CA6140數(shù)控化改造的機(jī)械設(shè)計(jì)方案說明書

計(jì)算機(jī)數(shù)字掌握系統(tǒng)（ComputerNumericalControl簡稱為CNC系統(tǒng)).一個(gè)完整的現(xiàn)代化數(shù)字掌握機(jī)床由數(shù)控裝置,可編程掌握器，電源模塊,伺服模塊，伺服電機(jī)，反饋系統(tǒng)，機(jī)床掌握面板,人機(jī)通訊單元,手持單元，液壓系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)，機(jī)床本體，滾珠絲杠,自動(dòng)換刀系統(tǒng),等等組成。數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率高，設(shè)備柔性好,使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大為減輕，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，能加工一般機(jī)床所不能加工的簡潔形面。由于數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性,在國際競爭日益激烈、產(chǎn)品品種變化頻繁的形勢下，各國都致力與開發(fā)生產(chǎn)各種數(shù)控機(jī)床，其中將一般機(jī)床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，簡潔便利，易于實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)的性能價(jià)格比大為提高。本次的設(shè)計(jì)題目是將C6140一般車床改造成為MCS—51系列單片機(jī)掌握的經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床.由于是初次設(shè)計(jì)，所以閱歷有限，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)消滅不足之處，還請各位老師，同學(xué)們多多指導(dǎo)，幫助。設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、脈沖當(dāng)量的選擇脈沖當(dāng)量由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知:縱向：0。01mm/脈沖橫向：0。005mm/脈沖縱向：0。01mm/脈沖橫向:0.005mm/脈沖二、切削力計(jì)算1、設(shè)計(jì)任務(wù)書給出床面上最大加工直徑為：DMAX=400mm2、用閱歷公式計(jì)算下圖縱車外圓時(shí)的各切削分力：①主切削力：FZ=0。67*DMAX1.5=0.67*4001.5=5360N縱車外圓時(shí)的主切削力：FZ=5360N設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果二、切削力計(jì)算②再按以下比例可求出分離力FX和FYFX：FY：FZ=1:0。25:0.4走刀方向的切削力:FX=0.25＊FZ=0。25＊5360=1340N垂直走刀方向的切削力：FY=0.4＊FZ=0.4＊5360=2144N3、用閱歷公式計(jì)算如下所示橫車端面時(shí)的各切削分力：①主切削力F`Z(N)可取縱切的一半如下：F`Z=FZ/2=5360/2=2680②連續(xù)用閱歷工式粗略計(jì)算：F`Z:F`Y：F`X=1：0。25:0。4走刀抗力為：F`Y=2680＊0。25=670吃刀抗力為:F`X=2680*0。4=1072縱車外圓時(shí)的切削分力：FX=1340NFY=2144N橫車端面時(shí)的切削分力:F`Y=670F`X=1072設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、縱向進(jìn)給率引力計(jì)算。作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給率引力主要包括切削時(shí)的走刀當(dāng)力以及移動(dòng)中的重量和切削分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力，由于C6140縱向是綜合導(dǎo)軌，為了提高機(jī)床低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，將其縱向改造為貼塑綜合導(dǎo)軌。選用公式：Fm=K.Fx+f`（Fz+G）上式中Fx，F(xiàn)z-切削力（N）；G—移動(dòng)部件的重量(N）;f`—導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，K-考慮顛復(fù)力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)。由于改造后的機(jī)床縱向采納貼塑綜合導(dǎo)軌故選取:K=1。15f`=0。04縱向進(jìn)給率引力：Fm=K*Fx+f`（Fz+G）=1。15*1340+0。04*(5360+1500）=1815。4N縱向進(jìn)給率引力：Fm=1815.4N設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果二、橫向進(jìn)給率引力計(jì)算。