畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（68頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、I 學(xué)學(xué) 院院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論計(jì)（論 文）說文）說 明明 書書題 目 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 學(xué) 生 系 別 機(jī)電系 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī) 電 033 班 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 II目目 錄錄中文摘要中文摘要.英文摘要英文摘要.第一章第一章 緒論緒論11.1 引言引言11.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)要敘述數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)要敘述21.2.1 升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)21.2.2 床鞍傳動(dòng)系統(tǒng)31.2.3 工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)31.3 FXK5045 機(jī)床的用途及性能機(jī)床的用途及性能31.4 數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求51.5 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系

2、統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案71.6 本章小結(jié)本章小結(jié)8第二章第二章伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)92.1 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)92.1.1 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求92.1.2 伺服系統(tǒng)的分類102.2 伺服電動(dòng)機(jī)的分類伺服電動(dòng)機(jī)的分類112.2.1 直流伺服電機(jī)112.2.2 交流伺服電機(jī)112.2.3 直線電機(jī)122.2.4 步進(jìn)電機(jī)122.3 電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算142.3.1 脈沖當(dāng)量的選擇152.3.2 電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速152.3.3 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算152.3.4 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)162.3.5 電動(dòng)機(jī)選型驗(yàn)算172.4 本章小結(jié)本章小結(jié)18第三章第三章 同步齒形皮

3、帶輪傳動(dòng)同步齒形皮帶輪傳動(dòng)19III3.1 同步齒形帶的特點(diǎn)應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)同步齒形帶的特點(diǎn)應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)193.1.1 同步齒形帶的特點(diǎn)和應(yīng)用193.1.2 同步齒形帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)203.2 同步齒形帶的主要參數(shù)和規(guī)格同步齒形帶的主要參數(shù)和規(guī)格203.3 同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算213.3.1 失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則213.3.2 同步齒形帶傳動(dòng)注意事項(xiàng)213.3.3 同步齒形帶傳動(dòng)計(jì)算步驟223.4 皮帶輪幾何尺寸的計(jì)算皮帶輪幾何尺寸的計(jì)算283.5 齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法293.6 同步齒形皮帶輪材料的選擇同步齒形皮帶輪材料的選擇303.7 本章小結(jié)本章小

4、結(jié)31第四章第四章 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算324.1 滾珠絲杠傳動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng)324.1.1 滾珠絲杠的特點(diǎn)324.1.2 滾珠絲杠的一些主要參數(shù)334.1.3 滾珠絲杠的預(yù)拉伸344.2 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副354.2.1 滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式354.2.2 滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整364.2.3 滾珠絲杠螺母副的維護(hù)374.2.4 滾珠絲杠螺母副的常見故障374.3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)滾珠絲杠的設(shè)計(jì)384.3.1 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算434.3.2 滾珠絲杠的校核454.4 本章小結(jié)本章小結(jié)47第五章第五章 聯(lián)軸器和導(dǎo)軌聯(lián)軸器和導(dǎo)軌485.1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器485.1.1

5、 聯(lián)軸器的總體分類485.1.2 安全聯(lián)軸器的作用505.2 機(jī)床導(dǎo)軌機(jī)床導(dǎo)軌51IV5.2.1 對(duì)導(dǎo)軌的總體要求515.2.2 導(dǎo)軌副的種類以及組合形式525.2.3 導(dǎo)軌的技術(shù)要求565.2.4 導(dǎo)軌副的材料選擇575.2.5 導(dǎo)軌副的維護(hù)和故障診斷585.3 本章小結(jié)本章小結(jié)59總總 結(jié)結(jié)60參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)62致致 謝謝63學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書1第一章第一章 緒論緒論1.1 引言數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1).機(jī)械制造

6、技術(shù)；(2).信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3).自動(dòng)控制技術(shù)；(4).伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5).傳感器技術(shù)；(6).軟件技術(shù)等。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：(1).高速、高精度加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。(2).智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化

7、的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。(3).重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立.數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國(guó)、歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界

8、3 個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨。我國(guó)在2000 年也開始進(jìn)行中國(guó)的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。.數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)第一章 緒論2數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的 50 年間的信息交換都是基于 ISO6983 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 G，M 代碼描述如何加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（STEPNC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從

9、而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。(4).對(duì)數(shù)控機(jī)床無污染提出要求21 世紀(jì)的數(shù)控機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實(shí)現(xiàn)切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中(氮?dú)庵?、冷風(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù))不使用切削液進(jìn)行的切削。不過，對(duì)于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤(rùn)滑(MQL)的準(zhǔn)干切削。目前在歐洲的大批量機(jī)械加工中，已有 1015%的加工使用了干和準(zhǔn)干切削。對(duì)于面

10、向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來說，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類數(shù)控機(jī)床中，采用干切削最多的是滾齒機(jī)?？傊瑪?shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展。可以預(yù)見，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，制造業(yè)將迎來一次足以撼動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。1.2 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)要敘述數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要的組成部分，它是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給工作臺(tái)或刀架以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈，包括齒輪傳動(dòng)副、絲杠螺母副及其支

11、承部件等。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)主要由升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)、床鞍傳動(dòng)系統(tǒng)、工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)組成。1.2.1 升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)升降臺(tái)可沿 Z 軸運(yùn)動(dòng)，由床身導(dǎo)軌導(dǎo)向并由升降立絲杠驅(qū)動(dòng),升降臺(tái)頂部有矩形導(dǎo)軌與工作臺(tái)底座床鞍相連。升降臺(tái)內(nèi)裝有：Z、Y 軸進(jìn)給伺服電機(jī)；Z、Y 軸齒形皮帶及皮帶輪；學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書3升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)置于升降臺(tái)內(nèi)，電機(jī)通過一對(duì)圓弧齒形皮帶輪及皮帶、一對(duì)螺旋傘齒輪和滾珠絲杠副以 1：4 降速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩帶輪與電機(jī)軸和滾珠絲杠均以漲緊環(huán)實(shí)現(xiàn)無間隙連接，滾珠絲杠螺母固定于底座上，絲杠固定于升降臺(tái)上。1.2.2 床鞍傳動(dòng)系統(tǒng)床鞍傳動(dòng)系統(tǒng)床鞍沿升降臺(tái)頂部導(dǎo)軌在

12、 Y 軸上移動(dòng)，床鞍上表面有供工作臺(tái)沿 X 軸橫向移動(dòng)的燕尾導(dǎo)軌，床鞍上下兩面的導(dǎo)軌互相垂直，從而保證了 X 軸運(yùn)動(dòng)和 Y 運(yùn)動(dòng)的垂直。在床鞍內(nèi)裝有縱向、橫向絲杠及兩端托架。橫向床鞍運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)通過一對(duì)圓弧齒形皮帶輪、皮帶、一對(duì)消隙齒輪和滾珠絲杠副以 3：4 降速傳動(dòng)。兩帶輪與電機(jī)軸和傳動(dòng)軸均以漲緊環(huán)實(shí)現(xiàn)無間隙連結(jié)，滾珠絲杠固定于床鞍上，絲杠螺母固定于升降臺(tái)上。1.2.3 工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)工作臺(tái)可沿床鞍縱向?qū)к壴?X 軸方向移動(dòng)，導(dǎo)軌由來自床身的集中潤(rùn)滑裝置自動(dòng)潤(rùn)滑，X 向滾珠絲杠由手動(dòng)油槍通過工作臺(tái)側(cè)的油杯進(jìn)行潤(rùn)滑，工作臺(tái)表面有便于安裝工卡夾具、工件及附近的 T 形槽，還有回收

