步进驱动系统与数控圆弧插补程序设计bgxa.docx

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1、JIANNGSUU UNIIVERRSITTY OF TEECHNNOLOOGY课程设计与综合训练 说明书课程设计计题目: 步进进驱动系系统与数数控圆弧弧插补程程序设计计综合训练练题目: 连接接电路和和机床进进给电机机驱动器器实现第第二象限限逆圆弧弧插补加加工学院名称称： 机机械学院院 专 业：班 级：姓 名：学 号：指导教师师：20166年1月月课程设计计与综合合训练任任务书合训练题题目课程程设计综综设计题目目：步进进驱动系系统与数数控圆弧弧插补三三菱PLLC程序序设计训练题目目：连接电电路和机机床进给给电机驱驱动器实实现第二二象限逆逆圆弧插插补加工工主要设计计参数及及要求主要设计计参数：

2、走刀长度度(mmm)：440 X丝丝杠导程程(mmm)：44 ZZ丝杠导导程(mmm)：5 脉冲当当量pp(umm)：330 步距角角（）：00.755 最最大进给给速度VVmax (r/minn)：550 等效惯惯量(JJm+Je) (N/mm)：11000010-44 空启动动时间t (mss)：1100 主切切削力FFz(NN)：110000 吃刀刀抗力FFy(NN)：8800 走刀抗抗力Fxx（N）：5000 X方向向工作台台滑板及及组件重重量（NN）：2200Z方向工工作台滑滑板及组组件重量量（N）：6000设计要求求： 选择电机机型号、制制作接口口电路、编编制程序序，使其其能进行行

3、两方向向伺服驱驱动加工工出所需需要的零零件设计内容容及工作作量课程设计计内容及及工作量量（一周周）：（1）根根据给定定任务参参数选择择传动比比、步进进电机型型号，设设计并绘绘制伺服服传动系系统AuutoCCAD传传动图一一张；（2）使使用PRROTEEL绘图图工具绘绘制微控控制器接接线图一一张；（3）编编制插补补程序。综合训练练内容及及工作量量（两周周）：（1）利利用设备备及元气气件制作作微控制制器及其其接口控控制电路路；（2）调调试所编编制插补补程序；（3）课课程设计计综合训训练说明明书1份：6000080000字。主要参考考文献1PLLC编程程控制方方面的参参考书；2步进进电机驱驱动方面面

4、的参考考书；3Sooliddworrks绘绘图方面面的参考考书课程设计计题目:步进驱驱动系统统与数控控圆弧插补程序序设计综合训练练题目:连接电电路和机机床进给给电机驱驱动器实现第二二象限逆逆圆弧插插补加工工摘要：通通过对微微控制器器-PLLC的学学习进行行了为期期三周的的课程设设计，本本次课程程设计是是以第二二象限逆逆圆弧插插补为例例。PLLC在工工业控制制应用非非常广泛泛，主要要是因为为其稳定定可靠。本本设计即即根据自自制的车车数控平平台（双双轴平台台），通通过插补补运算， 利用FFX3uuPLCC发出脉脉冲，从从而控制制步进电电机的运运行，按按照插补补程序画画出轨迹迹。从而而初步掌掌握步进

5、进电机控控制系统统的设计计方法，仿仿真数控控车加工工平台加加工零件件的加工工轨迹。关键词： FXX3U-64MM ; 步进电电机; NR22插补;目录第一章概概述51.1 本次课课程设计计综合训训练对象象及内容容51.2 课程设设计综合合训练任任务书及及要求55第二章机机电伺服服传动系系统设计计及图形形绘制772.1 步进进电机的的选择和和齿轮传传动比的的计算772.1.1 系系统方案案设计772.1.2 传传动比计计算和步步进电机机的选择择92.2圆圆柱齿轮轮减速器器的设计计计算1152.2.1 XX向齿轮轮减速器器的设计计计算1152.2.2 ZZ向齿轮轮减速器器的设计计计算1172.2.

