第二章 机械系统部件的选择与设计 ppt课件.ppt

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1、第二章机械系统部件选择与设计第一节机械系统部件的设计要求第二节机械传动部件的选择与设计第三节导向支承部件的选择与设计第四节旋转支承部件的类型与选择第五节轴系部件的选择与设计第六节机电一体化系统的机座或机架习题与思考题1与一般的机械系统相比，机电一体化系统的机械系统除要求具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态响应特性，就是说响应要快、稳定性要好。一个典型的机电一体化系统，通常由控制部件、接口电路、功率放大电路、执行元件、机械传动部件、导向支承部件，以及检测传感部件等部分组成。第一节机械系统部件的设计要求2机械系统传动部件：（1）线性：齿轮、丝杠螺母、涡轮蜗杆、谐波齿轮

2、；（2）非线性：连杆机构，凸轮机构支承部件：导向支承、旋转支承轴系：架体：机架、箱体为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中，常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，3主要从以下几方面采取措施：1)采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；2)缩短传动链，提高传动与支承刚度；3)选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力；4)缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支承变形的措施；5)改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声。4第二节机械传动部件的选

3、择与设计一、机械传动部件及其功能要求常用的机械传动部件有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动部件等。其主要功能是传递转矩和转速。因此，它实质上是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。5机械传动部件对伺服系统的伺服特性有很大影响，特别是其传动类型、传动方式、传动刚性以及传动的可靠性对机电一体化系统的精度、稳定性和快速响应性有重大影响。因此，应设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件。6传动机构及其功能（▲：为选择）7传动机构新的技术要求精密化高速化小型化、轻量化8二、丝杠螺

4、母机构基本传动形式9差动传动原理10滚珠丝杠副的组成及特点三、滚珠丝杠传动部件1112滚珠丝杠副的结构类型可以从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区别。2.滚珠丝杠副的典型的结构类型13螺纹滚道法向截面形状单圆弧型双圆弧型14滚珠的循环方式：内循环和外循环15浮动式反向器的内循环1-反向器；2-弹簧套；3-丝杆；4-碟簧片16外循环---外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。1）螺旋槽式：2）插管式：3)端盖式：1718特点：（1）传动效率高：90~95%（2）运动可塑性好，正负效率相同（3）刚度高、无

5、爬行、运动平稳性好（4）传动精度高、温升变形小（5）摩擦小、寿命长（6）使用范围广195.滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧(1)双螺母螺纹预紧调整式1-锁紧螺母；2-调整螺母；3、4-滚珠螺母20(2)双螺母齿差预紧调整式1-套筒；2-内齿轮；3-螺母；4-丝杠21(3)双螺母垫片调整预紧式双螺母垫片预紧式1-垫片；2-螺母22（4）弹簧式自动调整预紧式弹簧自动调整预紧式23（5）单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式24典型支承方式251)单推-单推式如下图所示，推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力。其特点是轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大，但轴承寿

6、命比双推-双推式低。262)双推-双推式两端分别安装推力轴承与深沟球轴承的组合，并施加预紧力，其轴向刚度最高。该方式适合于高刚度、高转速、高精度的精密丝杠传动系统。但随温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不对称。273)双推-简支式一端安装止推轴承和圆柱滚子轴承的组合，另一端仅安装深沟球轴承，其轴向刚度较低，使用时应注意减少丝杠热变形的影响。双推端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、传动精度较高的长丝杠传动系统。284)双推-自由式一端安装推力轴承与圆柱滚子轴承的组合，另一端悬空呈自由状态，故轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安

7、装的丝杠传动系统。29轴承的组合安装支承示例1)简易单推-单推式支承302)双推-简支支承方式313)双推-自由式支承32制动装置超越离合器1-外圈；2-星轮；3-滚柱：4-活销；5-弹簧33一般内圈为主动件，外圈为从动件。当内圈逆时针转动时，滚柱被楔紧而带动外圈转动，离合器接合；当内圈顺时针转动时，滚柱退入宽槽部位，外圈则不动，离合器分离。如外圈由另一系统带动与内圈同向转动,当外圈转速低于内圈时,离合器即自动接合；若外圈转速高于内圈，离合器则自动分离。滚柱式超越离合器的滚柱数目较少，元件接触应力大，故承载能力低。滚柱能在滚道内自由滚转，