【正文】 1）傳動效率η計算 η==tgλ/tg(λ+φ)=tg2o11 ’/tg(2o11 ’+10’)=93%2) 剛度驗算 1. 絲杠的拉壓變形量δ1=177。FmL/EA=177。320/104π252=177。 δ2= = =在這里Fyj=Fm/3= Z=πdm/Dw=50/= Z∑=1=絲杠的總變形量 δ=δ1+δ2=+=，故所選絲杠合格（3）滾珠絲杠螺母副的精度等級：數(shù)控機床根據(jù)定位精度的要求通常選用15級精度的滾珠絲杠，15級度絲杠的行程公差數(shù)值如表（2）所示：項目符號有效行程lm/mm精度等級12345 目標行程公差ep＜31568121623315~40079131825400~500810152027500~630911162230行程變動量公差Vmp＜31568121623315~40068121725400~500710131926500~630711142129任意300mm內(nèi)行程變動量V300p681216232πrad內(nèi)行程變動量V2πp45678表（2）滾珠絲杠行程公差/μm(1)縱向齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關計算1）有關齒輪計算，由前面的條件可知： 工作臺重量：W=80kgf=800N(根據(jù)圖紙粗略計算)滾珠絲杠的導程: Lo=12mm步距角: α=176。/step脈沖當量: δp=快速進給速度：Vmax=2m/min所以,變速箱內(nèi)齒輪的傳動比i==== （39） 齒輪的有關參數(shù)選取如下: Z1=32 , Z2=40 ,模數(shù)m=2mm 齒寬 b=20mm 壓力角α=20176。齒輪的直徑 d1=mz1=232=64mm d2=mz1=240=80mm dα2=d1+2ha*=68mmdα2=d2+2ha*=84mm兩齒輪的中心矩 a== =72mm2）轉(zhuǎn)動慣量計算工作臺質(zhì)量折算到步進電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量: J1=W()2= ( )2 80= （310）對材料為鋼的圓柱形零件,其轉(zhuǎn)動慣量可按下式估算: J=104D4L （311） 式中 D圓柱形零件的直徑,cm L零件的軸向長度,cm所以,絲杠的轉(zhuǎn)動慣量: J1=104+D4L1=104= 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量: =1042= =104842= 電動機轉(zhuǎn)動慣量很小,可忽略。因此，折算到步進電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量J=(1/i2)（JS+Jz2）+Jz1+J1=(1/)（+）++= =. cm2絲杠名義直徑/mm導程/mm絲杠名義直徑/mm導程/mm20450105122556086103051267083551061288010405126901081245610012816102050612020824表(3)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量3）所需轉(zhuǎn)動力矩計算快速空載啟動時所需力矩 M=Mamax+Mf+Mo最大切削負載時所需力矩 M=Mat+Mf+Mo+Mt快速進給時所需力矩M=Mf+Mo式中, Mamax空載啟動時折算到電動機軸上的加速度力矩。 Ma折算到電動機軸上的加速度力矩。 Mf折算到電動機軸上的摩擦力矩。 Mo由絲杠預緊所引起,折算到電動機軸上的附加摩擦力矩。 Mat切削時折算到電動機軸上的加速力矩。 Mt折算到電動機軸上的切削負載力矩。Ma= （312）式中, J轉(zhuǎn)動慣量, n絲杠轉(zhuǎn)速,r/min T時間常數(shù),s當n=nmax時 Ma=Mamax nmax=== r/min Mamax=104=當n=nt時, Ma=matnt==== r/minMat=104=== （313）式中 f’導軌上的摩擦系數(shù) nt切削加工時的轉(zhuǎn)速，r/min。 w移動不見的重量，N。 Lo絲杠導程，cm。 i傳動比； η 傳動效率。當 η= f’=， Mf= = =（1) （314）式中， ηo絲杠未預緊時的效率， FO預加載荷，一般為最大軸向載荷的1 / 3，即FP / 3則 Mo==()= Mt===128 所以，快速空載啟動所需力矩 M=Mamax+Mf+Mo=103++= 切削時所需力矩 M=Mat+Mf+Mo+Mt=+++128= 快速進給時所需力矩 M=Mf+Mo=+= 由以上分析計算可知：所需最大力矩Mamax發(fā)生在快速啟動時 Mmax= (2)橫向齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關計算1)有關齒輪計算，由前面的條件可知： 工作臺重量：W=30kgf=300N(根據(jù)圖紙粗略計算)滾珠絲杠的導程: Lo=4mm步距角: α=176。/step脈沖當量: δp=快速進給速度：Vmax=1m/min所以,變速箱內(nèi)齒輪的傳動比i==== 齒輪的有關參數(shù)選取如下: Z1=18 , Z2=30 ,模數(shù)m=2mm 齒寬 b=20mm 壓力角α=20176。d1=36mm d2=60mmda1 =40mm da2=64mm a=48mm2)轉(zhuǎn)動慣量計算工作臺質(zhì)量折算到步進電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量: J1=W()2= ( )2 30= 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量: Js=1042450= 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量: =1042= =104642= 電動機轉(zhuǎn)動慣量很小,可忽略。