13、冷卻液的回水槽。工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)通過兩個(gè)圓弧齒形皮帶輪，和圓弧齒形皮帶以 2：3 降速傳動(dòng)。兩帶輪與電機(jī)軸和滾珠絲杠均以漲緊環(huán)實(shí)現(xiàn)無間隙聯(lián)接，滾珠絲杠螺母固定于工作臺(tái)底端，兩端托架固定于床鞍上。1.3 FXK5045 機(jī)床的用途及性能 圖 1-1 XK5045 型普通銑床的布局圖Fig.1-1 Milling machine layout plans 第一章 緒論41-底座2-強(qiáng)電柜3-變壓器箱4-垂直升降進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)5-主軸變速手柄和按鈕板6-床身7-數(shù)控柜8-保護(hù)開關(guān)9-擋鐵10-操縱臺(tái)11-保護(hù)開關(guān)12-橫向溜板13-縱向進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)14-橫向進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)15-升降臺(tái)16-縱向

14、工作臺(tái)在本次設(shè)計(jì)中，以 FXK5045 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床為例來說明數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。FXK5045 為數(shù)控立式升降臺(tái)銑床，與上圖 XK5045 普通銑床相比，在外觀結(jié)構(gòu)上相同，只是多一個(gè)數(shù)控裝置，F(xiàn)XK5045 可配備國(guó)外或國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)，具有計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC），可進(jìn)行縱向、橫向、垂向三個(gè)坐標(biāo)的直線、圓弧、拋物線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)（由配置的系統(tǒng)功能確定），每個(gè)坐標(biāo)裝有編碼器作為檢測(cè)元件。FXK5045 適用于加工形狀復(fù)雜的平面和立體零件，如沖模、壓模、鍛模、塑料模等各種模具及樣板，凸輪、飛機(jī)零件、內(nèi)燃機(jī)的連桿等形狀復(fù)雜的零件，對(duì)于加工形狀復(fù)雜而品種又經(jīng)常變換的生產(chǎn)部門大為適用。FXK5045

15、 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的基本參數(shù)如下：工作臺(tái)面積（寬長(zhǎng)）：5001800 mm 工作臺(tái) T 形槽（槽數(shù)-寬度 間距）： 6-1863 mm 工作臺(tái)承載工件最大重量： 1000 Kg 工作臺(tái)行程（縱向/橫向/垂向）： 11000/330/600 mm 垂向行程（手動(dòng)）： 套筒 90 mm 主軸錐孔： 7：24 ISO50 刀柄形式： XT50主軸轉(zhuǎn)速： 18 級(jí) 35.5-1800 r/min 主軸電機(jī)功率： 15 Kw 立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度： 45 主軸端面到工作臺(tái)面距離： 110-710 mm 床身導(dǎo)軌至主軸中心線的距離： 450 mm 進(jìn)給速度范圍（X、Y/Z）： 5-4000/5-1000

16、mm/min 快速進(jìn)給（X、Y/Z）： 8000/2000 mm/min 定位精度(國(guó)際) ： 0.035 mm 重復(fù)定位精度(國(guó)際) ： 0.020 mm 機(jī)床重量(約) ： 5000 Kg 機(jī)床外型尺寸(長(zhǎng)寬高) ： 253024432560 mm 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書5本機(jī)床具有如下特點(diǎn)：(1).機(jī)床具有很高的結(jié)構(gòu)剛性，能承受中負(fù)荷切削工作；(2).機(jī)床具有足夠的功率和寬廣的變速范圍，能使用硬質(zhì)合金刀進(jìn)行高速切削，充分發(fā)揮刀具效能；(3).主軸變速有沖動(dòng)裝置，便于變速，機(jī)床能迅速有效的進(jìn)行制動(dòng)；(4).機(jī)床的重要傳動(dòng)零件均用合金鋼制成，容易磨損零件均用耐磨材料制成，導(dǎo)軌貼塑，保證了

17、機(jī)床有足夠的使用壽命；(5).操縱臺(tái)與電柜采用分體式，操縱臺(tái)集中操縱，安裝于機(jī)床吊掛上，能轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，操作方便宜人；(6).機(jī)床三向運(yùn)動(dòng)均有限位裝置，保證機(jī)床和操作工人的安全，還可用作多機(jī)床管理；(7).機(jī)床具有完整的潤(rùn)滑系統(tǒng)，重要的傳動(dòng)零件和軸承均有完整的潤(rùn)滑裝置，同時(shí)設(shè)有指示器進(jìn)行經(jīng)常檢查；(8).各重要傳動(dòng)軸和主軸的安裝在滾動(dòng)軸承上，提高傳動(dòng)效率；(9).工作臺(tái)三個(gè)方向均能進(jìn)行快速移動(dòng)，減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。1.4 數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求(1).減少摩擦阻力為了提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能和運(yùn)動(dòng)精度，必須減小運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力和動(dòng)，靜摩擦力之差。為滿足上述要求，在數(shù)控機(jī)

18、床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，普通采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副，滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。在減小摩擦阻力的同時(shí)，還必須考慮傳動(dòng)部件要有適當(dāng)?shù)淖枘幔员ＷC系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(2).減少運(yùn)動(dòng)慣量運(yùn)動(dòng)部件的慣量對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性都有影響，尤其是處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零、部件，其慣量的影響更大。因此，在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減小運(yùn)動(dòng)部件的慣量。(3).高的傳動(dòng)精度與定位精度數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和定位精度對(duì)零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，對(duì)采用進(jìn)步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)尤其如此。因此，傳動(dòng)精度和定位精度是數(shù)控機(jī)床最重要也是最具有該類機(jī)床

19、特征的指標(biāo)，無論對(duì)點(diǎn)位，直線控制系統(tǒng)，還是輪廓控制，該項(xiàng)精度都很重要。設(shè)計(jì)中，通過在進(jìn)給傳動(dòng)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(gè)指令脈沖驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的距離），預(yù)緊傳動(dòng)滾珠絲杠，消除齒輪，蝸輪等傳動(dòng)的間隙等辦法，可達(dá)到提高傳動(dòng)精度的定位精度的目的。第一章 緒論6由此可見，機(jī)床本身的精度，尤其是伺服傳動(dòng)鏈和伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精度，是影響工作精度的主要因素。(4).寬的進(jìn)給調(diào)速范圍伺服進(jìn)給系統(tǒng)在承擔(dān)全部工作負(fù)載的條件下，應(yīng)具有很寬的調(diào)速范圍，以適應(yīng)各種工件材料，尺寸和刀具等變化的需要，工作進(jìn)給速度范圍可達(dá) 36000 mm/min（調(diào)速范圍 1：2000）。為了完成精密定位，伺服系統(tǒng)的

