買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 圖書分類號： 密 級 ： 摘要 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng) 是指能分別沿著 X 向和 Y 向 做進(jìn)給運動的系統(tǒng) ，是許多機電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱 橫向進(jìn)刀機構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。模塊化的 常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機等部件構(gòu)成。其中伺服電動機做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運動，完成工作臺在 X、 Y 方向的直線移動。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷選取即可。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計算機，也可以設(shè)計專用的微機控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 數(shù)控 車床 ；傳動系統(tǒng) ；工作臺 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 NC is to to do to of NC NC of Y by to to in , Y of of be to as a a a 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 1 緒論 . 3 . 3 . 3 . 2 . 5 . 6 . 6 2 交流伺服電動機 . 7 . 7 . 7 . 7 . 8 3 絲杠的選型及計算 . 9 . 9 . 9 . 9 . 11 . 11 . 11 . 12 . 13 慣量與負(fù)載慣量的匹配 . 14 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 差及精度 . 15 . 15 統(tǒng)的誤差計算 . 16 . 17 . 17 4 聯(lián)軸器的選擇 . 19 . 19 . 20 . 21 5 滾珠絲杠的支撐結(jié)構(gòu)及軸承選用 . 22 . 22 . 23 . 24 6 導(dǎo)軌的選型 . 25 . 25 . 26 . 27 . 28 . 29 結(jié)論 . 30 致謝 . 31 參考文獻(xiàn) . 32 附錄 . 錯誤 !未定義書簽。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 緒論 控車床概述 述 我國目前機床總量 380 余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有 我國機床數(shù)控化率不到 3。近 10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為 產(chǎn)值約為 18億元。機床的數(shù)控化率僅為 6。這些機床中 ,役齡 10 年以上的占 60以上； 10年以下的機床中，自動 /半自動機床不到 20， 國和日本自動和半自動機床占 60以上）?？梢娢?們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在 10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品國內(nèi)、外市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率，而相對于傳統(tǒng)機床，數(shù)控機床有以下明顯的優(yōu)越性： （ 1)可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 （ 2)可以實現(xiàn)加工的柔性自動化，從而效率比傳統(tǒng)機床提高 3 7倍。 （ 3)加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 （ 4)可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 （ 5)擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 在我國對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點看法。 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備 ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù) ,而數(shù)控裝備是 以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品 ,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 用數(shù)控機床加工零件時，首先應(yīng)將加工零件的幾何信息和工藝信息變成加工 程序，由輸入部分送入數(shù)控裝置，經(jīng)過數(shù)控裝置的處理、運算，按各坐標(biāo)軸的分量送到各軸的驅(qū)動電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大進(jìn)行伺服電動機的驅(qū)動，帶動各軸運動，并進(jìn)行反饋控制，使刀具和工件及其他輔助裝置嚴(yán)格地按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)有條件不紊亂地作，從而加工出零件的全部輪廓。 數(shù)控機床具有很好的柔性，當(dāng)加工對象變換時，只需重新編制加工程序即可，原 來的程序可存儲備用，不必像組合機床那樣需要針對新加工零件重新設(shè)計機床，致使生產(chǎn)準(zhǔn)備時間過長。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，對于保證和提高被加工零件的精度，主要依靠兩方面來實現(xiàn)：一是系統(tǒng)的控制精度；二是機床本身的機械傳動精度。數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)，由于必須對進(jìn)給位移的位置和速度同時實現(xiàn)自動控制。所以，數(shù)控車床與普通臥式車床相比應(yīng)具有有更好的精。以確保機械傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性。 數(shù)控機床對機械傳動系統(tǒng)的要求為： （ 1)盡量采用低摩擦的傳動副。如滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副，以減小摩擦力。 （ 2)選用最佳的降速比 ，為達(dá)到數(shù)控機床所要求的脈沖當(dāng)量，使運動位移盡可能加速達(dá)到跟蹤指今。 （ 3)盡量縮短傳動鏈以及用預(yù)緊的辦法提高傳動系統(tǒng)的剛度。 （ 4)盡量消除傳動間隙，以減小反向行程誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸節(jié)和消除傳動齒輪間隙的機構(gòu)等。 （ 5)盡景滿足低振動和高可靠性方面的要求。為此應(yīng)選擇間隙小、傳動精度高高、運動平穩(wěn)、效率高以及傳遞扭矩大的傳動元件。 般說來，如原車床的工作性能良好，精度尚未降低，則應(yīng)盡量保留機床的傳動系統(tǒng)，如原車床使用時間較長，還應(yīng)將傳動部件拆除或更換，以確保改造后車床的傳動精度。 控機床的組成 數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床組成機床本體的各機械部件組成，如圖 1 數(shù)控裝置控制介質(zhì)測量裝置伺服系統(tǒng) 機 床買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 圖 1數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)一般均采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)。這也是數(shù)控車床區(qū)別于普通車床的一個特殊部分。 數(shù)控車床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動控制單元、驅(qū)動元件、機械傳動部件、執(zhí)行件和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動控制單元和驅(qū)動元件組成伺服驅(qū)動系統(tǒng)。機械傳動部件和執(zhí)行元件組成機械傳動系統(tǒng)。檢測元件與反饋電路組成檢測系統(tǒng)。 電動機的選擇要求 (1)根據(jù)機械的負(fù)載特性和生產(chǎn)工藝對 電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。 (2)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力額啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動機功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 (3)根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)措施，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。 (4)根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對功率因素的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 (5)根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的要 求，以及機械減速機構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價格、維護(hù)等等因素。 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇 由于不同的機床要求不同的主軸輸出性能 (旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動態(tài)剛度，振動抑制等 )，因此，主軸選用標(biāo)準(zhǔn)與實際使用需要是緊密相關(guān)的?？偟膩碚f，選擇主軸驅(qū)動系統(tǒng)將在價格與性能之間找出一種理想的折衷。表 1簡要給出了用戶所期望的主軸驅(qū)動系統(tǒng)的性能。下面將對各種交流主軸系統(tǒng)進(jìn)行對比、分析。 感應(yīng)電機交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)是當(dāng)前商用主軸驅(qū)動系統(tǒng)的主流，其功率范圍從零點幾個廣泛地應(yīng)用于各種數(shù)控機床上。 為了確保數(shù)控機床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計機械傳動裝置時，應(yīng)注意一下要求。 (1)提高傳動精度和剛度。數(shù)控機床本身的精度，尤其是進(jìn)給傳動精度和定位精度對零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，是數(shù)控機床的特征指示。為此首先要保證各個傳動件的加工精度，尤其是提高滾珠絲杠螺母副（直線進(jìn)給系統(tǒng)），蝸桿副（圓周進(jìn)給系統(tǒng)）的傳買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 動精度。另外，在進(jìn)給傳動鏈中加入減速齒輪以減小脈沖當(dāng)量（即伺服系統(tǒng)接收一個指令脈沖驅(qū)動工作臺移動的距離），從系統(tǒng)設(shè)計的角度分析，也可以提高精度；通過 預(yù)期傳動滾珠絲杠，消除齒輪，蝸輪等傳動件的間隙辦法，來提高傳動精度和剛度。 (2)減少各運動零件的慣量。傳動件的慣量對進(jìn)給系統(tǒng)的啟動和制動特性都有影響，尤其是高速運轉(zhuǎn)的零件，其慣量的影響更大。在滿足傳動強度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減少運動部件的質(zhì)量。 (3)減少運動件的摩擦阻力。機械傳動結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副和導(dǎo)軌。在數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)中，為了減小摩擦阻力，消除低速進(jìn)給爬行現(xiàn)象，提高整個伺服進(jìn)給系統(tǒng)穩(wěn)定性，廣泛采用滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌以及塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo) 軌等。 (4)相應(yīng)速度快。所謂快速響應(yīng)特性是指進(jìn)給傳動系統(tǒng)對輸入指令信號的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度?？焖夙憫?yīng)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的動態(tài)性能，反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。