毕业设计（论文）-直线电机试验台的结构设计

摘要毕业设计（论文）PAGEIVPAGEIV直线电机试验台的结构设计摘要直线电机是一种将电能直接转换成直线运动，而不需要通过任何中间机构的新颖电机。它具有广阔的应用和发展前景。因此对直线电机的研究，已成为当前各国研究的热点和前沿。近十年来，随着高速加工技术、精密制造技术和数控技术等先进制造技术的发展，高速、高效、高精成为当前数控设备的发展方向，对设备各功能部件的性能也提出了更高的要求，要求进给驱动部件具有快的进给速度、高的定位精度以及高的动态响应性能。直线电机直接驱动精密控制系统是为此提出的一种新型进给传动方式，它消除了传统机械传动链中间传动环节所带来的一系列不良影响，极大地提高了进给系统的快速反应能力和控制精度。从目前的发展趋势来看，直线电机驱动系统作为一种崭新的进给驱动方式已呈现出极大的生命力，并可能形成具有巨大市场的“直线运动工业”。正是由于直线电机在高速加工、精密制造技术和数控技术这些高端制造技术和工、农业国防科研前沿技术的广泛应用，所以研究直线电机这种新型的驱动系统也很热门。在这种形式下本设计依据现成的直线电机部件设计研究直线电机伺服控制系统的试验台的结构，包括底座、挡板、动子架、调整块、角铁和光栅尺基座要求直线电机的定子与动子还有光栅尺读数头与光栅尺的间隙在1~1.5mm之间。关键词：直线电机，直线运动，试验台，光栅尺

LinearMotorSystem'sStructureDesignABSTRACTLinearMotorisanoveltymotorthatcanconvertelectricityenergyintolinearmovementwithoutanymediummachine.Ithaswideexpectedapplicationanddevelopment.Asaresult,theresearchinvolvedLinearMotoranditsservocontrolsystemhasbecamedaresearchfocus.Overthepastdecade,withthehigh-speedmachiningtechnology,precisionmanufacturingtechnologyandthenumericalcontroltechnologyofadvancedmanufacturingtechnologydevelopment,high-speed,highefficiency,highprecisionbecomethedevelopmentdirectionofCNCequipment,equipmentperformanceofeachfunctionalcomponentsareputforwardhigherrequesttothedriveintoparts,withfastspeed,highinthepositioningaccuracyandthedynamicresponseofthehighperformance.Linearmotordrivendirectlycontrolsystemisputforwardforprecisionofanewwaytodrive,iteliminatesthetraditionalmechanicaltransmissionchaintransmissionlinkbetweenbringsaseriesofadverseeffects,andgreatlyimprovethesystemintothecontrolaccuracyandquickresponseability.Fromthecurrentdevelopmenttrend,thelinearmotordrivesystem,asanewwayoffeedingdrivealreadyshowinggreatvitality,andmayhavegreatmarket"linearmotionindustry".Becauseoflinearmotorinhigh-speedprocessing,precisionmanufacturingtechnologyandthenumericalcontroltechnologyofthesehigh-endmanufacturingtechnology,agricultureandnationaldefensescientificresearchtechnologyofwideapplication,sothelinearmotordrivesystemofthenewandverypopular.Inthisarticleaccordingtothedesignoflinearmotordesignresearchready-madelinearmotorservocontrolsystem,includingthesystem'sstructure,dynamicsubstructure,son,adjustment,steelandgratingfootpedestalrequiredlinearmotorstatorandsonhavegratings'readingheadandgratingfeetinthegapbetween1-1.5mm.KEYWORDS:Synchronouslinearmotor，Straight-linemovement，Test，Gratings'前言目录前言 1第1章绪论 21.1直线电机概述 21.1.1直线电机发展历史 21.1.2永磁直线同步电机现状 41.2交流同步直线电机的概述 41.2.1交流同步直线电机的基本结构[16] 41.2.2同步直线电机的基本工作原理[16] 51.2.3直线电机特点与应用 6第2章试验台外形尺寸的设计 82.1试验台动子架和底座尺寸的确定 82.1.1直线电机各部件的尺寸 82.1.2动子架总体尺寸的确定 92.1.3底座总体尺寸的确定 102.2调整块、挡板尺寸的确定 102.2.1调整块总体尺寸的确定 102.2.2挡板总体尺寸的确定 112.3光栅尺基座、角铁尺寸的确定 122.3.1光栅尺基座总体尺寸的确定 122.3.2角铁总体尺寸的确定 12第3章试验台重量的估算和紧固件的校核 143.1试验台重量的估算 143.2底座上紧固件的校核 143.2.1直线电机的各种参数 143.2.2校核连接挡板与底座的螺钉的强度 143.3负载架与各部位装配螺钉的校核 153.3.1校核连接动子架与滑块的螺钉的强度 15第4章试验台的组装和试验中要注意的问题 174.1试验台的组装 174.1.1试验台组装所要遵循的原理 174.1.2试验台的装配图 174.2试验台要注意的几个问题 184.2.1直线电机极限位置的制动保护 184.2.2永磁直线电机的防磁和散热问题 19结论 20谢辞 21参考文献 22外文资料翻译 24LinearMotorDriverWithTraditionalWayofComparison 24直线电机与传统驱动方式的对比 29前言直线驱动技术由于消除了传统机械传动链所带来的一系列不良影响，因而极大地提高了进给系统的动态响应能力和运动精度，成为新一代数控设备中最具有代表性的先进技术之一。近十多年来，随着精密制造技术和数控技术等先进制造技术的发展，高速、高效、高精成为当前数控机床的发展方向，这对机床各功能部件的性能提出了更高的要求。以进给驱动部件为例，在大位移、高速超高速加工场合，如高性能加工中心、并联机床等，要求系统具有快速的移动速度和极高的快速定位精度。而依靠传统的“旋转电机+滚珠丝杆”驱动方式难以达到这些性能指标，因此，开发新型的高性能进给部件成为解决问题的关键。其中，开发新型的高性能进给驱动部件，对直线电机的位置伺服控制系统以及高速、高加速度、高精度和高动态特性的研究，已成为当前各国研究的热点和前沿。从目前的发展趋势来看，直线电机驱动系统作为一种崭新的进给驱动方式已呈现出极大的生命力，并可能形成具有巨大市场的“直线运动工业”。本设计依据现成的直线电机部件设计研究直线电机伺服控制系统的试验台的结构，包括底座、挡板、动子架、调整块、角铁和光栅尺基座。详细分析了直线电机结构和工作原理，为建立其数学模型提供了基础。也分析了试验中应改进的技术问题如：直线电机的防磁和散热问题，和直线电机极限位置的制动保护问题。