等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算課件

1、11 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用 步進(jìn)電機(jī)使用范圍相當(dāng)廣泛，很難建立統(tǒng)一的選擇程序。步進(jìn)電機(jī)使用范圍相當(dāng)廣泛，很難建立統(tǒng)一的選擇程序。設(shè)計(jì)人員通常根據(jù)實(shí)際的要求，用類比法或憑自己的經(jīng)驗(yàn)用逐設(shè)計(jì)人員通常根據(jù)實(shí)際的要求，用類比法或憑自己的經(jīng)驗(yàn)用逐次逼近法來選擇電動(dòng)機(jī)型式、尺寸及齒輪傳動(dòng)裝置。次逼近法來選擇電動(dòng)機(jī)型式、尺寸及齒輪傳動(dòng)裝置。 選用步進(jìn)選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須首先根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)草圖計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須首先根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)草圖計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分別計(jì)算各種工況下所載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分別計(jì)算各種工況下所需的等效力矩，再根

2、據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)、運(yùn)行矩需的等效力矩，再根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)、運(yùn)行矩頻特性選擇合適的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。頻特性選擇合適的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)大致可分為三種主要類型：根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)大致可分為三種主要類型： 第第1類是作為位置伺服系統(tǒng)類是作為位置伺服系統(tǒng)，如開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床伺服，如開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床伺服元件，在這類系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)要能應(yīng)答偶發(fā)指令，并具有一元件，在這類系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)要能應(yīng)答偶發(fā)指令，并具有一定的運(yùn)行精度和定位精度。定的運(yùn)行精度和定位精度。2切削負(fù)載特點(diǎn)是：低速時(shí)，進(jìn)行切削進(jìn)給需要較大的輸出轉(zhuǎn)矩；切削負(fù)載特點(diǎn)是：低速時(shí)，進(jìn)行切削進(jìn)給需要較大的輸出

3、轉(zhuǎn)矩；高速時(shí)，一般只移動(dòng)力架或工作臺(tái)而高速時(shí)，一般只移動(dòng)力架或工作臺(tái)而不進(jìn)行切削，較小的輸出轉(zhuǎn)不進(jìn)行切削，較小的輸出轉(zhuǎn)矩就夠了矩就夠了(如圖虛線所示如圖虛線所示)。因而，步進(jìn)電機(jī)很適合這類伺服機(jī)構(gòu)。因而，步進(jìn)電機(jī)很適合這類伺服機(jī)構(gòu)大轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩(低速低速)、高速度、高速度(空行程空行程)和高精度的要求。和高精度的要求。 第第I類負(fù)載轉(zhuǎn)矩圖類負(fù)載轉(zhuǎn)矩圖3第第類是作為各種材料的固定尺寸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)類是作為各種材料的固定尺寸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。如沖壓床的自動(dòng)送。如沖壓床的自動(dòng)送料；鋼材、紙張、塑料薄膜的固定尺寸傳送控制等。它要求電動(dòng)料；鋼材、紙張、塑料薄膜的固定尺寸傳送控制等。它要求電動(dòng)機(jī)按照一定的節(jié)拍將負(fù)載傳送一

4、定距離，如圖所示。為了提高生機(jī)按照一定的節(jié)拍將負(fù)載傳送一定距離，如圖所示。為了提高生產(chǎn)率，必須高速度，如何選擇開環(huán)控制脈沖頻串分布圖產(chǎn)率，必須高速度，如何選擇開環(huán)控制脈沖頻串分布圖(即速度即速度圖圖)是一關(guān)鍵問題。是一關(guān)鍵問題。 第第類負(fù)載速度圖類負(fù)載速度圖4 第第類用于少數(shù)步增量運(yùn)動(dòng)中作驅(qū)動(dòng)元件類用于少數(shù)步增量運(yùn)動(dòng)中作驅(qū)動(dòng)元件，在這類應(yīng)用中，重要的特性是起始加速度和穩(wěn)在這類應(yīng)用中，重要的特性是起始加速度和穩(wěn)定時(shí)間。要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)快，停穩(wěn)時(shí)間短。定時(shí)間。要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)快，停穩(wěn)時(shí)間短。 下面對第一類負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)選擇作一分析下面對第一類負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)選擇作一分析說明，其它二類負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)的選擇

5、可參考說明，其它二類負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)的選擇可參考有關(guān)資料。有關(guān)資料。5 (1)第第1類負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)選擇步驟類負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)選擇步驟 下面以數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)為例，介紹選擇步進(jìn)電機(jī)的步下面以數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)為例，介紹選擇步進(jìn)電機(jī)的步驟。驟。 1) 根據(jù)加工精度要求確定脈沖當(dāng)量選擇步距角根據(jù)加工精度要求確定脈沖當(dāng)量選擇步距角 脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量直接影響加工零件的精度、表面粗糙度及進(jìn)給速度。直接影響加工零件的精度、表面粗糙度及進(jìn)給速度。 對精度要求較高數(shù)控機(jī)床如線切割機(jī)床、坐標(biāo)鏜床，脈沖當(dāng)量對精度要求較高數(shù)控機(jī)床如線切割機(jī)床、坐標(biāo)鏜床，脈沖當(dāng)量 可取可取0.001-0.0025mmp，以保證，以

6、保證0.01-0.005mm的加工精度的加工精度; 加工精度在加工精度在0.010.02mm范圍的數(shù)控銑床、鉆床、車床的脈沖范圍的數(shù)控銑床、鉆床、車床的脈沖 當(dāng)量當(dāng)量可取可取0.0050.01mmp; 對于簡易數(shù)控沖床等不太精密的機(jī)床或設(shè)備，脈沖當(dāng)量可取對于簡易數(shù)控沖床等不太精密的機(jī)床或設(shè)備，脈沖當(dāng)量可取0.1- 0.15mmp; 對于同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量對于同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量還可選擇更大些。還可選擇更大些。6脈沖當(dāng)量確定以后，步距角可以按照式脈沖當(dāng)量確定以后，步距角可以按照式算出算出: 式中式中-步距角步距角(。)； t-絲桿螺距絲桿螺距(m)； i-傳動(dòng)比；傳動(dòng)比； -脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)

