3机械系统设计习题课09(8)

第二章机械系统设计图2-18所示为一进给工作台。电动机M、制动器B、工作台A、齿轮G1~G4以及轴1、轴2的数据如表2-1所示。试求：(1)此装置换算至电动机轴的等效转动惯量。(2)设控制轴上制动器B（MB=50N·m）动作后,希望工作台停止在所要求的位置上。试求制动器开始动作的位置(摩擦阻力矩可忽略不计）。(3)设工作台导轨面摩擦系数μ=0.05,若将此导轨面的滑动摩擦考虑在内,则工作台的制动距离变化多少?第二章机械系统设计图2-18进给工作台第二章机械系统设计表2-1例2-5的参数表第二章机械系统设计解(1）该装置回转部分对轴0的等效转动惯量［J1］0为［J1］0=JM+JB+JG1+(JG2+JG3+Js1)+(JG4+Js2)=0.0403+0.0055+0.0028+(0.606+0.017+0.0008)×+(0.153+0.0008)×=0.0907(kg·m2)装置的直线运动部分对轴0的等效转动惯量［J2］0为201)(nn202)(nn7201802)720102(第二章机械系统设计因此,与装置的电机轴有关的等效转动惯量为(2）停止距离。停止距离可由式（2-41）求出：即在停止位置之前236.9mm处制动器应开始工作。这里,令式(2-41)中n=0,v=0。)(2094.01187.00907.0][][][202010mkgJJJ第二章机械系统设计(3）停止距离的变化。考虑工作台导轨间有摩擦力时,换算到电动机轴上的等效摩擦力矩Mf,开始制动到停止所移动的距离SB可从式（2-41）求出:所以计入滑动部分的摩擦力后的停止距离,比忽略摩擦力时的停止距离短13.2mm。)(9245.27202908.930005.0200mNnvgmMAf第二章机械系统设计1、下图所示为一典型旋转工作台伺服系统框图。图中所用齿轮根据不同的要求有不同的用途,有的用于传递信息（G1、G3）,有的用于传递动力（G2、G4）；有的在系统闭环之内（G2、G3）,有的在系统闭环之外（G1、G4）。由于它们在系统中的位置不同,其齿隙的影响也不同。试分别说明传动间隙在主回路上G2、闭环之外G4、反馈回路上G3时，对系统性能的影响。第二章机械系统设计2、设有一进给系统如图所示，使用齿轮齿条副传动。已知移动工作台（包括夹具、工件）的总质量为400kg；沿运动方向的负载力（包括导轨副的摩擦阻力）；电动机转子的转动惯量；齿轮轴1（含齿轮）；齿轮轴2（含齿轮）；齿轮轴3（含齿轮）；齿轮1、齿轮2与齿轮3的齿数分别为20与40和60，模数。求1)等效到电动机轴上的等效转动惯量。2)如为步进电机（步距角α为0.75），求其脉冲当量δ。800NFL24mm.kg10*4J241m.kg10*5J242m.kg10*7J243m.kg10*8J1mmmJ第二章机械系统设计n1j21jjm1i21ii2)nn(m)n(m41J213321221m21AA2)nn(J)nn(JJJ)n(m41J1000mzzzn1000mzzzzzn3211443211A25-4-1-24244-4-22m1612kg.0108.81075.10106.1)31(108)21(107105104)100020(40041解：因：所以：又因：p/mm044.0260128.6936075.0r2i3609zznni31331脉冲当量：总传动比：第二章机械系统设计p/mm044.0260128.6936075.0r2i3609zznni31331脉冲当量：总传动比：第二章机械系统设计3、有一直流伺服电动机驱动的全闭环系统如下图所示，已知：直流伺服电动机转速；转子转动惯量；齿轮z1=17，z2=51，模数；齿轮轴1的转动惯量；齿轮轴2（含齿轮、丝杠）；滚珠丝杠的基本导程为12mm，丝杠转速为；轴1和轴2的扭转刚度为，；工作台移动总重2000N，重力加速度取10。求：1)电动机轴上的等效转动惯量。2)该机械传动系统的固有频率。min/1200rn24mm.kg101J2mmm241m.kg102.1J222m.kg1026.2Jmin/400rnsrad/N.m10*3K41rad/N.m10*5K42Jn第二章机械系统设计第二章机械系统设计24441mImkg102.2102.1101JJJ2422122212'mkg1021.33)zz(gw)2L()zz(JJ24'Imkg1041.35JJJs/rad10107.01041.35144.0)10(35.41100.441Jk4444nrad/mN10144.0)1045(9)103(11KiK11K4442212、解：1）2）固有频率：第二章机械系统设计4、某数控机床伺服进给传动机构如下图所示，已知：转子转动惯量；齿轮z1=20，z2=40，z3=20，z4=48，模数，齿宽b=25mm；滚珠丝杠的基本导程为L0=8mm、直径d=50mm，丝杠长度1840mm；工作台移动总质量600kg。求：1)负载折算到电动机轴上的等效转动惯量。2)折算到电动机轴上的总等效转动惯量。23mm.kg102.3J2.5mmmJeJ第二章机械系统设计32ldmd81J42４、解：1）计算各传动部件的转动惯量材料密度，齿轮的计算直径按分度圆直径计算，丝杠的计算直径取丝杠中径Φ48mm。33m/kg108.7244331102.132025.004.0108.7mkgJJzz23432zmkg109.132025.01.0108.7J23434zmkg100.432025.012.0108.7J2343smkg105.73284.1048.0108.7J工作台折算到丝杠上的转动惯量为24220wmkg107.9)2008.0(600)2L(mJ第二章机械系统设计2343324324ws4z223z2z211zemkg1017.1)107.9105.7100.4(8.41)102.1109.1(21102.1)JJJ(i1)JJ(i1JJ2）负载的折算到电机轴的转动惯量为：３）电机轴上的总转动惯量为：2333emmkg1037.41017.1102.3JJJ