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

1、<p>　　× × × × 學(xué) 院</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū)</p><p>　　題 目 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 生 </p><p>　　系

2、 別 機(jī)　電　系 </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　機(jī) 電 033 班 　 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 　 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要..........................................................................................................................

4、.....Ⅰ</p><p>　　英文摘要...............................................................................................................................Ⅱ</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p>

5、;<p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)要敘述2</p><p>　　1.2.1升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)2</p><p>　　1.2.2床鞍傳動(dòng)系統(tǒng)3</p><p>　　1.2.3工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)3</p><p>　　1.3 F

6、XK5045機(jī)床的用途及性能3</p><p>　　1.4 數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求5</p><p>　　1.5 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案7</p><p><b>　　1.6本章小結(jié)8</b></p><p>　　第二章　伺服電動(dòng)機(jī)9</p><p><b>　　2

7、.1伺服系統(tǒng)9</b></p><p>　　2.1.1對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求9</p><p>　　2.1.2伺服系統(tǒng)的分類10</p><p>　　2.2伺服電動(dòng)機(jī)的分類11</p><p>　　2.2.1直流伺服電機(jī)11</p><p>　　2.2.2交流伺服電機(jī)11</p>&

8、lt;p>　　2.2.3直線電機(jī)12</p><p>　　2.2.4步進(jìn)電機(jī)12</p><p>　　2.3電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算14</p><p>　　2.3.1脈沖當(dāng)量的選擇14</p><p>　　2.3.2電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速15</p><p>　　2.3.3 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算15</p&g

9、t;<p>　　2.3.4初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)16</p><p>　　2.3.5電動(dòng)機(jī)選型驗(yàn)算17</p><p>　　2.4本章小結(jié)18</p><p>　　第三章 同步齒形皮帶輪傳動(dòng)19</p><p>　　3.1同步齒形帶的特點(diǎn)應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)19</p><p>　　3.1.1同步齒形帶的特

10、點(diǎn)和應(yīng)用19</p><p>　　3.1.2 同步齒形帶傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)20</p><p>　　3.2同步齒形帶的主要參數(shù)和規(guī)格20</p><p>　　3.3同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算21</p><p>　　3.3.1失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則21</p><p>　　3.3.2同步齒形帶傳動(dòng)注意事項(xiàng)21</p

11、><p>　　3.3.3同步齒形帶傳動(dòng)計(jì)算步驟22</p><p>　　3.4皮帶輪幾何尺寸的計(jì)算28</p><p>　　3.5齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法29</p><p>　　3.6同步齒形皮帶輪材料的選擇30</p><p>　　3.7本章小結(jié)31</p><p>　　第四章 滾珠絲杠

12、的設(shè)計(jì)計(jì)算32</p><p>　　4.1滾珠絲杠傳動(dòng)32</p><p>　　4.1.1滾珠絲杠的特點(diǎn)32</p><p>　　4.1.2滾珠絲杠的一些主要參數(shù)33</p><p>　　4.1.3滾珠絲杠的預(yù)拉伸34</p><p>　　4.2 滾珠絲杠螺母副35</p><p>

13、　　4.2.1滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式35</p><p>　　4.2.2滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整36</p><p>　　4.2.3滾珠絲杠螺母副的維護(hù)37</p><p>　　4.2.4滾珠絲杠螺母副的常見(jiàn)故障37</p><p>　　4.3滾珠絲杠的設(shè)計(jì)38</p><p>　　4.3.1滾珠絲杠的設(shè)計(jì)

14、計(jì)算43</p><p>　　4.3.2滾珠絲杠的校核45</p><p>　　4.4本章小結(jié)47</p><p>　　第五章 聯(lián)軸器和導(dǎo)軌48</p><p><b>　　5.1聯(lián)軸器48</b></p><p>　　5.1.1聯(lián)軸器的總體分類48</p><p&

