机电一体化系统设计+第2章+机械系统部件的选择与设计ppt课件.ppt

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1、机电系统的支承部件包括导向支承部件、旋转支承部件和机座机架。（一）支承件设计的基本要求1．应具有足够的刚度和抗振性刚度是抵抗载荷变形的能力。抵抗恒定载荷变形的能力称为静刚度；抵抗交变载荷变形的能力称为动刚度。机座或机架的静刚度，主要是指它们的结构刚度和接触刚度。动刚度与静刚度、材料阻尼及固有振动频率有关。2.3导向支撑件的选择与设计2．应具有较小的热变形和热应力设备在工作时由于传动系统中的齿轮、轴承，以及导轨等因摩擦而发热，电动机、强光灯、加热器等热源散发出的热量，都将传到支承件上，由于热量分布，散发的不均匀，支承件各处温度不同，由此

2、产生热变形、影响系统原有精度。对于数控机床及其它精密机床，热变形对机床的加工精度有极其重要的影响。在设计这类设备时，应予以足够的重视。2.3支撑件的选择与设计3．耐磨性为了使设备能持久地保持其精度，支承件上的导轨应具有良好的耐磨性。因此对导轨的材料、结构和形状，热处理及保护和润滑等应作周密的考虑。4．结构工艺性及其它要求设计支承件时，还应考虑毛坯制造、机械加工和装配的结构工艺性。正确地进行结构设计和必要的计算以保证用最少的材料达到最佳的性能指标，并达到缩短生产周期，降低造价，操作方便，搬运装吊安全等要求。2.3支撑件的选择与设计支承件

3、的材料，除应满足上述要求外，还应保证足够的强度、冲击韧性和耐磨性等。目前常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天然和人造花岗岩、预应力钢筋混凝土等。1．铸铁铸造可以铸出形状复杂的支承件，存在铸铁中的片状或球状石墨在振动时形成阻尼，抗振性比钢高3倍。但生产铸铁支承件需要制作木模、芯盒等，制造周期长，成本高，故适宜于成批生产。（二）支承件的材料选择2．钢板与型钢用钢板与型钢焊接成支承件，生产周期比铸造快1.7~3.5倍，钢的弹性模量约为铸铁的2倍，承受同样载荷，壁厚可做得比铸件薄，重量也轻。但是，钢的阻尼比只为铸铁的约1/3，抗振性差，结构和焊缝

4、上要采取抗振指施。2.3支撑件的选择与设计3．天然和人造花岗岩天然花岗岩的优点：性能稳定，精度保持性好。由于经历长期的自然时效，残余应力极小，内部组织稳定；抗振性好，阻尼比钢大15倍；耐磨性比铸铁高5~10倍；导热系数和线膨胀系数小，热稳定性好；抗氧化性强；不导电；抗磁；与金属不粘合，加工方便，通过研磨和抛光容易得到很高的精度和表面粗糙度。目前用于三坐标测量机和印刷板数控钻床等。用作气浮导轨的基底很理想。主要缺点:结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆性较大，油和水等液体易渗入晶界中，使岩石局部变形胀大，难于制作形状复杂的零件。4．

5、预应力钢筋混凝土主要用于制造不常移动的大型机械的机身、底座、立柱等支承件。预应力钢筋混凝土支承件的刚度和阻尼比较之铸铁大5倍，抗振性好，成本较低。但钢筋的配置对支承件影响较大，应按弹性理论或有限元法所得的主应力方向进行钢筋的配置。制作时混凝土的保养方法也影响性能，混凝土耐腐蚀性差，油渗导致疏松，表面应喷漆或喷涂塑料，脆性也较大。使用条件较为严格方能保持工作寿命。2.3支撑件的选择与设计2.3.1　导向支承部件导向支承部件的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。这样的部件通常被标为导轨副，简称导轨。导轨副主要由承

6、导件1和运动件2两部分组成，如图2-20所示。运动方向为直线的被称为直线导轨副，为回转的被称为回转运动导轨副。常用的导轨副种类很多，按其接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨等。图2-20导轨副的组成1－承导件2－运动件1.导轨副的分类常用导轨结构形式2.导轨的基本要求（6项）：导向精度高刚度好：运动轻便平稳：耐磨性好：温度变化影响小：结构工艺性好：导向精度高：导轨按给定方向运动的准确程度要高；导向精度的高低，主要取决于导轨的结构类型、导轨的几何精度和接触精度、导轨的配合间隙、油膜厚度和油膜刚度、导轨和基础件的刚度

7、和热变形等。直线运动导轨的几何精度(3项)：导轨纵向直线度导轨横向直线度导轨面间的平行度②刚度导轨的刚度就是抵抗载荷的能力。抵抗恒定载荷的能力称为静刚度；抵抗交变载荷的能力称为动刚度。在恒定载荷作用下，物体变形的大小，表示静刚度的好坏。导轨变形一般有自身、局部和接触三种变形。导轨局部变形发生在载荷集中的地方，因此，必须加强导轨的局部刚度。可用加大尺寸、添加辅助导轨或施加预载荷等方法提高刚度；③精度的保持性精度的保持性主要由导轨的耐磨性决定。导轨的耐磨性是指导轨在长期使用后，应能保持一定的导向精度。导轨的耐磨性，主要取决于导轨的结构、材

8、料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力情况等；提高导轨的精度保持性，必须进行正确的润滑与保护。采用独立的润滑系统自动润滑已被普遍采用。防护方法很多，目前多采用多层金属薄板伸缩式防护罩进行防护。机电一体化系统和