7、量(mp) 2) 根據(jù)快速進(jìn)給速度，確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率根據(jù)快速進(jìn)給速度，確定步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率有著嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系，機(jī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率有著嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系，機(jī)床的極限進(jìn)給速度，床的極限進(jìn)給速度，v(m/min)受電動(dòng)機(jī)最高運(yùn)行頻率約束。受電動(dòng)機(jī)最高運(yùn)行頻率約束。its3607100060maxmaxfv 式中，式中，vmax機(jī)床運(yùn)行最高速度機(jī)床運(yùn)行最高速度(m/min) fmax步進(jìn)電機(jī)最高運(yùn)行頻率步進(jìn)電機(jī)最高運(yùn)行頻率(Hz) 脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量(mm/p) 步進(jìn)電機(jī)的最高運(yùn)行頻率步進(jìn)電機(jī)的最高運(yùn)行頻率fmax與電機(jī)結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)電源種類與電機(jī)結(jié)

8、構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)電源種類及控制方式有關(guān)。樣本雖已給出及控制方式有關(guān)。樣本雖已給出，但驅(qū)動(dòng)電源和控制方式改，但驅(qū)動(dòng)電源和控制方式改變，變，fmax也改變。有些廠家為適應(yīng)用戶需要，同一規(guī)格步進(jìn)電機(jī)也改變。有些廠家為適應(yīng)用戶需要，同一規(guī)格步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)品往往有高速和低速之分，兩者外型尺寸完全相同，僅繞組電產(chǎn)品往往有高速和低速之分，兩者外型尺寸完全相同，僅繞組電感不同。所以應(yīng)根據(jù)機(jī)床要求的極限速度確定電機(jī)型式和最高運(yùn)感不同。所以應(yīng)根據(jù)機(jī)床要求的極限速度確定電機(jī)型式和最高運(yùn)行頻率。行頻率。 3)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩或阻力，選擇步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩或阻力，選擇步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩 若進(jìn)給速度要求的頻率大于起動(dòng)頻率，電動(dòng)機(jī)包含

9、加速運(yùn)行。若進(jìn)給速度要求的頻率大于起動(dòng)頻率，電動(dòng)機(jī)包含加速運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)除了必須克服數(shù)控機(jī)床施加給它的負(fù)載轉(zhuǎn)矩外，還要電動(dòng)機(jī)除了必須克服數(shù)控機(jī)床施加給它的負(fù)載轉(zhuǎn)矩外，還要提供提供由于速度變化引起的慣性加速轉(zhuǎn)矩。由于速度變化引起的慣性加速轉(zhuǎn)矩。8可分為兩種不同情況：可分為兩種不同情況： 快速進(jìn)退刀時(shí)所需轉(zhuǎn)矩?？焖龠M(jìn)退刀時(shí)所需轉(zhuǎn)矩。 Tel=Ta1+T12 式中式中 Te1-快速退刀時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩；快速退刀時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩； Ta1-慣性加速轉(zhuǎn)矩；慣性加速轉(zhuǎn)矩； T12-移動(dòng)刀架或工作臺(tái)的摩擦轉(zhuǎn)矩。移動(dòng)刀架或工作臺(tái)的摩擦轉(zhuǎn)矩。 切削進(jìn)給所需轉(zhuǎn)矩。切削進(jìn)給所需轉(zhuǎn)矩。 Te2=Ta2+T12+Te 式中式

10、中 Te2切削加工時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩；切削加工時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩； Ta2切削加工時(shí)加速轉(zhuǎn)矩；切削加工時(shí)加速轉(zhuǎn)矩； Te 克服切削抗力所需的轉(zhuǎn)矩；克服切削抗力所需的轉(zhuǎn)矩； 9上述兩種運(yùn)行狀態(tài)，對于數(shù)控機(jī)床來講始終是交替出現(xiàn)。步進(jìn)電上述兩種運(yùn)行狀態(tài)，對于數(shù)控機(jī)床來講始終是交替出現(xiàn)。步進(jìn)電機(jī)應(yīng)同時(shí)滿足上述兩種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩要求，因此需要分別計(jì)算各機(jī)應(yīng)同時(shí)滿足上述兩種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩要求，因此需要分別計(jì)算各種轉(zhuǎn)矩，取二者中較大者作為選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。種轉(zhuǎn)矩，取二者中較大者作為選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。 產(chǎn)生加速度產(chǎn)生加速度a所需慣性轉(zhuǎn)矩所需慣性轉(zhuǎn)矩Ta(Nm)可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算式中式中 f0、fn加速開始及

11、終止時(shí)的脈沖頻率加速開始及終止時(shí)的脈沖頻率(Hz)； t 加速過程時(shí)間加速過程時(shí)間(，)； J - 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載慣量步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載慣量(kgm2)?？朔邢骺沽?，加到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩克服切削抗力，加到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Te(Nm)按下式計(jì)算按下式計(jì)算210236sSeFT)(3 .570tffJTnsa10式中式中 Fs在運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生的走刀抗力在運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生的走刀抗力(N)； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械效率。與軸承、齒輪絲杠螺母等傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械效率。與軸承、齒輪絲杠螺母等傳動(dòng)副的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān)，按機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)資料選取；的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān)，按機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)資料選?。?及及s脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量(mm/

