機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 上 ， 并 將 電 機(jī) 2安 裝 在 偏 心 套 1(或 偏 1 2 3 4 12 33 4 5 6 7 1 2 3 456 7 8 rgHg HrHrg zzi g r Hgz rz 0r rgHg HHrg zzi 0 g rggrHg z zzzz 1rg ggHHg zz zi 0grgHHrHrg zzi 0 r grrgHr z zzzz 1gr rrHHr zz zi 200 rz 202gz 101Hgi 100Hri 最 大 回 差減 速 比機(jī) 型 （ 指 柔 輪 內(nèi) 徑 ， 單 位 為 mm)單 級(jí) 、 臥 式 安 裝 通 用 諧 波 減 器 1CP 2CTAC PKP

2、1 AC TKT 2 1CFDFRTKF AC /21 許FF 1C 絲 杠 側(cè)螺 母 A 螺 母 B調(diào) 整 墊 片預(yù) 拉 方 向 預(yù) 拉 方 向 預(yù) 緊 方 向 墊 片 預(yù) 緊 方 向 絲 杠 側(cè)螺 母 側(cè) 絲 杠 側(cè)螺 母 側(cè)承 載 滾 珠 間 隔 鋼 球 導(dǎo) 程 導(dǎo) 程 + 導(dǎo) 程絲 杠 側(cè)螺 母 側(cè)預(yù) 拉 方 向 預(yù) 拉 方 向 a aF3/2aa F )( sin2.1 31 mDQaa aDQ sin/10 ZFQ aZ aoF aF3/2aoao kF 3/2 AA kF 3/2BB kF BaoaoA aF aBA FFF aF bF0B 3/23/23/2 aoaoA kFk

3、FkF 3/23/2 2 aoA FF aoaoA FFF 38 aoaoA Aao 21 推 力 軸 承 分 別 裝 在 滾 珠 絲 杠 的 兩 端 并 施 加 預(yù) 緊 。1 軸 向 剛 度 較 高 ；2 預(yù) 拉 伸 安 裝 時(shí) ， 須 加 載 荷 較 大 ， 軸 承 壽 命 比 方 案 2低 ；3 適 宜 中 速 、 精 度 高 ， 并 可 用 雙 推 單 推 組 合 。 推 力 軸 承 和 深 溝 球 軸 承 的 組 合 裝 在 滾 珠 絲 杠 的 兩 端并 施 加 預(yù) 緊 。1 軸 向 剛 度 最 高 ；2 預(yù) 拉 伸 安 裝 時(shí) ， 須 加 載 荷 較 小 ， 軸 承 壽 命 較 高

4、3 適 宜 高 速 、 高 剛 度 、 高 精 度 。 一 端 安 裝 深 溝 球 軸 承 和 推 力 軸 承 的 組 合 ， 一 端 自由 。1 軸 向 剛 度 低 ， 與 螺 母 位 置 有 關(guān) ；2 雙 推 端 可 預(yù) 拉 伸 安 裝 ；3 適 宜 中 小 載 荷 與 低 速 ， 更 適 宜 垂 直 安 裝 ， 短絲 杠 。 hL mAHFC FKKKF FKHK AKmF FKHK AK 4 1067.1 hmCa LnFCmnhLCF aa CC min/10rn 03.0 NFKKKF mAHFC 456038000.10.12.1 NLnFC hmCa 204221067.1 1

5、500010045601067.1 44 aC0D crF22 ) ( lEIF acr GPaE 206aI 4744 a m1018.2640459.064dI 3/2 52 79222 1093.6)2.13/2( 1018.210206)( lEIF acr 45.22.18238001093.6 5 SFFmcr Scf crn crnn max 10960)2.132( 0459.0927.39910) (9910 22212 ldfn ccr 10000max nncr 0LcGJTpEApFL 2 20 214 dA 4132 dJc cJ 8.3)408112tan(1025

6、03800)tan(2 30 DFT m mGdTpEdpFGJTpEApFL c 2492 23293 412 22120 10752.60459.0103.83)14.3( 8.3)106(160459.01020614.3 38001064 1642 mpLlL 5.13106 10752.62.1 3 20 mmm 1503.0 2121L 939.0)408112tan( )112tan()tan(tan 2 31a) c)b) a) b) c)1 2 3 4 箭 頭 粗 細(xì) 表 示 受 力 大 小矩 形 導(dǎo) 軌 梯 形 導(dǎo) 軌 3 hzS 10 L60nl2L LSlznhL KP