20、低速趨進(jìn)速度達(dá) 0.1mm/min；為了縮短輔助時(shí)間，提高加工效率，快速移動(dòng)速度應(yīng)高達(dá) 15m/min。如此寬的調(diào)速范圍是伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)難題。在多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上，合成速度維持常數(shù)，是保證表面粗糙度要求的重要條件；為保證較高的輪廓精度，各坐標(biāo)方面的運(yùn)動(dòng)速度也要配合適當(dāng)，這是對(duì)數(shù)控機(jī)床和伺服進(jìn)給系統(tǒng)提出的共同要求。(5).響應(yīng)速度要快快響應(yīng)特性是指進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)指令輸入信號(hào)的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度，即跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快；定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度要滿足要求；工作臺(tái)應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，進(jìn)行單步或連續(xù)移動(dòng)，在運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)丟步或多步現(xiàn)象。進(jìn)給系統(tǒng)響應(yīng)速度的大小

21、不僅影響機(jī)床的加工效率，而且影響加工精度。設(shè)計(jì)中應(yīng)使機(jī)床工作臺(tái)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度、間隙、摩擦以及轉(zhuǎn)動(dòng)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。(6).無間隙傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)間隙一般指反向間隙，即反向死區(qū)誤差，它存在于整個(gè)傳動(dòng)鏈的各傳動(dòng)副中，直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此，應(yīng)盡量消除傳動(dòng)間隙，減小反向死區(qū)誤差。設(shè)計(jì)中可采用消除間隙的聯(lián)軸節(jié)及有消除間隙措施的傳動(dòng)副等方法。(7).穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)穩(wěn)定性是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的條件，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、剛性、阻尼及增益等都有關(guān)系，適當(dāng)選擇各項(xiàng)參數(shù)，并能達(dá)

22、到最佳的工作性能，是伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。所謂進(jìn)給系統(tǒng)的壽命，主要是指其保持?jǐn)?shù)控機(jī)床傳動(dòng)精度和定位精度的時(shí)間長(zhǎng)短，即各傳動(dòng)部件應(yīng)選擇合適的材料及合理的加工工藝與熱處理方法，對(duì)于滾珠絲杠及傳動(dòng)齒輪，必須具有一定的耐磨性和適宜的潤(rùn)滑方式，以延長(zhǎng)其壽命。(8).使用維護(hù)方便數(shù)控機(jī)床屬于精度自動(dòng)控制機(jī)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(jī)床的開機(jī)效率相應(yīng)就高，因而進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于維護(hù)和保養(yǎng)、最大限度地減小維修工作量，以提高機(jī)床的利用率。學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書71.5 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案圖 1-2 進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1-2 Feed system struct

23、ure diagram 上圖為此次設(shè)計(jì) FXK5045 數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。伺服電機(jī)通過同步齒形帶和滾珠絲杠相聯(lián)，編碼器固定在滾珠絲杠的右端將工作臺(tái)的實(shí)際位移信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，屬于開環(huán)控制。同步帶連接方式隔離了電機(jī)的振動(dòng)和發(fā)熱，使電動(dòng)機(jī)安裝位置更加機(jī)動(dòng)，但機(jī)械結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)增加了。方案具體的設(shè)計(jì)過程如下：圖 1-3 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖Fig.1-3 CNC machine tool drive system to work diagram(1).指令脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；(2).步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路帶動(dòng)功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；(3).功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，帶動(dòng)齒形皮帶輪動(dòng)力的

24、輸送；(4).齒形皮帶輪帶動(dòng)滾珠絲杠降速轉(zhuǎn)動(dòng)；(5).滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)使數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)橫向移動(dòng)。第一章 緒論81.6 本章小結(jié)在本章的設(shè)計(jì)中，讓我明白了數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的三大部分：升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)，床鞍傳動(dòng)系統(tǒng)以及工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)，并對(duì)三者各自的基本情況和運(yùn)動(dòng)規(guī)律作了一個(gè)簡(jiǎn)要的敘述。對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床 FXK5045 也有了一定的認(rèn)識(shí)，其中包括 FXK5045 的基本性能參數(shù)，還有此機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)部分所各自具備的用途，以及擅長(zhǎng)加工哪些圖形的情況都做了一一的描述。還有數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)方面的要求也進(jìn)行了一定的說明。對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)總體設(shè)計(jì)方案的構(gòu)想也有了一定的思路，并且進(jìn)行設(shè)計(jì)的初步實(shí)踐中。學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

25、）說明書9第二章第二章伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱伺服電機(jī))為數(shù)控伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是速度和軌跡控制的執(zhí)行元件。伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試與選用的電機(jī)及其特性有密切關(guān)系、直接影響伺服系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)品質(zhì)。2.1 伺服系統(tǒng) 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，輸出量能夠以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是指以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)元件（或稱執(zhí)行元件伺服電機(jī)）組成，高性能的伺服系統(tǒng)還有檢測(cè)裝置，反饋實(shí)際的輸出狀態(tài)。 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的作用在于接受來自數(shù)控裝置的指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件跟隨指令脈沖運(yùn)動(dòng)，并保證動(dòng)作的快

26、速和準(zhǔn)確，這就要求高質(zhì)量的速度和位置伺服。以上指的主要是進(jìn)給伺服控制，另外還有對(duì)主運(yùn)動(dòng)的伺服控制，不過控制要求不如前者高。數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)往往主要取決于伺服系統(tǒng)。2.1.1 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求數(shù)控機(jī)床集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)床、精密機(jī)床和萬能機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，將高效率、高精度與高柔性集中于一體。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的提高首先依賴于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)特性的改善及功能的擴(kuò)大，一般對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)有如下要求：(1).正反向運(yùn)行機(jī)床在工作過程中，工作臺(tái)根據(jù)加工軌跡的形狀隨時(shí)都可能要求正向或反向運(yùn)行。同時(shí)應(yīng)考慮正反向運(yùn)行時(shí)起動(dòng)與制動(dòng)之間存在的電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)可靠的快速制動(dòng)。(2).調(diào)