12、Hz)及步距角及步距角(。)。 移動(dòng)工作臺(tái)加到步進(jìn)電機(jī)軸上的摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩移動(dòng)工作臺(tái)加到步進(jìn)電機(jī)軸上的摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl2(Nm)按下式計(jì)算，按下式計(jì)算，式中式中 m-工作臺(tái)質(zhì)量工作臺(tái)質(zhì)量(包括工件、夾具質(zhì)量在內(nèi)包括工件、夾具質(zhì)量在內(nèi))(kg) 摩擦系數(shù)，按機(jī)床設(shè)計(jì)手冊選取，如滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，按機(jī)床設(shè)計(jì)手冊選取，如滑動(dòng)導(dǎo)軌 =0.05-0.16，滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌= 0.0050.03，靜壓導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌 =0.0005； 2210236FmgTsSl）（11 Fs垂直方向的切削分力垂直方向的切削分力(空行程時(shí)空行程時(shí)Fz=0)(N) -驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率 4) 根據(jù)選定電動(dòng)機(jī)慣頻特性

13、校核系統(tǒng)的起動(dòng)性能根據(jù)選定電動(dòng)機(jī)慣頻特性校核系統(tǒng)的起動(dòng)性能 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量直接影響電動(dòng)機(jī)的快速性，要求折負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量直接影響電動(dòng)機(jī)的快速性，要求折合到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量和電動(dòng)機(jī)本身的慣量相匹配。合到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量和電動(dòng)機(jī)本身的慣量相匹配。 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，取響應(yīng)速度，取JeJm4。 否則機(jī)床動(dòng)態(tài)特性將主要取決于負(fù)載特性，不同否則機(jī)床動(dòng)態(tài)特性將主要取決于負(fù)載特性，不同重量和行程的各坐標(biāo)的特性將有很大區(qū)別，并很容易重量和行程的各坐標(biāo)的特性將有很大區(qū)別，并很容易受切削力、摩擦力等干擾的影響。但是受切削力、摩擦力等干擾的影響。

14、但是JeJm比值比值太小，也不經(jīng)濟(jì)。太小，也不經(jīng)濟(jì)。12 5) 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性計(jì)算加減速時(shí)間校核根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性計(jì)算加減速時(shí)間校核 系統(tǒng)的快速性系統(tǒng)的快速性 步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)摩擦及慣性負(fù)載后的起動(dòng)頻率較低。例如步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)摩擦及慣性負(fù)載后的起動(dòng)頻率較低。例如一般功率步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)步矩角為一般功率步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)步矩角為1.5時(shí)，起動(dòng)頻率不超過時(shí)，起動(dòng)頻率不超過1000Hz，這樣低的頻率無疑滿足不了伺服系統(tǒng)快速性的要求，這樣低的頻率無疑滿足不了伺服系統(tǒng)快速性的要求，需要采用加、減電路，加、減速時(shí)間對系統(tǒng)快速性影響極大。需要采用加、減電路，加、減速時(shí)間對系統(tǒng)快速性影響極大。一般在選擇步進(jìn)電機(jī)階

15、段，根據(jù)矩頻特性分段線性化按下式一般在選擇步進(jìn)電機(jī)階段，根據(jù)矩頻特性分段線性化按下式粗略計(jì)算加、減速時(shí)間就夠了。粗略計(jì)算加、減速時(shí)間就夠了。13 如果算出的時(shí)間大于系統(tǒng)允許的加、減速時(shí)間或整個(gè)行程如果算出的時(shí)間大于系統(tǒng)允許的加、減速時(shí)間或整個(gè)行程的平均速度低于系統(tǒng)的要求，則應(yīng)重新選擇電機(jī)或傳動(dòng)比。的平均速度低于系統(tǒng)的要求，則應(yīng)重新選擇電機(jī)或傳動(dòng)比。 6) 根據(jù)選定步進(jìn)電機(jī)精度和矩角特性校核系統(tǒng)的靜態(tài)定位誤差根據(jù)選定步進(jìn)電機(jī)精度和矩角特性校核系統(tǒng)的靜態(tài)定位誤差 對于上述已初步選定的步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，按下式可以算對于上述已初步選定的步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，按下式可以算出系統(tǒng)的靜態(tài)定位誤差出系統(tǒng)的靜態(tài)定位

16、誤差t。)()(3 .57)(0ffTTJJtnlcpslr142 2 伺服電機(jī)的計(jì)算與選用伺服電機(jī)的計(jì)算與選用 交流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)有逐步替代直流伺服電動(dòng)機(jī)及交流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)有逐步替代直流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)的趨勢，且交流數(shù)控技術(shù)已達(dá)到直流數(shù)控技術(shù)水平。其控制技術(shù)的趨勢，且交流數(shù)控技術(shù)已達(dá)到直流數(shù)控技術(shù)水平。例如，例如，日本東榮的數(shù)字化軟件交流伺服系統(tǒng)日本東榮的數(shù)字化軟件交流伺服系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：具有以下特點(diǎn)：1）用軟件用軟件(代碼代碼)設(shè)定設(shè)定48種參數(shù)；種參數(shù)；2）有每轉(zhuǎn)反饋量的設(shè)定，可與檢測傳感器匹配，其反饋脈沖有每轉(zhuǎn)反饋量的設(shè)定，可與檢測傳感器匹配，其反饋脈沖設(shè)定范