7、Cf ffffL aw acth P 3K )(50 kmK )(100 kmK 3/10 6.358 HRCf h 滾 道 實(shí) 際 硬 度hf cftfaf wf tf cf cf af wf wf nBKKK 22 KB n 2.4.3、 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)1、 主 傳 動(dòng) 及 變 速 現(xiàn) 代 數(shù) 控 機(jī) 床 的 主 運(yùn) 動(dòng) 廣 泛 采 用 無 級(jí) 變 速 傳 動(dòng) ， 用 交流 調(diào) 速 電 機(jī) 或 直 流 調(diào) 速 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) ， 能 方 便 地 實(shí) 現(xiàn) 無 級(jí) 變 速 ，且 傳 動(dòng) 鏈 短 、 傳 動(dòng) 件 少 。 根 據(jù) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 類 型 與 大 小 ，

8、其 主傳 動(dòng) 主 要 有 以 下 三 種 形 式 帶 有 變 速 齒 輪 的 主 傳 動(dòng) 通 過 帶 傳 動(dòng) 的 主 傳 動(dòng) 由 主 軸 電 機(jī) 直 接 驅(qū) 動(dòng) 的 主 傳 動(dòng)2、 主 軸 部 件 主 軸 部 件 是 機(jī) 床 的 重 要 部 件 之 一 ， 其 精 度 、 抗 振 性 和熱 變 形 對(duì) 加 工 質(zhì) 量 有 直 接 影 響 。 特 別 是 數(shù) 控 機(jī) 床 在 加 工 過 程中 不 進(jìn) 行 人 工 調(diào) 整 ， 這 些 影 響 就 更 為 嚴(yán) 重 。 數(shù) 控 機(jī) 床 主 軸 部件 在 結(jié) 構(gòu) 上 要 解 決 好 主 軸 的 支 承 、 主 軸 內(nèi) 刀 具 自 動(dòng) 裝 夾 、 主軸 的

9、 定 向 停 止 等 問 題 。 2） 電 主 軸 的 軸 承 目 前 電 主 軸 采 用 的 軸 承 主 要 有 陶 瓷 球 軸 承 、 流 體 靜 壓 軸 承 和 磁 懸 浮 軸承 。3） 電 主 軸 的 冷 卻 采 取 強(qiáng) 制 循 環(huán) 油 冷 卻 的 方 式 對(duì) 電 主 軸 的 定 子 及 主 軸 軸 承 進(jìn) 行 冷 卻 ， 即將 經(jīng) 過 油 冷 卻 裝 置 的 冷 卻 油 強(qiáng) 制 性 地 在 主 軸 定 子 外 和 主 軸 軸 承 外 循 環(huán) ， 帶走 主 軸 高 速 旋 轉(zhuǎn) 產(chǎn) 生 的 熱 量 。4） 電 主 軸 的 驅(qū) 動(dòng) 當(dāng) 前 ， 電 主 軸 的 電 動(dòng) 機(jī) 均 采 用 交 流

10、 異 步 感 應(yīng) 電 動(dòng) 機(jī) ， 由 于 是 用 在 高 速加 工 機(jī) 床 上 ， 啟 動(dòng) 時(shí) 要 從 靜 止 迅 速 升 速 至 每 分 鐘 數(shù) 萬 轉(zhuǎn) 乃 至 數(shù) 十 萬 轉(zhuǎn) ， 啟動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 大 ， 因 而 啟 動(dòng) 電 流 要 超 出 普 通 電 機(jī) 額 定 電 流 57倍 。 其 驅(qū) 動(dòng) 方 式有 變 頻 器 驅(qū) 動(dòng) 和 矢 量 控 制 驅(qū) 動(dòng) 器 驅(qū) 動(dòng) 兩 種 。5） 電 主 軸 的 基 本 參 數(shù) 電 主 軸 的 基 本 參 數(shù) 包 括 ： 套 筒 直 徑 、 最 高 轉(zhuǎn) 速 、 輸 出 功 率 、 轉(zhuǎn) 矩 和刀 具 接 口 等 ， 其 中 套 筒 直 徑 為 電 主 軸 的 主