6、3 丝丝杠的选选择.1192.3联联轴器选选择242.4轴轴承选择择242.5 键252.6齿齿轮结构构设计的的选择2252.7传传动系统统结构设设计和图图形绘制制25第三章机机电伺服服系统微微控制器器电器线线路及程程序设计计273.1开开环控制制系统2273.2 三菱菱 PLLC驱动动电路设设计2883.3 PLCC插补程程序设计计概述. 303.4 程序设设计调试试.335参考文献献43第一章 概 述述机械电子子工程专专业的课课程设计计，是对对前阶段段机电课课程教学学的一次次设计性性的训练练过程，其其后二周周的综合合训练则则是将课课程设计计的设计计成果进进行物化化的过程程。整个个过程应应该

7、能实实现对理理论教学学内容的的综合应应用目的的。所以以，本次次课程设设计涉及及了单片片机原理理及接口口技术、机机电一体体化系统统设计、电电气控制制与PLLC、数数控机床床与编程程技术、机机械工程程测试技技术基础础等多门门机电课课程知识识，从机机电系统统及其电电气原理理图的设设计与绘绘制，到到动手制制作控制制电路及及调试，对对这些课课程的诸诸多知识识点在机机电系统统中的综综合应用用进行了了简单的的阐述。1.1 本次课课程设计计综合训训练对象象及内容容本次设计计任务是是根据自自制的车车数控平平台，进进行伺服服传动系系统设计计及图形形绘制、微微控制器器（单片片机、可可编程序序控制器器PLCC、微机机

8、插卡）的的接口电电路设计计、控制制程序的的编写、切切削加工工调试，初初步掌握握伺服控控制系统统的设计计方法（可可采用开开环或闭闭环），完完成数控控车加工工平台伺伺服系统统零件的的加工。本次设计计和训练练的具体体内容如如下：(1)根根据指导导老师给给定的任任务，使使用AUUTOCCAD绘绘制数控控系统传传动图形形，选择择系统所所用步进进电机、计计算系统统减速器器传动比比；(2)使使用绘图图工具绘绘制微控控制器接接线图；(3)利利用元气气件制作作微控制制器及其其接口控控制电路路；(4)编编制和调调试程序序，加工工出任务务书中要要求的零零件类型型；（5）编编制说明明书。1.2 课程设设计综合合训练任

9、任务书及及要求课程设计计综合训训练任务务书及其其格式见见附录，其其主要内内容有：设计训练练题：分分别给出出课程设设计和综综合训练练的题目目，如课课程设计计的题目目为“步进驱驱动系统统设计与与数控直直线插补补单片机机程序设设计”，综合合训练的的题目为为“连接自自制电路路和机床床进给电电机驱动动器实现现第一象象限直线线插补加加工”。主要设计计参数及及要求：可以给给出具体体的设计计参数，如如丝杠导导程p、步步进电机机步距角角、加工工线型及及走刀长长度、脉脉冲当量量p、电电机和折折算到电电机轴上上等效转转动惯量量（Jmm+Jee）、空空载启动动时间t、最最大进给给速度VVmaxx、大小小拖板质质 Md

10、d、Mxx）、主主切削力力Fz、吃吃刀抗力力Fy、走走刀抗力力Fx等等参数；要求如如选择电电机型号号、制作作接口电电路、编编制程序序，使其其能进行行两方向向伺服驱驱动加工工出所需需要的零零件等。3、设计计内容及及工作量量：如课课程设计计内容要要求“根据给给定的任任务参数数，计算算齿轮箱箱传动比比，选择择驱动中中使用的的步进电电机，使使用AUUTOCCAD绘绘制数控控系统传传动图形形；使用用AUTTOCAAD绘图图工具绘绘制微控控制器接接线图。” ；综合训练内容要求“利用元气件制作微控制器及其接口控制电路；编制和调试程序，加工出任务书中要求的零件类型；编制课程设计和综合训练说明书。”设计具体体任

