机电一体化--机械受控模块课件.ppt

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1、机电一体化系统设计第二章机械受控模块第一节齿轮系及蜗杆副第二节滚珠丝杠螺母副第三节谐波齿轮减速器第四节轴系第五节导轨及支撑件第六节并联机构第七节数学模型和设计要求第二章机械受控模块机械受控模块包含机械传动装置与支撑导向等部件在机电一体化系统中起传递运动和负载、匹配转矩和转速、隔离环境温度和振动以及支撑和防护等作用主要介绍在机电一体系统中常用的一些机械传动部件、轴系、导轨及支撑件。第一节齿轮系及蜗杆副一、分类及选用第一节齿轮系及蜗杆副二、齿轮系传动比最佳分配条件最小等效转动惯量原则设各齿轮材料相同，厚度相同，齿轮1和3一样大，则有第一节齿轮系及蜗杆副二

2、、齿轮系传动比最佳分配条件齿轮传动的总等效惯量随着传动级数增加而减小（图a），但传动效率随着传动级数增加而降低，齿隙和摩擦的来源也随之增加。（图b传动比的选择）第一节齿轮系及蜗杆副二、齿轮系传动比最佳分配条件考虑到传递扭矩较大，应考虑随转矩逐级增大各级齿轮的模数、尺宽，尺寸也应逐级增大。举例对于大功率的情况第一节齿轮系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除齿轮传动间隙的调整目的：提高齿轮传动的精度和消除齿轮传动的正反转误差。调整方法：刚性调整法柔性调整法第一节齿轮系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除刚性调整法调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮法和斜齿轮法第一节齿轮

3、系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除刚性调整法调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮法和斜齿轮法第一节齿轮系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除柔性调整法通过双齿轮中间加入弹性元件，使双齿轮分别贴紧其啮合齿轮的两侧，以消除齿轮的间隙。第一节齿轮系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除柔性调整法通过双齿轮中间加入弹性元件，使双齿轮分别贴紧其啮合齿轮的两侧，以消除齿轮的间隙。第一节齿轮系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除柔性调整法通过双齿轮中间加入弹性元件，使双齿轮分别贴紧其啮合齿轮的两侧，以消除齿轮的间隙。第一节齿轮系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除柔性调整法通过双齿轮中间加入弹性元件，

4、使双齿轮分别贴紧其啮合齿轮的两侧，以消除齿轮的间隙。第一节齿轮系及蜗杆副三、齿轮副间隙的消除柔性调整法齿轮传动中各级齿轮的传动间隙对系统精度影响程度不同，设各级齿轮间隙分别为，则归算到负载轴上的总间隙为：后级的间隙比前级的间隙影响大，最后一级间隙对系统的精度影响最大，应此，对于减速传动，保证最后一级精度最为重要。第二节滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠副是一种新型螺旋传动机构，其螺杆和螺母的螺纹滚道间置滚珠，当螺杆或螺母传动时，滚动沿螺纹滚道滚动，使螺杆和螺母作相对运动时为滚动摩擦，提高了传动效率和传动精度。丝杠螺母机构的传动形式丝杠螺母机构又称螺旋传动机构，用

5、来将旋转运动变为直线运动或将直线运动变为旋转运动。A、按功能分为：有传递能量（千斤顶，螺旋压力机）；有传递运动（工作台的进给丝杠）；调整位置（螺旋测微器）。B、按运动副分为：滑动摩擦机构：结构简单，成本低，具有自锁功能，但摩擦力大，传动效率低；滚动摩擦机构：结构复杂，成本高，摩擦力小，传动效率高，无自锁功能，传动距离和速度有限；液浮摩擦性电螺母丝杠型2.3.2滚珠丝杠传动部件1）滚珠丝杠副的组成在螺母的内壁和丝杠的外壁分别加工一条螺旋形的滚道，在滚道中装入滚珠，在螺母的滚道两端装一个挡住滚珠的螺母（螺母内壁有滚珠槽，反向器），就构成了滚珠丝杠传动部件

6、。2）滚珠丝杠副的特点1）传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副的传动效率η＝0.92～0.96，比常规的丝杠螺母副提高3～4倍。因此，功率消耗只相当于常规的丝杠螺母副的1/4～1/3。2）给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好。3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。5）磨损小，使用寿命长。6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。7）不能自锁。特

7、别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不能立刻停止运动，故常需添加制动装置。（3）滚珠丝杠副的典型结构类型单圆弧形与双圆弧形的特点显然，单圆弧型滚珠丝杠幅存在一定的传动间隙，因此，传动精度稍差，但滚道加工容易。如图所示，左边为单圆弧型，可以看到，螺杆和螺母的螺纹都是半圆弧型，显然它们之间的间隙比较大，因此其传动误差就较大。图右边是1/4圆弧型螺纹，双圆弧型滚珠丝杠幅传动间隙相对较小，传动精度高，但滚道加工困难些。内循环与外循环方式的特点滚珠内循环方式的反向器的转动可调整滚珠的循环方向，滚珠循环回路短、流畅性好；而且螺母的径向尺寸也

8、较小（反向器可以做的很小）。但反向器的加工困难，而且装配调整也比较困难。内循环方式滚珠丝杠内循环方式滚珠丝杠