机电一体化技术(讲稿)

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1、复习1、提出了机电一体化系统的概念。2、分析了它的五大构成要素和五大功能。3、各要素之间通过接口进行联结，不同的分类有不同的接口。4、讲述了机电一体化系统的设计流程。5、机电一体化系统的评价。6、考虑的方法（3种）和设计的类型（3种)7、机电一体化工程与系统工程的异同8、设计的程序、准则、规律9、机电一体化设计与现代设计方法（6种）本节重点1.丝杠螺母传动机构的基本传动形式；丝杠螺母副的的组成及特点；2.滚珠丝杠副的典型结构；循环方式；预紧方式；3.滚珠丝杠副的选择方法实例：X-Y工作台的结构第二章机械系统的部件选择与设计概述采取措施(1)采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件。(2)缩

2、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。(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。2.1传动部件的选择与设计2.1.1机械传动部件及其功能要求①精密化——②高速化——③小型化、轻量化——常见的机械传动机构螺旋传动齿轮传动同步带传动高速带传动非线性传动……2.1.2丝杆螺母机构基本传动形式丝杠螺母转动移动（5）其它传动方式（例差动传动方式）原理：丝杆上有基本导程(或螺距)不同的(如l01、102)两段螺纹，其旋向相同。当丝杆2转动时，可动螺母1的移动距

3、离为s＝n(10l—l02)，如果两基本导程的大小相差较少，则可获得较小的位移s。应用场合：多用于各种微动机构中。2.1.3滚珠丝杠传动部件1．组成及特点组成：由丝杆3、螺母2、滚珠4和反向器(滚珠循环反向装置)1等四部分组成。(3.26)优点：轴向刚度高、运动平稳、传动精度高；不易磨损，使用寿命长等优点。缺点：不能自锁，具有传动的可逆性。结构运行轨迹2．滚珠丝杠副的典型结构类型：(1)螺纹滚道型面(法向)的形状及主要尺寸滚道型面与滚珠接触点之法线与丝杠轴向之垂线间的夹角被称为接触角，一般为45°。单圆弧型：图(a)有：R／rb有1.04和1.1l两种。双圆弧型：图(b)(2)滚珠的循环

4、方式(3.2)有内循环和外循环二种内循环：如图优点：滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小。缺点：反向器加工困难、装配调整也不方便。工作原理：在螺母2的侧面孔内装有接通相邻滚道的反向器4，利用反向器引导滚珠3越过丝杆1的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。一般在同一螺母上装有2～4个滚珠用反向器，并沿螺母圆周均匀分布。浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副结构特点:反向器1上的安装孔有0.01～0.015mm的配合间隙，反向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，籍助拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内的滚珠与丝杆3表面保持一定的压力

5、，从而使槽内滚珠代替了定位键而对反向器起到自定位作用。优点：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系统。外循环从结构上看，外循环有三种形式：①螺旋槽式：在螺母2的外圆表面上铣出螺纹凹槽，槽的两端钻出二个与螺纹滚道相切的通孔，螺纹滚道内装入二个挡珠器4引导滚珠3通过这二个孔，应用套筒1盖住凹槽，构成滚珠的循环回路。结构的特点：工艺简单、径向尺寸小、易于制造。但是挡珠器刚性差、易磨损。②插管式用一弯管1代替螺纹凹槽，弯管的两端插入与螺纹滚道5相切的两个内孔，用弯管的端部引导滚珠4进入弯管，构成滚珠的循环回路，再用压板2和螺

6、钉将弯管固定。结构简单、容易制造。但是径向尺寸较大，弯管端部用作挡珠器比较容易磨损。③端盖式构造：在螺母1上钻出纵向孔作为滚子回程滚道，螺母两端装有两块扇形盖板或套筒2，滚珠的回程道口就在盖板上。滚道半径为滚珠直径的1.4～1.6倍。特点：结构简单、工艺性好，但滚道吻接和弯曲处圆角不易做准确而影响其性能，故应用较少。常以单螺母形式用作升降传动机构。3．滚珠丝杠副的主要尺寸参数公称直径d0：基本导程l0(或螺距t)：行程l：还有丝杆螺纹大径d、丝杆螺纹小径d1、滚珠直径db、螺母螺纹大径D、螺母螺纹小径D1、丝杆螺纹全长ls等。基本导程的大小的确定根据机电一体化系统的精度要求确定：精度要求

7、高时应选取较小的基本导程。滚珠的工作圈(或列)数和工作滚珠的数量N由试验可知：第一、第二和第三圈(或列)分别承受轴向载荷的50%、30%和20%左右。因此，工作圈(或列)数一般取2.5～3.5。滚珠总数N一般不超过150个。5．滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧常用的几种调整预紧方法(1)双螺母螺纹预紧调整式(2)双螺母齿差预紧调整式(3)双螺母垫片调整预紧式(4)弹簧式自动调整预紧式(5)单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式(1