《机械系统设计》PPT课件

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1、机电一体化系统设计第二章机械系统设计第二章机械系统设计2.1概述高速加工录像总装图传动原理速度控制2.1.1机电一体化系统中对机械部分的要求机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有如下要求：1、高精度影响因素：间隙、刚度、导向精度等,见下图。2、快速响应机械系统从接到指令到执行指令任务的时间应短。影响因素：摩擦、惯量、刚度、阻尼等。3、稳定性好影响因素：温度、环境等。机电一体化系统设计第二章机械系统设计2.1.2机械部分的组成包括如下三大部分：1、传动机构2、导向机构3、执行机构机电一体化系统设计第二章机械系统设计2.

2、2传动机构设计常用的机械传动部件有:螺旋传动、齿轮传动、同步带传动等。传动部件的实质是一种转矩、转速、方向变换器。一、对传动机构的性能要求1、惯量小2、刚度大3、阻尼合适当4、间隙小二、齿轮传动机构间隙消除方法核心问题：采取措施，消除齿侧间隙，保证双向传动精度。（一）直齿圆柱齿轮传动1、偏心轴套调整法机电一体化系统设计第二章机械系统设计2、双片薄齿轮错齿调整法实质：通过同轴的两齿轮相对旋转错位消除间隙。一种齿轮消隙机构特点：1）有自动补偿功能；2）传递扭矩受弹簧力的影响；3）齿面长期工作在最大应力状态。机电一体化系统设计第二章机械系

3、统设计（二）斜齿轮传动机构实质：通过同轴两齿轮轴向位移（无相对转动）使轮齿错位。H——轴向位移距离β——齿轮螺旋升角Δ——齿侧间隙Δ=HSinβH=Δ/Sinβ机电一体化系统设计第二章机械系统设计（三）齿轮齿条传动当负载较小时，调整方法如图2-2；当负载较大时，调整方法如图2-7。若齿条主动，齿轮1被动。齿轮5、6、3都空套在轴上1）齿条左移时传动链：齿条7—齿轮6—5—3—2—12）齿条右移时传动链：齿条7—齿轮1机电一体化系统设计第二章机械系统设计三、滚珠螺旋传动设计又称滚珠丝杠副传动机构，将旋转运动变为直线运动。（一）工作原理

4、及结构丝杠图片机电一体化系统设计第二章机械系统设计（二）特点1、效率高效率85~98%，而滑动丝杠为30~40%。2、刚度好通过预紧实现。3、运动平稳，无爬行现象4、使用寿命长5、精度高由于摩擦升温小，容易获得高精度。6、传动可逆，不能自锁。7、造价相对较高机电一体化系统设计第二章机械系统设计（三）间隙调整及预紧方法1、采用双螺母结构，调整两螺母轴向相对位置。（1）垫片调隙两螺母轴向相对移动，无相对转动，如图特点：预紧可靠，使用中不便调整。机电一体化系统设计第二章机械系统设计（2）双螺母螺纹预紧调隙两螺母轴向相对移动，无相对转动，如

5、3-27图。特点：调整方便，但不精确。机电一体化系统设计第二章机械系统设计（3）齿差预紧调隙两螺母轴向无相对移动，但有相对转动。假想左右两螺母齿轮同向旋转一个齿，因两齿轮齿数不同，故旋转角度不同，相当于一端固定，另一端旋转了一个微小的角度。由此产生的位移为：ΔS=[（Z2-Z1）/（Z1Z2）]P若Z2-Z1=1，则：ΔS=P/（Z1Z2）当Z1=99、Z2=100、P=6mm时，ΔS=0.6µm注意：螺母齿轮轴向限位问题，预紧力使丝杠拉伸。机电一体化系统设计第二章机械系统设计2、采用单螺母结构预紧单螺母增大钢球直径预紧见图24（滚

6、道横截面）图25（滚道纵截面）。特点：使用过程中不能调整。机电一体化系统设计第二章机械系统设计对于上述几种预紧方式，值得注意的是：（1）预紧力大小应合适，≦1/3最大轴向载荷;（2）支承部分的间隙不在此调整范围内。传动原理（四）滚珠丝杠副的精度、尺寸代号及标注方法精度尺寸参数已经标准化。查厂家的产品目录，标注应按厂家的标注示例严格进行，不同的厂家标注有所不同。举例：CMD25×5-3-D/1500×1350C—插管埋入式循环方式M—双螺母垫片预紧D25—丝杠公称直径为255--丝杠导程53--承载滚珠总圈数D---精度等级为D级15

7、00×1350--丝杠全长为1500，螺纹长为1350，右旋（右旋不标）机电一体化系统设计第二章机械系统设计（五）滚珠丝杠副的安装一般有三种支承方式。机电一体化系统设计第二章机械系统设计四、其他传动机构设计（一）谐波齿轮减速器(原理图)（结构图）柔轮和刚轮齿距P相等，齿数不同。Zg—刚轮齿数，Zr—柔轮齿数，Zg>Zr，则有：n=Zg–Zr，n为谐波发生器的波数。工作原理：若n=2，则称双波发生器，此时，当谐波发生器旋转180º时，将迫使柔轮和刚轮相对移动一个齿距。若柔轮固定，则刚轮转一个角度。柔轮固定时传动比：ir=Zg/（Zg–

8、Zr）(波发生器输入,刚轮输出)刚轮固定时传动比：ig=Zr/（Zg–Zr）(波发生器输入,柔轮输出)机电一体化系统设计第二章机械系统设计谐波齿轮减速器传动特点：传动比大，体积小，广泛用于机器人等机电一体化产品中。（二）无键胀紧联接传