作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給率引力主要包括切削時(shí)的走刀當(dāng)力以及移動(dòng)中的重量和切削分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力，由于C6140是橫向是燕尾導(dǎo)軌，為了提高機(jī)床低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，將其改造為貼塑燕尾導(dǎo)軌。選用公式：F`m=1.4*F`y+f`(F`z+2F`x+G`)上式中F`x,F`z，F(xiàn)`y—切削力（N）；G`-移動(dòng)部件的重量G`=850N；f`-導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù);由于改造后的機(jī)床橫向采納貼塑燕尾導(dǎo)軌故選?。篺`=0。04橫向進(jìn)給率引力：F`m=1。4＊F`y+f`（F`z+2F`x+G`)=1。4＊670+0。04*（2680+2＊1072+850）≈1165N橫向進(jìn)給率引力：F`m≈1165N設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果三、計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載。選用滾珠絲杠副的直徑d0時(shí),必須保證在肯定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)(106轉(zhuǎn)）后,在它的滾珠上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值（即稱為滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載C)，可用下式計(jì)算:C=fωFmL=60＊n*T/106n=1000＊vs/L0L0—滾珠絲杠導(dǎo)程，縱向初選L0=6mm，橫向初選L`0=5mm;vs-最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的（1/2～1/3），此處vs縱=0.5m/min＊0。5，vs橫=0.2m/min*0.5；T—使用壽命，按15000h;fω—運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取fω=1.2～1。5，這里選取為fω=1.2；L—壽命，以106轉(zhuǎn)為1單位。滾珠絲杠導(dǎo)程，初選為：縱向：L0=6mm;橫向：L`0=5mm；設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果三、計(jì)算絲杠的最大動(dòng)負(fù)載.=1\*GB3①縱向絲杠的最大動(dòng)載荷C縱：n縱=1000vs縱/L0=1000＊0。5＊0。5/6=41。67r/minL縱=60*n縱＊T/106=60*41.67*15000/106=37。503C縱=縱fωFm=*1.2＊1815。4≈7292N=2\*GB3②橫向絲杠的最大動(dòng)載荷C橫：n橫=1000vs橫/L`0=1000＊0.2*0。5/5=20r/minL橫=60*n橫＊T/106=60＊20＊15000/106=18C橫=橫fωF`m=*1.2*1165≈3664N縱向絲杠的最大動(dòng)載荷C縱：C縱=縱fωFm=7292N橫向絲杠的最大動(dòng)載荷C橫:C橫=橫fωF`m≈3664N設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果四、滾珠絲杠螺母副的選型。查附錄A表3后：縱向：可采納W1L4006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈，其額定動(dòng)負(fù)載為16400N，精度等級按表4—15選為3級。橫向：可采納W1L2005外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2。5圈，其額定動(dòng)負(fù)載為8800N，精度等級按表4—15選為3級?？v向：W1L4006橫向：W1L2005五、傳動(dòng)效率的計(jì)算。傳動(dòng)效率計(jì)算工式如下：=tg/tg(+）上式中：—螺旋升角,縱向：W1L4006=2。44`橫向:W1L2005`=4。33`—摩擦角取10`滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.003～0。004縱向:=tg/tg(+)=tg2。44`/tg(2。44`+10`）≈0。94橫向：`=tg`/tg(`+）=tg4。33`/tg(4.33`+10`)≈0。96傳動(dòng)效率計(jì)算結(jié)果如下：縱向：≈0。94橫向：`≈0.96六、滾珠絲杠縱向W1L4006和橫向W1L2005的幾何參數(shù)如下所示：名稱符號(hào)計(jì)算公式W1L4006W1L2005螺紋滾道公稱直徑d040mm20mm導(dǎo)程L06mm5mm接觸角β2044`4033`鋼球徑（mm）dq3.9693。175滾道法面半徑RR=0.52dq2。0641。651偏心距e0。0560。045螺紋升角γγ=arctg(L0/3。14/d0)2044`4033`螺桿螺桿外徑dd=d0—(0.2~0.25）dp3919。4螺桿內(nèi)徑d1d1=d0+2e—2R35。98416。788螺桿觸直徑dzdz=d0-dqCosβ36。035516。