第1章标题第1章绪论1.1直线电机概述1.1.1直线电机发展历史直线电机发展的起点并不比旋转电机晚很多，在世界上出现旋转电机后不久，就出现了直线电机的雏形，但直线电机的发展过程是曲折的。从1840年英国人惠斯顿(CharlesWheatstone)发明了世界上第一台直线电机，至今已有160多年。其发展过程大致分为三个阶段:探索实验阶段(1840-1955)、开发应用阶段(1956-1970)及实用商品阶段[1]。探索实验阶段(1840一1955):这个阶段是个不断探索、屡遭失败的过程。在与旋转电机的竞争中，直线电机没能找到惟独它能解决问题的应用领域，在成本和效率方面没有优于旋转电机，以及直线电机在设计方面也没有突破性的成功，所以，直线电机在这一阶段始终未能得到真正的应用。开发应用阶段(1956一1970):由于材料科学与控制技术的迅速发展，同时。过去的理论和实验研究工作作为技术储备起到了重要作用，直线电机进入了开发应用环节。英国的E.R.Laithwait教授是现代直线电机发展的先驱者，他强调直线电机的基础研究，以他为首的研究小组取得了不少重要的成果。这些开创性的贡献对直线电机技术的发展起到了推动作用。1965年以后，随着控制技术和材料性能的显著提高，直线电机的实用设备被逐步开发出来，如采用直线电机的液态金属泵、自动绘图仪、磁头定位驱动装置、空气压缩机等[1]。实用商品阶段(1971至今):直线电机进入了应用与商品化阶段。在这个时期，研究人员选择了一条适合直线电机发展的思路:在高速、高精度及微进给领域与旋转电机展开竞争。代表人物还有日本的山田一教授，他撰写了多本有关直线电机的著作[2-4]。90年代以后，随着高速加工概念的提出，直线电机开始作为进给系统出现在加工中心中。由于直线电机进给系统具有传统进给系统无法比拟的优点和潜力，再次受到各国的重视。当今，国际上许多知名电气企业均在研究和开发直线电机相关产品，典型的几家直线电机厂商及其产品如表l一l所示[5]。表1-l国外直线电机主要厂商及其产品性能一览表公司型号励磁方式行程（mm）最大速度（m/s）最大加速度（g）额定推力（N）无冷却水冷AnoradLEC系列LFD系列永磁永磁无限制无限制55101073040009108000IndramatLSF系列LAF系列永磁感应300030003.33.3101060004500120009000AerotechBLM永磁无限制5280427ParkerLinearserv永磁50~15002750~300Fnauc900B永磁229000KollmorgenPlat.Dri.Drv.Linear永磁永磁无限制无限制33101024550008000SiemensINF1系列永磁无限制3.386600我国直线电机的开发应用研究始于上世纪60年代，开展直线电机应用研究单位主要有中科院电工所、清华大学、西安交通大学、浙江大学、上海大学、太原工业大学、焦作工业学院等。直线电机作为制造装备或加工中心进给系统研究的主要有以下儿所大学:广东工业大学成立了“超高速加工与机床研究室”，主要研究和开发“超高速电主轴”和“直线电机高速进给单元”，研究的重点是直线感应电机[6]；沈阳工业大学制造了永磁直线同步电机样机，研究的另一重点是电机的控制方式及伺服系统，并就此发表了多篇论文与专著[7-11]；清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所研制了高频响直流直线电机[12]：浙江大学是国内最早从事直线电机研究的高等院校，成立了专门的直线电机研究所，在直线电机理论与应用方面均取得了相当多的成果，如拥有相当的专利技术、直线感应电机产品与多项大型应用项目、直线感应电机冲床、永磁直线电机及其在电火花加工机上的应用等[13]。这些成果表明我国的直线电机的理论及应用研究己取得较大的成绩，并在快速发展，但不可否认，与国际直线电机研究与应用的先进水平相比，我国还存在着较大的差距。1.1.2永磁直线同步电机现状早期的直线电机以感应式为主，但从20世纪90年代以来，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是热稳定性和耐腐蚀性好的钱铁硼永磁材料的出现以及电力电子器件的进一步发展，加上旋转永磁电机研究开发经验的逐步成熟，永磁直线电机得到了大量的研究开发与应用，形成了直线电机直接驱动伺服单元以直线感应电机和永磁直线电机为主的局面。