工件加工過程中，工作臺應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確的跟蹤指令，在運行時不出現(xiàn)丟步和多部現(xiàn)象。進(jìn)給傳動系統(tǒng)響應(yīng)速度的大小不僅影響到機床的加工效率，而且影響加工精度。設(shè)計中應(yīng)使機床工作臺及傳動 機構(gòu)的剛度，間隙，摩擦以及轉(zhuǎn)動慣量盡可能達(dá)到最佳值，以提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。 (5)較強的過載能力。由于電動機頻繁換向，且加減速度很快，電動機可能 在過載條件下工作。這就要求電動機有較強的過載能力，一般要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載 4 6 倍而不損壞。 (6)穩(wěn)定性好，壽命長。穩(wěn)定性事寺附近給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本條件，特別是在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負(fù)載的變化而不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性，剛度，阻尼及增益等都有關(guān)系，適當(dāng)選擇的各項參數(shù)，并能達(dá)到最佳的工作性能，是伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)。 (7)使用維護(hù)方便。數(shù)控機床屬于高精度自控制機床，主要用于單件，中小批量，高精度及復(fù)雜的生產(chǎn)加工，機床的開機率相應(yīng)就高，因而進(jìn)給傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)便于維護(hù)和保 養(yǎng)，最大限度的減少維修工作量，以提高機床的利用率。 數(shù)控車床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 圖 1由于各種數(shù)控機床所完成的加工任務(wù)不同，它們對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\行；速度范圍寬；具有足夠的傳動剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。 隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)已開始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流 構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化、軟件處理數(shù)字 用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。 控車床進(jìn)給系統(tǒng)的分類 進(jìn)給伺服系統(tǒng)按其控制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制方式通常是具有位置反饋的伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測裝置所在位置的不同，閉環(huán)系統(tǒng)又分為半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)具有將位置檢測裝置裝在絲杠端頭和裝在電機軸端兩種類型。前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機械傳動部件于位置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在工作臺 上，機械傳動部件整個被包括在位置環(huán)之內(nèi)。 開環(huán)系統(tǒng)的定位精度比閉環(huán)系統(tǒng)低，但它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉。由于影響定位精度的機械傳動裝置的磨損、慣性及間隙的存在，故開環(huán)系統(tǒng)的精度和快速性較差。 全閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高、快速性能好，但由于機械傳動部件在控制環(huán)內(nèi)，所以系統(tǒng)的動態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與機械傳動部件的剛度、阻尼特性、慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對機電部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮才能滿足系統(tǒng)的要求。因此全閉環(huán)系統(tǒng)對機床的要求比較高，且造價也較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動裝置是伺服電機。伺服電機有直流伺服電機和交流伺服電機之分。交流伺服電機由于具有可靠性高、基本上不需要維護(hù)和造價低等特點而被廣泛采用。 直流伺服電動機引入了機械換向裝置。其成本高，故障多，維護(hù)困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。同時機械換向器的換向能力，限制了電動機的容量和速度。電動機的電樞在轉(zhuǎn)子上，使得電動機效率低，散熱差。 交流伺服已占據(jù)了機床進(jìn)給伺服的主 導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三個方面。一是系統(tǒng)功率驅(qū)動裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 化功率模塊得到普及與應(yīng)用；二是基于微處理器嵌入式平臺技術(shù)的成熟，將促進(jìn)先進(jìn)控制算法的應(yīng)用；三是網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟，將使基于網(wǎng)絡(luò)的伺服控制成為可能 。 題題目及背景 進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直接對象，被加工工件的最終坐標(biāo)位置精度和輪廓精度都與傳動結(jié)構(gòu)有關(guān)。