27、速范圍寬為適應(yīng)不同的加工條件，如加工零件的材料、類型、大小及刀具的種類、冷卻方式等，要求伺服有很寬的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性。(3).高剛性與高的速度穩(wěn)定性伺服在不同的負(fù)載情況下或切削條件發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)使進(jìn)給速度保持恒定，要求伺服具有優(yōu)良的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)負(fù)載特性。(4).快速響應(yīng)及無超調(diào)為了保證輪廓切削形狀精度與低的加工面表面粗糙度，要求伺服具有良好的快速響應(yīng)特性，同時(shí)無超調(diào)。(5).高精度第二章 伺服電動(dòng)機(jī)10為了滿足加工精度，要保證機(jī)床的定位精度及進(jìn)給精度，亦即要求伺服具有高的靜態(tài)分辨率，動(dòng)態(tài)特性至少應(yīng)是一階無差系統(tǒng)。(6).低速大扭矩機(jī)床加工的特點(diǎn)多是低速時(shí)進(jìn)行切削加工，要求在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)

28、應(yīng)保證額定扭矩輸出，亦即要求伺服具有恒扭矩輸出。2.1.2 伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)的分類(1).開環(huán)系統(tǒng)圖 2-1 開環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig.2-1 Open-loop systems pose a map 圖(2-1)是開環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖，它主要由驅(qū)動(dòng)電路，執(zhí)行元件和機(jī)床三大部分組成。常用的執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)，通常稱以步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件的開環(huán)系統(tǒng)為步進(jìn)式伺服系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，如果是大功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，用電液脈沖馬達(dá)作為執(zhí)行元件。驅(qū)動(dòng)電路的主要任務(wù)是將指令脈沖轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件所需的信號(hào)。 (2).閉環(huán)系統(tǒng)圖 2-2 閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig.2-2 Closed-loop systems pose a m

29、ap 閉環(huán)系統(tǒng)主要由比較環(huán)節(jié)、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行元件、機(jī)床和檢測(cè)單元五部分組成。其構(gòu)成框圖如圖(2-2)所示。在閉環(huán)系統(tǒng)中，檢測(cè)元件將機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置檢測(cè)出來并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)反饋給比較環(huán)節(jié)。常見的檢測(cè)元件有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵和編碼盤等。通常把安裝在絲杠上的檢測(cè)元件組成的伺服系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)；把安裝在工作臺(tái)上的檢測(cè)元件組成的伺服系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)。由于絲杠和工作臺(tái)之間傳動(dòng)誤差的存在，半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度要比閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低一些。比較環(huán)節(jié)的作用是將指令信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較，兩者的差值作為伺服系統(tǒng)的跟隨誤差，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路，控制執(zhí)行元件帶動(dòng)工作臺(tái)繼續(xù)移動(dòng)，直到跟隨誤差為零。根據(jù)進(jìn)入

30、比較環(huán)節(jié)信號(hào)的形式以及反饋檢測(cè)方式，閉環(huán)（半閉環(huán)）系統(tǒng)可分為脈沖比較伺服系統(tǒng)、相位比較伺服系統(tǒng)和幅值比較伺服系統(tǒng)三種。 由于比較環(huán)節(jié)輸出的信號(hào)比較微弱，不足以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，故需對(duì)其進(jìn)行放大，學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書11驅(qū)動(dòng)電路正是為此而設(shè)置的。執(zhí)行元件的作用是根據(jù)控制信號(hào)，即來自比較環(huán)節(jié)的跟隨誤差信號(hào)，將表示位移量的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械位移。常用的執(zhí)行元件有直流寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)等。執(zhí)行元件是伺服系統(tǒng)中必不可少的一部分，驅(qū)動(dòng)電路是隨執(zhí)行元件的不同而不同的。2.1.3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向 隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，要求伺服系統(tǒng)向高精度、高速度、大功率方向發(fā)展。 (1).充分利用

31、迅速發(fā)展的電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用數(shù)字式伺服系統(tǒng)，利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制，增強(qiáng)軟件控制功能，排除模擬電路的非線性誤差和調(diào)整誤差以及溫度漂移等因素的影響，可大大提高伺服系統(tǒng)的性能，并為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制創(chuàng)造條件。 (2).開發(fā)高精度、快速檢測(cè)元件。 (3).開發(fā)高性能的伺服電機(jī)（執(zhí)行元件）。目前交流伺服電機(jī)的變速比已達(dá)1：10000，使用日益增多。無刷電機(jī)因無電刷和換向片零部件，加速性能要比直流伺服電機(jī)高兩倍，維護(hù)也較方便，常用于高速數(shù)控機(jī)床。2.2 伺服電動(dòng)機(jī)的分類 在數(shù)控機(jī)床中常用的伺服電機(jī)有:直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和直線電機(jī)等直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，在 70 年

32、代、80 年代的數(shù)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用；交流伺服電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)和控制原理的發(fā)展，性能大大提高，從 80年代末開始逐漸取代直流伺服電機(jī)，是目前主要使用的電動(dòng)機(jī)；步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用在輕載、負(fù)荷變動(dòng)不大以及經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中。直線電機(jī)是一種很有發(fā)展前途的特種電機(jī)，主要應(yīng)用在高速、高精度的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中。2.2.1 直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)常用的直流電動(dòng)機(jī)有:永磁式直流電機(jī)、混合式直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)和直流力矩電機(jī)等。直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)使用永磁式直流電機(jī)類型中的有槽電樞永磁直流電動(dòng)機(jī)(普通型)；直流主軸伺服系統(tǒng)使用勵(lì)磁式直流電機(jī)類型中的他激直流電機(jī)。此外，永磁式直流電機(jī)還包括無槽電樞永磁直流電機(jī)、杯型電樞

33、永磁直流電機(jī)和印刷繞組電樞永磁直流電機(jī)等。這些均為小慣量電機(jī)，適用于要求快速響應(yīng)和頻繁起動(dòng)的伺服系統(tǒng)，但其過載能力低，電樞慣量與機(jī)械系統(tǒng)匹配較差普通型永磁式直流電機(jī)產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛。2.2.2 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)在交流伺服系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的類型有永磁同步交流伺服電機(jī)(PMSM)和感應(yīng)異步交流伺服電機(jī)(IM)，其中，永磁同步電機(jī)具備十分優(yōu)良的低速性能、可以實(shí)現(xiàn)弱磁高速第二章 伺服電動(dòng)機(jī)12控制，調(diào)速范圍寬廣、動(dòng)態(tài)特性和效率都很高，已經(jīng)成為伺服系統(tǒng)的主流之選。而異步伺服電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率場(chǎng)合得到重視。2.2.3 直線電機(jī)直線電機(jī)直線電

34、機(jī)可以認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的一種變形，它可以看作是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其徑向剖開，然后拉平演變而成。近年來，隨著自動(dòng)控制技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，對(duì)各類自動(dòng)控制系統(tǒng)的定位精度提出了更高的要求，在這種情況下，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)再加上一套變換機(jī)構(gòu)組成的直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的要求。為此，近年來世界許多國(guó)家都在研究、發(fā)展和應(yīng)用直線電機(jī)，使得直線電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。 直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于直線電機(jī)不需要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的附加裝置，因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，重量和體積大大地下降；二是定位精度高，在需要直線運(yùn)動(dòng)的地方，直線電機(jī)可以實(shí)