永磁直线电机与直线感应电机各有优缺点，两类直线电机性能比较如表1-2[14]。目前，随着高磁能积、高矫顽力磁性材料的进一步提高与完善及其价格的降低，永磁直线电机的优点更明显。所以，永磁直线电机更适合用于直接驱动伺服技术[15]。因此，本试验也采用了永磁式直线电机。表1-2两类直线电机性能比较电机类型永磁式直线电机感应式直线电机单位面积电磁推力大小效率高低磁极位置传感器需要不要可控性好较差进给平稳性好较好动力制动可能尚无对气隙调整要求低高尘埃防护难易磁吸力常量变量安装时磁吸力大无1.2交流同步直线电机的概述1.2.1交流同步直线电机的基本结构[16]123123451直线导轨2定子(床身)3动子(工作台)4动子电枢绕组5永磁体图1-1直线永磁同步电机结构示意图1.2.2同步直线电机的基本工作原理[16]它可以看成是将一台旋转电机沿径向剖开，并展成平面而成，如图1-2所示。b)把圆周展成直b)把圆周展成直线线转子（次级）定子绕组（初级）初级次级图1-2旋转电机和直线电机在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级。初级中通以交流电，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级则不需要那么长。实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动。但是由于短初级在制造成本上、运行的费用上均比短次级低得多，因此，目前除特殊场合外，直线电机一般都采用短初级长次级的结构形式。初级与次极是针对直线感应电机而言的，对于永磁直线电机，将运动部件称为动子，静止部分称为定子。直线电机不仅在结构上与旋转电机类似，而且工作原理也相似。如图1-3所示为一直线同步电动机工作原理示意图。在直线电机的三相绕组中通入三相对称正弦电流后将产生气隙磁场。若不考虑由于铁心两端开断而引起的纵向边端效应，这个气隙磁场的分布情况与旋转电机的相似，即可看成沿展开的直线方向呈正弦分布。当三相电流随时间变化的频率为f（HZ）时，气隙磁场将按A、B、C相序沿直线移动。这个原理与永磁同步旋转电机的相似，两者的差别是：这个磁场是平移的，而不是旋转的，因此称为行波磁场，磁场将沿直线运动，这个磁场与永磁体的励磁磁场相互作用产生电磁推力。由于次级固定不动，动子便会沿行波磁场运动的相反方向作直线运动，其运动速度为同步转速，显然，行波磁场的移动速度Vs与旋转磁场在定子内圆表面上的线速度是一样的，如下式所示：Vs=2fτ（1-1）其中τ为极距（m）。上述便是直线永磁同步电机的基本工作原理。1动子（初级)2定子(次级)3行波磁场4永磁体磁极（N、S极)图1-3直线同步电机工作原理示意图1.2.3直线电机特点与应用直线电机广泛地应用于工业、民用、军事及其它各种直线运动的场合，与其它非直线驱动的装置相比，采用直线电机驱动装置具有以下优点：1、直线电机驱动系统不需要任何中间机械传动机构，由直线电机直接提供推力给负载，消除了这些中间传动机构引起的消耗及产生的限制，对给定路径可实现高速、高精度跟踪与定位。系统维护简单，可靠性好。2、具有比传统旋转电机大得多的加、减速度，没有象旋转电机受离心力影响而其圆周速度受到影响，因而易实现最高直线电机的设计速度。3、行程长度不受限制。4、结构简单，直线电机通过电能直接产生直线电磁推力，运动平稳，噪声小，有利于改善工作环境。当然，任何事物都一分为二，直线电机也有一些不足之处，主要表现在以下两个方面:一是直线电机初次级气隙一般比旋转电机的气隙大，因此所需的磁化电流较大，使耗损增加，与同容量旋转电机相比，直线电机的效率和功率因素要低，尤其在低速是比较明显;二是直线电机初级铁心两端开断，产生边端效应，从而引起波形畸变等问题，同时，直线电机直接带动负载运动，因而易受到参数、负载扰动等的影响，对控制系统提出了更高的要求[1]。综上所述，在需直线运动的装置或系统中，是否采用直线电机驱动，还需妥进行综合考虑，从而使直线电机在合适的系统中，充分发挥其优势。