《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課件 第10次課步進(jìn)電機及其計算

1第4章控制電動機及其選擇計算4.1步進(jìn)電動機及其控制4.2直流伺服電動機及其控制4.3交流伺服電動機及其控制4.4直線電動機4.5控制電動機選擇與計算實例導(dǎo)學(xué)：1.伺服系統(tǒng)2.伺服系統(tǒng)分類：開環(huán)、全閉環(huán)、半閉環(huán)3.電氣執(zhí)行元件：步進(jìn)電動機（1）步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理三相單三拍運行、三相單雙六拍、三相雙三拍。步距角、轉(zhuǎn)角（2）步進(jìn)電動機的特性及性能指標(biāo)分辨力、矩-角特性、起動頻率、最高工作頻率、轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性知識鏈接1：伺服系統(tǒng)概述

伺服來自英文單詞Servo，指系統(tǒng)跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運動，運動要素包括位置、速度和力矩。

以數(shù)控機床為例：由計算機發(fā)出指令脈沖，讓哪一個驅(qū)動電動機拖著工作臺動，這一臺電動機就動，而且這臺電動機的運動速度、運動的距離，完全按著計算機的指令行事，非常準(zhǔn)確無誤地完成指令要求的任務(wù)。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓、氣動到電氣的過程，而電氣伺服系統(tǒng)包括控制器、功率放大器、執(zhí)行機構(gòu)和檢測裝置。根據(jù)輸入和反饋信號決定控制策略常用控制算法：PID控制和最優(yōu)控制由控制線路和計算機組成檢測被控制量，實現(xiàn)反饋傳感器和轉(zhuǎn)換電路知識鏈接2：伺服系統(tǒng)的分類（1）按照控制原理分開環(huán)伺服系統(tǒng)電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。工作臺的位移精度取決于步進(jìn)電動機的傳動件和累計誤差

全閉環(huán)伺服系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋傳感器安裝在工作臺上，可以獲得工作臺的實際的精確位置。脈沖指令不斷產(chǎn)生，工作臺隨之移動，直到偏差值等于零。精度主要取決于檢測反饋部件的誤差，與放大器、傳動裝置沒有直接關(guān)系可實現(xiàn)高精度位置控制。機械傳動鏈包含在位置閉環(huán)中，系統(tǒng)控制和調(diào)試成本增加。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋工作臺的位置通過電動機上的傳感器或安裝在絲桿軸端的編碼器間接獲得檢測元件位于系統(tǒng)傳動鏈的中間。角位移測量簡單，調(diào)整維護(hù)方便，定位精度低于全閉環(huán)伺服系統(tǒng)知識鏈接3：伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件1.電氣執(zhí)行元件電氣執(zhí)行元件包括直流(DC)伺服電機、交流（AC）伺服電機、步進(jìn)電機以及電磁鐵等，是最常用的執(zhí)行元件。對伺服電機除了要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)以外，一般還要求動態(tài)性能好，適合于頻繁使用，便于維修等

2．液壓式執(zhí)行元件液壓式執(zhí)行元件主要包括往復(fù)運動油缸、回轉(zhuǎn)油缸、液壓馬達(dá)等，其中油缸最為常見。在同等輸出功率的情況下，液壓元件具有重量輕、快速性好等特點

3．氣壓式執(zhí)行元件氣壓式執(zhí)行元件除了用壓縮空氣作工作介質(zhì)外，與液壓式執(zhí)行元件沒有區(qū)別。氣壓驅(qū)動雖可得到較大的驅(qū)動力、行程和速度，但由于空氣粘性差，具有可壓縮性，故不能在定位精度要求較高的場合使用。異步電動機

感應(yīng)電動機離合器電動機永磁同步電動機

微型直流減速電動機

電磁式液壓式

氣壓式知識鏈接3：伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件伺服系統(tǒng)的對執(zhí)行元件的要求

4.1步進(jìn)電動機及其控制

16機理：步進(jìn)電機是利用電磁鐵原理，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，電機轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“一步”，這個固定的角度就是步距角。帶動機械移動一小段距離。特點:(1)總位移量取決于總脈沖數(shù)；(2)轉(zhuǎn)子運動的速度取決于脈沖信號的頻率；(3)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向取決于脈沖信號的順序。一、步進(jìn)電動機種類：分為永磁式、反應(yīng)式和永磁感應(yīng)式三種。永磁式：轉(zhuǎn)子有繞組反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子沒有繞組應(yīng)用：步進(jìn)機主要應(yīng)用在開環(huán)伺服系統(tǒng)中，應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機床、自動繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)用。

