机电一体化(第2章 机械系统2).ppt

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1、机电一体化系统设计第二章机械系统部件的选择与设计（2）（三）齿轮传动部件齿轮传动部件是转矩、转速和转向的变换器。1、齿轮传动比的匹配选择齿轮传动比i应满足驱动部件与负载之间的位移及转矩、转速的匹配要求，用于伺服系统的齿轮减速器，其输入电动机为高转速、低转矩，而输出则为低转速、高转矩。齿轮传动系统传递转矩时，要求有高的刚度，惯性尽量小，精度高。齿间啮合间隙会造成传动死区和回差，精度受影响，在闭环系统中，还会造成系统不稳定。除了采用精度高，齿侧间隙小的齿轮传动副外，还可采用多种方法消除或减小啮合间隙，提高传动精度和系统稳定性。先求总的传动比：因负载特性和

2、工作条件的不同，最佳传动比有各种选择方法。步进电机步距角α，系统脉冲当量δ，丝杠基本导程Ph，则满足匹配关系的减速比为：直流伺服电机的额定转矩Tm，转子转动惯量为Jm；负载转动惯量JL，负载转矩TLF；中间的齿轮减速器减速比为i。加速转矩为：依据负载加速度最大的方法确定总传动比：总的传动比求出后，为使系统结构紧凑、提高传动精度和满足动态性能等要求，需要对各级传动比进行合理分配，有如下分配原则：（1）重量最轻原则对于小功率传动系统，使各级传动相等，即可使传动装置的重量最轻。即该结论是在假定各主动小齿轮模数、齿数均相同的条件下导出的，故所有大齿轮的齿数、

3、模数也相同，每级齿轮副的中心距离也相同。上述结论对于大功率传动系统是不适用的，因其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等参数要逐级增加的情况,此时应根据经验、类比方法以及结构紧凑的要求进行综合考虑。各级传动比一般应以“先大后小”原则处理。（2）输出轴转角误差最小原则为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统的传递运动的精度，各级传动比应按先小后大的原则分配，以降低齿轮加工误差、安装误差及回转误差对输出转角精度的影响。转角误差的计算举例已知：有一三级齿轮传动减速器，z1～z6的转角误差分别是：△φ1=0.06弧度/sec、△φ2=△φ3=0.03弧度/s

4、ec、△φ4=△φ5=0.015弧度/sec、△φ6=0.01弧度/sec。减速比分别为：i1=i2=2、i3=3，则i=12.求其总转角误差△φmax解：△φmax=△φ1/i+(△φ2+△φ3)/(i2i3)+(△φ4+△φ5)/i3+△φ6=0.06/12+0.06/6+0.03/3+0.01=0.035(弧度/sec)（3）等效转动惯量最小原则各级传动比有“先小后大”的分配次序。该分配原则对大功率齿轮传动系统不适于，但仍应符合“由小到大”的分配次序。在设计中应根据上述原则并结合实际情况的可行性和经济性对转动惯量、结构尺寸和传动精度提出适当要求

5、。a、对于要求体积小、重量轻的齿轮传动系统可用重量最轻原则；b、对于要求运动平稳、起停频繁和动态性能好的伺服系统的减速齿轮系，可按最小等效转动惯量和总转角误差最小的原则来处理；c、对于提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系，可按总转角误差最小的原则。对于增速传动，应在开始几级就增速，且增速比最好大于1：3，有利于增加轮系刚度、减小传动误差。2、谐波齿轮传动新型的谐波齿轮传动具有如下特点：结构简单、体积小、重量轻，传动比大(几十~几百)，传动精度高、回程误差小，噪声低、传动平稳、承载能力强，传动效率高。在工业机器人、航空、航天等机电一体化系统中得到

6、广泛的应用。谐波齿轮传动产品谐波齿轮的组成：谐波减速器中的三大构件谐波齿轮传动工作原理其传动原理可与少齿差行星齿轮传动相比拟！1-刚性轮；2-柔性轮；3-波发生器谐波齿轮传动的传动比的计算谐波齿轮减速器产品及选用通用谐波减速器产品系列谐波减速器标记代号设计者也可根据需要单独购买不同减速比、不同输出转矩的谐波减速器中的三大构件并根据其安装尺寸与系统的机械构件相连接。3、齿轮传动间隙的调整方法偏心调整法电动机安装于偏心轴（套）上，转动其转角，可调节两啮合齿轮的中心距，从而可消除齿侧间隙。结构简单，不能自动补偿。对于圆柱齿轮传动轴向垫片调整法轴向压簧错齿

7、调整1、2-薄片齿轮；3-宽齿轮；4-调整螺母；5-弹簧分度圆弧齿厚沿轴向略有锥度，齿轮间的轴向位移可消除齿侧间隙。周向弹簧式1-短柱；2-弹簧；3、4-薄片齿轮可调拉簧式1、2-齿轮；3-凸耳；4-弹簧；5、6-螺母；7-螺钉双片薄齿轮错齿调整法：其中之一为宽齿轮，另一个由两片薄齿轮组成。两薄齿轮间有相对角位移，可消除与厚齿轮间的齿侧间隙。适于读数装置，而不适于功率驱动装置对于斜齿轮传动垫片错齿调整1、2-薄片齿轮；3-宽齿轮；4-垫片轴向压簧错齿调整1、2-薄片齿轮；3-宽齿轮；4-调整螺母；5-弹簧两薄片斜齿轮间有隔开有一端距离，其螺旋线被错开

8、。（四）挠性传动部件机电一体化系统中还大量使用同步带、钢带、链条、钢丝绳及尼龙绳等挠性传动部件。1、梯形齿同