835螺母螺母螺紋直徑DD=d0-2e+2R44。01623.212螺母內(nèi)徑D1D1=d0+(0。2～0。25）dp40。793820.635設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果七、縱向絲杠剛度驗(yàn)算?？v向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式如下所示：最大牽引力Fm=1815.4N。支承間距為L=1500mm絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊,預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。=1\＊GB3①縱向絲杠的拉伸或壓縮變形量1按下式計(jì)算：1=ΔL/L0＊L在上式中L—滾珠絲杠在支承間的受力長度，L=1500（mm）;在上式中ΔL—在工作負(fù)載作用下引起每一導(dǎo)程的變化量，(mm）ΔL可用下式計(jì)算：ΔL=±Fm＊L0/(E＊F)Fm-工作負(fù)載，即進(jìn)給率引力，F(xiàn)m=1815.4N；L0—滾珠絲杠的導(dǎo)程,L0=6mm;E-材料彈性模數(shù)，對鋼E=20.6＊104N/mm2；F-滾珠絲杠截面積，按內(nèi)徑確定為：F=1016.97mm2;設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果七、縱向絲杠剛度驗(yàn)算.ΔL=±Fm＊L0/(E＊F）=1815.4＊6/(20。6*104*1016.97）=0.000052mm1=ΔL/L0＊L=0。000052/6＊1500=0.013mm由于兩端均采納了向心推力球軸承,且絲杠雙進(jìn)行了預(yù)拉伸,故其拉壓剛度可以提高四倍，其實(shí)際變形量為：`1=1/4=0。013/4=0。00325mm=2\＊GB3②滾珠與螺紋滾道間接觸變形2經(jīng)查圖4-7，W系列1列2。5圈滾珠各螺紋滾道接觸變形量Q:Q=4.5μm由于進(jìn)行了預(yù)緊故：2=Q/2=4.5/2=2。25μm=0。00225mm=3\*GB3③支承滾珠絲杠的軸向接觸變形3采納8107型推力球軸承，d1=35mm，滾動(dòng)體直徑dQ=6.35mm，滾動(dòng)體數(shù)量Z=18;注意：式中Fm單位為Kgf;拉伸或壓縮變形量為：1=0。00325mm滾珠與螺紋滾道間接觸變形量為:2=0。00225mm設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果七、縱向絲杠剛度驗(yàn)算。C=0。0024*（Fm2/dQ/Z2）1/3=0.0024＊（181.542/6.35/182)1/3≈0。0061mm由于施加了預(yù)緊力,故:3=C/2=0。0061/2=0。00305mm依據(jù)以上計(jì)算總的變形量:=1+2+3=0。00325+0.00225+0.00305=0.00855mm<定位精度±0。015mm支承滾珠絲杠的軸向接觸變形3:3=0。00305mm結(jié)論：總的變形量<定位精度,故滿意機(jī)床使用要求.八、縱向絲杠穩(wěn)定性校核。滾動(dòng)絲杠兩端采納了推力軸承，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象不需要穩(wěn)定性校核。結(jié)論：穩(wěn)定性好。設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果九、橫向絲杠剛度驗(yàn)算.橫向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式如下所示：最大牽引力F`m=1165N，D0=20mm;支承間距為L=450mm；絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊,預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。計(jì)算如下:=1\＊GB3①橫向絲杠的拉伸或壓縮變形量1(mm)：查表4—6，依據(jù)F`m=1165N，D0=20mm,查出L/L=3＊10-5，可算出1=L/L*L=3*10-5＊450=0.0135mm由于兩端均采納了向心推力球軸承,且絲杠雙進(jìn)行了預(yù)拉伸,故其拉壓剛度可以提高四倍,其實(shí)際變形量為：`1=1/4=0。0135/4≈0.0034mm拉伸或壓縮變形量為：1=0。0034mm設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果九、橫向絲杠剛度驗(yàn)算。=2\*GB3②滾珠與螺紋滾道間接觸變形2經(jīng)查圖4-7，W系列1列2.5圈滾珠各螺紋滾道接觸變形量Q:Q=6μm由于進(jìn)行了預(yù)緊故:2=Q/2=6/2=3μm=0.003mm=3\＊GB3③支承滾珠絲杠的軸向接觸變形3采納8102型推力球軸承,d=15mm,滾動(dòng)體直徑dQ=4。763mm,滾動(dòng)體數(shù)量Z=12；注意:式中Fm單位為Kgf;C=0。0024*(Fm2/dQ/Z2)1/3=0.0024＊（116.52/4.763/122）1/3≈0.0065mm由于施加了預(yù)緊力,故:3=C/2=0.0065/2≈0。0033mm依據(jù)以上計(jì)算總的變形量：=1+2+3=0。0034+0。003+0.0033=0.0097mm〈定位精度±0.015mm滾珠與螺紋滾道間接觸變形量為：2=0.003mm支承滾珠絲杠的軸向接觸變形3:3=0。