11、务书书由指导导老师下下达， 要求每每个学生生完成的的内容：(1)根根据给定定的脉冲冲当量选选择传动动比、电电机后，设设计并绘绘制伺服服传动系系统AuutoCCAD传传动图一一张；（2）绘绘制微控控制器电电器接线线图一张张；（3）利利用自制制数控加加工平台台，编程程插补加加工出零零件一个个；（4）课课程设计计综合训训练说明明书1份：6000080000字。第二章 机电伺服服传动系系统设计计及图形形绘制2.1 步进进电机的的选择和和齿轮传传动比的的计算系统总体体设计非非常重要要，是对对一部机机器的总总体布局局和全局局的安排排。总体体设计是是否合理理将对后后面几步步的设计计产生重重大影响响，也将将影

12、响机机器的尺尺寸大小小、性能能、功能能和设计计质量。所所以，在在总体设设计时应应多花时时间、考考虑清楚楚，以减减少返工工现象。当伺服系系统的负负载不大大、精度度要求不不高时，可可采用开开环控制制。一般般来讲，开开环伺服服系统的的稳定性性不成问问题，设设计时主主要考虑虑精度方方面的要要求，通通过合理理的结构构参数设设计，使使系统具具有良好好的动态态响应性性能。2.1.1 系系统方案案设计在机电一一体化产产品中，典典型的开开环控制制位置伺伺服系统统是简易易数控机机床（本本实验室室自制数数控平台台）及XX-Y数数控工作作台等，其其结构原原理如图图2-11所示。各各种开环环伺服系系统在结结构原理理上大

13、同同小异，其其方案设设计实质质上就是是在图22-1的的基础上上选择和和确定各各构成环环节的具具体实现现方案。机械执行机械传动X轴步进电机X轴驱动器PLC机械执行机械传动Y轴步进电机Y轴驱动器图2-11 开环环伺服系系统结构构原理框框图1、执行行元件的的选择 选择执行行元件时时应综合合考虑负负载能力力、调速速范围、运运行精度度、可控控性、可可靠性及及体积、成成本等多多方面要要求。开开环系统统中可采采用步进进电机、电电液脉冲冲马达等等作为执执行元件件，其中中步进电电机应用用最为广广泛，一一般情况况下优先先选用步步进电机机，当其其负载能能力不够够时，再再考虑选选用电液液脉冲马马达等。2、传动动机构方

14、方案的选选择传动机构构实质上上是执行行元件与与执行机机构以输输出旋转转运动和和转矩为为主，而而执行机机构则多多为直线线运动。用用于将旋旋转运动动转换为为直线运运动的传传动机构构主要有有齿轮齿齿条和丝丝杠螺母母等。前前者可获获得较大大的传动动比和较较高的传传动效率率，所能能传递的的力也较较大，但但高精度度的齿轮轮齿条制制造困难难，且为为消除传传动间隙隙而结构构复杂，后后者因结结构简单单、制造造容易而而广泛使使用。在在步进电电机与丝丝杠之间间运动的的传递有有多种方方式，可可将步进进电机与与丝杠通通过联轴轴器直接接连接，其其优点是是结构简简单，可可获得较较高的速速度，但但对步进进电机的的负载能能力要

15、求求较高；还可以以通过减减速器连连接丝杠杠，通过过减速比比的选择择配凑脉脉冲当量量、扭矩矩和惯量量；当电电动机与与丝杠中中心距较较大时，可可采用同同步齿形形带传动动。3、执行行机构方方案的选选择执行机构构是伺服服系统中中的被控控对象，是是实现实实际操作作的机构构，应根根据具体体操作对对象及其其特点来来选择和和设计。一一般来讲讲，执行行机构中中都包含含有导向向机构，执执行机构构的选择择主要是是导向机机构的选选择。4、控制制系统方方案的选选择控制系统统方案的的选择包包括微控控制器、步步进电机机控制方方式、驱驱动电路路等的选选择。常常用的微微控制器器有单片片机、PPLC、微微机插卡卡、微机机并行口口