15、gt;　　5.1.2安全聯(lián)軸器的作用50</p><p>　　5.2機(jī)床導(dǎo)軌51</p><p>　　5.2.1對(duì)導(dǎo)軌的總體要求51</p><p>　　5.2.2導(dǎo)軌副的種類以及組合形式52</p><p>　　5.2.3導(dǎo)軌的技術(shù)要求56</p><p>　　5.2.4導(dǎo)軌副的材料選擇57</p&

16、gt;<p>　　5.2.5導(dǎo)軌副的維護(hù)和故障診斷58</p><p>　　5.3本章小結(jié)59</p><p><b>　　總 結(jié)60</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)62</b></p><p><b>　　致 謝63</b></

17、p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　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(guò)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)械制造技術(shù)；(2

18、).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。</p><p>　　從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方</p><p><b>　　面：</b></p><p>　　(1).高速、高精度加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)</p><p

19、>　　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。</p><p>　　(2).智能化、開(kāi)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)</p><p>　　21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化

20、的系統(tǒng)，智能化的內(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(guò)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。</p><p>　　(3).重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

21、的建立</p><p>　?、?數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)規(guī)范</p><p>　　如前所述，開(kāi)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(kāi)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(lái)臨。我國(guó)在2000年也開(kāi)始進(jìn)行

22、中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。</p><p><b>　　②.數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　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(guò)程，顯然，他已越來(lái)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)

23、準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，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，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　(4).對(duì)數(shù)控機(jī)床無(wú)污染提出要求</p><p>　　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)?/p>

24、切削液既污染環(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)庵小⒗滹L(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(guò)，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10～15%的加工使用了干和準(zhǔn)干切削。對(duì)于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來(lái)說(shuō)，主要是采用準(zhǔn)干

25、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)。</p><p>　　總之，數(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?？梢灶A(yù)見(jiàn)，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(lái)一次足以撼動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。</p><p>　　

26、1.2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)要敘述</p><p>　　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、絲杠螺母副及其支承部件等。</p><p>　　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。</p><p>　　1.2.1升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)<

27、;/p><p>　　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。</p><p><b>　　升降臺(tái)內(nèi)裝有：</b></p><p>　　—Z、Y軸進(jìn)給伺服電機(jī)；</p><p>　　—Z、Y軸齒形皮帶及皮帶輪；</p><p>　　升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)由伺

28、服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)置于升降臺(tái)內(nèi)，電機(jī)通過(guò)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(wú)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。</p><p>　　1.2.2床鞍傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　床鞍沿升降臺(tái)頂部導(dǎo)軌在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

29、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。</p><p>　　橫向床鞍運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)通過(guò)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(wú)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。</p><p>　　1.2.3工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　工作臺(tái)可沿床鞍縱向?qū)к壴赬軸方向

30、移動(dòng)，導(dǎo)軌由來(lái)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(guò)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，還有回收冷卻液的回水槽。</p><p>　　工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)由伺服電機(jī)通過(guò)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(wú)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。</p><p>　　1

31、.3 FXK5045機(jī)床的用途及性能</p><p>　　圖1-1 XK5045型普通銑床的布局圖</p><p>　　Fig.1-1 Milling machine layout plans </p><p>　　1-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)　</p><p>　　5-主軸變速手柄和按鈕板　6-床身　7-數(shù)

32、控柜　8-保護(hù)開(kāi)關(guān)　9-擋鐵　</p><p>　　10-操縱臺(tái)　11-保護(hù)開(kāi)關(guān)　12-橫向溜板　13-縱向進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)</p><p>　　14-橫向進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)　15-升降臺(tái)　16-縱向工作臺(tái)</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，以FXK5045數(shù)控立式升降臺(tái)銑床為例來(lái)說(shuō)明數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　FXK5045為數(shù)

33、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。</p><p>　　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

34、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(mén)大為適用。</p><p>　　FXK5045數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的基本參數(shù)如下：</p><p>　　工作臺(tái)面積（寬×長(zhǎng)）：　　　　　　　500×1800 mm </p><p>　　工作臺(tái)T形槽（槽數(shù)-寬度間距）：　 6-18×63 mm </p><