由于直线电机自身的良好性能，越来越多的国家开展了对直线电机的专题研究，相关优良产品不断涌现。目前，应用主要有：在工业中，可广泛使用直线电机代替旋转电机[18]，主要是利用其速度快精度高的特点，如日本SODIcK公司在19%年就开始在电火化成形机采用直线电机，典型的几家直线电机厂商及其产品如表1-1所示;交通运输业中，由直线电机驱动的磁悬浮列车、地铁、电梯等，具有高速、舒适。安全、无污染等优点，将在新的交通输送工具方面发挥重要作用[19,20]；在日常生活中，如家电(空调、冰箱等)、驱动门等都可采用直线电机，日本日东工器公司制造的A1015-920直线电机驱动的空气压缩机就已经成为一种非常成熟的产品[21]；在军事方面，利用直线电机的高速和高加速度，可将其应用于导弹、火箭中，1995年，美国宣布已完成直线电机驱动的电磁炮的研制[22]。REF_Ref168484390\r\h错误！未找到引用源。REF_Ref168484424\h错误！未找到引用源。PAGE6PAGE13第2章试验台外形尺寸的设计2.1试验台动子架和底座尺寸的确定2.1.1直线电机各部件的尺寸本试验所采用的直线电机各部件的尺寸如下：1、导轨：由于直线进给单元运动速度高，工作时导轨将承受很大的动载荷和静载荷，并受到多方面的颠覆力矩，导轨的摩擦系数还会影响进给系统的加速度和进给单元的发热等，因而必须选用高精度、高刚度、承载能力强的导轨。日本THK公司生产的YP8B20-KB型进给单元采用“四方等载荷型”高速滚动导轨，其摩擦系数仅为0.01，而且动、静摩擦系数相差更小，采用这种高速精密滚动导轨来引导直线电动机工作台的运动既可避免发热，又可防止爬行。所以，本试验采用日本THK公司生产的YP8B20-KB型直线导轨。局部外形如图2-1导轨总长为1400毫米、上面滑块长为62毫米、不带滑块高为16毫米带滑块高为28毫米、不带滑块宽为图2-1导轨局部外形图2、定子和动子：本实验所采用的定子和动子均是丹纳赫公司（DanaherCorporation）的品牌产品。定子是KOLLMORGEN品牌的MC0300512.08B系列，动子是KOLLMORGEN品牌的08B939系列。定子总长为1280毫米、宽为60毫米、高为14毫米，上面的永磁体长为14毫米、宽为30毫米、高为4毫米，永磁体之间的间隙为2毫米总共为80个永磁体。动子总长为420毫米、总宽为65毫米、总高为43毫米，上面的凸体长为370毫米、宽为30毫米、高为9毫米。2.1.2动子架总体尺寸的确定根据试验要求与动子、定子和导轨的的总体尺寸。动子架总长为440毫米，因为动子总长为420毫米实验时动子架要负载着动子与挡板发生碰撞，所以动子架比动子长了20毫米。动子架的宽为182毫米，因为定子宽为60毫米对试验的分析得定子与两导轨中心线相距40毫米为了保证试验效果的良好必须严格控制动子架的重量，所以设计让动子架的两边与导轨上滑块的边平齐则再加上一个滑块的宽度42毫米。负载架的高为12毫米，因为考虑到重量问题和动子架与动子的配合问题中间刨出宽为35毫米、高为7毫米与动子架等长的槽。形状如图2-2。图2-2动子架的俯视图2.1.3底座总体尺寸的确定因为导轨的总长为1400毫米，考虑到试验的可行性要在底座的两边安装挡板所以底座的总长设计为1450毫米，又因为要控制试验台的重量则底座的宽为227毫米是动子架的宽度182毫米加上光栅尺读数头的宽度45毫米，还是因为重量的问题底座的高设计为10毫米。形状如图2-3。图2-3底座的俯视图2.2调整块、挡板尺寸的确定2.2.1调整块总体尺寸的确定因为试验要求试验台组装后动子与定子的距离在11.5mm之间，根据定子、动子、导轨和动子架的尺寸得调整块的高为24毫米。考虑到调整块与导轨滑块配合为了使动子架运动安全、可靠则调整块的长为50毫米宽也为50毫米。试验需要四个调整块根据直线电机部件的参数每个调整块用M4螺钉与动子架和滑块装配连接。调整块的形状如图2-4。图2-4调整块的俯视图2.2.2挡板总体尺寸的确定根据所选直线电机的参数和底座与导轨、动子架和定子的装配尺寸来确定挡板的尺寸。因为动子架与导轨装配后高为64毫米，所以取挡板的高为80毫米而与底座接触的部分高为10毫米，挡板的长为30毫米，宽为50毫米。根据直线电机部件的参数挡板与底座的装配用两个M8的螺钉连接。