16、、串行行口和下下位机等等，其中中单片机机由于在在体积、成成本、可可靠性和和控制指指令功能能等许多多方面的的优越性性，在伺伺服系统统中得到到广泛的的应用。步步进电机机控制方方式有硬硬件环行行分配器器控制和和软件环环行分配配器控制制之分，对对多相电电机还有有X相单单X拍、XX相2X拍、XX相双XX拍和细细分驱动动等控制制方式，如如三相步步进电机机有3相相单3拍拍、3相相6拍、33相双33拍和细细分驱动动等控制制方式，对对于控制制电路有有单一电电压控制制、高低低压控制制、恒流流斩波控控制、细细分控制制等电路路。5、本次次课程设设计和综综合训练练方案的的选择对于我们们这次的的课程设设计和综综合训练练，

17、各种种选择不不一定与与实际自自制数控控平台完完全一致致，可以以根据任任务书中中给定的的设计要要求进行行选择。执行元件件选用功功率步进进电机，但但步进电电机的功功率需要要通过计计算后选选定电机机的型号号（其网网址是：htttp：/wwww.sstepp-seervoo.coom）；传动方方案选择择带有降降速齿轮轮箱的丝杠杠螺母传传动机构构，但在在已知丝丝杠导程程和步进进电机步步距角的的情况下下，必须须计算降降速齿轮轮箱传动动比、查查询丝杠杠的型号号，以满满足脉冲冲当量的的要求；执行机机构选用用拖板导导轨；控控制系统统中微控控制器采采用PLLC，步步进电机机控制方方式采用用带有硬硬件环行行分配器器

18、的驱动动器，在在共地的的情况下下，给该该驱动器器提供一一路进给给脉冲、另另一路高高（低）电电平方向向控制电电位即可可。2.1.2 传传动比计计算和步步进电机机的选择择步进电动动机是一一种将脉脉冲信号号变换成成角位线线（或线线位移）的的电磁装装置，步步进电机机的角位位移量和和角速度度分别与与指令脉脉冲的数数量和频频率成正正比，在在时间上上与输入入脉冲同同步，而而且旋转转方向决决定于脉脉冲电流流的通电电顺序。因因此只需需控制输输入脉冲冲的数量量、频率率及电动动机绕组组通电顺顺序，便便可控制制执行部部件位移移、速度度和运动动方向。在在无脉冲冲输入时时，在绕绕组电源源激励下下机按其其输出扭扭矩的大大小

19、，可可分为快快速步进进电动机机与功率率步进电电动机；按其励励磁相数数可分为为三相、四四相、五五相、六六相；按按其工作作原理可可以分为为永磁式式（PMM）、反反应式（VVR）和和混合式式（HBB）。步进伺伺服结构构简单，符符合系统统数字化化发展需需要，但但精度差差、能耗耗高、速速度低，且且其功率率越大移移动速度度越低。特特别是步步进伺服服易于失失步，使使其主要要用于速速度与精精度要求求不高的的经济型型数控机机床及旧旧设备改改造。但但近年发发展起来来PWMM驱动、微微步驱动动、超微微步驱动动和混合合伺服技技术，使使得步进进伺服的的性能提提高到一一个新的的水平。1、减速速器的传传动比计计算：i=PP

20、/3660p其中：表表示步进进电机步步距角，两两个方向向由任务务书给出出；：表示丝丝杠的导导程，两两个方向向由任务务书给出出；：表示脉脉冲当量量，两个个方向由由任务书书给出。根据上述述公式可可以得出出减速器器传动比比的大小小。 X向： ii1=p/（3360p） =(0.753)/(36600.0005)=1.25Z向： i2=p/（3360p） =(0.755)/(36600.0005)=2.08X方向脉脉冲个数数:n=Z方向脉脉冲个数数:n=2、步进进电机所所需力矩矩计算：选择步进进电机应应按照电电机额定定输出转转矩T电机所所需的最最大转矩矩Tmaax 的的原则，首首先计算算电机所所需的负