35、現(xiàn)直接傳動(dòng)，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來的各種定位誤差，故定位精度高，如采用微機(jī)控制，則還可以大大地提高整個(gè)系統(tǒng)的定位精度；三是反應(yīng)速度快、靈敏度高，隨動(dòng)性好。直線電機(jī)容易做到其動(dòng)子用磁懸浮支撐，因而使得動(dòng)子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不接觸，這就消除了定、動(dòng)子間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動(dòng)性；四是工作安全可靠、壽命長(zhǎng)。直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無接觸傳遞力，機(jī)械摩擦損耗幾乎為零，所以故障少，免維修，因而工作安全可靠、壽命長(zhǎng)。 2.2.4 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的電氣機(jī)械。電脈沖的數(shù)量代表了轉(zhuǎn)子的角位移量，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與電脈沖的頻率成正比，旋轉(zhuǎn)

36、的方向取決于脈沖的順序，轉(zhuǎn)矩是由于磁阻作用所產(chǎn)生。步進(jìn)電機(jī)一定要與控制脈沖聯(lián)系起來才能運(yùn)行，否則無法工作。其運(yùn)行形式是步進(jìn)的，故稱為步進(jìn)電機(jī)。對(duì)定子繞組所加電源形式既不是正弦波交流也不是恒定直流，而是電脈沖電壓、電流、所以也稱為脈沖電機(jī)或脈沖馬達(dá)。步進(jìn)電機(jī)用于與控制脈沖組成的開環(huán)系統(tǒng)中。 2.2.4.1 步進(jìn)電機(jī)的分類及結(jié)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī)的分類方式很多，按作用原理分，步進(jìn)電機(jī)有磁阻式(反應(yīng)式)、感應(yīng)子式和永磁式三大類。按輸出功率和使用場(chǎng)合分類，分為功率步進(jìn)電機(jī)和控制步進(jìn)電機(jī)；按結(jié)構(gòu)分類，分為徑向式(單段式)、軸向式(多段)和印刷繞組式步進(jìn)電機(jī)；按相數(shù)分類，分為三相、四相、五相、六相等。學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

37、（論文）說明書13各種步進(jìn)電機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子組成，但因類型不同，結(jié)構(gòu)也不完全一樣。磁阻式步進(jìn)電機(jī)(以三相徑向式為例)，定子鐵心上有六個(gè)均勻分布 5 個(gè)齒，齒槽距相等，齒間夾角為 9。在直徑方向相對(duì)的兩個(gè)極上的線圈串聯(lián)，構(gòu)成了一相勵(lì)磁繞組，共有三相(A，B，C)按徑向排列的勵(lì)磁繞組。轉(zhuǎn)子為鐵心(硅鋼)，其上無繞組，只有均布的 40個(gè)齒，齒槽等寬，齒間夾角也是 9。三相定子磁極和轉(zhuǎn)子上相應(yīng)的齒依次錯(cuò)開了 1/3齒距，即 3。磁阻式步進(jìn)電機(jī)還有一種軸向分相的多段式結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子鐵心都分成多段(三、四、五、六段等)，每段為一相，依次錯(cuò)開排列為 A、B、C、D、E 等相，每相都是獨(dú)立的。感應(yīng)子式步進(jìn)

38、電機(jī)分為勵(lì)磁式和永磁式兩種。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與磁阻式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，其定子轉(zhuǎn)子鐵心的磁場(chǎng)和齒槽均一樣，兩者的差別是感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)存在軸向恒定磁場(chǎng)。勵(lì)磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)是靠轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)。永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由一段環(huán)形磁鋼(在轉(zhuǎn)子中部)和二段鐵心(在環(huán)形磁鋼的兩端)，軸向充磁，建立軸向磁場(chǎng)。軸向磁場(chǎng)可以改善步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，發(fā)展趨勢(shì)將取代磁阻式步進(jìn)電機(jī)。永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，定子為軟磁材料。該種電機(jī)有多種結(jié)構(gòu)形式，常用形式有爪極式和隱極式。爪極式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)一般采用二相或者四相繞組，隱極式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)與磁阻式步進(jìn)電機(jī)一樣有二、三、四、五、相等多種繞組。

39、 2.2.4.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理以磁阻式(反應(yīng)式)步進(jìn)電機(jī)為例，其工作原理是按電磁吸引的原理工作的。以下圖所示的反應(yīng)式三相步進(jìn)電機(jī)為例加以說明。當(dāng)某一相定子繞組加上電脈沖，即通電時(shí)，該相磁極產(chǎn)生磁場(chǎng)，并對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，將靠近定子通電繞組磁極的轉(zhuǎn)子上一對(duì)齒吸引過來，當(dāng)轉(zhuǎn)子一對(duì)齒的中心線與定子磁極中心線對(duì)齊時(shí)，磁阻最小，轉(zhuǎn)矩為零，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如果定子繞組按順序輪流通電，A、B、C 三相的三對(duì)磁極就依次產(chǎn)生磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子一步步按一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。第二章 伺服電動(dòng)機(jī)14圖 2-3步進(jìn)電機(jī)工作原理Fig.2-3 Stepper Motor Principle具體為，假設(shè)每個(gè)定子磁極有一個(gè)齒，轉(zhuǎn)子有四

40、個(gè)齒，首先 A 相通電，B、C 二相斷電，轉(zhuǎn)子 1、3 齒按磁阻最小路徑被 A 相磁極產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩吸引過去，當(dāng) 1、3 齒與 A 相對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)停止；此時(shí)，B 相通電，A、C 二相斷電，磁極 B 又把距它最近的一對(duì)齒 2、4 吸引過來，使轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過 30。接著 C 相通電，A、B 二相斷電，轉(zhuǎn)子又逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 30，依次類推，定子按 ABCA順序通電，轉(zhuǎn)子就一步步地按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，每步 30。若改變通電順序，按 ACBA使定子繞組通電，步進(jìn)電機(jī)就按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣每步轉(zhuǎn) 30，這種控制方式叫單三拍方式。由于每次只有一相繞組通電，在切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩，容易失步，此外，只有一相繞

41、組通電吸引轉(zhuǎn)子，易在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩，故實(shí)際上均不采用單三拍方式，而采用雙三拍控制方式。雙三拍通電順序按 ABBCCAAB(逆時(shí)針方向)或按ACCBBAAC(順時(shí)針方向)進(jìn)行由于雙三拍控制每次有二相繞組通電，而且切換時(shí)總保持一相繞組通電，所以工作穩(wěn)定。如果按AABBBCCCAA順序通電，就是三相六拍工作方式，每切換一次，步進(jìn)電機(jī)每步按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過 15。同樣，若按 AACCCBBBAA順序通電，步進(jìn)電機(jī)每步按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過 15。對(duì)應(yīng)一個(gè)指令電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定角度，稱為步矩角。實(shí)際上，轉(zhuǎn)子有 40 個(gè)齒，三相單三拍工作方式，步距角為3。三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步矩角小一半

