【正文】 24 420 . 7 8 1 0 ( ) 2 7 . 85zJ k g c m k g c m?? ? ? ? ? ? ? （ 4）計算加在電動機軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量 dJ 1 2 3 422111( ) ( )d z z z z r LJ J J J J J Jii? ? ? ? ? ? 11 2110 . 4 ( 3 2 . 3 0 . 4 ) ( 7 . 8 1 . 3 8 0 . 2 8 )9 6 . 2 5? ? ? ? ? ? cm?? （ 5）計算折算到電動機軸上的切削負(fù)載力矩 cT 已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力 m a x F N?? ，絲杠每轉(zhuǎn)一圈，機床執(zhí)行部件軸向移動的距離 L=6mm=，進(jìn)給傳動系統(tǒng)的傳動比 i= =，則有 24 01 .19 06 32 2 4 5 5ac FLT N m N mi?? ?? ? ? ? ???? （ 6）計算折算到電動機 上的摩擦負(fù)載力矩 T? 已知在不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力矩 0 345FN? ? ，則有 0 3 4 5 0 . 0 0 6 0 . 0 6 22 2 3 . 1 4 0 . 8 5 6 . 2 5FLT N mi?? ?? ?? ? ? ???? （ 7）計算由滾珠絲杠預(yù)緊力 pF 產(chǎn)生的并折算到電動機軸上的附加負(fù)載力矩 fT 已知滾珠絲杠螺母副的效率 0 ? ? ，滾 珠絲杠螺母副的預(yù)緊力 pF 為 m a x1 8 0 0 .43paF F N?? 0 220 8 0 0 . 4 0 . 0 0 6( 1 ) ( 1 0 . 9 8 ) 0 . 0 0 5 72 2 3 . 1 4 0 . 8 5 6 . 2 5pf FLT N mi ??? ?? ? ? ? ? ???? 折算到電動機軸上的負(fù)載力矩 T的計算。 空載時（快進(jìn)力矩），為 ( 0 . 0 6 2 0 . 0 0 5 7 ) 0 . 0 6 8K J fT T T N m N m?? ? ? ? ? ? ? 切削時（工進(jìn)力矩），為 ( 0 . 4 3 0 . 0 0 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，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 ? 。當(dāng)機床以最快進(jìn)給速度 1000 / minv mm? 運動時電動機的最高轉(zhuǎn)速為： m a x 1000 6 . 2 5 / m in 1 0 4 1 . 6 7 / m in6n r r? ? ? 12 m a x2 ()6 0 9 8 0ap m dainT J Jt???? 2 3 . 1 4 1 0 4 1 . 6 7 6 . 2 5 ( 4 . 6 2 . 8 )6 0 9 8 0 0 . 0 5? ? ?? ? ??? 1 0 2 .9 1 0 .0 8kg f cm N m? ? ? ? （ 8）計算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需的折算到電動機軸上的各種力矩 計算空載啟動力矩 qT ( ) ( 1 0 . 0 8 0 . 0 6 2 0 . 0 0 5 7 ) 1 0 . 1 5q a p fT T T T N m N m?? ? ? ? ? ? ? ? ? 計算快進(jìn)力矩 KJT ( 0 . 0 6 2 0 . 0 0 5 7 ) 0 . 0 6 8K J fT T T N m N m?? ? ? ? ? ? ? 計算工進(jìn)力矩 GJT ( 0 . 4 3 0 . 0 0 5 7 ) 0 . 4 4G J c fT T T N m N m? ? ? ? ? ? ? （ 9）選擇驅(qū)動電動機的型號 根據(jù)以上計算和查表選擇國產(chǎn) 150BF002型電動機，其主要參數(shù)如下：相數(shù)， 5；步距角， /??；最大靜轉(zhuǎn)矩， ? ；轉(zhuǎn)動慣量， cm? ；最高空載啟動頻率，2800Hz；運行頻率， 8000Hz；分配方式，五相十拍。 確定最大靜轉(zhuǎn)矩 sT ： 機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩 1sT 的關(guān)系為： 1 qsTT ? 1 10 .15 10 . 51 51qs TT N m N m? ? ? ? ? 機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩 qT 與所需的步進(jìn)電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩 2sT 的關(guān)系為： 2 0 .4 4 1 .4 70 .3 0 .3GJs TT N m N m? ? ? ? ? 取 1sT 和 2sT 中的較大者為所需的步進(jìn)電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩 sT? ? 。本電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩為 ? ，大于 sT ，可以在規(guī)定的時間 內(nèi)正常啟動，故滿足要求。 