21、负载转矩矩。作用在步步进电机机轴上的的总负载载转矩TT可按下下面简化化公式计计算：式中， 为为启动加加速引起起的惯性性力矩，为拖板重重力和拖拖板上其其它力折折算到电电机轴上上的当量量摩擦力力矩，为加工负负载折算算到电机机轴上的的负载力力矩，为因丝杠杠预紧引引起的力力折算到到电机轴轴上的附附加摩擦擦转矩；为电机转转动惯量量；为折算到到电机轴轴上的等等效转动动惯量；为启动时时的角加加速度；由任务书书中给出出，由任务中中的空载载启动时时间和最最大进给给速度计计算得到到；：为丝杠杠导程，由由任务书书中给出出；：为拖板板重力和和主切削削力引起起丝杠上上的摩擦擦力， ，拖板重重量由任任务书中中给出，注意：

22、在在计算纵纵向力时时（选择择纵向电电机），拖拖板重量量为两个个拖板的的重量之之和，在在计算横横向力（选选择横向向电机）时时，为小小拖板重重量，钢钢与钢的的摩擦系系数可查查资料，一一般为00.0550.2左右右；：在选择择横向电电机时，为为工作台台上的最最大横向向载荷，通通过给定定吃刀抗抗力Fyy得到；在选择择纵向电电机时，为为工作台台上的最最大纵向向载荷，通通过给定定吃刀抗抗力Fxx得到；：为丝杠杠螺母副副的预紧紧力，设设取的11/5 11/3 ；：为伺服服进给系系统的总总效率，取取为0.8 ； ：为减速速器传动动比。Jm+JJe=00.099N.mm启动时 =Fu: 横向力力 FFu=(mg

23、+Fz)u =(2000+110000)0.11=1220N 纵纵向力 Fuu =(mg+Fz)u =(6000+2200+10000)0.11=1880NFw: 横向力力 FFw=(mg+Fy)u=(2000+8000)0.11=1000N 纵纵向力 Fww=(mmg+FFx)u=(6000+5000)0.11=1110NFo: 横向力力 FFo= Fw*1/44= 225N 纵纵向力 Foo=Fww*1/4=332.55N 由由下式可可得：横向：纵向：一般启动动时为空空载，于于是空载载启动时时电动机机轴上的的总负载载转矩为为：=+代入上式式计算可可得：在最大外外载荷下下工作时时，电动动机轴

24、上上的总负负载转矩矩为：=+代入上式式计算可可得：计算出的的总负载载转矩根根据驱动动方式，选选择电机机时还需需除以一一系数，设设为X相相2X拍驱驱动方式式，则总总负载转转矩取为为： TTx= maxx4.7799/0.8;00.14421/(0.300.5) =55.9999N.m TTz= maxx5.96/0.88;0.107779/(0.300.5) =55.966N.mm3.由启启动最大大频率，步步距角选选取电动动机：根据求出出的负载载转矩，和和给定的的步距角角，上网网查询步步进电机机型号。步步进电机机的步距距角为00.755，计算算得出负负载转矩矩分别为为5.9999 Nm和55.9

25、66Nm查得得静转矩矩为8.0Nm，步步距角00.755的步进进电机型型号为1110BBYG2260BB-06602。由网上查得参数见下图和表：表2-11 电机机主要参参数型号相数步距角（DEGG）电压(V)电流(A)静转矩（Nmm）空载运行行频率 (KKHZ)转动惯量量(Kg.cm22)接线备注110BBYG2260BB2/40.755/11.5120-3100 6 8.015 9.77 1图2-22 1110BYYG2550B系系列型步步进电机机外形尺尺寸由上图可可知，当当脉冲频频率在110010000次/秒时，电电机的输输出转矩矩比较稳稳定。4.确定定齿轮传传动(圆圆柱直齿齿齿轮减减速器