35、p>　　工作臺(tái)承載工件最大重量：　　　　　 1000 Kg </p><p>　　工作臺(tái)行程（縱向/橫向/垂向）：　　　 11000/330/600 mm </p><p>　　垂向行程（手動(dòng)）： 套筒90 mm </p><p>　　主軸錐孔： 7：24 ISO50 <

36、;/p><p>　　刀柄形式： XT50</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速： 18級(jí)35.5-1800 r/min </p><p>　　主軸電機(jī)功率： 15 Kw </p><p>　　立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度：

37、 ±45° </p><p>　　主軸端面到工作臺(tái)面距離： 110-710 mm </p><p>　　床身導(dǎo)軌至主軸中心線的距離： 450 mm </p><p>　　進(jìn)給速度范圍（X、Y/Z）： 5-4000/5-1000 mm/min </p>

38、;<p>　　快速進(jìn)給（X、Y/Z）： 8000/2000 mm/min </p><p>　　定位精度(國(guó)際) ： 0.035 mm </p><p>　　重復(fù)定位精度(國(guó)際) ： 0.020 mm </p><p>　　機(jī)床重量(約) ：

39、 5000 Kg </p><p>　　機(jī)床外型尺寸(長(zhǎng)×寬×高) ： 2530×2443×2560 mm </p><p>　　本機(jī)床具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　(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；</p><p>　　(

40、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；</p><p>　　(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)；</p><p>　　(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，保證了機(jī)床有足夠的使用壽命；</p><p>　　(5).操縱臺(tái)與電柜采用分體式，操縱臺(tái)

41、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；</p><p>　　(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；</p><p>　　(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；</p><p>　　(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；&l

42、t;/p><p>　　(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。</p><p>　　1.4 數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的要求</p><p>　　(1).減少摩擦阻力</p><p>　　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)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，

43、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?，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　(2).減少運(yùn)動(dòng)慣量</p><p>　　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)

44、量，以減小運(yùn)動(dòng)部件的慣量。</p><p>　　(3).高的傳動(dòng)精度與定位精度</p><p>　　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(kāi)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)床特征的指標(biāo)，無(wú)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(guò)在進(jìn)給傳動(dòng)鏈中加入減速齒輪，以減

45、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。由此可見(jiàn)，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。</p><p>　　(4).寬的進(jìn)給調(diào)速范圍</p><p>　　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

46、寸和刀具等變化的需要，工作進(jìn)給速度范圍可達(dá)3~6000 mm/min（調(diào)速范圍1：2000）。為了完成精密定位，伺服系統(tǒng)的低速趨進(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。

47、</p><p>　　(5).響應(yīng)速度要快</p><p>　　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(guò)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)

48、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。</p><p><b>　　(6).無(wú)間隙傳動(dòng)</b></p><p>　　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

49、方法。</p><p>　　(7).穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)</p><p>　　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)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

50、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。</p><p>　　(8).使用維護(hù)方便</p><p>　　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(kāi)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。</p>

51、<p>　　1.5 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　圖1-2 進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　Fig.1-2 Feed system structure diagram </p><p>　　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。</p><p>　　伺服電機(jī)通過(guò)同步齒形帶和滾珠

52、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(kāi)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。</p><p>　　方案具體的設(shè)計(jì)過(guò)程如下：</p><p>　　圖1-3 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　Fig.1-3 CNC machine tool drive s

53、ystem to work diagram</p><p>　　(1).指令脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；</p><p>　　(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)；</p><p>　　(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)力的輸送；</p><p>　　(4).齒形皮帶輪帶動(dòng)滾珠絲杠降速轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><p

54、>　　(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)。</p><p><b>　　1.6本章小結(jié)</b></p><p>　　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

55、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(shuō)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。</p><p><b>　　第二章　伺服電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　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

56、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)。</p><p><b>　　2.1伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　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

57、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)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的作用在于接受來(lái)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(guò)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)。</p><p>　　2.1.