0033mm結(jié)論：總的變形量〈定位精度，故滿意機(jī)床使用要求。設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果十、橫向絲杠穩(wěn)定性校核.計(jì)算臨界負(fù)載FK（N）FK=fz＊π2*E＊I/L2式中E—材料彈性模量，鋼：E=20。6＊106N/cm2；I—截面慣性矩（cm4)絲杠:I=π/64＊d14，d1為絲杠內(nèi)徑；L-絲杠兩支承端距離(cm)；fz—絲杠支承方式系數(shù),從表4-13中查出，一端固定，一端簡支fz=2.00I=π/64＊d14=π/64＊1。67884=0.3899cm4；FK=fz＊π2＊E＊I/L2=2。00*π2*20.6*106＊0。3899/452=78293.4Nnk=Fk/F`m=78293。4/1165=67.2>〉［nk］(一般[nk］=2.5～4）經(jīng)計(jì)算此滾珠絲杠不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。nk=67.2>〉[nk］結(jié)論:穩(wěn)定性好.設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、縱向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算。已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp=0。01mm/脈沖,滾珠絲杠導(dǎo)程Ｌo＝６mm，初選步進(jìn)電機(jī)步距角θb=0.75o?？捎?jì)算出傳動(dòng)比i：i=360o*δp/Ｌo/θb=360o*0。01/0。75o/6=0.8可選齒輪齒數(shù)為：i=Z1/Z2=32/40或20/25即：取Z1＝32,Z2＝40或Z1＝20,Z2＝25初選步進(jìn)電機(jī)步距角為：θb=0。75o二、橫向齒輪傳動(dòng)比計(jì)算.已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量δp=0。005mm/脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程Ｌo＝5mm，?？捎?jì)算出傳動(dòng)比i：i=360o＊δp/Ｌo/θb=360o*0.005/0.75o/5=0.48考慮到結(jié)構(gòu)上的緣由，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故此處采納雙級齒輪降速:i=（Z1/Z2）＊（Z3/Z4)=(3/5）＊（4/5）=（24/40）＊（20/25）即:取Z1＝24，Z2＝40,Z3＝20，Z4＝25初選步進(jìn)電機(jī)步距角為：θb=0.75o因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，模數(shù)m取２。有關(guān)幾何參數(shù)如下表所示：齒數(shù)324024402025分度圓d=mz648048804050齒頂圓da=d+2m688452844454齒根圓df=d-2*1。25m597543753545齒寬(6~10）m202020202020中心距A=（d1+d2）/2726445設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、縱向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算。=1\＊CHINESENUM3一、等效傳動(dòng)慣量計(jì)算。計(jì)算簡圖如下所示：傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JΣ（Kg.cm2)可由下式計(jì)算:JΣ=JM+J1+(Z1/Z2）2［（J2+JS)+G/g(L0/（2π）)2］在上公式中：JM-步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2)。J1、J2—齒輪Z1、Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·cm2）JS-滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)慣量JM=10kg·cm2。J1=0.78*10—3*D14*L1=0.78*10—3＊6。44＊2=2.62kg.cm2J2=0。78*10-3＊D24*L2=0.78＊10—3*84*2=6.39kg.cm2Js=0。78*10—3＊44＊150=29.952kg.cm2初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī):150BF設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、縱向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算.G=1500N代入上式：JΣ=JM+J1+（Z1/Z2)2［(J2+JS）+G/g(L0/（2π))2]=10+2。62+（32/40）2［(6.39+29。952)+1500/9.8（0。6/(2π））2］=36。77kg。cm2考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題：JM/JΣ=10/36。