26、)由于i3,故故采用一一级圆柱柱齿轮减减速器,联轴器器连接电电机与减减速器.假设伺服服进给系系统的总总效率为0.8由机械械设计表122-8,取1=00.999,2=00.988,3=00.977则丝杠传传动的效效率X向电电机各轴轴输入输输出转矩矩电动机输输出转矩矩 Tdd1=66N.mmI轴输入入转矩 TI=Tdd1=60.999=55.944N.mmII轴输输入转矩矩 TIII=TI23i1=5.9940.9980.9971.225=77.0558N.mI轴输出出转矩 TI=55.9440.998=55.822N.mmII轴输输出转矩矩 TIII=77.05580.998=66.922N.m

27、mZ向电电机各轴轴输入输输出转矩矩电动机输输出转矩矩 Tdd2=55.966N.mmI轴输入入转矩 TI2=TTd21=5.9960.999=55.9NN.mII轴输输入转矩矩 TIII2=TTI223i2=5.990.9980.9972.008=111.667N.mI轴输出出转矩 TI2= 5.90.998=55.7882N.mII轴输输出转矩矩 TIII2=11.670.998=111.444N,m表2-22各轴转转矩 轴号 X向Z向转矩T（NN.m）转矩T（NN.m）输入输出输入输出电动机轴轴65.966I5.9445.8225.95.7882II7.05586.92211.66711.

28、444传动比ii1.2552.0882.2圆圆柱齿轮轮减速器器的设计计计算2.2.1 XX向齿轮轮减速器器的设计计计算1.选定定齿轮类类型、精精度等级级、材料料及齿数数 选用直齿齿圆柱齿齿轮传动动，8级级精度材料选择择。由表表10-1选择择小齿轮轮材料为为40CCr，硬硬度为2280HHBS； 大齿齿轮材料料为455钢，硬硬度为2240HHBS， 二者者材料硬硬度差为为40HHBS。选小齿轮轮齿数ZZ1=228，传传动比ii=1.25，则则大齿轮轮齿数ZZ2=335。2. 按按齿面接接触疲劳劳强度设设计 由设计计公式进进行试算算，即(1)确确定公式式内的各各计算值值试选载荷荷系数 Ktt=1.

29、3由前面计计算可知知小齿轮轮上的转转矩T11=5.94NN.m=59440N.mm由表选取取齿宽系系数d=11.0由表查得得材料的的弹性影影响系数数ZE=1899.8MMPa由图按齿齿面硬度度查得小小齿轮的的接触疲疲劳强度度极限Hliiml=6000Mpa， 大大齿轮的的接触疲疲劳强度度极限Hliim2=5500Mpa；由式计算算应力循循环次数数 n=1.316000/336060=3500r/mmin NNl=660nlljLhh=6003500(1128300015)=9.07N2=NN1/ii=9.07/1.25=7.2256由图取接接触疲劳劳寿命系系数 KKHN11=0.90 KHHN

30、2=0.998计算疲劳劳许用应应力取失效率率1%，安安全系数数S=11，由式式得 H1= KKHN11Hliiml/S=00.9006000/1=5400Mpa H2= KKHN22Hliim2/S=00.9885500/1=5222.5MMpa试算小齿齿轮分度度圆直径径d1tt,带入入式中较较小的值值=28.40mmm2）计算算圆周速速度3) 计计算齿宽宽 bb=dd1tt=1.028.40=28.40mmm4) 计计算齿宽宽与齿高高之比 b/hh 模模数 mmt= dd1t/Z1=28.40/28=1.001433 mmm齿高 hh=2.25 mt=2.2822mm b/h=228.440