因此，折算到步進電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量J=(1/i2)（JS+Jz2）+Jz1+J1=()2（+）++= =. cm23)所需轉(zhuǎn)動力矩計算nmax=== r/min Mamax= 104==nt==== r/minMat= 104== Mf=== ==Mo==() = =Mt=== = 所以，快速空載啟動所需力矩M=Mamax+Mf+Mo=++= = 切削時所需力矩M=Mat+Mf+Mo+Mt=+++== 快速進給時所需力矩M=Mf+Mo=+ = = 由以上分析計算可知：所需最大力矩Mamax發(fā)生在快速啟動時 Mmax= = （3）繪制進給伺服系統(tǒng)的機械裝配圖在完成滾珠絲杠螺母副和步進電機的計算選型，完成齒輪傳動比計算后可以著手繪制進給伺服系統(tǒng)的機械裝配圖。在繪制機械裝配圖時，除了從總體上考慮機床布局情況以及伺服進給機構(gòu)與原機床的聯(lián)系外，還應認真的考慮與具體結(jié)構(gòu)設計有關的一些問題。1）了解原機床的詳細結(jié)構(gòu)，從有關資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。2）根據(jù)載荷特點和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承預緊和調(diào)節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號。3）減速齒輪的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸計算，確定齒輪側(cè)隙的調(diào)整方法，在滿足裝配工藝的前提下，合理設計齒輪箱結(jié)構(gòu)。4） 考慮各部位間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。例如，應保證絲杠兩端支承與滾珠絲杠螺母同軸，保證絲杠與機床導軌平行，考慮螺母座。軸承座在安裝面上的聯(lián)接與定位、齒輪箱在安裝面上的定位、步進電機在齒輪箱上的聯(lián)接與定位等。5）考慮密封、防護、潤滑以及安全機構(gòu)等問題。例如，絲杠螺母的潤滑、防塵、防鐵屑保護、軸承的潤滑及密封、齒輪的潤滑及密封、行程限位保護裝置等。6）在進行各零部件結(jié)構(gòu)設計時，應注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。此外，注意繪制裝配圖時的一些基本要求。例如，制圖標準、視圖布置及圖形畫法要求、重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪廓尺寸的標準、重要配合的標注、裝配技術要求、標題欄要求等。4 步進電動機的計算與選型合理選用步進電動機是比較復雜的問題，需要根據(jù)電動機在整個系統(tǒng)中的實際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進電機最基本的原則介紹如下： 步距角應滿足 α ≤ （41）式中， i傳動比 αmin系統(tǒng)對步進電動機所驅(qū)動部件要求的最小轉(zhuǎn)角 步進電動機的精度可以用步距誤差或累積誤差衡量，累積誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用累積誤差衡量精度比較實用，所選用的步進電動機應滿足： △θm≤i [△θs] （42）式中， △θm 步進電動機的累積誤差。 [△θs]系統(tǒng)對步進電動機驅(qū)動部分允許的角度誤差。 為了使步進電動機正常運轉(zhuǎn)（不失步，不越步）正常啟動并滿足對轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮以下條件a. 起動力矩。一般選取為 Mq≥MLo/ （43）式中，Mq電動機起動力矩 MLo電動機靜負載力矩根據(jù)步進電動機的相數(shù)和拍數(shù)，啟動力矩選取如表（4）所示，表中MJM為步進電動機的最大靜載矩，是步進電動機技術數(shù)據(jù)中給出的。運行方式相數(shù)33445566拍數(shù)3648510612Mg/Mjm表（4）步進電動機相數(shù)、拍數(shù)啟動力矩表在要求的運行頻率范圍內(nèi)，電動機運行運行力矩應大于電動機的靜載力矩與電動機轉(zhuǎn)動慣量（包括負載的轉(zhuǎn)動慣量）引起的慣性矩之和。由于步進電動機的啟動頻率隨著負載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的增大而降低，因此，相應負載力矩和轉(zhuǎn)動慣量的極限啟動頻率應滿足： Ft≥[fop]m (44)式中，ft極限啟動頻率， [fop]m要求步進電動機最高啟動頻率。 CA6140縱向進給系統(tǒng)步進電機的確定 Mq=== 為滿足最小步距要求，電動機選用三相六拍工作方式，查表知： Mq/Mjm=所以步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為： Mjm=== 步進電動機最高工作頻率： fmax=== HZ綜合考慮，查步進電機技術數(shù)據(jù)表選用90BF002型直流電動機，能滿足使用要求。 Mq=== 電動機仍選用三相六拍工作方式，查表知： Mq/Mjm=所以步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為： Mjm=== 步進電動機最高工作頻率： fmax==== HZ為了便于設計和采購，仍選用90BF002