17、圍為每轉(zhuǎn)設(shè)定范圍為每轉(zhuǎn)l327673276732767327671(即分即分?jǐn)?shù)或整數(shù)均可數(shù)或整數(shù)均可)；3）在位置控制方式下，具有調(diào)速功能，滿足對反饋量精度的在位置控制方式下，具有調(diào)速功能，滿足對反饋量精度的要求，該功能稱為柔性齒數(shù)比或電子齒輪功能，擴(kuò)大了傳統(tǒng)的要求，該功能稱為柔性齒數(shù)比或電子齒輪功能，擴(kuò)大了傳統(tǒng)的檢測脈沖倍串檢測脈沖倍串(DMR)的設(shè)定范圍；的設(shè)定范圍；4）有工作方式選擇，配用電動(dòng)機(jī)型號，是否用正有工作方式選擇，配用電動(dòng)機(jī)型號，是否用正/反轉(zhuǎn)脈沖的反轉(zhuǎn)脈沖的傳感器，原點(diǎn)位置移動(dòng)，輸入輸出脈沖類型，輸入指令電壓的傳感器，原點(diǎn)位置移動(dòng)，輸入輸出脈沖類型，輸入指令電壓的比率，加減速

18、時(shí)間，制動(dòng)方式，速度限制值和電流限制值等功比率，加減速時(shí)間，制動(dòng)方式，速度限制值和電流限制值等功能。能。15交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)1）交流伺服電動(dòng)機(jī)適應(yīng)型很強(qiáng)，）交流伺服電動(dòng)機(jī)適應(yīng)型很強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)電一體化裝備；廣泛應(yīng)用于各種機(jī)電一體化裝備；2）交流伺服電動(dòng)機(jī)具有沒有換向）交流伺服電動(dòng)機(jī)具有沒有換向部件，過載能力強(qiáng)、體積小、重部件，過載能力強(qiáng)、體積小、重量量輕等優(yōu)點(diǎn)；輕等優(yōu)點(diǎn)；3）適宜于高速，高精度，頻繁起）適宜于高速，高精度，頻繁起動(dòng)與停止、快速定位等場合；動(dòng)與停止、快速定位等場合；4）電動(dòng)機(jī)不需維護(hù)，以在惡劣環(huán)）電動(dòng)機(jī)不需維護(hù)，以在惡劣環(huán)境下可靠使用。境下可靠使

19、用。在伺服系統(tǒng)中常用永磁式變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)。在伺服系統(tǒng)中常用永磁式變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)。161）交流伺服電動(dòng)機(jī)的初選擇）交流伺服電動(dòng)機(jī)的初選擇(1) 初選交流伺服電動(dòng)機(jī)初選交流伺服電動(dòng)機(jī) 按如下步驟：按如下步驟： 電動(dòng)機(jī)能夠提供負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)能夠提供負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從安全意義上來講，即能夠提供克服峰值負(fù)從安全意義上來講，即能夠提供克服峰值負(fù)載所需要的功率；載所需要的功率； 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作周期可以與其發(fā)熱時(shí)間常當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作周期可以與其發(fā)熱時(shí)間常數(shù)相比較時(shí)，必須考慮電動(dòng)機(jī)的熱額定問題，數(shù)相比較時(shí)，必須考慮電動(dòng)機(jī)的熱額定問題，通常用通常用負(fù)載的均方根功率負(fù)載的均方根功率作為

20、確定電動(dòng)機(jī)發(fā)作為確定電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的基礎(chǔ)。熱功率的基礎(chǔ)。17 若電動(dòng)機(jī)在峰值負(fù)載轉(zhuǎn)矩下以峰值轉(zhuǎn)速不斷的驅(qū)若電動(dòng)機(jī)在峰值負(fù)載轉(zhuǎn)矩下以峰值轉(zhuǎn)速不斷的驅(qū)動(dòng)負(fù)載，則電動(dòng)機(jī)功率為動(dòng)負(fù)載，則電動(dòng)機(jī)功率為159)5 . 25 . 1 (LPLPmnTP 當(dāng)電動(dòng)機(jī)長期連續(xù)的工作在變負(fù)載下時(shí)，較合理的是按負(fù)載當(dāng)電動(dòng)機(jī)長期連續(xù)的工作在變負(fù)載下時(shí)，較合理的是按負(fù)載方均根功率來估算電動(dòng)機(jī)功率，即方均根功率來估算電動(dòng)機(jī)功率，即)/)N,159)5 . 25 . 1 (srnmTnTPLrLrLrLrm負(fù)載方均根轉(zhuǎn)速（負(fù)載方均根力矩（式中18初選電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)使電機(jī)的額定功率初選電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)使電機(jī)的額定功率PNPm(2)

21、發(fā)熱校核發(fā)熱校核 連續(xù)工作連續(xù)工作負(fù)載不變負(fù)載不變場合的電動(dòng)機(jī)，要求在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，場合的電動(dòng)機(jī)，要求在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)負(fù)載轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)。 長期連續(xù)的、周期性的工作在變負(fù)載長期連續(xù)的、周期性的工作在變負(fù)載條件下的電動(dòng)機(jī)，根條件下的電動(dòng)機(jī)，根據(jù)據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件的等效原則電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件的等效原則，計(jì)算在一個(gè)負(fù)載工作周期內(nèi)，計(jì)算在一個(gè)負(fù)載工作周期內(nèi)，所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方均根值，即等效轉(zhuǎn)矩，并使此值小于連續(xù)所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方均根值，即等效轉(zhuǎn)矩，并使此值小于連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩，就可確定電動(dòng)機(jī)的型號和規(guī)格。額定轉(zhuǎn)矩，就可確定電動(dòng)機(jī)的型號和規(guī)格。 因?yàn)樵谝欢ㄞD(zhuǎn)速下，因?yàn)樵谝欢ㄞD(zhuǎn)速下