31、/22.2882=112.445 5) 计计算载荷荷系数根据 VV=0.5 mm/s，77级精度度，由图图查得动动载系数数 Kvv=1.12直齿轮 KH=KFF=1由表查得得使用系系数 KKA=11由表用插插补法查查得7级级精度小小齿轮相相对支承承对称布布置时，KKH=1.4211由b/hh=8.89 ，KHH=1.4211 查查图得 KF=1.32；故载荷系系数 KK=KAAKvKHKH=11.11211.4421=1.55926) 按按实际的的载荷系系数校正正所计算算得的分分度圆直直径，由由式得 7) 计计算模数数 m=dd1/ZZ1=330.338/228=11.0885 mmm圆整整后

32、取22mm(3)按按齿根弯弯曲强度度设计 弯曲曲强度的的设计公公式为 1.确定公公式内的的各计算算数值 1）查查小齿轮轮的弯曲曲疲劳强强度极限限FE11=5000MPPa，大大齿轮的的弯曲疲疲劳强度度极限FE22=3880MPPa 2）取取弯曲疲疲劳寿命命系数KKFN11=0.85,KFNN2=00.888 3) 计算算弯曲疲疲劳许用用应力 取弯弯曲疲劳劳安全系系数S=1.44 44）计算算载荷系系数K KK=KAAKvKHKH=11.11211.332=11.47785) 查查取齿形形系数 YFFa1=2.880 YFaa2=22.300 66) 查查取应力力校正系系数 Yssa1=1.55

33、5 YYsa22=1.7222 77) 计计算大、小小齿轮的的 并加以以比较 大齿轮轮的数值值大 2.设设计计算算 取 m=11mm(4)几几何尺寸寸计算 11）计算算分度圆圆直径 22）计算算中心距距 33）计算算齿轮宽宽度 取BB2=662mmm B1=50mmm2.2.2 ZZ向齿轮轮减速器器的设计计计算（一一级）1. 选选定齿轮轮类型、精精度等级级、材料料及齿数数 1)选用用直齿圆圆柱齿轮轮传动，77级精度度2)材料料选择。由由表选择择小齿轮轮材料为为40CCr，硬硬度为2280HHBS； 大大齿轮材材料为445钢，硬硬度为2240HHBS， 二者材材料硬度度差为440HBBS。3)选

34、小小齿轮齿齿数Z11=255，传动动比i=2.008，则则大齿轮轮齿数ZZ2=5522. 按按齿面接接触疲劳劳强度设设计 由设计计公式(10-9a)进行试试算，即即(1)确确定公式式内的各各计算值值1试选载载荷系数数 KKt=1.3由前面计计算可知知小齿轮轮上的转转矩T11=59900 N.mmm由表选取取齿宽系系数d=11.0由表查得得材料的的弹性影影响系数数ZE=1899.8MMPa由图按齿齿面硬度度查得小小齿轮的的接触疲疲劳强度度极限Hliiml=6000Mpa， 大齿轮轮的接触触疲劳强强度极限限Hliim2=5500Mpa；由式计算算应力循循环次数数 (n=1.3316000/3360

35、60=3500r/mmin) NNl=660nlljLhh=6003500(1128300015)=9.07N2=NN1/ii=9.07/2.08=4.336由图取接接触疲劳劳寿命系系数 KKHN11=0.90 KHHN2=0.995计算疲劳劳许用应应力取失效率率1%，安安全系数数S=11，由式式（100-122）得 H1= KKHN11Hliiml/S=00.9006000/1=5400Mpa H2= KKHN22Hliim2/S=00.5885500/1=5222.5MMpa(2)计计算 试算小齿齿轮分度度圆直径径d1tt,带入入式中较较小的值值2）计算算圆周速速度3) 计计算齿宽宽4)