下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機為例說明步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理。定子鐵心

定子鐵心為凸極結(jié)構(gòu)，由硅鋼片制成。在面向氣隙的定子鐵心表面有齒距相等磁極，磁極上有小齒。定子繞組

定子每極上套有一個集中繞組，相對兩極的繞組串聯(lián)構(gòu)成一相。步進(jìn)電動機可以做成二相、三相、四相、五相、六相等。定子的磁極為相數(shù)的兩倍。轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子由疊片鐵心構(gòu)成，沿圓周有很多小齒。轉(zhuǎn)子上沒有繞組。二、基本結(jié)構(gòu)圖1四相反應(yīng)式步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)當(dāng)定子的某相繞組通電流時，轉(zhuǎn)子齒因受到定子勵磁磁極的吸引，使極齒中心線方向趨于一致。如果向定子的各個繞組輪流通入電流，則電動機轉(zhuǎn)子就將按照定子的通電順序旋轉(zhuǎn)。

以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機為例工作方式可以分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍。①三相單三拍運行

三相----指步進(jìn)電機具有三相定子繞組；單----指每次只有一相繞組通電；三拍----指三次換接為一個循環(huán)，即按A-B-C-A……方式運行的稱為三相單三拍運行。三、工作原理19

注意：這里的相和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)機通的是直流電脈沖，這主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。①三相單三拍運行

當(dāng)A相通電B、C相不通電時，由于磁通具有要走磁阻最小路徑的特點，轉(zhuǎn)子齒1和3的軸線與定子A極軸線對齊。同理斷開A接通B時、斷開B接通C轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30°。按A→B→C→A…接通和斷開控制繞組轉(zhuǎn)子就連續(xù)轉(zhuǎn)動。因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。

每來一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過

30°。此角稱為步距角，用θ表示。轉(zhuǎn)向取決于脈沖信號的順序（即通電順序）。三相單三拍運行20(a)A相接通；(b)B相接通；(c)C相接通

三相單雙六拍A相通電三相繞組的通電順序為：A

AB

B

BC

C

CA

A

共六拍。工作過程：A、B相同時通電轉(zhuǎn)子1、3齒和A相對齊。,BB'

磁場對

2、4

齒有磁拉力，該拉力使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動。AA'

磁場繼續(xù)對1、3齒有拉力。所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA'通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15°。B相通電轉(zhuǎn)子2、4齒和B相對齊，又轉(zhuǎn)了15

。總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相單雙六拍，步距角為15

。三相繞組的通電順序為：A

AB

B

BC

C

CA

A

共六拍。工作過程：三相雙三拍三相繞組的通電順序為：AB

BC

CA

AB

共三拍。AB通電BC通電CA通電工作方式為三相雙三拍時，每通入一個電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30°，即

θ=30°

。以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。轉(zhuǎn)速步距角N：拍數(shù)①采用單/雙三拍時：上圖步進(jìn)電機中：z

=

4，則②采用三相六拍時：步進(jìn)電動機的幾個參數(shù)z

：轉(zhuǎn)子齒數(shù)m：電機相數(shù)完成一個磁場周期性變化所需的脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)一個θ→

轉(zhuǎn)

(1

/Kmz

)

圈脈沖頻率為

f →每秒轉(zhuǎn)

(

f/

Kmz)

圈轉(zhuǎn)子的齒距等于360

/40=9°，齒寬、齒槽各4.5

。為使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。圖中轉(zhuǎn)子40個齒，定子仍是

6個磁極，但每個磁極上也有5個齒。②采用三相單雙六拍時：θ=？①采用三相單三拍時：θ=？實際結(jié)

構(gòu)步進(jìn)電動機的步距角越小，所能達(dá)到的位置控制精度越高。為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1不細(xì)分時A相繞組通電：轉(zhuǎn)子停在A-A位置