22、，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比或接近成或接近成正比，正比，負(fù)載的方均根轉(zhuǎn)矩是與電動(dòng)機(jī)處于連續(xù)工作時(shí)的熱額負(fù)載的方均根轉(zhuǎn)矩是與電動(dòng)機(jī)處于連續(xù)工作時(shí)的熱額定相一致的。定相一致的。 初選電動(dòng)機(jī)后，一系列技術(shù)數(shù)據(jù)，如初選電動(dòng)機(jī)后，一系列技術(shù)數(shù)據(jù)，如額定轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓、額定電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量速、額定電壓、額定電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等，均可由產(chǎn)品目等，均可由產(chǎn)品目錄直接查得或經(jīng)過計(jì)算求得。錄直接查得或經(jīng)過計(jì)算求得。19 伺服系統(tǒng)在頻繁起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處伺服系統(tǒng)在頻繁起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于短時(shí)工作狀態(tài)，散熱條件又差，故起動(dòng)繞組于短時(shí)工作狀態(tài)，散熱條件又差，故起

23、動(dòng)繞組的溫升常常是一個(gè)決定性限制因素，的溫升常常是一個(gè)決定性限制因素， 必須檢查必須檢查電動(dòng)機(jī)的溫升是否超過最高的允許值。電動(dòng)機(jī)的溫升是否超過最高的允許值。 電機(jī)的實(shí)際溫升若超過其所用絕緣結(jié)構(gòu)的電機(jī)的實(shí)際溫升若超過其所用絕緣結(jié)構(gòu)的溫升限度，將給電機(jī)的壽命帶來極大的危害。溫升限度，將給電機(jī)的壽命帶來極大的危害。以以E級絕緣構(gòu)為例，若溫升超出規(guī)定限值約級絕緣構(gòu)為例，若溫升超出規(guī)定限值約10，電機(jī)的壽命將減為原來的一半。，電機(jī)的壽命將減為原來的一半。 20不同絕緣結(jié)構(gòu)耐熱等級及其極限溫度（不同絕緣結(jié)構(gòu)耐熱等級及其極限溫度（）以及電機(jī)中部分繞組的溫升限值（以及電機(jī)中部分繞組的溫升限值（K）(GB755

24、)耐熱等耐熱等級級極限溫極限溫度度（）交流電機(jī)定子繞組溫交流電機(jī)定子繞組溫升限度（升限度（K）表面裸露的單層繞組表面裸露的單層繞組溫升限度（溫升限度（K）溫度計(jì)法溫度計(jì)法電阻法電阻法溫度計(jì)法溫度計(jì)法電阻法電阻法A10550606565E1206575808015585100110110H18010512513513521212111111,ttttMstMMstsdtTdtPWTssPsTsPP啟動(dòng)繞組的發(fā)熱能量為同步角速度電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率，氣隙功率（電磁功率）式中產(chǎn)生的損耗為啟動(dòng)時(shí)，在啟動(dòng)繞組中比如，交流異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的額定容量主要決定電動(dòng)機(jī)的額定溫升。電動(dòng)機(jī)的

25、額定容量主要決定電動(dòng)機(jī)的額定溫升。根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件的等效原則，可計(jì)算在一個(gè)負(fù)載根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件的等效原則，可計(jì)算在一個(gè)負(fù)載工作周期內(nèi)，所需電動(dòng)機(jī)的方均根值，即等效轉(zhuǎn)矩，工作周期內(nèi)，所需電動(dòng)機(jī)的方均根值，即等效轉(zhuǎn)矩，并使此值小于額定轉(zhuǎn)矩，就可確定電動(dòng)機(jī)的型號和規(guī)并使此值小于額定轉(zhuǎn)矩，就可確定電動(dòng)機(jī)的型號和規(guī)格。格。22因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足發(fā)熱校核條件）且滿足(,)(120LrNLFLatLLrTTdtTTTtT23常用的變轉(zhuǎn)矩常用的變轉(zhuǎn)矩-加減速計(jì)算模型如下加減速計(jì)算模型如下矩形波負(fù)載時(shí)加減速時(shí)的方均根轉(zhuǎn)矩為矩形波負(fù)載時(shí)加減速時(shí)的方均根轉(zhuǎn)矩為 圖圖a）為一般伺服系統(tǒng)的

26、計(jì)算模型。根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱件的）為一般伺服系統(tǒng)的計(jì)算模型。根據(jù)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱件的等效原則，三角形波負(fù)載在加減速時(shí)的方均根轉(zhuǎn)矩為等效原則，三角形波負(fù)載在加減速時(shí)的方均根轉(zhuǎn)矩為24 實(shí)踐與理論分析表明，實(shí)踐與理論分析表明，比值對伺服系統(tǒng)性能比值對伺服系統(tǒng)性能有很大影響，它與交流伺服電動(dòng)機(jī)種類及其應(yīng)用場合有很大影響，它與交流伺服電動(dòng)機(jī)種類及其應(yīng)用場合有關(guān)，可分兩種情況：有關(guān)，可分兩種情況： 采用慣量較小的交流伺服電動(dòng)機(jī)的伺服系統(tǒng)，采用慣量較小的交流伺服電動(dòng)機(jī)的伺服系統(tǒng)，其比值通常推薦為其比值通常推薦為 當(dāng)當(dāng)3時(shí)，對電動(dòng)機(jī)的靈敏度與響應(yīng)時(shí)間時(shí)，對電動(dòng)機(jī)的靈敏度與響應(yīng)時(shí)間有很大的影響，甚至?xí)顾欧糯笃鞑荒茉?/p>