77=0.272基本滿意慣量匹配要求。=2\*CHINESENUM3二、電機(jī)的力矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算：=1\*GB3①快速空載起動(dòng)力矩M起在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，簡略計(jì)算公式如下：M起=Mamax+Mf+MoMamax=JΣ＊ε=JΣ*10—2*nmax/(0.6/（2π)*ta）=JΣ＊nmax*2π*10-2/（60*ta)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JΣ=36。77kg。cm2JM/JΣ=0.272基本滿意慣量匹配要求.設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、縱向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算。nmax=（Vmax/δp）＊（θb/360o)將前面數(shù)據(jù)代入，式中各符號(hào)意義同前。nmax=(Vmax/δp）*(θb/360o)=(2000/0.01）*（0。75o/360o）=416.7rpm起動(dòng)加速時(shí)間：ta=25ms=0.025sMamax=JΣ*nmax*2π＊10—2/(60＊ta）=36。77＊416。7＊2π*10-2/（60＊0。025）=641.8N。cm折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩Mf:Mf=FoLo/(2πηi)=f`(Fz+G)*Lo/(2πηZ2/Z1）=0。04*（5360+1500）*0。6/（2π*0。8*1。25）=26.2N。cm附加摩擦力矩Mo：Mo=FpoLo/（2πηi)*(1-ηo2)=Fm/3*Lo/(2πηZ2/Z1)＊（1-ηo2)=1815。4/3＊0.6/(2π＊0。8＊1。25)(1—0。92）=11N.cm上述三項(xiàng)合計(jì)：M起=Mamax+Mf+Mo=641.8+26。2+11=679N.cm快速空載起動(dòng)力矩M起:M起=679N。cm設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、縱向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算。=2\*GB3②快速移動(dòng)時(shí)所需力矩M快。M快=Mf+Mo=26。2+11=37.2N.cm=3\＊GB3③最在切削負(fù)載時(shí)所需力矩M切：M切=Mf+Mo+Mt=Mf+Mo+FxLo/(2πηi）=26。2+11+1340＊0.6/(2π*0。8*1.25)=165.2N.cm從上面的計(jì)算可以看出，M起、M快和M切三種工況上，以快速空載起動(dòng)所需力矩最大，經(jīng)此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。從表4—22查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)λ=M起/Mjmax=0.951。最大靜力矩Mjmax=M起/λ=679/0。951≈714N。cm。按此最大靜力矩從表4—23查出，150BF002型最大靜轉(zhuǎn)矩為1372N。cm。大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)頻率特性和運(yùn)行頻率特性。=3\*CHINESENUM3三、計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率f起和切削時(shí)的工作頻率f切.快速移動(dòng)時(shí)所需力矩M快：M快=37.2N.cm最在切削負(fù)載時(shí)所需力矩M切：M切=165.2N。cm設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果一、縱向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算.f起=1000Vmax/60/δp=1000*2。0/60/0.01=3333.3Hzf切=1000Vs/60/δp=1000*0。5/60/0.01=833.3Hz從表4-23中查出150BF002型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為2800Hz運(yùn)行頻率為8000Hz,再從圖4—17，圖4—18查出150BF002型步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性曲線和運(yùn)行矩頻特性曲線(附第28頁）。由圖可以看出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，f起=2500Hz時(shí)，M=100N。cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿意此機(jī)床所要求的空載起動(dòng)力矩(679N。cm）直接使用則會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須實(shí)行升降速掌握（用軟件實(shí)現(xiàn)),將起動(dòng)頻率降到1000Hz時(shí)。