机电一体化系统的机械系统部件选择与设计ppt课件.ppt

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1、第二章机电一体化系统的机械系统部件选择与设计机械工程与自动化学院2.1概述机电一体化系统的机械系统的要求：高定位精度、良好的动态响应机械系统传动部件线性传动：齿轮、丝杠螺母、蜗轮蜗杆非线性传动：连杆机构、凸轮机构支承部件：导向支承、旋转支承轴系架体具体要求：无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼等采取的措施：采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；缩短传动链，提高传动与支承刚度；丝杠预紧；选择最佳传动比，提高分辨率，降低等效转动惯量；缩小反向死区；改进支承结构，提高刚度，减小振动和噪声。2.2机械传动部件的选择与设计一、机械传动部件及其功能要求1精密化

2、3小型化轻量化2高速化二、丝杠螺母机构的基本传动形式三、滚珠丝杠副传动部件1、滚珠丝杠副的组成及特点1-反向器2-螺母3-丝杠4-滚珠滚珠丝杠副构成原理2、滚珠丝杠副的典型结构丝杠螺母机构（滑动摩擦）结构滚珠丝杠（滚动摩擦）滚珠反向方式外循环12内循环滚道型面（法向）的形状单圆弧双圆弧滚珠丝杠副特点传动效率高：90%~95%运动可逆性好，正负效率相同刚度高、无爬行、运动平稳性好传动精度高、温升变形小摩擦小、寿命长使用范围广缺点无自锁能力旋转-直线运动的转换-----螺旋传动部件功能要求13旋转运动直线运动丝杠螺母机构(螺旋传动机构)滑动摩擦机构滚动摩擦机构滑动摩擦和滚

3、动摩擦机构特点滚珠丝杠螺母副将滑动摩擦改变为滚动摩擦，既保持了螺旋传动的特点，又克服了普通丝杠螺母副功能上的不足，使之得到了十分广泛的应用。滚动螺旋传动是在螺杆与螺母之间放入适量的滚动体，于是螺纹之间的摩擦变为滚动摩擦，从而提高了传动精度和传动效率。14外循环15反向器3、滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整与预紧双螺母螺纹预紧调整1一锁紧螺母；2一调整螺母2)双螺母齿差预紧调整1-套筒2-内齿轮3-螺母4-丝杠3)双螺母垫片调整预紧1-垫片2-螺母4)弹簧式自动调整预紧5)单螺母变位导程自顶预紧和单螺母滚珠过盈预紧4、滚珠丝杠螺母副支承方式的选择1)单推一单推式2)双推--

4、-双推式3)双推---简支式4）双推-自由式轴承的组合安装示例简易单推-单推式支承双推---简支式支承双推---双推式支承滚珠丝杠螺母副的制动方式制动方式1、采用具有制动装置的伺服驱动电机2、采用超越离合器3、采用电磁离合器电磁—摩擦制动装置原理5、滚珠丝杠螺母副设计选择要点①计算最大动载荷Q②确定丝杠名义直径D及长度L③确定导程t④确定支承结构⑤刚度校核⑥预紧力的确定⑦丝杠稳定性和临界转速⑧防尘与润滑5、滚珠丝杠螺母副设计选择要点1)计算最大动载荷Q考虑工作载荷、工作转速及工作时间，确定最大动载荷Q；丝杠承载能力与工作寿命及载荷特性有关。2)确定丝杠名义直径D及长度

5、L据最大动载荷与承载能力确定名义直径长度由工作长度确定。5、滚珠丝杠螺母副设计选择要点3)确定导程t考虑脉冲当量和传动效率4)确定支承结构5)刚度校核接触刚度和拉压刚度5、滚珠丝杠螺母副设计选择要点6)预紧力的确定预紧力的大小为设计的最大轴向载荷的1/37)丝杠稳定性和临界转速8)防尘与润滑四、齿轮传动部件1、齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择，使用齿轮传动的目的：1）转速、转矩的匹配2）负载匹配惯量负载JL，电机轴JC。则JL/Jc<1（闭环）JL/Jc<0.4~0.6（开环）3）在开环系统中得到所需的脉冲当量i=αI0/(3600δ)2、各级传动比的

6、最佳分配原则1）重量最轻原则2）输出轴转角误差最小原则3）等效转动惯量最小原则钢带式传动36当工作行程不大时，通过一些比较巧妙的结构设计就可以将钢带分别固定在相应的传动件上，达到无反向传动间隙、完全刚性传动的目的。3、齿轮传动间隙的调整方法1普通传动2伺服传动齿轮啮合朝两个方向齿轮啮合朝一个方向间隙进给系统的位移值之后于指定值反向时，出现反向死区间隙滞后量可补偿，但反向时会是伺服系统产生振荡而不稳定开环中闭环中1)圆柱齿轮传动1）偏心套调整法1-偏心套;2-电动机;3-减速箱;4-减速齿轮5-减速齿轮2)轴向垫片调整法1-齿轮2-齿轮3-垫片4-电动机3)双片薄齿轮错

7、齿调整法周向拉弹簧错齿调整1-短柱2-弹簧3-薄片齿轮4-薄片齿轮斜齿轮传动1）可拉弹簧式1-齿轮2-齿轮3-凸耳4-弹簧5-螺母6-螺母7-螺钉2)垫片错齿调整1-薄片齿轮2-薄片齿轮3-宽齿轮4-垫片3)轴向压弹簧错齿调整1-薄片齿轮2-薄片齿轮3-宽齿轮4-调整螺母5-弹簧谐波齿轮减速器45工作原理主要组成元件工作过程实用产品挠性传动部件46在机电一体化系统中，除滚珠丝杠副、齿轮传动副外，同步齿形带传动、钢带传动、链条传动、钢丝绳/尼龙绳传动等。特点：结构简单、可实现高速传动、传动功率较低、传动效率高、传动平稳、吸振且噪音低、维修使用方便，但安