27、正常調(diào)節(jié)有很大的影響，甚至?xí)顾欧糯笃鞑荒茉谡Ｕ{(diào)節(jié)范圍內(nèi)工作。范圍內(nèi)工作。 2）伺服系統(tǒng)慣量匹配原則）伺服系統(tǒng)慣量匹配原則252）伺服系統(tǒng)慣量匹配原則）伺服系統(tǒng)慣量匹配原則小慣量交流伺服電動(dòng)機(jī)的慣量低，一般為小慣量交流伺服電動(dòng)機(jī)的慣量低，一般為 其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩慣量比大，時(shí)間常數(shù)小，加減速其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩慣量比大，時(shí)間常數(shù)小，加減速能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性能好，響應(yīng)快。但，使用小慣量電動(dòng)能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性能好，響應(yīng)快。但，使用小慣量電動(dòng)機(jī)時(shí)容易發(fā)生對電源頻率的響應(yīng)共振。當(dāng)存在間隙、機(jī)時(shí)容易發(fā)生對電源頻率的響應(yīng)共振。當(dāng)存在間隙、死區(qū)時(shí)容易造成振蕩或蠕動(dòng)。死區(qū)時(shí)容易造成振蕩或蠕動(dòng)。25105mkgJm“慣量匹配原則

28、慣量匹配原則”體現(xiàn)了在數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)體現(xiàn)了在數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)采用大慣量電動(dòng)機(jī)的必要性。給系統(tǒng)采用大慣量電動(dòng)機(jī)的必要性。26 采用大慣量交流伺服電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)，其比值采用大慣量交流伺服電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)，其比值通常推薦為通常推薦為 0.25J eJ m1 2）伺服系統(tǒng)慣量匹配原則）伺服系統(tǒng)慣量匹配原則 大慣量是相對小慣量而言，其數(shù)值大慣量是相對小慣量而言，其數(shù)值2)6 . 01 . 0(mkgJm 大慣量寬調(diào)速伺服電機(jī)的特點(diǎn)：大慣量寬調(diào)速伺服電機(jī)的特點(diǎn)：慣量大、轉(zhuǎn)矩大，能在慣量大、轉(zhuǎn)矩大，能在低速下提供額定轉(zhuǎn)矩，一般可與滾珠絲杠直接相連，受慣性低速下提供額定轉(zhuǎn)矩，一般可與滾珠絲杠直接相連，受慣性

29、負(fù)載的影響小，調(diào)速范圍大；熱時(shí)間常數(shù)有的長達(dá)負(fù)載的影響小，調(diào)速范圍大；熱時(shí)間常數(shù)有的長達(dá)l00min，比小慣量電動(dòng)機(jī)的熱時(shí)間常數(shù)比小慣量電動(dòng)機(jī)的熱時(shí)間常數(shù)23min長得多，允許長時(shí)間長得多，允許長時(shí)間的過載，即過載能力強(qiáng)。由于其特殊構(gòu)造使其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)的過載，即過載能力強(qiáng)。由于其特殊構(gòu)造使其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)很小很小(2)。 采用這種電動(dòng)機(jī)能獲得優(yōu)良的低速范圍的速度剛度和動(dòng)采用這種電動(dòng)機(jī)能獲得優(yōu)良的低速范圍的速度剛度和動(dòng)態(tài)性能，在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較廣。態(tài)性能，在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較廣。275.4 動(dòng)力學(xué)方法設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例動(dòng)力學(xué)方法設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例 本節(jié)通過一個(gè)激光加工機(jī)應(yīng)用實(shí)例重點(diǎn)介本節(jié)通過一個(gè)激光加工

30、機(jī)應(yīng)用實(shí)例重點(diǎn)介紹動(dòng)力學(xué)方法的設(shè)計(jì)計(jì)算過程。內(nèi)容如下：紹動(dòng)力學(xué)方法的設(shè)計(jì)計(jì)算過程。內(nèi)容如下：5.4.1 5.4.1 激光加工機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算激光加工機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算285.4.1 激光加工機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算激光加工機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算筒形體激光切割機(jī)示意圖筒形體激光切割機(jī)示意圖29 激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射處的材料迅速熔化、氣化、氣蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助被照射處的材料迅速熔化、氣化、氣蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)割開工件的一種光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)割開工件的一種切割方法。切割方法。

31、激光焊接是利用能量密度很高的激光束聚焦到工件表面，激光焊接是利用能量密度很高的激光束聚焦到工件表面，使輻射作用區(qū)表面的金屬使輻射作用區(qū)表面的金屬“燒熔燒熔”粘合而形成焊接接頭。能粘合而形成焊接接頭。能量密度為：量密度為：275/1010cmw CO2氣體連續(xù)激光切割工藝參數(shù)包括氣體連續(xù)激光切割工藝參數(shù)包括 激光功率激光功率 對切割厚度、切割速度和切口寬度影響大；對切割厚度、切割速度和切口寬度影響大； 輔助氣體的種類和壓力輔助氣體的種類和壓力 切割低碳鋼采用切割低碳鋼采用O2輔助氣體；輔助氣體； 切割速度對切割質(zhì)量有顯著影響；切割速度對切割質(zhì)量有顯著影響； 焦點(diǎn)位置焦點(diǎn)位置 切割低碳鋼把聚焦的光

32、斑設(shè)在工件上表面；切割低碳鋼把聚焦的光斑設(shè)在工件上表面； 焦點(diǎn)深度焦點(diǎn)深度 對切割質(zhì)量和切割速度具有一定的影響。對切割質(zhì)量和切割速度具有一定的影響。3023/10cmw功率密度：31主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù): :1) 軸軸(主軸主軸)的周向加工速度的周向加工速度 (100300mm/min可調(diào)可調(diào))2) x軸（進(jìn)給軸）最大速度軸（進(jìn)給軸）最大速度 （6000mm/min）3） 軸與軸與x軸的加速時(shí)間（軸的加速時(shí)間（0.5s）4） x向最大移動(dòng)量（向最大移動(dòng)量（2000mm）5） 向最大回轉(zhuǎn)角（向最大回轉(zhuǎn)角（180 ）6）軸的周向和軸的周向和x軸的最小設(shè)定單位（脈沖當(dāng)量軸的最小設(shè)定單位（