起動(dòng)力矩可增高到588.4N.cm，然后在電路上再采納凹凸壓驅(qū)動(dòng)電路，還可將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩?cái)U(kuò)大一倍左右.當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性完全可以滿意要求?？蛰d起動(dòng)頻率：f起=3333。3Hz切削時(shí)的工作頻率:f切=833.3Hz150BF002型步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性曲線如下所示：150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性曲線如下所示:設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果二、橫向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算。=1\＊CHINESENUM3一、等效傳動(dòng)慣量計(jì)算.計(jì)算簡圖如下所示:傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JΣ（Kg。cm2）可由下式計(jì)算:JΣ=JM+J1+(Z1/Z2)2｛J2+J3+（Z3/Z4）2［（J4+JS)+G/g（L`0/（2π）)2]}在上公式中：JM-步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2)。J1、J2、J3、J4—齒輪Z1、Z2、Z3、Z4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2)JS—滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)110BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)慣量JM=4.7kg·cm2。J1=0.78＊10-3*D14＊L1=0.78＊10—3*4.84＊2=0.828kg。cm2初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：110BF設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果二、橫向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算.J2=0.78*10—3＊D24＊L2=0.78＊10—3*84＊2=6.39kg。cm2J3=0。78＊10-3*D34＊L3=0。78＊10-3*44*2=0.399kg。cm2J4=0.78*10—3＊D44＊L4=0.78*10-3*54＊2=0。975kg.cm2Js=0.78＊10-3*24*45=0.561kg.cm2G=850N代入上式:JΣ=JM+J1+（Z1/Z2）2｛J2+J3+（Z3/Z4)2*[(J4+JS）+G/g（L`0/(2π）)2]｝=4.7+0。828+（24/40)2{6.39+0。399+(20/25）2［（0。975+0.561）+850/9。8＊(0。5/（2π））2]}=8.45kg。cm2考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題：JM/JΣ=4.7/8。4=0.56滿意慣量匹配要求。傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:JΣ=8。45kg.cm2JM/JΣ=0.56滿意慣量匹配要求。設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果二、橫向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算。=2\*CHINESENUM3二、電機(jī)的力矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算:=1\*GB3①快速空載起動(dòng)力矩M起在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，簡略計(jì)算公式如下：M起=Mamax+Mf+MoMamax=JΣ＊ε=JΣ＊10—2＊nmax/（0.6/(2π）＊ta)=JΣ*nmax＊2π＊10-2/（60＊ta）nmax=(Vmax/δp)＊(θb/360o)將前面數(shù)據(jù)代入,式中各符號(hào)意義同前。nmax=（Vmax/δp）*（θb/360o）=（1300/0.005）*（0.75o/360o）=541.7rpm起動(dòng)加速時(shí)間：ta=25ms=0。025sMamax=JΣ＊nmax*2π＊10-2/（60＊ta）=8.4*541。7＊2π*10-2/(60＊0.025）=190.6N。cm設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程及說明主要結(jié)果二、橫向步進(jìn)電機(jī)計(jì)算。折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩Mf:Mf=FoLo/(2πηi）=f`(F`z+G)*Lo/（2πη（Z2/Z1*Z4/Z3）)=0.04＊(2680+850）*0。5/(2π＊0.8＊2.1）=6。69N.cm附加摩擦力矩Mo:Mo=FpoLo/(2πηi)＊(1—ηo2)=F`m/3*Lo/(2πη（Z2/Z