机电一体化系统设计课件——第2章(2)机械系统的部件选.ppt

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1、机械传动部件的选择与设计第二节一、机械传动部件及其功能要求常用的机械传动部件包括：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等传动机构及其功能基本功能传动机构运动的变换动力的变换形式行程方向速度大小形式丝杠螺母√√√齿轮√√√齿轮齿条√√链轮链条√带、带轮√√杠杆机构√√√凸轮机构√√√√蜗轮蜗杆√√√间歇机构√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。机械传动部件的功能要求：1、精密化2、高速化3、小型化、轻量化二、滚珠丝杠副传动部件1、滚珠丝杠副的组成及特点（1）组成螺母滚珠丝杠螺旋槽

2、螺旋槽回路管道滚珠丝杠螺母副的组成：带螺纹槽的丝杠带螺纹槽的螺母滚珠反向器（2）特点优点：1）传动效率高（>0.9)2）轴向刚度高3）运动平稳，传动精度高4）磨损小，寿命长缺点：1）不能自锁2）结构复杂2、滚珠丝杠副的典型结构类型（1）螺纹滚道型面的形状及主要尺寸双圆弧型单圆弧型主要尺寸：理想接触角=450R=1.04rbe=sin(R-rb)单圆弧型特点：接触角随轴向载荷的变化而变化双圆弧型特点：角基本保持不变，加工成本高（2）滚珠的循环方式内循环外循环1）内循环滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。丝杠螺母滚珠反向器浮动式反

3、向器的循环丝杠螺母滚珠反向器特点：滚珠循环回路短，流畅性好，效率高；螺母的径向尺寸小，加工困难，装配调整不易；适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密进给系统。2）外循环滚珠在循环过程中脱离过丝杠螺母滚珠丝杠螺旋槽螺旋槽回路管道特点：滚珠循环回路长，流畅性差，效率低；工艺简单，螺母的径向尺寸大，易于制造；挡珠器刚性差，易磨损。①螺旋槽式②插管式插管③端盖式特点：应用较少，常以单螺母形式用作升降传动机构。盖板螺母3、滚珠丝杠副的主要尺寸参数公称直径丝杠大径丝杠小径滚珠直径螺母小径螺母大径（1）公称直径do指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络

4、滚珠球心的圆柱直径，它是滚珠丝杠副的特征尺寸。（2）基本导程Ph定义：丝杠相对螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的轴向位移;导程小→精度高→承载能力小（3）行程λ丝杠相对螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。（4）滚珠直径db滚珠直径大，则承载能力也大。应根据轴承厂提供的尺寸选用（5）滚珠个数NN过多，流通不畅，易产生阻塞；N过少，承载能力小，滚珠自载加距磨损和变形一般取：N<150（6）滚珠的工作圈（或列）数j由于第一、第二、第三圈（或列）分别承受轴向载荷的50%、30%、15%左右，因此工作圈（或列）数一般取:j=2.5~3.

5、54、滚珠丝杆副的精度等级及标注方法（1）精度等级根据GB/T17587.3-1998（与ISO3408-3：1992同）标准：将滚珠丝杠副的精度分成为七个等级1、2、3、4、5、7、10，1级为最高按实际使用要求，在每一精度等级内指定了导程精度的验收检验项目，未指定的检验项目其导程误差不得低于下一级精度的规定值。行程偏差的验收检验项目（2）标注方法（3）尺寸系列公称直径系列（mm）6、8、10、12、16、20、25、32、40………公称导程系列（mm）1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12…..注意：尽可能优先选用公称导程

6、为4、5、6、8系列的滚珠丝杠螺母副（4）推荐采用的精度等级数控机床、精密机床和精密仪器等用于开环和半闭环进给系统，根据定位精度和重复定位精度的要求可选用1、2、3级；一般传动可选用4、5级；全闭环系统可选用2、3、4级。5、滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧预紧目的：提高刚度保证反向传动精度轴向间隙调整的目的：采用方法：（1）双螺母螺纹预紧调整法锁紧螺母调整螺母左螺母右螺母特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量调整（2）双螺母齿差预紧调整法套筒丝杠内齿轮外齿轮特点：可实现定量调整，使用中调整方便；两边齿轮同向旋

7、转一个齿时，螺母的轴向位移量为：（3）双螺母垫片预紧调整法结构简单，刚性高，预紧可靠，但使用中调整不方便1-垫片；2-螺母（4）弹簧式自动调整预紧式能消除在使用过程中由于磨损或弹性变形产生的间隙，但结构复杂，轴向刚度低；适用于轻载场合。（5）单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式结构简单紧凑，但使用中不能调整，制造困难6、滚珠丝杠副支承方式的选择采用推力轴承为主的轴承组合来提高轴向刚度。1）双推-自由式特点：轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统；当丝杠垂直安装时，必须采用制动装置。（1）支承方式2）双推-

8、简支式特点：预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统3）单推-单推式特点：轴向刚度较高，预紧力大，寿命低4）双推-双推式特点：适合于高刚度，高速度，高精度的精密丝杠传动系统。轴承的组合安装支承示例简易