33、脈沖當(dāng)量 0.01mm/p）7）定位精度（）定位精度（ 0.1mm以內(nèi)）以內(nèi)）8）傳感器（旋轉(zhuǎn)編碼器）（）傳感器（旋轉(zhuǎn)編碼器）（1000p/r）321 軸伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軸伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）總傳動(dòng)速比及其分配）總傳動(dòng)速比及其分配(1)確定總傳動(dòng)比確定總傳動(dòng)比脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量 ，分辨率分辨率 ，工件基準(zhǔn)直徑，工件基準(zhǔn)直徑 ，總傳動(dòng)比總傳動(dòng)比: pmm/01. 0rps/1000mmD29.509160229.509100001. 0222Dsi（2）傳動(dòng)速比的分配）傳動(dòng)速比的分配各級傳動(dòng)速比的分配按重量最輕和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原各級傳動(dòng)速比的分配按重量最輕和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則分配三級傳動(dòng)如

34、下：則分配三級傳動(dòng)如下： 520100121zzi42080342zzi835353528056673zzzzi33軸軸傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)圖 342）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算工件的圓周速度工件的圓周速度 min/3001001mmv 則工件轉(zhuǎn)速為：則工件轉(zhuǎn)速為： min/25.1175. 329.509)300100(606011rDvn電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 min/18006001rinnm353）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 計(jì)算計(jì)算elM回轉(zhuǎn)體的重量（工件、夾具、主軸及大齒輪）回轉(zhuǎn)體的重量（工件、夾具、主軸及大齒輪） NW2000主軸承的摩擦系數(shù)主軸承的摩擦系數(shù) ，02. 0， 主軸

35、承直徑主軸承直徑mmD100 主軸承上產(chǎn)生的摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩主軸承上產(chǎn)生的摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩mNDWMf221（1）軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩）軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩（2）工件的偏心轉(zhuǎn)矩）工件的偏心轉(zhuǎn)矩NW1001mml200mNlWMl201elM工件的不平衡重力工件的不平衡重力，工件重心偏置距離工件重心偏置距離工件不平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩工件不平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 mNiMMMlfel165. 012 . 1)(364） 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算計(jì)算（1）傳動(dòng)系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）傳動(dòng)系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量21.8 . 8cmkgJ 37（2）工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量換算到電機(jī)軸

36、上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為）工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量換算到電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2JNW45022.36. 1cmkgJ根據(jù)工件的尺寸和材料可得其重力根據(jù)工件的尺寸和材料可得其重力將其換算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為：將其換算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為：eJ（3）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量5）初選伺服電動(dòng)機(jī)）初選伺服電動(dòng)機(jī)2321.10016. 1mkgJJJe38mNtttMtMMelellr165. 05 . 05 . 05 . 0165. 05 . 0165. 0)(22212212電動(dòng)機(jī)長期連續(xù)在變負(fù)載下工作，按方均根負(fù)載初選電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)長期連續(xù)在變負(fù)載下工作，按方均根負(fù)載初選電動(dòng)機(jī)計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率mPKWnMPlr

37、lrm159)5 . 25 . 1 (min/1800rnnmlr傳動(dòng)系統(tǒng)的效率傳動(dòng)系統(tǒng)的效率 95. 0KWnMPlrlrm082. 0049. 0159)5 . 25 . 1 (3940初選初選IFT5042型交流伺服電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)矩為型交流伺服電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)矩為 mNMN75. 0min/2000rnN24102 . 1mkgJm額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子慣量，轉(zhuǎn)子慣量根據(jù)慣量匹配原則有根據(jù)慣量匹配原則有35 . 8/meJJ改選北京凱奇拖動(dòng)控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的中慣量交流伺改選北京凱奇拖動(dòng)控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的中慣量交流伺服電動(dòng)機(jī)服電動(dòng)機(jī)SM02型，其功率型，其功率0.3KWmNMN 2m

38、in/2000maxrn24102 . 4mkgJm34 . 2/meJJ額定轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩為最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子慣量轉(zhuǎn)子慣量慣量匹配慣量匹配416）計(jì)算電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩）計(jì)算電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩mM電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩 elamMMM當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 min/600rnmmNMtnJJMMMelmemelam355. 0)(6021當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 min/1800rnmmNMtnJJMMMelmemelam735. 0)(6021427）伺服電動(dòng)機(jī)確定）伺服電動(dòng)機(jī)確定21KKMMlrn均方根轉(zhuǎn)矩中均方根轉(zhuǎn)矩中 mMMM21mNMtttMtMMmlr735. 0355

39、. 0)(21222121故有故有26. 17 . 26 . 5735. 02355. 02lrnMM表明電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩能滿足要求，不必進(jìn)行發(fā)熱校核。表明電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩能滿足要求，不必進(jìn)行發(fā)熱校核。438）定位精度分析）定位精度分析該軸的誤差主要由傳動(dòng)系統(tǒng)的末級精度確定，因而末級傳動(dòng)該軸的誤差主要由傳動(dòng)系統(tǒng)的末級精度確定，因而末級傳動(dòng)精度要求根據(jù)周向定位精度精度要求根據(jù)周向定位精度 確定，確定，mm1 . 0則有主軸上的轉(zhuǎn)角誤差為：則有主軸上的轉(zhuǎn)角誤差為：)(35. 129.50918021 . 01802D442 軸的伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軸的伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)X X軸系傳動(dòng)系統(tǒng)軸系傳動(dòng)系統(tǒng)451）根據(jù)

