步进电动机的选择与计算.docx

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1、步进电动机的选择与计算步进电动机的选择与计算叶文卿眉山职业技术学院四川眉山620020【摘要】本文以C616车床改为开环式数控车床的设计计算，为根据车床参数，选择步进电动机提供了可靠易行的计算方法和步骤。【关键字】转矩转动惯量负载起动性能数控产品设计时，根据工作系统的力学模型，计算选择步进电动机或伺服电动机的规格型号，是进行数控产品设计的一个重要环节。由于电动机的参数决定着数控系统中各功能模块的性能参数，各功能模块都要与电动机相匹配，这里以用普通车床C616改为简易数控车床为例。讲明步进电动机的计算经过。1c616车床的各参数11改良后的传动系统简易数控车床即开环式控制将c616车床的纵向进给

2、系统常采用步进电动机驱动滚轴丝杆，带动装有刀架的拖板作往复直线运动。其工作原理如图改良后的车床传动系统1.小刀架2.横向步进电动机3.横向滚珠丝杆4.大拖板5.纵向滚珠丝杆6.纵向步进电动机1.2各参数1.2.1各拖板重量w=1500N1.2.2拖板与导轨贴塑板间摩擦系数U=0.061.2.3最大走刀抗力FZ与运动方向相反=1400N1.2.4最大主切削力FY与导轨垂直=2800N最大走刀抗力和主切削力可根据普通C616车床的电动机功率和车削时车刀的主偏角为900时计算而得出1.2.5拖板进给速V1=10500毫米/分1.2.6车刀空行程速度V2=200毫米/分1.2.7滚珠丝杆导程L=6毫米

3、1.2.8滚珠丝杆节圆直径d0=30毫米1.2.9丝杆总长L=1000毫米1.2.10定位精度0.01毫米2确定步进电动机的型号2.1脉冲当量的选择脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离=0。01mm/p输入一个指令脉冲工作台移动0.01毫米初选之相步进电动机的步距角0.750/1.50，当三相六拍运行时，步距角=0.750其每转的脉冲数S=75.03600=480p/r步进电动机与滚珠丝杆间的传动比ii=sL=48001.06?=1.25在步进电动机与滚珠丝杆之间加Z1=20，Z2=25模数m=2.5的一对齿轮。齿轮的模数根据c616车床，挂轮齿类比确定。2.2等效负载转矩的计

4、算2.2.1空载时的摩擦转矩TLFTLF=iuwls2=25.18.014.32006.0150006.0?=0.086N.M2.2.2车削加工时的负载转矩TLTL=iLFwuFSyZ2)(+=25.18.01416.32006.0)28001500(06.01400?+=1.584N.Mu-摩擦系数w-拖板重量L-导程i-传动比FZ-最走刀抗力Fy-最大切削力NS-滚动丝杆传动效率2.3等效转动惯量计算2.3.1滚珠丝杆的转动惯量JsJs=43440101.8321085.71)032.0(14.332-?=?=lpdKg.m22.3.2拖板的运动惯量Jw=422102.1)006.0(8.

5、91400)(-?=lgwkg.m22.3.3大齿轮的转动惯量Jg2大齿接圆直径62.5毫米宽10毫米Jg2=43441076.1321085.701.0)0625.0(14.332-?=?=bpDkg.m22.3.4小齿轮的转动惯量Jg1小齿接圆直径50毫米宽12毫米换算系列电机轴上的总转动惯量JL534411078.5321085.7012.0)05.0(14.332-?=?=bpDJgkg.m2换算到电动机轴上的总转动惯量JL221LJJJJJgWSgL+=2444525.11076.11028.1101.81078.5-?+?+?+?=7.33?10-4Kg.m22.4初选步进电动机型

6、号根据车削时负载转距TL=1.58N.M和电动机总转动惯量JL=7.33x10-4,初步选定电动型号为110BF003反响式步进电动机。该电动机的最大静扭距Tmax=8.1N.M，转子转动惯量Jm=4.7?10-4kg.m2为了使步进电动机具有良好的起动能力及较快的响应速度应为：2maxTLT及4MLJJ21.5584.11.8max=LTT46.1107.41033.7441163606093075.03606000=?=?=lmfn转/分2.4.3带惯性负载起动力矩Tm电动机起动矩-频率特性曲线Tm=2.6N.M2.4.4负载时起动时间tata=sTTnmJJSmnL0058.0086.0

7、6.2116)107.41033.7(1047.0)(1047.044=-?+?=-+-该电机带惯性负载时能够起动2.5速度验算2.5.1空行程快速移动速度的验算从电动机的运行矩-频率特性曲线查得fmax=6000HZ时，电动机转矩0.9N.MTLF=0.086N.M空载时的摩擦转矩min/300min/360025.166600075.06maxmmmmxllf=?=2.5.2工作行程速度计算当TL=1.584N.M时，电动机对应频率f3000HZmin/500min/180025.166300075.06mmmmxlfl=?=以上计算，选该型号步进电动机，无论是起动性能，还是空行程快速进给，还是工作行进给速度都能知足c616车床的设计要求3结论3.1根据普通车床的电机和切削速度计算出最大切削力和走刀抗力FC=NFZCF5.0=车刀主偏角900，零件材料45#钢3.2计算出空载时摩擦转矩TLF和加工时负载转矩TL3.3计算机械传动系统换算到电机轴上的总惯量JL3.4初选步进电动型号：TMLT24LMJJ3.5校核电动机起动性能，验算空行程速度和工作行程速度选定步进电动机后，步进电动机的性能参数，为数控系统，十分是输出接口，驱动电源模块型号的选择提供根据。【参考文献】补充完好格式要求：作者.书名.出版社名称.出版日期.【1】机电一体化产品设计.【2】数控车床原理.