步進(jìn)電機(jī)(計(jì)算)-文檔資料

1、1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)l一、組成一、組成 伺服驅(qū)動(dòng)單元、執(zhí)行元件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)伺服驅(qū)動(dòng)單元、執(zhí)行元件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) CNC步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)放大驅(qū)動(dòng)放大 工作臺(tái)工作臺(tái) 2二、步進(jìn)電機(jī)二、步進(jìn)電機(jī)將將電脈沖電脈沖轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成機(jī)械角位移機(jī)械角位移的裝置的裝置 電脈沖電脈沖機(jī)械角位移機(jī)械角位移大小大小 輸入脈沖個(gè)數(shù)輸入脈沖個(gè)數(shù)速度速度 輸入脈沖頻率輸入脈沖頻率方向：繞組通電順序方向：繞組通電順序3三拍三拍通電激磁，步距角通電激磁，步距角= = 3= 3o o3 4 40 00631 . . 一般一般 =m繞組相數(shù)；繞組相數(shù)；Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍轉(zhuǎn)子齒數(shù)，單拍k=1,雙拍雙拍k=2。mzk063六拍六拍通電激磁，步距角

2、通電激磁，步距角 = = 1.5o3 40402 . . 0634定子繞組定子繞組通斷電順序通斷電順序 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向 定子繞組定子繞組通斷電轉(zhuǎn)換頻率通斷電轉(zhuǎn)換頻率 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 定子繞組定子繞組通斷電次數(shù)通斷電次數(shù) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 三相單三拍三相單三拍 A B C A A B C A （K=1K=1） 三相雙三拍三相雙三拍 AB BC CA AB AB BC CA AB （K=1K=1） 三相六拍三相六拍 A AB B BC C CA A A AB B BC C CA A （K=2K=2） v 通斷電方式通斷電方式51)1)步進(jìn)電機(jī)選擇原則：步進(jìn)電機(jī)選擇原則： 步矩角步矩角 與機(jī)械系

3、統(tǒng)相匹配，以得到系統(tǒng)所需的與機(jī)械系統(tǒng)相匹配，以得到系統(tǒng)所需的 保證電機(jī)保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩，大于負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩，大于負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩 能與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載能與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載慣量相匹配慣量相匹配 為使電機(jī)具有良好的為使電機(jī)具有良好的起動(dòng)起動(dòng)性能及較快的性能及較快的響應(yīng)響應(yīng)速度速度 推薦推薦 J Jleqleq/Jm=4/Jm=4 式中式中 J Jleqleq為系統(tǒng)為系統(tǒng)等效負(fù)載等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JmJm 為為電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 電機(jī)電機(jī)運(yùn)行速度運(yùn)行速度和和最高工作頻率最高工作頻率能滿足工作臺(tái)切削加工能滿足工作臺(tái)切削加工 和快移要求。和快移要求。 = = t/360 t/360 i i6

4、 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率 f ( Hz) f= V / (60 )式中式中 , V 工作臺(tái)進(jìn)給速度工作臺(tái)進(jìn)給速度 mm/min2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟7 初定步進(jìn)電機(jī)初定步進(jìn)電機(jī)步距角步距角，計(jì)算，計(jì)算減速比減速比，確定，確定齒輪副齒輪副 初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，根據(jù)其工作方式，初定步距角初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，根據(jù)其工作方式，初定步距角 i=Z1/Z2= t / 360 : 步進(jìn)電機(jī)步距角步進(jìn)電機(jī)步距角, (o)/脈沖脈沖 t : 滾珠絲桿導(dǎo)程滾珠絲桿導(dǎo)程，mm: 脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量，mm/脈沖脈沖8 計(jì)算慣量計(jì)算慣量 設(shè)設(shè)傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)如

5、右圖所示：如右圖所示：伺服系統(tǒng)總慣量伺服系統(tǒng)總慣量JG為為JG=Jm+Jleq式中：式中：Jm 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jleq 換算到電機(jī)軸上的換算到電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 22 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 292)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟J Jleqleq=J=Ji i( ) + M( ) + Mj j( ) kg m( ) kg mn nm mi-1i-1j-1j-12 2

6、2 22 2n ni in nm mV Vj jm mn n2 2 nm 步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)速度電機(jī)速度 r/min ni 第第i個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速r/minJi 第第i個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2Vj 第第j個(gè)移動(dòng)部件的個(gè)移動(dòng)部件的移動(dòng)速度移動(dòng)速度 m/minMj 第第j個(gè)移動(dòng)部件的個(gè)移動(dòng)部件的質(zhì)量質(zhì)量 kg102)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步驟圖示的圖示的一級(jí)一級(jí)齒輪減速系統(tǒng)齒輪減速系統(tǒng)nz 1nz 2nmnz 2V=nz2 . t式中式中 V工作臺(tái)移動(dòng)速度工作臺(tái)移動(dòng)速度 m/min t絲桿導(dǎo)程絲桿導(dǎo)程 m112)2)步進(jìn)電機(jī)選擇步驟步進(jìn)電機(jī)選擇步

7、驟式中式中 Jz1 齒輪齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2 Jz2 齒輪齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2 Js 絲桿絲桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kg . m2 Mw 工作臺(tái)的質(zhì)量工作臺(tái)的質(zhì)量 kg2222212()()()2wzzleqzzswmmmVnnJJJJMnnn21222222211411224wzzswMtJJJiiiMtJzJzJsi121. 已知已知脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量0.005mm，步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步距角步距角為為0.75，滾珠絲，滾珠絲杠基本杠基本導(dǎo)程導(dǎo)程為為4mm，求減速器的求減速器的傳動(dòng)比傳動(dòng)比 .所以，減速器傳動(dòng)比為所以，減速器傳動(dòng)比為 3:53:5。解：脈沖當(dāng)量解：脈沖當(dāng)量絲絲杠杠導(dǎo)導(dǎo)程程 步步距距角角 傳傳動(dòng)動(dòng)比比i i=360o 360o程程導(dǎo)導(dǎo)0.005 3604 0.75350.6i =132、如圖示，一臺(tái)五相十拍運(yùn)行的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)一對(duì)減速齒輪，滾珠絲杠副帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。齒輪1的齒數(shù)選定為Z1=27，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr=48，并設(shè)定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步，工作臺(tái)移動(dòng)5m。當(dāng)絲杠導(dǎo)程t=4mm，時(shí)，試求齒輪2的齒數(shù)Z2。143某數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，已知齒輪分度圓直徑d1=64mm，d2=8