A、B相繞組通電：轉(zhuǎn)子停在位置Ⅰ，轉(zhuǎn)角300B相繞組通電：轉(zhuǎn)子停在B-B位置

，轉(zhuǎn)角300細(xì)分時：

A相繞組額定電流：轉(zhuǎn)子停在A-A位置A相繞組額定電流、B相繞組1/2額定電流：轉(zhuǎn)子停在位置Ⅱ，轉(zhuǎn)角150A相繞組額定電流、B相繞組額定電流時：轉(zhuǎn)子停在位置Ⅰ，轉(zhuǎn)角150A相繞組1/2額定電流、B相繞組額定電流：轉(zhuǎn)子停在位置Ⅲ，轉(zhuǎn)角150B相繞組額定電流：轉(zhuǎn)子停在位置B-B，轉(zhuǎn)角150這就是4細(xì)分，即一步分成4步。目前常用細(xì)分系數(shù)有2、4、8、16、32、64四、步進(jìn)電動機的運行特性及性能指標(biāo)矩-角特性起動頻率最高工作頻率轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性分辨力（1）步距角同一相數(shù)的步進(jìn)電機可有兩種步距角0.6°/1.2°、0.75°/1.5°0.9°/1.8°……（2）步距誤差指步進(jìn)電機運行時，轉(zhuǎn)子每一步實際轉(zhuǎn)過的角度與理論步距角的差值連續(xù)走若干步時，步距誤差的累積值稱為步距的累積誤差由于步進(jìn)電機轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)后，將重復(fù)上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置，因此步進(jìn)電機的步距累積誤差將一轉(zhuǎn)為周期重復(fù)出現(xiàn)思考：為什么步進(jìn)電動機有兩個步距角？四、步進(jìn)電動機的運行特性及性能指標(biāo)矩-角特性起動頻率最高工作頻率轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性分辨力失調(diào)角：轉(zhuǎn)子偏離初始平衡位置的角度?？蛰d時當(dāng)步進(jìn)電機上某相定子繞組通電后，轉(zhuǎn)子齒將力求與定子齒對齊，使磁路中的磁阻最小，轉(zhuǎn)子處在平衡位置不動(θ=0°)如果在電機軸上加一個負(fù)載轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)子就會偏離平衡位置向負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向轉(zhuǎn)過一個角度θ，這就是失調(diào)角。有失調(diào)角后，步進(jìn)電機就產(chǎn)生一個靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，此時靜態(tài)轉(zhuǎn)矩＝負(fù)載轉(zhuǎn)矩似矩角特性：靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系，近為正弦曲線。最大靜轉(zhuǎn)矩：矩角特性上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大在靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)（-π～π），當(dāng)外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩除去時，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩作用下，仍能回到平衡點(θ=0°)四、步進(jìn)電動機的運行特性及性能指標(biāo)矩-角特性起動頻率最高工作頻率轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性分辨力指空載時，步進(jìn)電機由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動，并進(jìn)入不失步的正常運行的最高頻率特點：加給步進(jìn)電機的指令脈沖頻率如大于起動頻率，就不能正常工作步進(jìn)電機在帶載狀態(tài)的起動頻率要低于空載時的啟起動頻率負(fù)載越大，起動頻率越低四、步進(jìn)電動機的運行特性及性能指標(biāo)矩-角特性起動頻率最高工作頻率轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性分辨力指步進(jìn)電機啟動后，運行速度根據(jù)指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率最高工作頻率遠(yuǎn)大于啟動頻率四、步進(jìn)電動機的運行特性及性能指標(biāo)矩-角特性起動頻率最高工作頻率轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性分辨力矩頻特性：描述步進(jìn)電機連續(xù)穩(wěn)定運行時輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率間的關(guān)系動態(tài)轉(zhuǎn)矩：指矩頻特性上每一個頻率對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩輸入脈沖頻率越大，電機所能帶動負(fù)載的轉(zhuǎn)矩越小為什么頻率升高后電機的轉(zhuǎn)矩會下降？控制繞組呈電感性，它具有延緩電流變化的作用。電機轉(zhuǎn)動慣量越大，同頻率下的啟動轉(zhuǎn)矩越小Φ=Nθ其中：