11、 要 參 數(shù) 。 分 類 及 特 點(diǎn) ： 直 線 電 動(dòng) 機(jī) 按 原 理 分 為 直 流 直 線 電 動(dòng) 機(jī) 、 交流 直 線 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 、 直 線 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 和 交 流 直 線 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 。以 前 3種 應(yīng) 用 較 多 。 1、 直 流 直 線 電 動(dòng) 機(jī) 直 流 供 電 的 直 線 電 動(dòng) 機(jī) 。 由 一 套 磁 極 和 一 組 繞 組 構(gòu) 成 。繞 組 中 的 電 流 有 的 通 過 電 刷 和 換 向 片 結(jié) 構(gòu) 引 入 ， 稱 刷 型 ； 有的 不 經(jīng) 換 向 器 和 電 刷 ， 直 接 用 導(dǎo) 線 引 入 ， 稱 無 刷 型 。 直 流 直線 電 動(dòng)

12、機(jī) 從 結(jié) 構(gòu) 上 還 可 分 為 動(dòng) 極 式 和 動(dòng) 圈 式 兩 種 。 直 流 直 線電 動(dòng) 機(jī) 由 于 推 力 與 電 樞 電 流 成 正 比 ， 速 度 與 電 樞 電 壓 成 正 比 ，故 具 有 良 好 的 線 性 控 制 特 性 ， 它 與 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 配 合 ， 可 以進(jìn) 行 精 密 的 調(diào) 節(jié) 和 控 制 ， 適 用 于 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) ， 例 如 計(jì) 算 機(jī)磁 盤 驅(qū) 動(dòng) 器 的 磁 頭 定 位 系 統(tǒng) 。 2、 交 流 直 線 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 由 旋 轉(zhuǎn) 式 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 演 變 而 來 。 其 工 作 原 理 和 旋 轉(zhuǎn) 式 異步 電 動(dòng)

13、機(jī) 相 同 。 主 要 由 原 邊 和 副 邊 兩 部 分 組 成 ， 嵌 有 線 圈 的部 分 為 原 邊 。 當(dāng) 多 相 繞 組 中 通 入 電 流 后 ， 電 機(jī) 氣 隙 中 就 產(chǎn) 生一 個(gè) 磁 場(chǎng) 行 波 ， 切 割 副 邊 的 導(dǎo) 體 而 感 生 電 流 。 此 電 流 與 磁 場(chǎng)作 用 產(chǎn) 生 電 磁 力 使 原 邊 和 副 邊 發(fā) 生 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 。 直 線 異 步 電 動(dòng)機(jī) 可 以 做 成 原 邊 固 定 、 副 邊 可 動(dòng) 的 短 副 邊 型 和 副 邊 固 定 、 原邊 可 動(dòng) 的 短 原 邊 型 兩 種 結(jié) 構(gòu) 。 短 原 邊 型 所 用 線 圈 數(shù) 量 少 ， 比

14、較 經(jīng) 濟(jì) ,應(yīng) 用 較 多 ;短 副 邊 型 常 用 于 金 屬 物 體 的 投 射 。 直 線 異步 電 動(dòng) 機(jī) 常 在 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 中 作 為 操 作 桿 的 動(dòng) 力 ， 用 它 操作 自 動(dòng) 門 窗 、 自 動(dòng) 開 關(guān) 和 閥 門 以 及 各 種 機(jī) 械 手 ， 也 可 用 于 電氣 鐵 路 高 速 列 車 的 牽 引 和 魚 雷 發(fā) 射 等 。 3、 直 線 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 作 直 線 步 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) 的 電 動(dòng) 機(jī) 。 按 其 電 磁 推 力 產(chǎn) 生 的 原 理 可 以 分為 反 應(yīng) 式 和 永 磁 感 應(yīng) 子 式 兩 大 類 。 反 應(yīng) 式 直 線 步 進(jìn) 電

15、 動(dòng) 機(jī) ： 其 定 子 是 一 條 開 有 均 勻 齒 槽的 導(dǎo) 軌 ,動(dòng) 子 是 一 個(gè) 繞 有 三 相 繞 組 的 E形 鐵 心 。 每 個(gè) 鐵 心 柱 上都 開 有 和 定 子 齒 距 相 等 的 齒 槽 ， 且 各 相 鐵 心 柱 上 的 齒 槽 相 對(duì)于 定 子 齒 槽 依 次 錯(cuò) 開 1 3齒 距 。 如 果 輸 入 三 相 繞 組 電 脈 沖 的順 序 依 次 為 ABCA， 則 動(dòng) 子 就 會(huì) 向 左 作 步 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) 。 如果 通 電 順 序 改 為 ACBA， 則 動(dòng) 子 就 向 右 作 步 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) 。在 結(jié) 構(gòu) 上 也 可 以 把 E形 鐵 心 固 定 ， 讓 齒

