《机械制造装备设计》讲义(四)要点

1、四电气伺服进给传动系统设计有控制系统，检测 +反馈1 分类： 按 控制方式 分类（ 1 ） 开环系统 ：不带反馈。只管发脉冲。脉冲当量 ：对应一个脉冲，工作台移动的距离。精度 ： 开环系统精度取决于步进电机的 步距角精度 及步进电机至执行部件间传动系统的 传动精度 。 （ 0.01 0.02） 。特点：结构简单，适用于精度要求不高的nc机床。应用 ：简易数控。（ 2 ） 闭环系统 ：带有检测（反馈）装置， 检测装置安装在末端执行件上，检测执行件的位置和速度。反馈装置：旋转变压器（位置反馈）；测速发电机（速度反馈）；脉冲编码器（位置和速度反馈）。特点：可以消除整个系统误差；其定位精度取决于检测装

2、置的精度；系统复杂、成本高，主要用于精密nc机床。注意：系统的稳定性问题，伺服系统的增益值 热变形，热膨胀抵消部分预拉伸量，使丝杠内的拉 应力减少，但丝杠长度保持不变。注息：a. 由于预拉伸影响螺距，因此加工时螺距要小一些，以保证预紧时得到正确的螺距，即装配后达到设计精度。b. 预拉伸计算：参见课本 p119120. 形式：实现预拉伸的结构（ 图示）（8） .丝杠的设计计算：机床定位精度要求与丝杠精度；丝杠的刚度和转动惯量（最佳直径的计算）； 丝杠副的临界转速（共振频率和钢球的允许转速）； 允许轴向载荷计算； 寿命计算（额定疲劳寿命计算）。（9） .电动滚珠丝杠（图）5.伺服电机的计算和选择所

3、选伺服电动机，应满足下列条件：在所有进给速度范围内（包括快速移动），空载进给力矩应小于电动机的额定转矩;最大切削力矩小于电动机额定转矩。加、减速时间应符合所希望的时间常数。快速进给频繁度在希望值以内。选取满足上述条件的电动机，需要进行负载扭矩计算计算。ti ykfk+f2n 2/等速运动时驱预紧力军动力矩率叫t t /溪珠世虹*榻紫双螺母iil.（i）负载扭矩计算：主要由摩擦力和切削反力引起。，惯量匹配计算 和加、减速扭矩上+tb） 二 匚，：z2“轴承的摩力向外擦力矩 戈荷工】i勺一肯（ft色词服j电迪5按tits选择伺服电机，其中 ts为额定转矩。(2)惯量匹配计算为使伺服进给系统的进给执

4、行部件 具有快速响应能力。必须选用加速能力大的电动 机，亦即能够快速响应的电机(例如采用大惯量伺服电机)，但又不能盲目追大惯量，否则由于不能充分发挥其加速能力，造成不经济(成本高) 。因此必须使电机惯量与进给负 载惯量之间有一个合理的匹配。设电机惯量jm与负载惯量jl (折算到电机轴)或 j总惯量之间如下的匹配关系：4 jl 10.5 jm 0.80.2 jl 0.5jmjj其中j=jl jmt =2-nm(jm jl) tl60ta(3)定位加、减速时的最大扭矩计算：若t小于伺服电机的最大转矩 tmax,则能以所选取的时间常数进行加减速。6、齿轮副的设计与计算：(1)最佳速比确定：按照最大加速能力和最小惯量的要求确定，以降低机械传动部件惯量(质量)。开环系统：:lu :0-3600 q其中，a步距角，l导程， q 脉冲当量闭环系统：,nd maxlu 二vmax其中，/max为电机最大转速，5ax为工作台最大移动速度。(2)齿轮的齿侧间隙调整：a.刚性调整法：调整后的间隙不能自动补偿，如偏心套、斜齿轮轴向垫片