36、计计算齿宽宽与齿高高之比 b/hh 模模数 齿高 5) 计计算载荷荷系数根据 VV=0.49 m/ss，7级级精度，由由图查得得动载系系数 KKv=11.033直齿轮 KH=KFF=1由表查得得使用系系数 KKA=11由表用插插补法查查得7级级精度小小齿轮相相对支承承非对称称布置时时，KHH=1.4211由b/hh=8.89 ，KHH=1.4211 查图图得 KKF=1.32；故载荷系系数 KK=KAAKvKHKH=11.00311.4421=1.44646) 按按实际的的载荷系系数校正正所计算算得的分分度圆直直径，由由式得 7) 计计算模数数 取 模数 m=2 mmm (33)按齿齿根弯曲曲

37、强度设设计 弯曲强强度的设设计公式式为 1.确定公公式内的的各计算算数值 1）查查小齿轮轮的弯曲曲疲劳强强度极限限FE11=5000MPPa； 大齿齿轮的弯弯曲疲劳劳强度极极限FE22=3880MPPa 2）取取弯曲疲疲劳寿命命系数KKFN11=0.85, KFFN2=0.888 3) 计算算弯曲疲疲劳许用用应力 取弯弯曲疲劳劳安全系系数S=1.44 4）计计算载荷荷系数KK 5) 查取取齿形系系数 YFFa1=2.880 YYFa22=2.40 6) 查取取应力校校正系数数 Yssa1=1.555 Yssa2=1.667 7) 计算算大、小小齿轮的的 并加以以比较 大齿轮轮的数值值大 2.设

38、设计计算算取 m=1mmm(4)几几何尺寸寸计算 1)分分度圆直直径 2)计计算中心心距 3)计计算齿轮轮宽度 取BB2=330mmm B1=35mm2.3 联轴器器选择根据电机机尺寸选选择联轴轴器为弹弹性套柱柱销联轴轴器LTT2，联联轴器尺尺寸如下下表所示示：表2-33联轴器器型号额定转矩矩Tn（NN.m）许用转速速n（rr/miin）轴孔直径径d/mmm轴孔长度度D/mmmD2*/mmA/mmm转动惯量量/kggm2质量/kkgLT2165500016328030180.00011.644 2.44轴承选选择假定轴承承的寿命命(1) X轴方方向：= =1776.55N 试选选择角接接触球轴

39、轴承72204CC型轴承承d=200mm, D=47mmm , B=14mmmC=111.2KKN ，111.2KKN 所以所选选轴承符符合要求求 。（2）ZZ 轴方方向：同同上选择择角接触触球轴承承72004C型型轴承2.5 键的的选择（1）XX轴方向向:1）高速速轴：连连轴器处处：半圆圆键GBB/T110999-19979, bbhL=447.55192）低速速轴：齿齿轮连接接处：圆圆头平键键A型GGB10096-79, bhL=88728（2）ZZ轴方向向：1）高速速轴：连连轴器处处：半圆圆键GBB/T110999-19979, bbhL=447.55192）低速速轴：齿齿轮连接接处：圆

40、圆头平键键A型GGB10096-79, bhL=887282.6 齿轮结结构设计计X方向：d11160mmm，所所以小齿齿轮做成成实心的的。虽然然d21600mm，但但是大齿齿轮与丝丝杠连接接，因此此不能做做成实心心的，应应根据丝丝杠来定定。Z方向：同理：dd11600mm，所所以小齿齿轮做成成实心的的虽然dd21600mm，但但是大齿齿轮与丝丝杠连接接，因此此不能做做成实心心的，应应根据丝丝杠来定定。2.7传传动系统统结构设设计和图图形绘制制图2-22 传传动系统统结构示示意图由前面计计算得到到的传动动比确定定减速箱箱的传动动级数，一一般在3，且且总转动动量与电机机轴上的的主动齿齿轮转动动惯量之之比5时，考考虑采用用两级传传动减速速箱，即即,采用用等效转转动惯量量最小原原则,传传动比应应该“前小后后大”，也就就是的布布置方式式，最后后确定各各齿轮模模数、齿齿数、厚厚度及电电机轴和和丝杠的的连接，并并使用AAutoo