42、，為 1.5。控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是由加到繞組的電脈沖決定的，即由指令脈沖決定的。指令脈沖數(shù)決定它的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，即角位移的大?。恢噶蠲}沖頻率決定它的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，只要改變指令脈沖頻率，就可以使步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在很寬的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；改變繞組的通電順序，可以改變它的旋轉(zhuǎn)方向。可見，對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制十分方便，一轉(zhuǎn)中沒有累計(jì)誤差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，自起動(dòng)能力強(qiáng)，角位移變化范圍寬。步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)是效率低，帶慣性負(fù)載能力差，低頻振蕩、失步，高頻失步，自身噪聲和振動(dòng)較大。2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)是與控制脈沖組成的是開環(huán)系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)又需要電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在很寬的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)

43、行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定?；谶@幾個(gè)方面，選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書152.3.1 脈沖當(dāng)量的選擇脈沖當(dāng)量的選擇脈沖當(dāng)量：一個(gè)指令脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的移動(dòng)距離。脈沖當(dāng)量是數(shù)控機(jī)床精度的一個(gè)重要參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)需要選擇=0.01mm/p（輸入一個(gè)指令脈沖工作臺(tái)移動(dòng) 0.01 毫米）。初選之相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，當(dāng)三相三拍運(yùn)行時(shí)，步距角= 0.75 /1.5，當(dāng)三相六拍運(yùn)行時(shí)，步距角= 。1.50.75選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為三相六拍運(yùn)行，其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)為：360480/0.75sp r (2-1)2.3.2

44、電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 按照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能要求，快速行程的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格控制在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi) (2-2)3max10nomnVinnP38 1.51015002000()8rpm式中：n快速行程時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（rpm）；Vmax直線運(yùn)行速度（m/min）；i系統(tǒng)傳動(dòng)比；Pn絲杠導(dǎo)程（mm）；nnom電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（rpm）2.3.3 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2.3.3.1 在機(jī)床位加任何負(fù)載的情況下，空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩 TLF0.06 4250 0.0080.27220.8 1.5nLFuwPTN mi (2-3)式中：u摩擦系數(shù)；w工作臺(tái)的總重量；Pn絲杠導(dǎo)程；i傳動(dòng)

45、比（工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)由私服電機(jī)通過兩個(gè)圓弧齒形皮帶輪，和圓弧齒形皮帶以 2：3 降速傳動(dòng)）； 滾珠絲桿傳動(dòng)效率 2.3.3.2 在機(jī)床加工過程中所產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL為：第二章 伺服電動(dòng)機(jī)16 ()2yxnLFu wFPTi (2-4)75000.06(4250 15000)0.00820.8 1.5 9.183N m式中：Fx最大切削力（N）；FyX 方向產(chǎn)生的切削分力,也就是 Y 方向產(chǎn)生的切削力 2.3.3.3 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 (1).滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js44332(0.032)1.328 7.85 101.07 103232do lpJsKg m (2-5)式中：do滾珠絲桿節(jié)圓直徑；

46、l滾珠絲桿的工作長(zhǎng)度，也就是滾珠絲杠螺紋的長(zhǎng)度(2).大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg2（大齒接圓直徑 135 毫米 寬 60 毫米）443322(0.135)0.06 101.96 103232gD bpJkg m (2-6) (3).小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg1（小齒接圓直徑 90 毫米 寬 60 毫米）443421(0.09)0.06 103.86 103232gD bpJkg m (2-7) 換算到電動(dòng)機(jī)軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JL由滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量三者共同決定。因此，總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JL為： 212sgLgJJJJL (2-8) 33421.07 101.96 103.8

47、6 101.328 322.10 10 Kg m2.3.4 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)銑削時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)距9.183LTN m和電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量322.10 10LJKg m,初步選定電動(dòng)型號(hào)為 FANUC ac12 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的最大靜扭距，max22.1TN m轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JM=1.1 10-3kg.m2為了使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)能力及較快的響應(yīng)速度應(yīng)為：學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書172maxTLT 及4MLJJmax22.12.429.183LTT332.10 101.941.1 10LMJJ2.3.4.1 帶慣性負(fù)載的最大起動(dòng)頻率的計(jì)算Lf15008811 1.9

48、1mLLMffHZJJ (2-9)電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)頻率mf2.3.4.2 帶慣性負(fù)載的最大轉(zhuǎn)速 (2-10)600.75881 60110(/)360360Lmfn轉(zhuǎn)分2.3.4.3 帶慣性負(fù)載起動(dòng)力矩 Tm電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩的情況下，根據(jù)頻率特性曲線可以查得：2.6mTN M2.3.4.4 電機(jī)帶慣性負(fù)載時(shí)的起動(dòng)時(shí)間at (2-11)0.1047LMmamLFJJntTT332.10 101.1 100.10472.60.27=0.0014sFANUC ac12 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最小加、減速度時(shí)間為 1 秒所以該電機(jī)帶慣性負(fù)載時(shí)能夠起動(dòng)。2.3.5 電動(dòng)機(jī)選型驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)選型驗(yàn)算(1).空行程快速移動(dòng)速度

49、的驗(yàn)算從電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻率特性曲線查得 fmax=6000HZ 時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 0.9N.m TLF=0.27N.m（空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩）max0.75 6000 84518/min300/min66 1.328nfPvmmmml (2-12)(2).工作行程速度驗(yàn)算第二章 伺服電動(dòng)機(jī)18當(dāng) TL=9.183N.m 時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)頻率 f=2000Hz0.75 2000 81506/min500/min66 1.328nfPvmmmml (2-13)以上計(jì)算，選該型號(hào) FANUC ac12 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，無論是起動(dòng)性能，還是空行程快速進(jìn)給，還是工作行程進(jìn)給速度都能滿足該機(jī)床的設(shè)計(jì)要求。2.4 本章

50、小結(jié)在本章的設(shè)計(jì)中，首先是對(duì)伺服系統(tǒng)的一個(gè)基本了解，其中包括對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求和分類。在數(shù)控機(jī)床中常用的伺服電機(jī)有：直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和直線電機(jī)等，這幾類是主要的伺服電動(dòng)機(jī)，對(duì)它們的基本原理作一個(gè)簡(jiǎn)要的敘述，比較其特點(diǎn)，并選取步進(jìn)電機(jī)作為本進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。然后從機(jī)床性能要求，選取符合本設(shè)計(jì)銑床的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其主要過程為：脈沖當(dāng)量的選擇確定電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算根據(jù)以上三個(gè)計(jì)算結(jié)果，初步確定選擇合適的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)所選擇步進(jìn)點(diǎn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算，看是否滿足性能要求。學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書19第三章第三章 同步齒形皮帶輪傳動(dòng)同步齒形皮帶輪傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng)是FX