挡板形状如图2-5。图2-5挡板的左视图2.3光栅尺基座、角铁尺寸的确定2.3.1光栅尺基座总体尺寸的确定根据动子架的有效行程为464毫米和光栅尺读数头的安装位置（在动子架的中心处）还有关于减轻试验台重量的问题，确定光栅尺基座的长为1100毫米，宽为20毫米，高为16毫米。根据直线电机部件的参数光栅尺基座与底座的装配用M6的螺钉连接。光栅尺的形状如图2-6。图2-6光栅尺的三视图2.3.2角铁总体尺寸的确定根据试验要求光栅尺读数头与光栅尺之间的装配间隙应在11.5mm之间，还考虑到动子架、底座、导轨、光栅尺基座的总体尺寸和试验台的重量问题。确定角铁的长为50毫米，宽为60毫米，高为50毫米，角铁的材料采用厚为4毫米的A3钢板。根据直线电机部件的参数角铁与动子架的装配用M4的螺钉连接。角铁的形状如图2-7。图2-7角铁的俯视图第3章REF_Ref168484495\h错误！未找到引用源。洛阳理工学院毕业设计（论文）PAGE16第3章试验台重量的估算和紧固件的校核3.1试验台重量的估算直线电动机的工作台是高速进给单元的运动部件，其质量和进给单元的最大加速度成反比，要提高进给单元的加速度就必须减轻工作台的质量。为此工作台可选用高强度的轻质材料，如铝钛合金、纤维增强塑料等。同时还可采用有限元分析和最优化设计的方法，以获得所要求的动、静刚度条件下最轻的质量。此实验的试验台的材料选用A3钢板，并用有限元法对工作台的筋板结构和整体刚度进行校验和优化设计。通过以上措施，工作台的质量比常规铸铁工作台减轻了30%～40%。按此估算此试验台的重量估算为100。而校核试验台紧固件时需要知道动子架、调整块和滑块的重量。依据公式和粗鲁估计它们的质量。查质料的它们的密度为7.9，，g取9.8。则它们的重量169Kg。查质料得综合考虑该试验该的摩擦阻力因数约为0.24，则该直线电机的阻力约为40N。3.2底座上紧固件的校核3.2.1直线电机的各种参数本试验所用的三相交流永磁同步直线电机的参数如表3.1所示：表3.1三相交流永磁同步直线电机的参数有效行程464mm连续推力210N瞬间推力510N动子质量18Kg摩擦阻力40N连续电流4A推力常数50N/A相间电阻1.25相间电感5.25MH极距36mm电器时间常数4.2ms瞬间电流9.3A3.2.2校核连接挡板与底座的螺钉的强度该连接属受横向载荷的紧螺钉连接，校核的步骤如下：1、求每个螺钉所受的横向载荷==N=235N取瞬间推力，f为摩擦阻力。2、选择螺钉材料，确定许用应力。由表3-4[23]选Q215，3.6级，其=300MPa，=180MPa。由表3-7[23]，Ss=2.5,Sp=1.25,有3、校核螺钉强度。对M8的铰制孔用螺钉，由标准中查得，取公称长度，其中非螺纹段长度可查得为。有分析可知则因此，采用2个铰制孔用的螺钉强度足够。3.3负载架与各部位装配螺钉的校核3.3.1校核连接动子架与滑块的螺钉的强度该连接属受横向载荷的紧螺钉连接，校核的步骤如下：1、求每个螺钉所受的横向载荷取瞬间推力，f为摩擦阻力。2、选择螺钉材料，确定许用应力。由表3-4[23]选Q215，3.6级，其=300MPa，=180MPa。由表3-7[23]，Ss=2.5,Sp=1.25,有3、校核螺钉强度。对M4的铰制孔用螺钉，由标准中查得，取公称长度，其中非螺纹段长度可查得为，有分析可知则因此，采用16个铰制孔用螺钉强度足够。第3章标题PAGE8PAGE19第4章试验台的组装和试验中要注意的问题4.1试验台的组装4.1.1试验台组装所要遵循的原理本试验台组装后所要达到的要求是：一是定子和动子之间的间隙为1~1.5，二是光栅尺读数头与光栅尺之间的间隙为1~1.5mm。经过分析得要达到这些要求试验台安装时主要注意导轨和底座的安装配合。其安装的步骤如下：1、首先对所有的配合表面进行清洁，并检查有无毛边、裂痕、污物等。可以使用一个简单的磨石来去除安装表面的轻微缺陷。2、小心地将导轨放置在安装表面上。3、对着安装表面上的一个定位边沿将导轨的参考边沿夹住。定位边沿可以是一个机加工的参考边沿、一个直边、一排销钉或键或者可用于进行参照而将导轨夹住的其它边沿。它的直线度应该遵照应用要求（以较大值为准）。