58、1對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　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(wàn)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：</p><p><b>　　(1).正反向運(yùn)行</b></p><p>　　機(jī)床在工作過(guò)程中，工作臺(tái)根據(jù)加工軌跡

59、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)。</p><p><b>　　(2).調(diào)速范圍寬</b></p><p>　　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。</p><p>　　(3).

60、高剛性與高的速度穩(wěn)定性</p><p>　　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。</p><p>　　(4).快速響應(yīng)及無(wú)超調(diào)</p><p>　　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(wú)超調(diào)。</p><p><b>

61、　　(5).高精度</b></p><p>　　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(wú)差系統(tǒng)。</p><p><b>　　(6).低速大扭矩</b></p><p>　　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)應(yīng)保證額定扭矩輸出，亦即要求伺服具有恒

62、扭矩輸出。</p><p>　　2.1.2伺服系統(tǒng)的分類</p><p><b>　　(1).開(kāi)環(huán)系統(tǒng)</b></p><p>　　圖2-1 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖</p><p>　　Fig.2-1 Open-loop systems pose a map</p><p>　　圖(2-1)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成

63、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(kāi)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)。</p><p><b>　　(2).閉環(huán)系統(tǒng)</b></p><p>　　圖2-2 閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成圖</p&g

64、t;<p>　　Fig.2-2 Closed-loop systems pose a map</p><p>　　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(lái)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)反饋給比較環(huán)節(jié)。常見(jiàn)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(pán)等。通常把安裝在絲杠上的檢測(cè)元件組成的伺服系統(tǒng)

65、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。</p&g

66、t;<p>　　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，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(lái)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。</p><p>　　2.1.3伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向</p>

67、<p>　　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。</p><p>　　(1).充分利用迅速發(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。</p><p>　　(2).開(kāi)發(fā)高精度、快速檢測(cè)

68、元件。</p><p>　　(3).開(kāi)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(wú)刷電機(jī)因無(wú)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。</p><p>　　2.2伺服電動(dòng)機(jī)的分類</p><p>　　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

69、電機(jī)等．直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，在70年代、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(kāi)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。</p><p>　　2.2.1直流伺服電機(jī)</p><p

70、>　　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(wú)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(wú)槽電樞永磁直流電機(jī)、杯型電樞永磁直流電機(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(guò)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

71、直流電機(jī)產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛。</p><p>　　2.2.2交流伺服電機(jī)</p><p>　　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

72、，只在大功率場(chǎng)合得到重視。</p><p><b>　　2.2.3直線電機(jī)</b></p><p>　　直線電機(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(kāi)，然后拉平演變而成。近年來(lái)，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

73、，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(lái)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(lái)越廣。 </p><p>　　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)現(xiàn)直接傳動(dòng)，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來(lái)的各種定位誤差，

74、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(wú)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)。 </p><p>

75、;<b>　　2.2.4步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　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)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(lái)才能運(yùn)行，否則無(wú)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

76、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(kāi)環(huán)系統(tǒng)中。</p><p>　　2.2.4.1步進(jìn)電機(jī)的分類及結(jié)構(gòu)</p><p>　　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、

77、四相、五相、六相等。</p><p>　　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(wú)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

78、和轉(zhuǎn)子上相應(yīng)的齒依次錯(cuò)開(kāi)了1/3齒距，即3°。</p><p>　　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(kāi)排列為A、B、C、D、E等相，每相都是獨(dú)立的。</p><p>　　感應(yīng)子式步進(jìn)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

79、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)。</p><p>　　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

80、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。</p><p>　　2.2.4.2步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>　　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(shuō)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(guò)

81、來(lái)，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(lái)。</p><p>　　圖2-3　步進(jìn)電機(jī)工作原理</p><p>　　Fig.2-3 Stepper Motor Principle</p><p>　　具體為，假設(shè)每個(gè)定子磁極有一個(gè)齒，轉(zhuǎn)