Φ是電動機轉(zhuǎn)過的角度，N為控制脈沖數(shù)，θ為步距角其中n為電動機轉(zhuǎn)速，f為控制脈沖頻率一旦停止輸入脈沖，只要維持繞組通電，電動機就可以保持在該固定位置步進(jìn)電動機受數(shù)字脈沖信號控制，輸出角位移與輸入脈沖數(shù)成正比。五、步進(jìn)電動機的特點步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成正比步進(jìn)電動機具有自鎖能力步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)向可以通過改變通電順序來改變步進(jìn)電動機工作狀態(tài)不易受到各種干擾因素的影響步進(jìn)電動機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)會出現(xiàn)累計誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累計誤差為零，不會長期累積易于直接與微機的I/O接口相連，構(gòu)成開環(huán)位置伺服系統(tǒng)。小結(jié)：1.伺服系統(tǒng)2.伺服系統(tǒng)分類：開環(huán)、全閉環(huán)、半閉環(huán)3.電氣執(zhí)行元件：步進(jìn)電動機（1）步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理三相單三拍運行、三相單雙六拍、三相雙三拍。步距角、轉(zhuǎn)角（2）步進(jìn)電動機的特性及性能指標(biāo)分辨力、矩-角特性、起動頻率、最高工作頻率、轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性課后作業(yè)：學(xué)習(xí)通作業(yè)和測驗。筆記拍照上傳到學(xué)習(xí)通上。溫故知新：1.伺服系統(tǒng)2.伺服系統(tǒng)分類：開環(huán)、全閉環(huán)、半閉環(huán)3.電氣執(zhí)行元件：步進(jìn)電動機（1）步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理三相單三拍運行、三相單雙六拍、三相雙三拍。步距角、轉(zhuǎn)角（2）步進(jìn)電動機的特性及性能指標(biāo)分辨力、矩-角特性、起動頻率、最高工作頻率、轉(zhuǎn)矩-工作頻率特性導(dǎo)學(xué)：2.步進(jìn)電動的選擇原則3.步進(jìn)電動機的選擇實例計算1.步進(jìn)電動機的驅(qū)動控制六、步進(jìn)電動機的驅(qū)動控制步進(jìn)電動機的運行特性與配套使用的驅(qū)動電源有密切關(guān)系。驅(qū)動電源由脈沖分配器和功率放大器組成。脈沖分配器的作用是將數(shù)控裝置送來的一系列指令脈沖按照一定的順序和分配方式加到功率放大器上，控制各相繞組的通電、斷電。脈沖分配器功能可由硬件或軟件產(chǎn)生。實現(xiàn)脈沖分配的硬件邏輯電路，稱為環(huán)形分配?？刹捎密浖崿F(xiàn)脈沖分配，這種方式稱為軟件環(huán)分（如：計算機數(shù)字控制系統(tǒng)）。功率放大器的作用是將環(huán)形分配器發(fā)出的電平信號放大至幾安培到幾十安培的電流送至步進(jìn)電機各繞組，每一相繞組分別有一組功率放大電路。從計算機輸出口輸出的信號脈沖電流一般只有幾個毫安，不能直接驅(qū)動步進(jìn)電動機。必須采用功率放大器進(jìn)行放大。步距角的選擇起動轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩啟動頻率和最大工作頻率選擇合適步進(jìn)電動機機械傳動比確定后，可根據(jù)控制系統(tǒng)的定位精度選擇步進(jìn)電機的步距角及驅(qū)動器的細(xì)分等級。一般電機的一個步距角對應(yīng)系統(tǒng)定位精度的1/2或更小。注意：當(dāng)細(xì)分等級大于1/4之后，步距角的精度不能保證。伺服電機編碼器的分辨率要比定位精度高一個數(shù)量級七、步進(jìn)電動機的選用校驗電動機轉(zhuǎn)矩步距角的選擇起動轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩啟動頻率和最大工作頻率選擇合適步進(jìn)電動機六、步進(jìn)電動機的選用校驗電動機轉(zhuǎn)矩如果要求在瞬間頻繁啟動、停止，并且轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)/分鐘左右或更高，最好選擇反應(yīng)式或永磁式步進(jìn)電機，這些電機的“空起頻率”都比較高。在起動慣-頻特性曲線上查出帶慣性負(fù)載的起動頻率，當(dāng)查不到時，按下式計算JL/Jm比值越大，自起動最大頻率越小，其加減速時間越長，難以起動，失去了快速性fL帶慣性負(fù)載的最大啟動頻率fm電動機本身的最大空載起動頻率Jm電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量JL換算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量步距角的選擇啟動頻率和最大工作頻率步距角的選擇步距角的選擇起動轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩啟動頻率和最大工作頻率選擇合適步進(jìn)電動機六、步進(jìn)電動機的選用校驗電動機轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機轉(zhuǎn)軸上的1 總轉(zhuǎn)動慣量JL主要包括電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、減速裝置與滾珠絲杠以及移動部件等折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量2 步進(jìn)電機上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL空載下的等效轉(zhuǎn)矩Tm

J

m

最大負(fù)載下的等效轉(zhuǎn)矩確保負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量與電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣3