脈沖當(dāng)量是 進(jìn)速度是 1000mm/100 ： 150 合理設(shè)計進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；完成進(jìn)給部件（包含滾珠絲杠螺母副、燕尾槽導(dǎo)軌、導(dǎo)軌防護(hù)罩等）的結(jié)構(gòu)設(shè)計及總圖和零件圖；完成主傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算；完成二萬字的畢業(yè)論文及 5000字的譯文。 設(shè)計的目的是培養(yǎng)綜合運用基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，解決工程實際問題的能力，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，受到本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、程序編制、使用手冊等基本技能得到訓(xùn)練和提高，培養(yǎng)正確的設(shè)計思想、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，加強團(tuán)隊合作精神。 在設(shè)計中，先通過參觀及查閱等了解有關(guān)系 統(tǒng)的工作原理，作用及結(jié)構(gòu)特點。選擇合適的算法，根據(jù)計算結(jié)果查閱手冊，得出相關(guān)的結(jié)構(gòu)或零件。 動方案的設(shè)計 本次設(shè)計的內(nèi)容是數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng) 械主體部份直線導(dǎo)軌和滾珠絲桿 ，聯(lián)軸器 ,工作臺面 ，導(dǎo)軌。需要完成 向進(jìn)給機構(gòu)的理論計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制裝配圖、典型零件繪制、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計。 設(shè)計參數(shù)見表 1 1沖當(dāng)量mm/位精度 大移動速度m/s 工作臺尺寸 給抗力 N 工作臺行程 面最大物重質(zhì)量 Y 100*120 800 100 150 300 進(jìn)給 系統(tǒng)設(shè)計 方案： （ 1） 執(zhí)行機構(gòu)采用交流伺服電動機； （ 2） 傳動機構(gòu)采用滾珠絲杠副； （ 3） 導(dǎo)向機構(gòu)采用滑動導(dǎo)軌。 其中進(jìn)給系統(tǒng)需完成滾珠絲杠螺母副的選型計算，系統(tǒng)的 傳動的剛度，動態(tài)分析，系統(tǒng)的誤差計算以及定位精度飛的計算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 2 交流伺服電動機 流伺服電機概述 流伺服電機的要求 交流伺服電動機廣泛用于機電一體化設(shè)備及自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件 ,用于將輸入的交流控制信號快速的轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度輸出。對交流伺服電動機的一般性能要求是 : (1)良好的可控性 ,單向供電時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象； (2)運行穩(wěn)定性好 ,在較寬的速度范圍內(nèi)均勻穩(wěn)定運行； (3)）響應(yīng)速度快，控制信號發(fā)生時，電動機能快速跟隨變化。 伺服系統(tǒng)對伺服電機的要求： (1)從最低速到最高速電機都能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如 有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。 (2)電機應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載 4 (3)為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。電機應(yīng)具有耐受 4000能保證電機可在 (4)電機應(yīng)能隨頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)。 流伺服電機的分類 (1)籠型交流伺服電動機 代號 子與定子結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動機相似 ,但轉(zhuǎn)子一般為兩相 ,且細(xì)而長 ,籠可用鋁、紫銅、黃銅制成，勵磁電流較小，體積較小，機械強度較高，低速運轉(zhuǎn)時不夠平滑，有抖動現(xiàn)象 ,廣泛運用于小功率自動控制系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和計算裝置中。 (2)非磁性杯型交流伺服電動機 代號 非磁性金屬鋁、黃銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)外定子構(gòu)成磁路 ,轉(zhuǎn)動慣量小，運轉(zhuǎn)平滑、無抖動現(xiàn)象，勵磁電流和體積較大 ,用于要求運行平滑的系統(tǒng)，如自動裝置和計算裝置等。 (3)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 代號 矩大 ,轉(zhuǎn)速低 ,機械特性線性度好 ,低速性能良好，可直接與絲杠連接，用于數(shù)控機床驅(qū)動或其他驅(qū)動系統(tǒng)。 (4)低速交流伺服電動機 代號 子、定子結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動機相同 ,另外機殼中裝有齒輪減速裝置，體積小 ,重量輕 ,力能指標(biāo)高 ,性能好，輸出轉(zhuǎn)速低 ,轉(zhuǎn)矩大，廣泛應(yīng)用于自動裝置和計算技術(shù) 裝置中作驅(qū)動、執(zhí)行或控制元件。 流伺服電動機的選型 影響交流伺服電動機使用性能的因素： （ 1） 電源頻率和電壓波動 頻率升高時 ,定 ,轉(zhuǎn)子漏抗增加 ,勵磁電抗增加，堵轉(zhuǎn)下降，機械特性的線性度變壞 ,頻率增高過多時 ,還可能出現(xiàn)內(nèi)阻尼顯著變小和產(chǎn)生單相供電自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。電壓下降時 ,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和輸出功率會顯著下降，加速時間增長 （ 2） 放大器內(nèi)阻抗 伺服放大器的內(nèi)阻抗大，將使兩相交流伺服電動機的機械特性線性度變壞甚至引起單相供電自轉(zhuǎn)，所以一般伺服放大器都采用副反饋方法來降低內(nèi)阻抗 （ 3） 不同有效信號系數(shù) 制造廠提供的是兩相交流伺 服電動機的兩相對稱狀態(tài)機械特性 (有效信號系數(shù) e=1)。但是 ,系統(tǒng)設(shè)計時往往需要不對稱狀態(tài)的機械特性。