82、子有四個(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(guò)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(guò)來(lái)，使轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)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A→B→C→A…順序通電，轉(zhuǎn)子就一步步地按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，每步30°。若改變通電順序，按A→C→B→

83、A…使定子繞組通電，步進(jìn)電機(jī)就按順時(shí)針?lè)较蜣D(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。</p><p>　　雙三拍通電順序按AB→BC→CA→AB→…(逆時(shí)針?lè)较?或按AC→CB→BA→AC→…(順時(shí)針?lè)较?進(jìn)行．由于雙三拍控制每次

84、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A→AB→B→BC→C→CA→A→…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?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)15°。同樣，若按A→AC→C→CB→B→BA→A→…順序通電，步進(jìn)電機(jī)每步按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)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

85、拍控制方式步矩角小一半，為1.5°。</p><p>　　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??；指令脈沖頻率決定它的轉(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?？梢?jiàn)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制十分方便，一轉(zhuǎn)中沒(méi)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。

86、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。</p><p>　　2.3電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算</p><p>　　進(jìn)給系統(tǒng)是與控制脈沖組成的是開(kāi)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(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)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

87、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。</p><p>　　2.3.1脈沖當(dāng)量的選擇</p><p>　　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。</p><p>　　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）。</p><p>　　初選之相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，當(dāng)三相三拍

88、運(yùn)行時(shí)，步距角= ，當(dāng)三相六拍運(yùn)行時(shí)，步距角= 。</p><p>　　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：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　2.3.2電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速</p><p>　　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)<

89、;/p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中：n—快速行程時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（rpm）；</p><p>　　Vmax—直線運(yùn)行速度（m/min）；</p><p><b>　　i—系統(tǒng)傳動(dòng)比；</b></p><p>　　Pn—絲杠導(dǎo)程（mm）；</

90、p><p>　　nnom—電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（rpm）</p><p>　　2.3.3 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p><p>　　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TLF</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　式中：u—摩擦系數(shù)；</p>

91、<p>　　w—工作臺(tái)的總重量；</p><p><b>　　Pn—絲杠導(dǎo)程；</b></p><p>　　i—傳動(dòng)比（工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)由私服電機(jī)通過(guò)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)）；</p><p><b>　　—滾珠絲桿傳動(dòng)效率</b></p><p>　　2.3.3.

92、2 在機(jī)床加工過(guò)程中所產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL為：</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　式中：Fx—最大切削力（N）；</p><p>　　Fy—X方向產(chǎn)生的切削分力,也就是Y方向產(chǎn)生的切削力</p><p>　　2.3.3.3 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</p><p>　　(1

93、).滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　式中：—滾珠絲桿節(jié)圓直徑；</p><p>　　—滾珠絲桿的工作長(zhǎng)度，也就是滾珠絲杠螺紋的長(zhǎng)度</p><p>　　(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）</p><p>

94、<b>　　(2-6)</b></p><p>　　(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）</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　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：</p

95、><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　2.3.4初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)</p><p>　　根據(jù)銑削時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)距和電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,,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，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JM=1.110-3kg.m2</p><p>　　為了使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)能力及

96、較快的響應(yīng)速度應(yīng)為：</p><p><b>　　及</b></p><p>　　2.3.4.1帶慣性負(fù)載的最大起動(dòng)頻率的計(jì)算</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p>　　—電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)頻率</p><p>　　2.3.4.2帶慣性負(fù)載的最大轉(zhuǎn)速&l

97、t;/p><p><b>　　(2-10)</b></p><p>　　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：</p><p>　　2.3.4.4 電機(jī)帶慣性負(fù)載時(shí)的起動(dòng)時(shí)間</p><p><b>　　(2-11)</b></p><p

98、><b>　　=0.0014s</b></p><p>　　FANUC ac12步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最小加、減速度時(shí)間為1秒</p><p>　　所以該電機(jī)帶慣性負(fù)載時(shí)能夠起動(dòng)。</p><p>　　2.3.5電動(dòng)機(jī)選型驗(yàn)算</p><p>　　(1).空行程快速移動(dòng)速度的驗(yàn)算</p><p>　　

