17 传动效率 钢螺杆n?12.3?106?12d1/l2 d1?d?(0.20.25)?Dw n?0.8n 由转动变为移动 d1=24.3 n?600?0.8n 横向震动满足条件 ??tan? tan(???T)??91 3.2滚动轴承选用、校核 初选轴承为??25的角接触球轴承，采用面对面安装，其轴向载荷分析如下
图：
序号 1 2 3 4 计算名称 径向外载荷Fr 轴向外载荷Fa 轴承支反力 轴承派生轴向力 5 轴承所受的轴向载荷 单位 N 6 计算轴承所受 计算公式、参数选择说明 结果 1666 365
Fr?(m1?m2)g Fa?FXmax R1?R2?R?Fr 2833 583.1 查表10.7（机械设计），得 S1?S2?S?0.7R 因为S1?Fa?S2，则 948.1 583.1 A2?S2?Fb2?S1?Fa A1?S1 因为轴承工作时有中等冲击，查表载荷 11
当量动载荷Pr 系数fp?1.4 因为 且1632.92 A1/R1?0.7?e?0.68A2/R2?1.14?e?0.68A2?A1，所以Pr?P2?fp(xR2?yA1) 查表10.5 得x=0.41，y=0.87 7 基本额定动载荷C? PC??rft?60nL,h 610 13586.5 式中L,h——轴承预期计算寿命 L,h=16000 ??3 ft?1.0 ?——寿命指数 ft——温度系数 8 选用轴承 mm 根据基本额定动载荷C?， 初步选用7204AC型角接触轴承，其基本 参数如下： 基本尺寸d=20,D=47,B=14,a=14.9 9 计算寿命Lh h 106ftC?Lh?() 60nprC——额定动载荷 17506 C=14000N 轴承合格 Lh=17506>L,h?16000 3.3步进电动机的选择与校核 序号 1 脉冲当量的确定? 计算名称 单位 计算公式及参数说明 结果 mm/p 根据设计位置精度要求（?1mm），初取脉冲当量为0.1 ??0.1mm 12
2 步距角?b 初选电动机型号时步距角?b与传动比 满足 ?bL0i应满足360i??，取步距角为1.5，为了使结构简单，提高精度，这里取1.5?5?p??0.021mm??i?1，1?360 3 初选步进电机型号 110BF003 查机械设计手册，初选110BF003， 步进电机轴的转动惯量 最大精度转 JD?46.06?10?5kgm2，矩Mjmax?7.84Nm。启动频率1500HZ，运行频率7000HZ 根据电机轴的直径d和丝杠转速n初选联轴器，这里初选用YL1式凸缘联轴器，其转动惯量JL?0.0018kgm2 YL1式凸缘联轴器 4
矩频特性 步进电机所需空载启动力矩应小于步进电机的名义启动转矩，即 Mkq?Mmq??Mjmax 步进电机所需空载启动力矩 Mkq?Mka?Mkf?M0 其中：Mka为空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度，折算到由机轴上的加速力矩；Mkf为空载时折M0为由于算到电机轴上的摩擦力矩；丝杠预紧折算到电机轴上的附加摩擦力矩。 13
（1）加速力矩 Mka?J???J?式中nmax?2?nmax?10?2 60tMka?35.1Ncm nmax=600 Mka vmax?b(r/m)； ?p360J?——为传动系统各部件惯量折算到电机轴上总等效转动惯量(kgcm2) J??Js?JL?Jg?Jm； Js——丝杠的转动惯量 Js?J??27.95kg/cm2 Js?4.17kg/cm2?L?d0432 式中L?1.1?L0?(1014)Ph d0——丝杠公称直径 ?——材料密度 L?1390mm JL——联轴器的转动惯量 JL?18kgcm2 Jg——工作台折算到丝杠上的转动 惯量Jg?(Jg?1.08kg/cm2 Ph2)mi 2?式中mi——工作台总质量 mi?170kg 查表得 Jm——电动机转子的转动惯量 ?——电机最大加速度(rad/s2) t——静止部件从启动到最快速度的加速度时间（s）； Jm?4.7kg/cm2 t?0.5 MKfGf'L0（Ncm） ?2??iMKf?28.42Ncm G=1666N 式中G——运动部件总重力（N） f——导轨摩擦系数 ' 14
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（2）空载摩擦力矩MKf （3）附加摩擦力矩M0 空载启动力矩 ??0.7——系统传动总效率 L0——滚珠丝杠的基本导程 i?1 i——齿轮传动降速比 M0?FYJL01??02?（Ncm） ?2??i1FM 3 M0?2.38Ncm FYJ?121.7N 式中FYJ——预紧力FYJ??0——丝杠未预紧时的传动效率 Mkq?Mka?Mkf?M0（Ncm） Mmq??Mjmax ?0?0.91 Mkq?65.9Ncm 合格 Mkq 名义启动转矩Mmq 启动矩频特性校核 ?=0.5 Mkq?Mmq??Mjmax 上面的计算仅仅是检查电机的最大静转矩是否满足要求，但不能保证电机在快速启动时不失步，需要对启动矩频特性进行校核。由于突跳启动过程极短，加速度力矩很大，启动时丢步是不可避免的。因此，突跳启动很少使用。这里我们使用升速启动方式。如图所示： 根据空载启动力矩Mkq查手册，找到对应的允许启动频率约 fkj?1500H 最大频率：fmax?1000vmax 60?p fmax?2380HZ 为了使fkj?fykj，所以启动矩频特性满足要求，我们将分二个阶段启动，每个阶段的启动频率仅为最高启动频15