4、从导轨中心开始向外，将每颗螺钉紧固到应用要求中建议的紧固扭矩。5、使用两个平行的定位边沿，在导轨之间使用一个规块，使用安装有滑座的顶板来将第二个导轨固定就为。6、重复步骤2-4来安装第二个导轨。7、在导轨中的每个沉孔中插入一个导轨塞。使用黄铜或木头等软质材料小心地将导轨塞敲到位。安装正确时，导轨塞应与导轨的上表面齐平。不要将导轨塞沉入到表面一下。安装导轨后其它部件找好定位基准按照从上到下顺序依次安装。4.1.2试验台的装配图按照上面的安装原理试验台的装配图如图4-1根据直线电动机安装方式的不同，进给单元结构为水平布局基本方式。这种装配方式具有结构简单、安装维护方便和试验台高度较低等优点。但由于初级与次级之间的电磁吸力与重力方向相同，若工作台刚度不足，将会使初级与次级间的间隙减小，影响直线电动机的正常工作，因而这种布局适于中等载荷以下使用。图4-1试验台的装配图4.2试验台要注意的几个问题4.2.1直线电机极限位置的制动保护本试验所用的的直线电机，其定子两端安装有限位死挡铁，动子的有效行程为464毫米。在正常的运行过程中，电机动子只能在464毫米的行程范围内运动，但在系统调试过程中，电机会有失控的现象发生，致使动子以很快的速度剧烈撞击电机两端的死挡铁，严重时甚至可能导致电机的损坏。因此如图4-2在直线电机的两端安装防撞装置以避免类似故障的发生。如果在直线电机两端离死挡铁一定距离的位置分别安装一触点开关，直线电机动子在运行过程中一旦压下触点开关，直线电机就立即工作于制动刹车状态，确保电机快速减速，从而避免了电机动子对死挡铁的剧烈撞击。图4-2触点开关安装位置图4.2.2永磁直线电机的防磁和散热问题旋转电动机的磁场封闭在电动机的内部，不会对外界造成任何影响。而直线电动机的磁场是敞开的，因而采用直线电动机驱动的进给系统对环境的要求比较严格。尤其是使用永磁式直线电动机时，在试验台底座上要安装一排磁力强大的永久磁铁，因此必须采取隔磁措施，否则电动机将会吸住试验中的碎屑、金属工具等。若这些微粒被吸入直线电动机的定子与动子间的气隙中，电动机将不能正常工作，因此应该把直线电动机的磁场用三维折叠式密封罩防护起来。以确保电动机运行的安全。直线电动机安装在动子架和底座之间，处于试验台腹部，散热困难，又加之低速运行时效率低，发热量大，必须采取强有力的冷却措施，把电动机工作时产生的热量迅速散出，否则将会直接影响机床的工作精度，降低直线电动机的推力。REF_Ref168484640\r\h错误！未找到引用源。REF_Ref168484646\h错误！未找到引用源。PAGE21结论虽然，直线电机的出现已经有了上百年的历史，但直到近30年才被广泛用于工业生产，在计算机、自动化仪表、精密直线位移的机械手等方面大有取代依靠旋转电机来产生直线运动之势。总之,采用直线伺服电机的高速加工中心,已成为国际上各大机床制造商竞相研究和开发的关键技术和产品,并已在汽车工业和航空工业中取得初步应用和成效,作为高速加工中心的新一代直接驱动伺服执行元件,直线伺服电机技术在国外也已进入工业化应用阶段。但是,国内在这方面的研究仍处于起步阶段,差距还很大,而且关键技术基本上为各大制造商所掌握,并视为商业机密,很难从科技文献和网上资源中查到有价值的详细技术内容。因此,要发展我国的高速加工中心技术,建立相关产业,就必须走自主开发的道路。本设计详细分析了直线电机结构和工作原理，为建立其数学模型提供了基础。也分析了试验中应改进的技术问题如：直线电机的防磁和散热问题，和直线电机极限位置的制动保护问题。理论和实践表明，永磁同步直线电机这种融电机、电力电子以及控制理论于一体的机电一体化的新型电机具有强大的生命力。随着国内外研究人员广泛深入地研究、开发和实践，永磁同步直线电机将在更加广泛的领域内得到推广和应用。结论谢辞我的毕业设计是在老师黄桂琴教授的精心指导下完成的。值此设计完成之际，我要深深地感谢黄桂琴教授，并致以崇高的敬意!从试验台的设计到论文撰写的整个过程中，得到了老师的精心指导和热情帮助。老师渊博的学识、敏锐的洞察力、严谨求实的治学作风、扎实勤勉的工作态度和诲人不倦的高尚品德，时刻激励着我，使我终生受益。深深地感谢杜志强教授。从设计工作的开始到完成，都得到了杜老师的悉心指导和大力支持，设计中的许多工作都凝聚着杜老师的智慧和心