99、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）</p><p><b>　　(2-12)</b></p><p>　　(2).工作行程速度驗(yàn)算</p><p>　　當(dāng)TL=9.183N.m時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)頻率f=2000Hz</p><p&g

100、t;<b>　　(2-13)</b></p><p>　　以上計(jì)算，選該型號(hào)FANUC ac12步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，無(wú)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。</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　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

101、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(guò)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

102、求。</p><p>　　第三章 同步齒形皮帶輪傳動(dòng)</p><p>　　同步齒形帶傳動(dòng)是FXK5045數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件之一。</p><p>　　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

103、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)m＝p/π，中國(guó)的同步齒形帶采用模數(shù)制，即：模數(shù)寬度齒數(shù)。</p><p>　　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(kāi)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)，帶的一邊拉力增大為 F1，稱為緊邊；另一邊拉力減小為F2，

104、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(lái)說(shuō)，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(guò)此值時(shí)帶就在輪上打滑，傳動(dòng)失效。</p><p>　　圖3-1 同步齒形帶</p><p>　　Fig.3-1

105、 Synchronous belt</p><p>　　3.1同步齒形帶的特點(diǎn)應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　3.1.1同步齒形帶的特點(diǎn)和應(yīng)用</p><p>　　與普通帶傳動(dòng)相比，同步齒形帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是：</p><p>　　(1).鋼絲繩制成的強(qiáng)力層受載后變形極小，齒形帶的周節(jié)基本不變,帶與帶輪間無(wú)相對(duì)滑動(dòng),傳動(dòng)比恒定、準(zhǔn)確；</

106、p><p>　　(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％；</p><p>　　(3).結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨性好；</p><p>　　(4).由于預(yù)拉力小，承載能力也較??；</p><p>　　(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。</p>&l

107、t;p>　　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)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。</p><p>　　3.1.2 同步齒形帶

108、傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　(1).工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)，有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比</p><p>　　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(wú)滑差的同步傳動(dòng)，獲得精確的傳動(dòng)比。</p><p>　　(2).傳動(dòng)效率高，節(jié)能效果好</p><p&g

109、t;　　由于同步帶作無(wú)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。</p><p>　　(3).傳動(dòng)比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊</p><p>　　同步帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般可達(dá)到10左右，而且在大傳動(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(lái)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

110、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)。</p><p>　　(4).維護(hù)保養(yǎng)方便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低</p><p>　　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(guò)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。&l

111、t;/p><p>　　(5).惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作</p><p>　　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。</p><p>　　3.2同步齒形帶的主要參數(shù)和規(guī)格</p><p><b>　　(1).齒距 </b></p>

112、<p>　　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。</p><p><b>　　(2).模數(shù) m</b></p><p>　　模數(shù)定義為m=p/π,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(lái)確定帶的型號(hào)及結(jié)構(gòu)參數(shù)。在60年代該種

113、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。</p><p><b>　　(3).節(jié)距制</b></p><p>　　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)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)。 </p><p><b&g

114、t;　　(4).其它參數(shù)</b></p><p>　　齒形帶的其它參數(shù)和尺寸與漸開(kāi)線齒條基本相同。齒形帶齒形的計(jì)算公式與漸開(kāi)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。</p><p>　　齒形帶的標(biāo)注方法是：模數(shù)寬度齒數(shù)，即mbz。</p><p>　　3.3同步齒形帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.3.1失效

115、形式和計(jì)算準(zhǔn)則</p><p>　　同步帶傳動(dòng)主要失效形式有：</p><p>　　(1).承載繩斷裂 </p><p>　　原因是帶型號(hào)過(guò)小和小帶輪直徑過(guò)小等。</p><p>　　(2).爬齒和跳齒 </p><p>　　原因是同步帶傳遞的圓周力過(guò)大、帶與帶輪間的節(jié)距差值過(guò)大、帶的初拉力過(guò)小等。</p&g