51、K5045數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件之一。同步齒形帶傳動(dòng)是一種特殊的新型帶傳動(dòng)。帶的工作面做成齒形，帶輪的輪緣表面也做成相應(yīng)的齒形，帶與帶輪主要靠嚙合進(jìn)行傳動(dòng)。同步齒形帶一般采用細(xì)鋼絲繩作強(qiáng)力層，外面包覆聚氯脂或氯丁橡膠。強(qiáng)力層中線定為帶的節(jié)線，帶線周長(zhǎng)為公稱長(zhǎng)度。帶的基本參數(shù)是周節(jié)p和模數(shù)m 。周節(jié)p等于相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)間沿節(jié)線量得的尺寸，模數(shù)mp/，中國(guó)的同步齒形帶采用模數(shù)制，即：模數(shù) 寬度 齒數(shù)。 靠摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)在工作前必須有一定的預(yù)拉力F0 緊套在兩輪上，使帶與輪面之間產(chǎn)生一定的正壓力。當(dāng)主動(dòng)輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶與輪面之間便產(chǎn)生摩擦力，將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由主動(dòng)輪傳到從動(dòng)輪。這時(shí)，帶的一邊拉

52、力增大為 F1，稱為緊邊；另一邊拉力減小為F2，稱為松邊。緊邊與松邊拉力的差(F1-F2)稱為有效拉力Ft，它等于沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總和，即所能傳遞的圓周力，表示帶傳動(dòng)的承載能力。一般來說，增大預(yù)拉力可以增大摩擦力，使緊邊和松邊的拉力差增大，提高帶所能傳遞的圓周力。但在一定的預(yù)拉力條件下，緊邊和松邊的拉力差有一極限值，超過此值時(shí)帶就在輪上打滑，傳動(dòng)失效。 圖3-1 同步齒形帶Fig.3-1 Synchronous belt3.1 同步齒形帶的特點(diǎn)應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)3.1.1 同步齒形帶的特點(diǎn)和應(yīng)用同步齒形帶的特點(diǎn)和應(yīng)用與普通帶傳動(dòng)相比，同步齒形帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是：(1).鋼絲繩制成的強(qiáng)力層受載后變

53、形極小，齒形帶的周節(jié)基本不變,帶與帶輪間無相對(duì)滑動(dòng),傳動(dòng)比恒定、準(zhǔn)確；(2).齒形帶薄且輕，可用于速度較高的場(chǎng)合，傳動(dòng)時(shí)線速度可達(dá)40米秒，傳動(dòng)比可達(dá)10，傳動(dòng)效率可達(dá)98；第三章 同步齒形皮帶輪傳動(dòng)20(3).結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性好；(4).由于預(yù)拉力小，承載能力也較小；(5).制造和安裝精度要求甚高，要求有嚴(yán)格的中心距，故成本較高。這種帶薄而且輕,慣性效應(yīng)較小，因而可用于高速傳動(dòng)，其圓周速度 v 可以達(dá)到40m/s.由于不是摩擦傳動(dòng)，因此小帶輪的包角可以適當(dāng)減小，傳動(dòng)比也可達(dá) 10，傳動(dòng)效率也高達(dá) 98%99%。同步齒形帶傳動(dòng)主要用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率的傳動(dòng)中,如電影放映機(jī)、錄音機(jī)、醫(yī)

54、療機(jī)械、電子計(jì)算機(jī)、儀器設(shè)備等.這種帶傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒形帶制造復(fù)雜,安裝要求復(fù)雜且成本較高。3.1.2 同步齒形帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)同步齒形帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) (1).工作時(shí)無滑動(dòng)，有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比同步帶傳動(dòng)是一種嚙合傳動(dòng)，雖然同步帶是彈性體，但由于其中承受負(fù)載的承載繩具有在拉力作用下不伸長(zhǎng)的特性，故能保持帶節(jié)距不變，使帶與輪齒槽能正確嚙合，實(shí)現(xiàn)無滑差的同步傳動(dòng)，獲得精確的傳動(dòng)比。 (2).傳動(dòng)效率高，節(jié)能效果好 由于同步帶作無滑動(dòng)的同步傳動(dòng)，故有較高的傳動(dòng)效率，一般可達(dá) 0.98。它與三角帶傳動(dòng)相比，有明顯的節(jié)能效果。 (3).傳動(dòng)比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊 同步帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般可達(dá)到 10 左右，而且在大

55、傳動(dòng)比情況下，其結(jié)構(gòu)比三角帶傳動(dòng)緊湊。因?yàn)橥綆鲃?dòng)是嚙合傳動(dòng)，其帶輪直徑比依靠摩擦力來傳遞動(dòng)力的三角帶帶輪要小得多，此外由于同步帶不需要大的張緊力，使帶輪軸和軸承的尺寸都可減小。所以與三角帶傳動(dòng)相比，在同樣的傳動(dòng)比下，同步帶傳動(dòng)具有較緊湊的結(jié)構(gòu)。 (4).維護(hù)保養(yǎng)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低 由于同步帶中承載繩采用伸長(zhǎng)率很小的玻璃纖維、鋼絲等材料制成，故在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中帶伸長(zhǎng)很小，不需要像三角帶、鏈傳動(dòng)等需經(jīng)常調(diào)整張緊力。此外，同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中也不需要任何潤(rùn)滑，所以維護(hù)保養(yǎng)很方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比三角帶、鏈、齒輪要低得多。 (5).惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作盡管同步帶傳動(dòng)與其它傳動(dòng)相比有以上優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)安裝時(shí)的中心

56、距要求等方面極其嚴(yán)格，同時(shí)制造工藝復(fù)雜、制造成本高。3.2 同步齒形帶的主要參數(shù)和規(guī)格 (1).齒距 齒距p為相鄰兩齒在節(jié)線上的距離。由于強(qiáng)力層在工作時(shí)長(zhǎng)度不變，所以強(qiáng)力層的學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書21中心線被規(guī)定為齒形帶的節(jié)線（中性層），并以節(jié)線的周長(zhǎng)L作為齒形帶的公稱長(zhǎng)度。 (2).模數(shù) m 模數(shù)定義為m=p/,使齒形帶尺寸計(jì)算的一個(gè)主要依據(jù)，根據(jù)不同的模數(shù)數(shù)值來確定帶的型號(hào)及結(jié)構(gòu)參數(shù)。在60年代該種規(guī)格制度曾應(yīng)用于日、意、蘇等國(guó)，后隨國(guó)際交流的需要，各國(guó)同步帶規(guī)格制度逐漸統(tǒng)一到節(jié)距制。目前僅前蘇聯(lián)及東歐各國(guó)仍采用模數(shù)制。 (3).節(jié)距制 同步帶的主要參數(shù)是帶齒節(jié)距，按節(jié)距大小不同，相應(yīng)

