自动回转刀架设计课程设计说明书(编辑修改稿)

自动回转刀架设计课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

21 查得 m=； v—— 同步带的带速，由上述（ 5）可知 v= m/s。 算得 0P =。 （ 11）确定实际所需同步带宽度 sb sb ≥ 00 )( PKPbzds 式中 0sb — 选定型号的基准宽度，由表 321 查得 0sb = ； zK — 小带轮啮合齿数系数，由表 322 查得 zK =1。 由上式算得 sb ≥ mm，再根据表 311 选定最接近的带宽 sb = mm （ 12）带的工作能力验算 计算同步带额定功率 P的精确值： 10 320 10)(  vmvbbTKKPssawz 式中， wK 为齿宽系数 :： 1)/(  ssw bbK 经计算得 P = kW，而 dP = kW，满足 P≥ dP 因此，带的工作能力合格。 步进电动机的计算与选型（纵向） （ 1）计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 eqJ 已知：滚珠丝杠的公称直径 0d =40 mm，总长（带接杆 )l=1560 mm，导程 hP ＝ 6 mm，材料密度23 / cmkg。 纵向移动部件总重量 G = 1300 N；同步带减速箱大带轮宽度 28 mm，节径 mm，孔径 30 mm，轮毂外径 42 mm，宽度 14 mm；小带轮宽度 28 mm，节径 ，孔径 19mm，轮毂外径 29 mm，宽度 12 mm；传动比 i =。 参照表 41，可以算得各个零部件的转动惯量如下（具体计算过程从略）：滚 珠 丝 杠 的 转 动 惯 量 sJ = ； 拖 板 折 算 到 丝 杠 上 的 转 动 惯 量wJ = 2cmkg ；小带轮的转动惯量 1zJ = 2cmkg。 大带轮的转动惯量2zJ = 2cmkg。 在设计减速箱时，初选的 Z向步进电动机型号为 110BYG3502，从表 45查得该型号电动机转子的转动惯量 233 cmkgJm 。 则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为： 2221 )( cmkgiJJJJJJ swzzmeq  （ 2）计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 eqT 分快速空载起动和承受最大工作负载两种情况进行计算。 1）快速空载起动时 电动机转轴所承受的负载转矩 eqT eqT 包括三部分：快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩 maxaT ，移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩 fT ，滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加 摩擦转矩 0T。 因为滚珠丝杠副传动效率很高，根据（ 412）式可知， 0T 相对于 maxaT 11 和 fT 很小，可以忽略不计。 则有： faeq TTT  max1 （ 1） 考虑 Z向传动链的总效率η，计算快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩：  1602m a x  a meqa t nJT （ 2） 式中 mn —— 对应 Z 向空载最快移动速度的步进电动机最高转速，单位为r/min； at —— 步进电动机由静止到加速至 mn 转速所需的时间，单位为 s。 其中： 360maxvnm  （ 3） 式中 maxv —— Z向空载最快移动速度，任务书指定为 6000 mm/min； α —— Z向步进电动机步距角，为 ； δ —— Z向脉冲当量，本例δ = mm/脉冲。 将以上各值代入式（ 3），算得 mn =1200 r/min。 设步进电动机由静止到加速至 mn 转速所需时间 at = s， Z 向传动链总效率η =。 则由式（ 2）求得： )( 1 2 0 4m a x mNT a   移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为： i PGFT hcf  2 )(  （ 4） 式中  —— 导轨的摩擦系数，滑动导轨取 ； cF —— 垂直方向的工作负载，空载时取 0； η —— Z向传动链总效率，取。 则由式（ 4），得： )( )13000( mNTf    12 最后由式（ 1），求得快速空载起动时电动机转轴所承受的 负载转矩为： a x1  faeq TTT N178。 m （ 5） 2）最大工作负 载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 2eqT ， 2eqT 包括三部分：折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩 tT ，移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩 fT ，滚珠丝杠预紧后折算到电动机 转轴上的附加摩擦转矩 0T。 0T 相对于 tT 和 fT 很小，可以忽略不计。 则有： fteq TTT 2 （ 6） 其中，折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩 tT。 本例中在对滚珠丝杠进行计算的时候，已知进给方向的最大工作载荷 fT = N，则有： mNjPFT htt   0 0 0 8 22  再计算承受最大工作负载（ cF =）情况下，移动部件运动时折算 到电动机转轴上的摩擦转矩： )1 3 0 0 9 4( )(    i PGFT hcf（ N178。 m） 最后由式（ 6），求得最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 2eqT = tT + fT = N178。 m （ 7） 经过上述计算后，得到加在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩 eqT =max{ 1eqT ， 2eqT }= N178。 m （ 3）步进电动机最大静转矩的选定 考虑到步进电动机采用的是开环控制，当电网电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。 因此，根据 eqT来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。 本例中取安全系数 K = 4，则步进电动机的最大静转矩应满足： mNmNTT eqj  a x （ 8） 13 对于前面预选的 110BYG3502 型步进电动机，由表 45 可知，其最大静转矩 maxjT = 16 N178。 m，可见完全满足（ 8）式的要求。 （ 4）步进电动机的性能校核 1）最快工进速度时电动机输出转矩校核 任务书给定 Z 向最快工进速度 fvmax =800mm/min，脉冲当量δ = mm/脉冲，求出电动机对应的运行频率 ffmax = 800/（ 60179。 ）≈ 1333(Hz)。 从 110BYG3502 的运行矩频特性图 64 可以看出，在此频率下，电动机的输出转矩 fTmax ≈ 17 N178。 m，远远大于最大工作负载转矩 2eqT =178。 m，满足要求。 2）最快空载移动时电动机输出转矩校核 任务书给定 Z 向最快空载移动速度 maxv =6000mm/min，求出电动机对应的运行频率 maxf =6000/（ 60179。 ）Hz=10000(Hz)。 从图 64 查得，在此频率下，电动机的输出转矩 maxT = N178。 m，大于快速空载起动时的负载转矩 1eqT = 178。 m，满足要求。 3）最快空 载移动时电动机运行频率校核 最快空载移动速度 maxv = 6000 mm/min 对应的电动机运行频率 maxf = 10000 Hz。 查表 45可知 110BYG3502 的极限运行频率为 20200 Hz，可见没有超出上限。 4 ）起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量 eqJ = 2cmkg ，电动机转子自身的转动惯量 233 cmkgJm  ，查表 45 可知电动机转轴不带任何负载时的最高空载起动频率 qf =1800Hz。 则可以求出步进电动机克服惯性负载的起动频率为： HzJJff meqqL 1087/1  上式说明，要想保证步进。