最大轉(zhuǎn)矩為： m a x ??? ?MM j 查表 3— 23中 130BF003 型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為 ，大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可以滿足要求。M ： 39。f — 導(dǎo)軌摩擦系數(shù) i — 齒輪降速比 ? — 傳動連總效率，一般可取 ~，取 則 ： fM =12039。 0M — 由于絲桿預(yù)緊里計算到電機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩（ ） 采用絲杠螺母副傳動時，上述各種轉(zhuǎn)矩（ ）可用下式計算 maxaM= ?J ? = ?J 2max 10602 ??atn? 18 將前面數(shù)據(jù)代入式中個符號意義同前 maxn = 10 00360m a x ?????pbav? ? r/min 起動加速時間 at =25ms ?J — 傳動系統(tǒng)計算到電機(jī)軸上的總等數(shù)轉(zhuǎn)動慣量 ? — 電機(jī)最大角加速度 maxn — 電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 maxv — 運(yùn)動部件最大快進(jìn)速度 (mm/min) b? — 步進(jìn)電機(jī)的步距角 at — 運(yùn)動部件從停止起加速到最大快進(jìn)速度所需時間（ S） b? — 脈沖當(dāng)量（ mm/step） ?J =（ ） maxn =1000 r/min maxaM= ?J ? = ?J 2max 10602 ??atn?= 2? ???? ?= 折算到 電機(jī)軸上的磨擦轉(zhuǎn)矩 fM fM =12039。 L 鋼材的密度為 310? （ ） 1J = 4D 310??L = 4?? 310?? （ ） =（ ） 2J = 4D 310??L = 284?? 310?? （ ） =（ ） sJ = 4D 310??L 17 L =1500mm=150cm D =45mm= 9 5 5 43 ????? ?sJ （ ） G — 溜板及刀架重力取 1500N. 代入公式可得： ?J = mJ ＋ 1J ＋ 2)( 21ZZ [( 2J ＋ SJ )＋ gG ( 2)2( 0?L )] =++ 2)4032( [(+)+ )( 2)( ?? =（ ） 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動系統(tǒng)慣車匹配問題： MJ / ?J =滿足慣量匹配的要求。 D — 圓柱體直徑。 ① 效轉(zhuǎn)動慣量計算 計算簡圖如前（ a）所示，根據(jù)《綜合作業(yè)指 導(dǎo)書》表 324，傳動系統(tǒng)計算到電機(jī)軸 16 上的總的轉(zhuǎn)動慣量 ?J 可由下式計算： ?J = mJ ＋ 1J ＋ 2)( 21ZZ [( 2J ＋ SJ )＋ gG ( 2)2( 0?L )] mJ — 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量（ ） 1J 。 mm 在表 323 中查出 130BF003 最大靜扭矩為 784N 可以滿足要求，但從表中看出 130BF003 步進(jìn)電機(jī)最高空載起動頻率為 1500HZ，不能滿足 kf =3333HZ的要求，此項指標(biāo)可暫不考慮，可以采用軟件開降速程序來解決。 65N b? －步距角，初選雙拍制為 ? －電機(jī)－絲桿的傳動效率，為齒輪、軸承、絲桿效率之積，分別為 0 9 、 和 。 最后應(yīng)使被選電機(jī)與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載慣量及機(jī)床要求的啟動頻率相匹配，并有一定余量，還應(yīng)使其最高工作頻率能滿足機(jī)床移動部件快速移動的要求。通用 M/ maxjM =～ ，maxjM 為步進(jìn)電機(jī)最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩， M 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計算 (1)有關(guān)齒輪計算 傳動比 ??? ??? PLi ?? 故取 Z1=18 Z2=30 m=2 mm B=20 mm 020?? mmmzd 3618211 ???? mmmzd 6030222 ???? mmhdd aa 402 *11 ??? mmhdd aa 642 *22 ??? mmdda 482 60362 21 ????? (2)轉(zhuǎn)動慣量計算： 工作臺質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量 2221 .) ()180( cmkgWJ P ??????? ?? ? 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 244144 k g c mLDJ Z ??????? ?? 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 12 244 .2 6 cmkgJ Z ????? ? 244 . cmkgJ Z ????? ? 電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量很少，可以忽略 因此，總的轉(zhuǎn)動慣量 12 12 )(1 JJJJiJ ZZZ ???? )()53( 2 ???? = 所需轉(zhuǎn)動力矩計算 快速空載啟動時所需力矩 0m a x MMMM fa ??? 最大切削負(fù)載時所需力矩 tfat MMMMM ???? 0 快速進(jìn)給時所需力矩 mNTJM na .21 44m a xm a x ??? ???? ? 當(dāng) maxnn? 時 aaman MM ? m i n/4 3/510000m a x rL ivn m an ???? m i n/00rL fDvLfnn iit ?????????? ?主 cmk gfmNM a . 4 ???? ?? ? iWLfiLFM f ???? 22 000 ??? 13 當(dāng) ?? ??f 時 cmk gfM f . ???? ???? )1(6 2021 ??? ?? iLFM y mNk gf c m .)( 2 ?????? ??? k gf c miLFM yt 0 ???? ???? ?? 所以，快速空載啟動所需轉(zhuǎn)矩 0m a x MMMM fa ??? cmNcmk g f . ????? 