驗算慣量匹配，為了使機械傳動的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量 LJ 與伺服 13 電動機的轉(zhuǎn)動慣量 mJ 之比一般應(yīng)滿足下式： 1dmJJ?? 因為 4 .7 2 5 0 .4 3 6 [ 0 .2 5 ,1 ]9 .8dmJJ ? ? ?，故滿足慣量匹配要求。 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用 由于 本設(shè)計所選步進(jìn)電動機采用半閉環(huán)控制，可在電動機的 尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機的步距角 ?? ，可知電動機轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出 360/ 480?? 個步進(jìn)脈沖?？紤]到增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的 A、 B相信號，可以送到四倍頻電路進(jìn)行電子四細(xì)分，因此，編碼器的分辨力可選 120線。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，電動機轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號。 此次設(shè)計選用的編碼器型號為： ZLKA12005VO10H 盤狀空心型，孔徑 10mm，與電動機尾部出軸相匹配，電源電壓 +5V，每秒輸出 120個 A/B脈沖，信號為電壓輸出。 機械傳動系統(tǒng) 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析 滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 60 m in 1 9 1 1 0 /K K N m? ? ?，機床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量分別為 m 、 sm ，滾珠絲杠螺母副和機床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為1/ 3dsm m m?? ，已知 m=，則： 233 . 2 6 4 7 . 8 1 0 4 . 0 14sm k g? ?? ? ? ? ? ? 11( 3 0 . 6 1 4 . 0 1 ) 3 1 . 9 533dsm m m k g k g? ? ? ? ? ? 60 1 9 1 1 0 / 2 4 4 5 /3 1 .9 5nc dK ra d s ra d sm? ?? ? ? 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量為 2 2 2( 9 . 8 4 . 2 7 5 ) 6 . 2 5 8 8 0 . 0 0 8 8siJ J k g c m k g c m k g m? ? ? ? ? ? ? ? ? 已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 1 3 5 6 6 .0 4 /sK K N m ra d?? ? ?，則 1 3 5 6 6 . 0 4 1 2 4 1 . 6 /0 . 0 0 8 8sntsK r a d sJ? ? ? ? 由以上計算可知，絲杠 — 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率 nc? 、扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的 14 最低固有頻率 nt? 都比較高。一般按 300 /n rad s? ? 的要求來設(shè)計機械傳動系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。 機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析 （ 1）計算機械傳動系統(tǒng)的反向死區(qū) ? 已知進(jìn)給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值 6m in 1 9 1 1 0 /K N mm?? ，導(dǎo)軌的靜摩擦力為 0 460FN? ，則 3 3 30 6m i n2 2 4 6 02 1 0 1 0 4 . 8 2 1 01 9 1 1 0F m m m mK?? ??? ? ? ? ? ? ? ?? 即 8mm??? ? ? ，故滿足要求。 （ 2）計算機械傳動系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差 maxk? 3m a x 0 m i n m a x11( ) 1 0k F KK? ? ? ? 3366114 6 0 ( ) 1 0 0 . 7 1 1 01 9 1 1 0 2 7 1 1 0 mm?? ? ? ? ? ??? 即 m a x 0. 71 6k mm? ? ???，故滿足要求。 （ 3）計算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差 已知負(fù)載力矩 68KJT T N mm? ? ?，扭矩作用點之間的距離 2 355L mm? ，絲杠底徑 2 mm? ，則有