57、帶、輪有不同的結(jié)構(gòu)尺寸。該種規(guī)格制度目前被列為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 (4).其它參數(shù) 齒形帶的其它參數(shù)和尺寸與漸開線齒條基本相同。齒形帶齒形的計(jì)算公式與漸開線齒條不同，因?yàn)辇X形帶的節(jié)線在強(qiáng)力層上，而不在齒高中部。齒形帶的標(biāo)注方法是：模數(shù) 寬度 齒數(shù)，即m b z。 3.3 同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1 失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則 同步帶傳動(dòng)主要失效形式有：(1).承載繩斷裂 原因是帶型號(hào)過小和小帶輪直徑過小等。(2).爬齒和跳齒 原因是同步帶傳遞的圓周力過大、帶與帶輪間的節(jié)距差值過大、帶的初拉力過小等。(3).帶齒的磨損 原因是帶齒與輪齒的嚙合干涉、帶的張緊力過大等。(4).其他失效方式

58、帶和帶輪的制造安裝誤差引起的帶輪棱邊磨損、帶與帶輪的節(jié)距差值太大和嚙合齒數(shù)過少引起的帶齒剪切破壞、同步帶背的龜裂、承載繩抽出和包布層脫落等。在正常的工作條件下，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在不打滑的條件下，保證同步帶的抗拉強(qiáng)度。在灰塵雜質(zhì)較多的條件下，則應(yīng)保證帶齒的一定耐磨性。3.3.2 同步齒形帶傳動(dòng)注意事項(xiàng)同步齒形帶傳動(dòng)注意事項(xiàng)(1).為了減小慣量，同步帶輪材料宜采用密度較小的鋁合金或塑料制造；(2).同步帶輪應(yīng)直接安裝在電動(dòng)機(jī)及絲杠軸上，以避免中間環(huán)節(jié)給系統(tǒng)帶來附加慣量；第三章 同步齒形皮帶輪傳動(dòng)22(3).必須對(duì)同步帶輪的平行性進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止不平行產(chǎn)生的傳動(dòng)帶邊緣張力，引起傳動(dòng)帶磨損；(4

59、).為了消除間隙，同步帶必須通過張力調(diào)整進(jìn)行預(yù)緊。3.3.3 同步齒形帶傳動(dòng)計(jì)算步驟同步齒形帶傳動(dòng)計(jì)算步驟設(shè)計(jì)同步帶傳動(dòng)的已知條件為：(1).需要傳遞的名義功率；(2).n1、n2 主從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比。具體計(jì)算步驟為： . 計(jì)算功率 Pc； . 計(jì)算模數(shù) m； . 小帶輪齒數(shù) Z1，小帶輪節(jié)圓直徑 d1；大帶輪齒數(shù) Z2，大帶輪節(jié)圓直徑 d2； . 帶速 v； . 初定膠帶節(jié)線長(zhǎng)度 L0p 及其齒數(shù) Z； . 計(jì)算中心距 a(毫米)； . 小齒輪嚙合齒數(shù)； . 單位帶寬的離心拉力 Fc； . 帶寬 b； . 有效圓周力 Ft； 同步帶傳動(dòng)具體計(jì)算步驟: 附表(供設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)選用)表 3-1

60、幾何參數(shù)選用表 Table3-1 Use geometric parameters 模數(shù)(m)節(jié)距(p)齒形角(a)齒高 (h)帶總高 (H)節(jié)線到齒根距離()齒頂厚 (Sa)齒根厚 (Sf)圓角半徑（r）1.54.710.91.650.3751.52.160.1526.281.22.200.502.02.870.202.57.851.52.750.6252.53.590.2539.421.83.300.753.04.310.30412.572.44.401.004.05.750.40515.71403.05.501.255.07.180.50學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書23721.994.27

61、.701.757.010.060.701031.426.011.02.5010.014.371.00 表 3-2同步齒形帶的齒數(shù)、長(zhǎng)度和寬度Table3-2 Synchronous belt teeth, length and width模數(shù) m1.522.5345710齒數(shù)Z節(jié)線長(zhǎng)度 Lp32150.8201.135164.9219.9274.9329.940188.5251.3314.2377.0502.7628.345212.1282.7353.4424.1265.5706.9989.650235.6314.2392.7471.2628.3785.41099.61570.855259.2

62、345.6432.0518.4691.2863.91209.51727.060282.7377.0471.2565.5754.0942.51319.51885.065306.3408.4510.5612.6816.81021.01429.42042.070329.9439.8549.8659.7879.71099.61539.42199.175353.4471.2589.1706.9942.51178.11649.22356.380377.0502.7628.3754.01005.31256.61759.32513.385400.6534.1667.6801.11068.11335.21869

63、.22670.490424.1565.5706.9848.21131.01413.71979.22827.495447.7596.9746.1895.41193.81492.32089.22984.5100471.2628.3785.4942.51256.61570.82199.13141.6110518.4691.2863.91036.71382.31727.92419.03455.8120565.5754.0942.51131.01508.01885.02638.93769.9140659.7879.71099.61319.51759.32199.13078.84398.2160754.0

64、1005.31256.61508.02010.62513.33518.65026.5180848.21131.01413.71696.52261.92827.43958.45654.9200942.51256.61570.81885.02513.33141.64398.26283.2第三章 同步齒形皮帶輪傳動(dòng)24寬度 b83210501260168020802510040120寬度系列8,10,12,16,20,25,32,40,50,60,80,100,120表 3-3 工作情況系數(shù)Table3-3 Coefficient of work原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)載荷不超過正常載荷的 150%：鼠籠型電動(dòng)機(jī)

65、，直流電動(dòng)機(jī)（并激），內(nèi)燃機(jī)（8 缸）啟動(dòng)載荷是正常載荷的150250% ：鼠籠型電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)（復(fù)激），同步電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)（8 缸）啟動(dòng)載荷是正常載荷的250%以上：?jiǎn)蜗嘟涣麟妱?dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)（串激），內(nèi)燃機(jī)（4 缸）一天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間（小時(shí)）工作機(jī)358101624358101624358101624機(jī)床1.21.41.61.41.61.81.61.82.0表 3-4 增速比系數(shù)Table3-4 The growth rate coefficient增速比1.001.241.241.741.742.492.493.493.49Ks00.10.20.30.4表 3-5 小帶輪最少齒數(shù)Table

66、3-5 Small pulley at least teeth模數(shù) m（毫米）小帶輪轉(zhuǎn)速n1(轉(zhuǎn)分)1.522.5;34571030001618202224表 3-6 同步齒形帶(強(qiáng)力層為鋼絲繩)的重量和許用應(yīng)力Table3-6 Synchronous Belt (strong layer of wire) and the weight allowable stress模數(shù) m（毫米）1.522.53457學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書25單位寬度、單位長(zhǎng)度的重量 q（公斤毫米米）418 10424 10430 10435 10448 10460 10482 10單位寬度的許用拉力(公斤毫米)0.40.60.81.01.52.53.0表 3-7 同步齒形帶傳動(dòng)的齒側(cè)間隙和徑向間隙的名義值Table3-7 Synchronous belt drive tooth backlash radial clearance and the name value模數(shù) m(毫米)1.522.5345710齒側(cè)間隙j00.40.50.550.60.81.00徑向間隙C00.550.690.750.821.1