数控回转工作台结构设计(2)

频率。 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速 控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛 应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复 印机、传真机等。 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。 而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特 性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各 种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩 Mjmax 大的电机，负载力矩大。 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需 的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变 丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其 分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。 选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频 率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连 续工作频率能满足机床快速移动的需要2.1.2.传动方案传动时应满足的要求 数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用电液脉冲马达，工作台为T形槽工作台，

传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。 合理的传动方案主要满足以下要求： （1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。 （2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。 （3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。 （4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。

2.1.3.传动方案及其分析 数控回转工作台传动方案为：电液脉冲马达——齿轮传动——蜗杆传动——工作 该传动方案分析如下： 齿轮传动承受载能力较高 ，传递运动准确、平稳，传递 功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。 蜗杆传动有以下特点： 1．传动比大在分度机构中可达1000以上。与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。 2．传动平稳 蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，传动平稳，噪声低。

3．可以自锁 当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。 4．效率低、制造成本较高 蜗杆传动是，齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为0.7-0.8，具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4左右。为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。 由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。 同时，对于数控

回转工作台，结构简单，它有两种型式：开环回转工作台、闭环回转工作台。 两种型式各有特点： 开环回转工作台 开环回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用点液脉冲马达、功率步进电机来驱动。 闭环回转工作台 闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区别在于：闭环回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅）。所测量的结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度定位精度更高。2.2 齿轮传动的设计 由于前述所选电机可知T2.39N.M传动比设定为i3，效率η0.97工作日安排每年300工作日计，寿命为10年。2.2.1 选择齿轮传动的类型 根据GB/T10085—1988的推荐，采用直齿轮传动的形式。2.2.2 选择材料 考虑到齿轮传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求齿轮面，硬度为45-55HRC。2.2.3 按齿面接触疲劳强度设计 先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。 6 6 传递转矩T19.55×10 P1/N1（9.55X10 ×0.75/3000）

2.39N.M 载荷系数K：因载荷平稳，由表6-6取K1.2 齿宽系数ψd:由表6-7取ψd1 ： 许用接触压力〔δH〕〔δH〕〔δH2〕220Mpa 传动比i:i3 将以上参数代入公式 D13≥（671/δh）2（6-21）KT1i1/ψdi D1≥32.88mm2.2.4 确定齿轮的主要参数与主要尺寸1）齿数 取Z122，则Z2i×Z13×2266取Z266。2）模数 md1/Z132.88/221.49mm取标准值

m1.5。3）中心距 标准中心距 αm/2Z1Z260.5mm4）其他主要尺寸分度圆直径：d1mZ11.5x2233mm d2mZ21.5x6699mm齿顶圆直径：da1d12m332x1.536mm da2d22m992x1.5102mm齿宽：b ψdd10.6x3319.8mm 取b2b15-1025-30mm取b130mm。2.2.5 校核齿根弯曲疲劳强度 δF22KT1YFS/bmd1≤〔δF〕 复合齿形系数Ys：由x0（标准齿轮）及Z1 Z2查图6-29得YFS14.12，YFS23.96则δ

f12kT1YFS1/bmd12x1.2x2.39x103x4.12/19.8x1.5x3374.6Mpa＜〔δ F1 〕δf2δ

f1YFS2/YFS174.6x3.96/4.12Mpa71.70MPa＜〔δF2〕 弯曲强度足够。 2.2.6 确定齿轮传动精度 齿轮圆周速度vd1nπ/60x10003.14x72.5x970/600x10003.68m/s 由表6-4确定第Ⅱ公差组为8级。第Ⅰ、Ⅱ公差组也定为8级，齿厚偏差选HK 2.2.7 齿轮结构设计 小齿轮 da1 33mm 采用实心式齿轮 大齿轮 da2 99mm 采用腹板式齿轮 2.3 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算 许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流 伺服电机都可作为驱动元件。对于后两者，必须使用精密的传感器并构成闭环系 统，才能实现微量进给。在闭环系统中，广泛采用电液脉冲马达作为执行单元。 这是因为电液脉冲马达具有以下优点： ●直接采用数字量进行控制 ●转动惯量小，启动、停止方便； ●成本低； ●无误差积累； ●定位准确； ●

低频率特性比较好； ●调速范围较宽； 采用电液脉冲马达为驱动单元，其机构也比较简单，主要是变速齿轮副、 滚珠丝杠副，以克服爬行和间隙等不足。通常步进电机每加一个脉冲转过一个脉 冲当量；但由于其脉冲当量一般较大，如0.01mm，在数控系统中为了保证加工精 度，广泛采用电液脉冲马达的细分驱动技术。 1）电液脉冲马达电机的选择 按照工作要求和条件选Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电机。 2）选择电液脉冲马达的额定功率 马达的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。额定功率小于工作要求，则不能保证工作机器正常工作，或使马达长期过载、发热大而过早损坏；额定功率过大，则马达价格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪费。 工作所需功率为：PwFwVw/1000ηw KW PwTnw/9950ηw KW 式中T150N.M

nw36r/min电机工作效率ηw0.97，代入上式得 Pw150×36/（9950×0.97）0.56 KW 电机所需的输出功率为：P0 Pw/η 式中：η为电机至工作台主动轴之间的总效率。 由表2.4查得：齿轮传动的效率为ηw0.97；一对滚动轴承的效率为ηw0.99； 蜗杆传动的效率为ηw0.8。因此， ηη1η23η30.97×0.993×0.80.75 P0 Pw/η0.56/0.750.747 KW 一般电机的额定功率 Pm1-1.3P01-1.30.7470.747-0.97 KW 则由表2.1取电机额定功率为：Pm0.75 KW。 确定电机转速 按表2.5推荐的各种机构传动范围为，取： 齿轮传动比：3-5，

蜗杆传动比：15-32， 则总的传动范围为：ii1×i23×15-5×3245-160 电机转速的范围为 N i×nw45-160×

361620-5760 r/min 为降低电机的重量和价格，由表2.1中选取常用的同步转速为3000r/min的Y系列 电机，型号为Y801-2，其满载转速nm3000r/min此外，电机的安装和外形尺寸 可查表2.2 2.4 蜗 …… 此处隐藏：2480字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……