转动惯量和电机选择

1、坐坐标标轴轴转转动动惯惯量量计计算算: :坐标轴丝杠导程t：t8mmn：转速 r/minn3000r/minv：移动速度 m/minv24m/min直直线线运运动动部部件件的的转转动动惯惯量量JgJg：M:运动部件质量和 KgM750kg直线运动部件的转动惯量Jg：Jg0.001215854kgm2丝丝杠杠转转动动惯惯量量JsJs：:丝杠密度 0.0078kg/cm3d:丝杠直径 mmd4cml:丝杠长度 mml111.5cm丝杠的转动惯量Js：Js0.002184686kgm2联联轴轴器器转转动动惯惯量量J Jl l：:丝杠密度 0.0078kg/cm3d:丝杠直径 mmd8.2cml:丝杠

2、长度 mml9.5cm联轴器的转动惯量Jl：Jl0.003287406kgm2总总转转动动惯惯量量JxJx：Jx0.006687946kgm2转动惯量比较：Jx/30.002229315kgm2电极转动惯量JmJm0.0062kgm2比较结果：电极选用暂为合格最最大大扭扭矩矩计计算算： 备备 注注每齿进给量af:af0.2mm/r切削深度ap:ap2mm主轴转速n:n600r/min进给量Vf:Vf600mm/minVf= afzn切削宽度aw:aw73mm切削速度V:V150.72m/minV=d0n/1000刀具齿数z: z5个刀具直径d：d080mm刀具种类：硬质合金镶片端铣刀试件材料：

3、中碳钢由机械加工工艺手册第一卷（机械工业出版社）表9.4-10查得：cp:7550 xf:1yf:0.75qf:1.3uf:1.1wf:0.2kfz:1kfz（修正参数）实际情况需查手册圆周铣削力Fz:Fz2364.4349NFz=kfzCpapxfafyfawufz/(d0qfnwf)扭矩M:M94.577396NmM=Fz d0/2000功率P: P5.9394605KwP=FzV/(6x104)由机械加工工艺师手册（机械工业出版社）由表30-22查得：不对称端铣的各分力为（逆铣）：水平方向Fh: Fh2128N2127.991Fh=0.9Fz垂直方向Fv: Fv1655N1655.104

4、Fv=0.7FzZ向Fa： Fa1300N1300.439 Fa=0.55Fz不对称端铣的各分力为（顺铣）：水平方向Fh:Fh709N709.3305 Fh=0.3Fz垂直方向Fv: Fv2128N2127.991 Fv=0.9FzZ向Fa： Fa1300N1300.439 Fa=0.55Fz加速时间T：T0.2sZ轴直线速度Vz：Vz18m/minX和Y轴直线速度V：V24m/minX向产生的加速度ax:ax2m/s2Y向产生的加速度ay:ay2m/s2Z向产生的加速度az:az1.5m/s2 i分别为x,y,zX X向向滚滚珠珠丝丝杠杠选选择择：设定滚珠丝杠副为FFZD-4008-3FFZ

5、D-4008-3,公称直径40mm，导程8mm，丝杠外径38.6mm,钢珠直径5mm，底径34.9mm,循环数3，基本额定动负荷Ca为19.8KN,基本额定静负荷Coa为51KN，刚度系数K为1004N/m.基本额定动负荷Ca:19.8KN基本额定静负荷Coa：51KN刚度系数K：1004N/m1.1.确确定定当当量量载载荷荷Fm:Fm:最大载荷Fmax:Fmax=2303 N2302.575Fmax=Fh+(250+500)g+Fa+Fv+f导轨滑块摩擦力f:20 N摩擦系数：0.015最小载荷Fmin:Fmin=537 N536.75Fmin=250g+250ax当量载荷Fm:Fm=171

6、4 N1714.333Fm=(2Fmax+Fmin)/32.2.预预定定基基本本额额定定动动负负荷荷Cam:Cam:Cam=18.457093 KNTV ia iD=6 0fcfafwFmtLsCam=3310预期形成Ls:250Km可靠性系数fc:0.65精度系数fa:0.9负荷系数fw:2坐标轴丝杠导程t：8mm3.3.滚滚珠珠丝丝杠杠副副的的最最大大轴轴向向变变形形m:m:m1=5mm=(1/31/4)重复定位精度m2=10mm=(1/41/5)定位精度重复定位精度 ：20m定位精度：50m取m=5m4.4.底底径径d2m:d2m:dm26mm25.98754d2m=34mm33.8L：

7、滚珠螺母至滚珠丝杠固定端的最大距离，详见样本（NSK）。L=964mm5.5.滚滚珠珠丝丝杠杠副副的的预预紧紧力力Fp:Fp:Fp=768N767.6667Fp=1/3 Fmax6.形成补偿值C和预拉伸力Ft：C=21m21.476C=118tLu10-6Ft=5636N5635.5Ft=1.95td22m温度变化值(2。C-3。C)t:2.5。C滚珠丝杠副的有效行程Lu:728mm7.7.滚滚珠珠丝丝杠杠副副的的螺螺纹纹长长度度Ls:Ls:dmmdmLFdm3. 12m ax=dfcfafwFmtLsCam=3310Ls=870mmLs=Lu+2Le行程加螺母长度（700+128）Lu:82