求不對稱的機械特性的方法是 :按圖示方法求取 0n 2 時線性機械特性和對稱狀態(tài)機械特性的轉(zhuǎn)矩差值 H;再求出 A=4H 02n 和B=4H 0n ;再將 A,B 和所需要的有效特性系數(shù) e 帶入下式即可求得不同轉(zhuǎn)速 n 下的轉(zhuǎn)矩 T,得到 T=f(n)機械特性 222 )1(2),( 綜上所述，選擇 列交流伺服電動機，其特點是轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低，機械特性線性度好低速性能良好，可直接與絲杠連接。選擇 技術(shù)數(shù)據(jù)見表 2 2型號） 輸出功率（ 額定轉(zhuǎn)矩（ 最大轉(zhuǎn)矩(最高轉(zhuǎn)速(r/轉(zhuǎn)動慣量(2m ) 機械時間常數(shù)(熱時間常數(shù)(質(zhì)量(2000 10 9 15 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 3 絲杠的選型及計算 杠的介紹 杠螺母副的分類 絲杠螺母副是機床上常用的運動變換機構(gòu)，其功用是將旋轉(zhuǎn)運動變換成直線運動。按絲杠與螺母的摩擦性質(zhì)不同，可將數(shù)控機床上常用的絲杠螺母副分為以下幾類： (1)滑動絲杠螺母副，主要用于舊機床的數(shù)控化改造，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床等； (2)滾珠絲杠螺母副，廣泛用于中，高檔數(shù)控機床； (3)靜壓絲杠螺母副，主要用于高精度數(shù)控機床，重型機床。 滾珠絲杠螺母副是 直線運動與回轉(zhuǎn)運動能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動裝置，在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)他們套裝在一起時便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動，因而迫使螺母軸向移動。 珠絲杠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)形式 按照滾珠的循環(huán)方式，滾珠絲杠螺母副分成內(nèi)循環(huán)方式和外循環(huán)方式兩大類。 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán) 圖 3絲杠的循環(huán)方式 內(nèi)循環(huán)方式是指在循環(huán)過程中滾珠始終保持和絲杠接觸的方式，這種接觸方式螺母結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，不易磨損，返回滾到短，不易產(chǎn)生滾珠堵塞，摩擦損失小，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造叫困難。外循環(huán)方式是指在循環(huán)過程中滾珠與絲杠脫離接觸方式，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 外循環(huán)方式制造工藝簡單，廣泛應(yīng)用，螺母徑向尺寸較大，但因用彎管端部作擋珠器，故剛性差，易磨損，且噪聲較大。 滾珠絲杠螺母副具有以下特點： (1)傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動效率為 普通絲杠高 3此，功率消耗 只相當(dāng)于普通絲杠的 1/4-/3. (2)若給于適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時還可以消除空載死區(qū)，從而使絲杠的定位精度高，剛度好。 (3)運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高。 (4)具有可逆性，既可以從螺旋運動轉(zhuǎn)換成直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。也就是說，絲杠和螺母可以作為主動件。 (5)磨損小，使用壽命長。 (6)制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。 (7)不能自鎖。特別是垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的不同，下降時當(dāng)傳動切斷后，不能立即停止運動，故還需要增加制動裝置。 主要參數(shù)如下： (1)公稱直徑 稱直徑即絲杠螺母副的名義直徑， 載能 力和剛度越大。數(shù)控機床上常用的進(jìn)給絲杠的直徑為： 30 80 (2)基本導(dǎo)程 杠相對于螺母旋轉(zhuǎn) 2，螺母的軸向位移 ，基本的導(dǎo)程稱為螺距。它按程載力選取，并與進(jìn)給的脈沖當(dāng)量有關(guān)。 (3)精度等級。滾珠絲杠可以分為 7 個精度等級 ，即 I、 2、 3、 4、 5、 7、 10 七個精度等級， 1級最高，其次遞減。一般選用 4級 7級，數(shù)控機床及 精密機械可選用 2級 3級。滾珠絲杠副的精度直接影響定位精度、承載能 力、接觸剛度，因此它絲滾珠絲杠副的重要質(zhì)量指標(biāo)。 本次設(shè)計采用的是內(nèi)循環(huán)的絲杠螺母副，精度為 3級，兩端采用了小圓螺母為軸向定位絲杠螺母副采用的預(yù)緊方式為單螺母消除間隙方法。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個0L的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯位而實現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但載荷量須預(yù)先設(shè)定而且不能改變。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 擦力的計算 設(shè)工作載荷 000 走刀方向的切削分力 導(dǎo)軌受到垂向切削分力 000 ，縱向切削分力 00 ，移動部件的全部質(zhì)量（包括機床夾具和工件的質(zhì)量） m=受重力 W=300N)，查表得鑲條緊固力 2000取導(dǎo)軌動摩擦系數(shù) ，則 ()g v f F F 式 ( 765)8002 0 0 02 0 0 0300( 計算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力0F和0 ) 0 . 1 5 ( 3 0 0 2 0 0 0 ) 3 4 5 f N 00 ( ) 0 . 