第二章 机械系统的部件选择与设计ppt课件.ppt

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1、第三章机械系统部件与执行元件的选择与设计3.1概述3.2机械传动部件的设计与选择3.3导向支承部件的设计与选择3.4旋转支承的类型与选择3.5轴系部件的选择与设计3.6机座或机架2021/7/302.1概述一、机电一体化系统对机械系统的要求：1、要求具有较高的定位精度：重复定位精度要求高。2、要求具有较高的传动精度：传动过程中的运动协调性要高，传动平稳。3、要求具有较高的刚度：动力传递过程中要求变形要小。4、要求具有良好的动态特性：响应速度要求快，较好的稳定性。2021/7/30二、针对机械系统要求采取的措施1、尽量减小运动副之间的摩擦阻力：利用滚动

2、摩擦代替滑动摩擦。2、缩短传动链：传动链短，传动副少，传动累积误差小。3、提高传动与支承刚度：减小变形，以提高传动精度。采用予紧等方法，可提高刚度。如：轴承接触表面的例子。4、采取消除传动间隙：缩小反向死区误差，如消隙齿轮传动等，以提高传动精度。5、选用最佳传动化：减小执行元件输出轴上的等效转动惯量，提高加速能力。2.1概述2021/7/302.2机械传动部件的设计与选择2021/7/302.2机械传动部件的设计与选择一、滚珠丝杠传动二、齿轮传动三、谐波齿轮传动四、同步带传动2021/7/30滚珠螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产

3、生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动或其它直线运动副相比，有下列特点：（1）传动效率高一般滚珠丝杠副的传动效率达90％~95％，耗费能量仅为滑动丝杆的1/3。一、滚珠螺旋传动2021/7/30（2）运动平稳滚动摩擦系数接近常数，启动与工作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，预紧后可消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。（3）工作寿命长滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高硬度(H

4、RC58—62)、高精度，具有较长的工作寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的4~10倍以上。（4）定位精度和重复定位精度高由于滚珠丝杆副摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进行预拉伸以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位精度和重复定位精度。一、滚珠螺旋传动2021/7/30（5）同步性好用几套相同的滚珠丝杆副同时传动几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。（6）可靠性高润滑密封装置结构简单，维修方便。（7）不能自锁用于垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（8）制造工艺复杂滚珠丝杆和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，故制造成本较高。一、滚

5、珠螺旋传动2021/7/301.工作原理与结构一、滚珠螺旋传动滚珠丝杆副结构端盖循环插管循环2021/7/30丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环二种。一、滚珠螺旋传动2021/7/30一、滚珠螺旋传动2021/7/302.滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间

6、隙也有严格要求，以保证其反向传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。通常采用双螺母预紧或单螺母（大滚珠、大导程）的方法，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。一、滚珠螺旋传动2021/7/30(1)双螺母预紧原理根据垫片厚度不同分成两种形式，当垫片厚度较厚时即产生“预拉应力”，而当垫片厚度较薄时即产生“预压应力”以消除轴向间隙。一、滚珠螺旋传动2021/7/30(2)单螺母预紧原理（增大滚珠直径法）为了补偿滚道的间隙，设计时将滚珠的尺寸适当增大

7、，使其4点接触，产生预紧力，为了提高工作性能，可以在承载滚珠之间加入间隔钢球。一、滚珠螺旋传动2021/7/30(3)单螺母预紧原理（偏置导程法）偏置导程法原理如上图所示，仅仅是在螺母中部将其导程增加一个预压量Δ，以达到预紧的目的。一、滚珠螺旋传动2021/7/30目前制造的单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙达0.05mm，而双螺母式的经加预紧力调整后基本上能消除轴向间隙。应用该方法消除轴向间隙时应注意以下两点：（1）预紧力大小必须合适，过小不能保证无隙传动；过大将使驱动力矩增大，效率降低，寿命缩短。预紧力应不超过最大轴向负载的1/3。（2）要特别注意减小丝

8、杠安装部分和驱动部分的间隙，这些间隙用预紧的方法是无法消除的，而它对传动精度有直接影响。一、滚