8、8mm余程详见滚珠丝杠样本Le:21mm 滚珠丝杠副全长1115mm.8.8.电电机机选选择择：. 由NSK样本查得轴承总摩擦扭矩T2为0.72Nm,伺服电机静摩擦扭矩Td为0.8Nm。滚珠丝杠副承受外加载荷摩擦力Ft: Ft=175N174.575Ft=f+(Fa+Fv)+(250+500)g外加载荷摩擦力产生的力矩Tf: Tf=1.7822705Nm轴承总摩擦扭矩T2：0.72Nm伺服电机摩擦扭矩Td0.8Nm未预紧的滚珠丝杠副的效率 ：0.85. 加速扭矩Tamax:Tamax=20.234075Nm电机转速n:3000r/min传动系统转动惯量J:J=0.0128879kgm2J=Jm

9、+Jx电机转动惯量Jm:0.0062kgm2X向转动惯量Jx：0.0066879kgm2. 预紧力矩Tp:Tp=0.3757653kgm2. 切削负载扭矩T:X轴进给力Fx:Fx=2283N2282.575Fx=Fh+Fv+Fa+(250+500)g折算到电机轴的切削负载扭矩（等速时驱动扭矩）T:T=5.579542Nm. 电机工作的最大扭矩Tmax:TdTFtTf+=21023hpTJnTD=6 02m a xp2212hhp-=tFpTpTfTptFxT+=hp2Tmax=25.813618NmT=T+Tmax9.9.传传动动系系统统刚刚度度计计算算：. 支撑轴承的组合刚度Kbo:3列组合

10、轴承Kbo1：1520N/m2列组合轴承Kbo2：1030N/mKbo=2550N/m Kbo= Kbo1+Kbo2. 滚珠丝杠副抗压强度Ks:最小抗压强度Ksmin:Ksmin=791N/m791.4523最小抗压强度Ksmax:Ksmax=1482N/m1481.858L0：详见滚珠丝杠样本表-2,两端固定L0=153mm接触强度由样本查得Kc：Kc=732N/m732.4357刚度系数K：1004N/m滚珠丝杠副的预紧力Fp：768KN基本额定静负荷Ca：19.8KN. 刚度验算及精度选择:1/Ksmin= 0.0030225m/N1/Kmin =1/Ksmin+1/Kb+1/KcKsm

11、in=331N/m330.8521/Ksmax=0.002433m/N1/Kmax =1/Ksmax+1/Kb+1/KcKsmax=411N/m411.0083计算摩擦力F0:F0=130N130.25F0= f+(250+500)g验算传动系统刚度Ksmin1：Ksmin1=17.333333N/m反向差值：12m1222106 . 6minLdKs=)(4106 . 6m ax0102122LLLLdK s-=31)1 . 0(CaFKKcp=反向差值06 . 11minFKs= 验算结果：合格KminKmin1传动系统刚度引起的定位精度误差k:k=0.0766296m精度确定：在有效行程

12、内的平均行程偏差值ep:ep=42.5mV300=30.534865m0.85X(定位精度-k)考虑到实际情况与实际计算的较大差别，因而选用V300=29m10.10.验验算算临临界界压压缩缩载载荷荷FcFc：Fc=191734.53N2.临界压缩载荷Fc大于最大轴向力Fx：临界压缩载荷合格最大载荷Fmax 3000 n/min12.Dn12.Dn值值校校验验：Dn=123300r/minDn=Dpwnmax滚珠丝杠副的节圆直径Dpw:41.1mmDn值校验:不合格Dn7000 r/min13.13.基基本本额额定定静静载载荷荷CoaCoa：fsFmax=6909NfsFmax基本额定静载荷C

13、oa判定： 合格fsFmax Fmax 备备 注注Vf= afznV=d0n/1000Fz=kfzCpapxfafyfawufz/(d0qfnwf)M=Fz d0/2000P=FzV/(6x104)Fh=0.9FzFv=0.7Fz Fa=0.55Fz Fh=0.3Fz Fv=0.9Fz Fa=0.55Fz i分别为x,y,z设定滚珠丝杠副为FFZD-4008-3FFZD-4008-3,公称直径40mm，导程8mm，丝杠外径38.6mm,钢珠直径5mm，底径34.9mm,Fmax=Fh+(250+500)g+Fa+Fv+fFmin=250g+250axFm=(2Fmax+Fmin)/3TV ia

14、 iD=6 0fcfafwFmtLsCam=3310fcfafwFmtLsCam=3310m=(1/31/4)重复定位精度m=(1/41/5)定位精度Fp=1/3 FmaxC=118tLu10-6Ft=1.95td22mdmmdmLFdm3. 12m ax=dLs=Lu+2LeFt=f+(Fa+Fv)+(250+500)gJ=Jm+JxFx=Fh+Fv+Fa+(250+500)gTdTFtTf+=21023hpTJnTD=6 02m a xp2212hhp-=tFpTpTfTptFxT+=hp2T=T+Tmax Kbo= Kbo1+Kbo21/Kmin =1/Ksmin+1/Kb+1/Kc1/Kmax =1/Ksmax+1