2 ( 3 0 0 2 0 0 0 ) 4 6 0 f N 算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 計算最大軸向負(fù)載力 5 6 57 6 58 0 0m a x 計算最小軸向負(fù)載力m i n 0 345 N 珠絲杠 的動載荷計算與直徑計算 按預(yù)期工作時間估算滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷 已知數(shù)控機床的預(yù)期工作時間 15000滾珠絲杠的當(dāng)量載荷 1565，查表得載荷系數(shù) ；初步選擇滾珠絲杠的 精度等級為 3級精度，取精度系數(shù) 1 ；查表得可靠性系數(shù) 1 。取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速已知m a x 1 / m 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程0 6L m a xm a x 01000 1 0 0 0 1 1 6 6 . 6 7 /6vn r 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 3 60 100 m m h n 式 (66603 根據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形 已知本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度為 40 m ,重復(fù)定位精度為 16 m ，則有 131(1m a x 40)4151(2m a x 取上述計算結(jié)果的較小值，即m a x 5 m。 估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑2端游動支承方式，滾珠絲杠螺 母副的兩個固定支承之間的距離為 L=行程 +安全行程 +2余程 +螺母長度 +支承 （ 程 +（ 25 30）0=(100+30 6)20L=(150+30 6)90 o Ld m 2 04 6 00 7 式 (確定滾珠絲杠螺母副的型號 根據(jù)以上計算所得的0L、步選擇 號為公稱直徑0d、基本導(dǎo)程0L、額定動載荷 0 32d 6L 8 0 92 0 2 0 0 m 珠絲杠螺母副承載能力校核 已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑2 滾珠絲杠螺母副的最大受壓長度1 300L 絲杠水平安裝時，取1 1/3K ，查表得2 2K ，則有 4 455212 2211 2 7 . 91 0 2 1 0 4 4 8 8 3 1 . 2 13 3 0 0 K N 式 (買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 本車床進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為 565，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷滿足要求。 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計算長度2 300L 其彈性模量 0E 密度531 7 . 8 1 0 /N m ，重力加速度 329 . 8 1 0 /g m m s 滾珠絲杠的最小慣性矩為 4 4 42 3 . 1 4 2 7 . 9 2 9 7 2 8 . 0 56 4 6 4I d m m 滾珠絲杠的最小截面積為 2222 取1 ，查表得 ，則有 21 22602 式 (2 5 3256 0 3 . 9 2 7 2 . 1 1 0 2 9 7 2 8 . 0 5 9 . 8 1 00 . 82 3 . 1 4 3 0 0 7 . 8 1 0 6 1 1 . 0 5 4 6 9 2 2 4 9 / m 滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為 m，遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校核 ,滾珠絲杠的額定動載荷 20200已知其軸向載荷 1565m ，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速m a x 1 6 6 . 6 7 / m i nn n r，運轉(zhuǎn)條件系數(shù) ，則有 3)( 0)0 式 ( h 1 2 4 4 3 660 4 4606 式 (滾珠絲杠螺母副的總工作壽命 5 0 0 01 2 4 4 3 9 ，故滿足要求。 載慣量的計算 已知滾珠絲杠的密度 337 . 8 1 0 /k g c m ，則有 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 3 4 210 . 7 8 1 0 1 . 3 8nr j L k g c m 已知橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量為 m=杠軸每轉(zhuǎn)一圈，機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離 L= 2 2 20 . 6( ) 3 0 . 6 1 ( ) 0 . 2 82 2 3 . 1 4L LJ m k g c m 已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力m a x 2 4 0 1 . 1 9 N，絲杠每轉(zhuǎn)一圈，機床執(zhí)行部件軸向移動的距離 L=6給傳動系統(tǒng)的傳動比 i=有 2 4 0 1 . 1 9 0 . 0 0 6 0 . 4 32 2 3 . 1 4 0 . 8 5 6 . 2 5 m N 式 (已知在不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力矩0 345，則有 0 3 4 5 0 . 0 0 6 0 . 0 6 22 2 3 . 1 4 0 . 8 5 6 . 2 5 式 (計算由滾珠絲杠預(yù)緊力，滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力m a 0 0 . 43 N0 2208 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 5 式 (3.折算到電動機軸上的負(fù)載力矩 空載時（快進(jìn)力矩），為 ( 0 . 0 6 2 0 . 0 0 5 7 ) 0 . 0 6 8K J 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 T N m N m 動機慣量與負(fù)載慣量的匹配 m a x 1000 6 . 2 5 / m i n 1 0 4 1 . 6 7 / m i r r m a )6 0 9 8 0a p m 式 (買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 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 8k g f c m N m 計算空載啟動力矩) (1 0 . 0 8 0 . 0 6 2 0 . 0 0 5 7 ) 1 0 . 1 5q a p T T N m N m