切削時所需力矩： tfat MMMMM ???? 0 7 7 ???? == 快速進(jìn)給時所需轉(zhuǎn)矩： cmNcmk g fMMM f . ?????? 由以上分析計算可知： 所需最大力矩 mazM 發(fā)生在快速啟動時 mazM == 步進(jìn)電機(jī)的選擇 首先必 須保證步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大于所負(fù)載需的轉(zhuǎn)矩。 即：△ L=△ L1。 已知條件： 工作臺質(zhì)量（根據(jù)圖紙粗略計算） W=30kgf=300N 時間常數(shù) T=25ms 滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L0=4mm 左旋 行程 S=160mm 脈沖當(dāng)量： ?p? mm/step 步距角： ?? /step 快速進(jìn)給速度： 1max ?V m/min 切削力計算 橫向進(jìn)給量縱向的 1/2～ 1/3，取 1/2 9 則： 切削力約為縱向的 1/2 k gfNF Z ???? 在切斷工件時 Nk g fFF Zy ????? (3) 滾珠絲杠設(shè)計計算 1)強(qiáng)度計算：對于燕尾型導(dǎo)軌： 由《數(shù)控技術(shù)》可知，導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力： )( WFfKFP ZX ???? 式中 K= f? =～ 取 則 Nk g fP 1 0 0 0 0) 0 5( ??????? N 2)強(qiáng)度計算： 壽命值61060L inT? 150001560 6 ???? 最大動負(fù)載 查表得：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) ?wf 硬度系數(shù) 1?Hf 則 Q k g fN 8 8 7 0 ?????? N 根據(jù)最大動負(fù)荷 Q的值，可選則滾珠絲杠的型號。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和 機(jī)床大拖板連接起來，以保證其同軸，提高傳動精度。 采用微機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，由 I/O 接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級齒輪減速滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動。例如采用預(yù)加負(fù)載導(dǎo)軌和滾珠絲杠副等?？s短傳動鏈可以提高系統(tǒng)的傳動剛度，減小傳動鏈誤差。例如采用間隙齒輪等。如采用滾珠絲杠螺母傳動副、滾動導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌等。 為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計機(jī)械傳動裝置時，通常提出低摩、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜尼比的要求。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機(jī)或位流伺服電機(jī)驅(qū)動。開環(huán)系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。 開環(huán)控制系統(tǒng)中，沒有反饋電路，不帶檢測裝置，指令信號是單方向送的。 設(shè)計方案 數(shù)按系統(tǒng)運(yùn)動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位 /直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。 8. 運(yùn)動傳遞 運(yùn)動傳遞是指各組成要素之間不同類型運(yùn)動的變換和傳輸以及以運(yùn)動控制為目的的優(yōu)化。 在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟，硬件 的保證下，完成數(shù)據(jù)采集，分析，判斷，決策，以達(dá)到信息控制的目的。接口應(yīng)保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定模式進(jìn)行傳遞。 （ 2）放大 在兩個信號強(qiáng)度相差懸殊的環(huán)節(jié)間，經(jīng)接口放大，達(dá)到能量的匹配。機(jī)電一體化系統(tǒng)對控制和信息處理單元基本要求是：提高信息處理速度，提高可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力以及完善系統(tǒng) 自診斷功能，實現(xiàn)信息處理智能化和小型化，標(biāo)準(zhǔn)化。 將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中，存儲，分析，加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令控制整個系統(tǒng)有目的地運(yùn)行。 根據(jù)控制信息和指令，驅(qū)動對象完成要求的動作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是運(yùn)動部件，一般采用機(jī)械，電磁，電液等機(jī)構(gòu)。 對系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的內(nèi)部和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，變成可識別信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過分析，處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。機(jī)電一體化系統(tǒng)一方當(dāng)面要求驅(qū)動的高效率和快速響應(yīng)特 性，同時要對水，油，溫度，塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的輸出功能，是機(jī)電一體化產(chǎn)品的顯著特征之一。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)性能，水平和功能的提高，機(jī)械本體要在機(jī)械結(jié)構(gòu)，材料，加工工藝以及幾何尺