该电机带惯性负载时能够起动 A1?750.7N 以上计算，选该型号步进电动机，能满足设计要求。 Fr=1372N 3.3.4滚动轴承的选用与校核 Fa?270.5N 根据工作情况以及滚珠丝杠的受力，初选轴承为角接触球轴承，其??25?，型号为7205B 基本额定载荷为：C0=15.8KN ，C0r=9.45KN R1?R2?686N S1?S2?480.2N Fr为径向外载荷 Fr=(m1+m2+m3)g=(50+40+50)×9.8=1372N Fa为轴向外载荷 Fa?270.5N 轴承支反力R1?R2?Fr/2?1372/2?686N 轴承派生轴向力S1?S2?0.7R?0.7?686?480.2N 轴承所受轴向载荷S2?Fa?S1 则A1?S2?Fa?480.2?270.5?750.7N x?0.41,y?0.87Fp?1.5 Ln?148120h ft=1 D?32mm A2?S1?480.2N 计算轴承当量动载荷，工作在中等冲击： 载荷系数Fp?1.5 A1785??1.07?e?0.68 R1735符合要求 B?9mm d?15mm 查表 x?0.41,y?0.87 A2514.5??0.7?e?0.68 R2735 查表 x?0.41,y?0.87 计算当量动载荷： P.5)?1123.4N 1?fp(xR1?yA2)?1.5?(0.41?735?0.87?514 P)?1476.5N 2?fp(xR2?yA1)?1.5?(0.41?735?0.87?785 计算轴承的寿命： 11

因为P2>P1， 故按P2进行校核。 取温度系数 ft=1 106ftC1061?32500 故 Ln?()?()?148120 h 60nP260?12001476.5 ? 寿命指数 对于球轴承??3 因为Ln?15000h 所以轴承符合要求符合要求 7205B角接触轴承基本尺寸 内圈直径 d?25mm 外圈直径 D?52mm 轴承宽度 B?15mm 轴承质量 W?0.13kg 静载荷 C0?15.8kN 动载荷 C0r?9.45kN 3.3.5键的选择与校核 2键许用挤压应力，查表3.2得 ??σp???70N/mm 带轮轴上的键 根据该处轴的直径d = 15mm，取b×h=5×5 采用A型键，根据GB/T1095-2003,GB/T1096-2003 暂选：键 A5×20 GB/T1096-2003 σp?4T4?230??0.61N/mm2???σp??dhL15?5?203.3.6润滑与密封装置 由已知条件选择脂润滑，密封装置为毛毡圈。 受力情况如下图： 12

4.电气控制系统设计

4.1控制系统的基本组成

步进电机是一种特殊的机电元件,不能直接接到交直流电源上工作,必须使用专用的驱动器。步进电动机转速的高低、升速或降速、启动或停止都完全取决于CP脉冲的有无或频率。环形分配器用来接受来自控制器的CP脉冲信号，并按步进电动机工作方式要求的各相脉冲信号状态顺序产生各相导通或截止的信号，但是环形分配器的输出电流很小，不能直接驱动步进电动机，因此需要功率放大器实现对脉冲分配回路输出的弱信号进行放大，产生电机脉冲信号工作所需的激磁电流。其控制流程如下图所示：

4.2环形脉冲分配器CH250

由于用软件环形分配器需要编写复杂的程序，而且占用计算机运行时间，故一般使用硬件或软硬件结合来实现。硬件环形分配器的种类很多，有专用的集成电路，可以用JK触发器或D触发器构成，还可以用通用的可编程逻辑器件组成。在这里，通常我们采用集成电路CH250。CH250是国产的三相反应式步进电

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机环形分配器的专用集成电路芯片，通过其控制端的不同接法可以组成三拍和三相六拍的不同工作方式。

⑴CH250管脚图如下所示:

16UD15J3L14J3r13C12B11A10R19R2CH250J6rJ6L12345ENCL67US8⑵CH250主要管脚的作用：

J3r、J3L两端子是三相双三拍的控制端，J6r、J6L是三相六拍的控制端，三相双三拍工作时，若J3r＝“1”，而J3L＝“0”，则电机正转；若J3r＝“0”，J3L＝“1”，则电机反转；三相六拍供电时，若J6r＝“1”，J6L＝“0”，则电机正转；若J6r＝“0”，J6L＝“1”，电机反转。R2是双三拍的复位端，R1是六拍的复位端，使用时，首先将其对应复位端接入高电平，使其进入工作状态，然后换接到工作位置。CL端是时钟脉冲输入端，EN是时钟脉冲允许端，用以控制时钟脉冲的允许与否。当脉冲CP由CL端输入，只有EN端为高电平时，时钟脉冲

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的上升沿才起作用。CH250也允许以EN端作脉冲CP的输入端，此时，只有CL为低电平时，时钟脉冲的下降沿才起作用。A、B、C为环形分配器的三个输出端，经过脉冲放大器（功率放大器）后分别接到步进电动机的三相线上。

⑶CH250的三相双三拍接线原理图如下所示：

4.3功率放大器

单电压功率放大电路 是步进电动机一相的驱动电路如下图所示，L是电动机绕组，晶体管VT可以认为是一个无触点开关，它的理想工作状态应使电流流过绕组L的波形尽可能接近矩形波。但是由于电感线圈中的电流指数规律上升，其时问常数τ=L/r，须经过3rl的时间后才能达到稳态电流。由于步进电动机绕组本身的电阻很小，所以，时间常数很大，从而严重影响电动机的启动频率。为了减小时问常数，在励磁绕组中串以电阻R，这样时间常数就大大减小，缩短了绕组中电流上升的过渡过程，从而提高了工作速度。

在电阻R两端并联电容c，是由于电容上的电压不能突

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