量需匹配步距角的選擇起動轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩啟動頻率和最大工作頻率選擇合適步進(jìn)電動機六、步進(jìn)電動機的選用校驗電動機轉(zhuǎn)矩按最大的等效負(fù)載確定步進(jìn)電機的最大靜轉(zhuǎn)矩根據(jù)運行矩頻特性、啟動慣頻特性等，對初選的步進(jìn)電機進(jìn)行校核Z1Z2步進(jìn)電動機的選用要解決的主要問題：①動力計算 ②傳動計算

③驅(qū)動電路設(shè)計或選擇目的：傳動計算選擇合適的參數(shù)以滿足脈沖當(dāng)量

和進(jìn)給速度的要求。例1：機床以步進(jìn)電機為動力源，刀具以絲杠帶動現(xiàn)已知步進(jìn)電機的步距角α=

0.75°，絲杠的導(dǎo)程t

=

6

mm,

刀具移動的當(dāng)量脈沖

=

0.01mm。試設(shè)計此傳動系統(tǒng)。f，

步進(jìn)電機解：為了湊脈沖當(dāng)量

mm，也為了增大傳遞的扭矩，在步進(jìn)電機與絲杠之間，要增加一對齒輪傳動副。步進(jìn)電機發(fā)出一個脈沖，步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動一個步距角，絲桿對應(yīng)移動一個脈沖當(dāng)量傳動比計算：絲杠轉(zhuǎn)角及其移動的軸向距離其中：n1電動機軸的轉(zhuǎn)速n2絲杠軸的轉(zhuǎn)速α步距角θ刀具一個當(dāng)量脈沖對應(yīng)的絲杠的轉(zhuǎn)角Z

20Z

25（2）計算脈沖數(shù)n由

n

=L(工作臺最大行程）所以，脈沖數(shù)為n

=L/

=400/0.0125=32000步例2：設(shè)X-Y

工作臺由步進(jìn)電機直接經(jīng)絲桿螺母副驅(qū)動，絲桿螺距t=5mm，步進(jìn)電機步距角為α

=0.9°，工作方式三相六拍，工作臺最大行程為400mm，求：（1）脈沖當(dāng)量；（2）微機發(fā)出的脈沖總數(shù)是多少？解：（1）計算脈沖當(dāng)量48控制電動機選擇與計算一、步進(jìn)電動機選擇與計算實例簡易數(shù)控車床的縱向(z軸)進(jìn)給系統(tǒng)，通常是采用步進(jìn)電動機驅(qū)動滾珠絲杠，帶動裝有刀架的拖板做往復(fù)直線運動，其工作原理圖如圖，其中工作臺即為拖板。49一、步進(jìn)電動機選擇與計算實例已知拖板重量W=2000N，拖板與貼塑導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)μ=0.06，車削時最大切削負(fù)載Fz=2150N(與運動方向相反)，y向切削分力Fy=2Fz=4300N(垂直于導(dǎo)軌)，要求導(dǎo)軌的進(jìn)給速度為v1=10-500mm/min，快速行程速度v2=300mm/min，滾珠絲杠名義直徑d0=32mm，導(dǎo)程L=6mm，絲杠總長L=1400mm，拖板最大行程為1150mm，定位精度±0.01mm，試選擇合適的步進(jìn)電動機，并檢查其起動特性和工作速度。50解：1．脈沖當(dāng)量的選擇初選三相步進(jìn)電動機的步距角為0.75／1.5，當(dāng)三相六拍運行時，步距角β=0.75，其每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)

初選脈沖當(dāng)量(每輸入一個指令脈沖，步進(jìn)電動機驅(qū)動工作臺的移動距離，單位mm／p)δ=0.01mm／p，由此可得中間齒輪傳動i為

選小齒輪齒數(shù)z1=20，z2=25，模數(shù)m=2mm。512．等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算

(1)空載時的摩擦轉(zhuǎn)矩TLF

(2)車削加工時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL式中=0.8，為絲杠頂緊時的傳動效率。根據(jù)能量守恒原則，電動機所做的功其中：θ為電動機的轉(zhuǎn)角；S為工作臺的位移；P為負(fù)載52

圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量的公式是什么？3．等效轉(zhuǎn)動慣量計算

(1)滾動絲杠的轉(zhuǎn)動慣量式中，絲杠密度l為絲杠的長度53(2)拖板運動慣量換算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量Jw(3)大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量Jg2式中b2=10mm為大齒輪寬度。應(yīng)該怎樣把拖板的慣量折算到電動機軸上？采用什么公式？先折算到絲杠上，再折算到電動機軸上。JW=54(4)小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量Jg1

式中，b1=12mm，