40、脈沖當(dāng)量確定絲杠導(dǎo)程）根據(jù)脈沖當(dāng)量確定絲杠導(dǎo)程spt或中間齒輪傳動(dòng)速比或中間齒輪傳動(dòng)速比ipmm/01. 0rps/1000線位移脈沖當(dāng)量線位移脈沖當(dāng)量，分辨率，分辨率脈沖編碼器軸上的步距角脈沖編碼器軸上的步距角 )/(36. 01000360pb折算到電機(jī)軸上的步距角為折算到電機(jī)軸上的步距角為 )/(45. 025. 1pbmx軸由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，其中間齒輪傳動(dòng)速比為軸由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，其中間齒輪傳動(dòng)速比為i1。根據(jù)。根據(jù)線位移脈沖當(dāng)量的定義可知，線位移脈沖當(dāng)量的定義可知，mmitmsp845. 0360101. 0360timsp360462）所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算）所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算工作臺(tái)線

41、速度工作臺(tái)線速度min/60002mmv mnmin/750860002rtvnspm所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速所需電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由此可得編碼器上的轉(zhuǎn)速由此可得編碼器上的轉(zhuǎn)速min/60025. 1rnnmr473）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 計(jì)算計(jì)算elM（1）移動(dòng)體轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩）移動(dòng)體轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩NW20000已知移動(dòng)體的重量（工件、主軸系及工作臺(tái)）已知移動(dòng)體的重量（工件、主軸系及工作臺(tái)）065. 09 . 0貼塑導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)貼塑導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率，滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 移動(dòng)時(shí)的摩擦力移動(dòng)時(shí)的摩擦力NWF13001移動(dòng)體轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩移動(dòng)體轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的負(fù)載

42、轉(zhuǎn)矩 mNWtMsp839. 19 . 02008. 020000065. 021（2）預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩）預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩NFF33.43331123 . 0m預(yù)緊力預(yù)緊力，螺母內(nèi)部的摩擦系數(shù)絲杠預(yù)緊后的摩擦轉(zhuǎn)矩絲杠預(yù)緊后的摩擦轉(zhuǎn)矩mNtFMspm1656. 0222電動(dòng)機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：電動(dòng)機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： mNMMMel0056. 221484）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算（1）移動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）移動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1J2221.3308. 0)2008. 0(8 . 920000)2(mkgtgWJsp（2）傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)

43、動(dòng)慣量2J該傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量該傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2J（含滾珠絲杠、齒輪及編碼器）（含滾珠絲杠、齒輪及編碼器）2221012. 2mkgJ等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2221.1045. 2mkgJJJe495）初選）初選DC伺服電動(dòng)機(jī)的型號伺服電動(dòng)機(jī)的型號根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量22.1045. 2mkgJe 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩mNMel0056. 2 5051初選電機(jī)型號為初選電機(jī)型號為CN-800-10 ， 額定轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩為mNMN30. 8 221091. 0mkgJm369. 291. 045. 2/meJJ轉(zhuǎn)子慣量轉(zhuǎn)子慣量則有慣量匹配則有慣量匹配mMelamMMMs

44、t5 . 016) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩計(jì)算電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)需要的轉(zhuǎn)矩，加速時(shí)間，加速時(shí)間 min/750rnm9 . 0當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為滾珠絲杠的傳動(dòng)效率滾珠絲杠的傳動(dòng)效率 mNMtnJJMMMelmemelam87. 7)(6021527）伺服電機(jī)的確定）伺服電機(jī)的確定（1）伺服電機(jī)安全系數(shù)檢查）伺服電機(jī)安全系數(shù)檢查21KKMMlrnmlrMMlrM與與軸相同，軸相同，方均根轉(zhuǎn)矩，方均根轉(zhuǎn)矩故有故有26. 1055. 187. 730. 8lrnMM由于該電機(jī)的安全系數(shù)較小，必須進(jìn)行溫升檢查由于該電機(jī)的安全系數(shù)較小，必須進(jìn)行溫升檢查 （2）熱時(shí)間常數(shù)的檢查）熱

45、時(shí)間常數(shù)的檢查stp1min70tht工作周期工作周期熱穩(wěn)定常數(shù)熱穩(wěn)定常數(shù)thptt4153（3）電機(jī)的）電機(jī)的n和的檢查的檢查mstm10mste7 . 4，則有則有機(jī)械時(shí)間常數(shù)機(jī)械時(shí)間常數(shù)電氣時(shí)間常數(shù)電氣時(shí)間常數(shù)sradsradttemn/80/9 .145107 . 410101133729. 0107 . 41010212133emtt該值接近最佳阻尼比該值接近最佳阻尼比707. 0548）電動(dòng)機(jī)溫升的檢查）電動(dòng)機(jī)溫升的檢查連續(xù)工作循環(huán)條件下連續(xù)工作循環(huán)條件下 （1）加速時(shí)的電樞電流）加速時(shí)的電樞電流aITmaKMITKAcmNKT/92電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)，AKMITma55.

46、892787（2）溫升的第一次估算）溫升的第一次估算1tatR當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為時(shí)，對應(yīng)的電樞電阻時(shí)，對應(yīng)的電樞電阻為)20(1093. 31 1320tRRat20RC2078. 020R：時(shí)的電樞電阻時(shí)的電樞電阻 55 直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊嶂绷麟姍C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。一方面使繞組、鐵心等部件的溫度升高，另一能。一方面使繞組、鐵心等部件的溫度升高，另一方面通過電機(jī)繞組、鐵心和機(jī)座表面散逸到周圍空方面通過電機(jī)繞組、鐵心和機(jī)座表面散逸到周圍空氣中去。氣中去。 電機(jī)發(fā)熱部分的溫度與外部的環(huán)境溫度之差稱為溫電機(jī)發(fā)熱部分的溫度與外部的環(huán)境溫度之差稱為溫升。升。 溫升有一定的限度。受絕緣材料耐熱性能的限制，溫升有一定的限度。受絕緣材料耐熱性能的限制，如導(dǎo)線的允許溫升由導(dǎo)線絕緣材料的耐熱程度而定；如導(dǎo)線的允許溫升由