16、 條 作 為 動(dòng) 子 。 齒 條 的運(yùn) 動(dòng) 將 與 上 述 運(yùn) 動(dòng) 方 向 相 反 。 永 磁 感 應(yīng) 子 式 直 線 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) ： 定 子 由 軟 鐵 材料 制 成 ， 上 面 銑 有 均 勻 間 隔 的 齒 槽 ； 動(dòng) 子 由 永 久 磁 鐵 加上 兩 個(gè) 帶 齒 的 電 磁 鐵 組 成 。 兩 個(gè) 電 磁 鐵 上 的 齒 相 互 錯(cuò) 開一 定 距 離 。 在 電 磁 鐵 線 圈 不 通 電 時(shí) ， 動(dòng) 子 位 置 由 永 久 磁鐵 決 定 。 而 在 兩 個(gè) 電 磁 鐵 按 一 定 順 序 輪 流 通 電 時(shí) ， 將 使動(dòng) 子 以 一 定 齒 距 作 步 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) 。 如 果

17、 對(duì) 兩 個(gè) 電 磁 鐵 不 是 輪流 通 電 ， 而 是 使 其 中 的 電 流 一 個(gè) 按 正 弦 變 化 ， 一 個(gè) 按 余弦 變 化 ,則 可 使 動(dòng) 子 運(yùn) 動(dòng) 平 滑 ,步 距 很 小 。 其 步 距 （ 位 置 ）分 辨 率 可 以 達(dá) 到 0.01mm以 下 。 在 要 求 高 精 度 定 位 的場(chǎng) 合 ， 例 如 繪 圖 儀 、 磁 頭 定 位 機(jī) 構(gòu) 、 激 光 定 位 器 和 數(shù) 控系 統(tǒng) 中 得 到 較 多 的 應(yīng) 用 。 直 線 電 機(jī) 的 應(yīng) 用 ： 1、 應(yīng) 用 于 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) ， 這 類 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 比 較 多 ； 2、 作 為 長(zhǎng) 期 連 續(xù)

18、運(yùn) 行 的 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) ； 3、 應(yīng) 用 在 需 要 短 時(shí) 間 、 短 距 離 內(nèi) 提 供 巨 大 的 直 線 運(yùn) 動(dòng) 能 的 裝 置 中 。高 速 磁 懸 浮 列 車 磁 懸 浮 列 車 是 直 線 電 機(jī) 實(shí) 際 應(yīng) 用 的 最 典 型 的 例 子 ， 目 前 ，美 、 英 、 日 、 法 、 德 、 加 拿 大 等 國(guó) 都 在 研 制 直 線 懸 浮 列 車 ， 其 中 日 本 進(jìn)展 最 快 。 直 線 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 的 電 梯 世 界 上 第 一 臺(tái) 使 用 直 線 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 的 電 梯 是1990年 4月 安 裝 于 日 本 東 京 都 關(guān) 島 區(qū) 萬 世 大 樓 ，

19、該 電 梯 載 重 600kg，速 度 為 105m/min， 提 升 高 度 為 22.9m。 如 果 建 筑 物 的 高 度 增 至1000米 左 右 ， 就 必 須 使 用 無 鋼 絲 繩 電 梯 ， 這 種 電 梯 采 用 高 溫 超 導(dǎo) 技 術(shù)的 直 線 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) ， 線 圈 裝 在 井 道 中 ， 轎 廂 外 裝 有 高 性 能 永 磁 材 料 ， 就 如磁 懸 浮 列 車 一 樣 ， 采 用 無 線 電 波 或 光 控 技 術(shù) 控 制 。 超 高 速 電 動(dòng) 機(jī) 在 旋 轉(zhuǎn)超 過 某 一 極 限 時(shí) ， 采 用 滾 動(dòng) 軸 承 的 電 動(dòng) 機(jī) 就 會(huì) 產(chǎn) 生 燒 結(jié) 、 損 壞 現(xiàn) 象 。 為此 近 年 來 ， 國(guó) 外 研 制 了 一 種 直 線 懸 浮 電 動(dòng) 機(jī) （ 電 磁 軸 承 ） ， 采 用 懸 浮 技術(shù) 使 電 機(jī) 的 動(dòng) 子 懸 浮 在 空 中 ， 消 除 了 動(dòng) 子 和 定 子 之 間 的 機(jī) 械 接 觸 和 摩 擦阻 力 ， 其 轉(zhuǎn) 速 可 達(dá) 25000 100000r/min以 上 ， 因 而 在 高 速 電 動(dòng) 機(jī)和 高 速 主 軸 部 件 上 得 到 廣 泛 的 應(yīng) 用 。