机械系统设计ppt课件.pptx

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1、机械系统设计赵建村指导教师：于金第三章1目录1.概述2.常用传动机构的设计与选用3.导向支承机构设计4.执行机构设计5.机械设计实例2机械系统组成：1传动机构2导向支撑机构3执行机构3.1概述3机电一体化对机械系统的基本要求1高精度2低惯性3稳定性4较大的刚度、良好的可靠性、体积小、寿命长等43.2常用传动机构的设计与选用常用的传动机构：1同步带2精密齿轮3谐波齿轮4滚珠丝杠53.2.1同步带传动机构设计3.2.1.1同步带传动特点结构特点是在带的工作面及带轮外周上制成齿形，通过带齿与轮齿的啮合实现

2、运动和动力传递与变换，同步带内采用了承载后无弹性伸长的材料做强力层，以保持带的节距不变，使主动带轮、从动带轮能做无滑差的同步传动。6Diagram同步带传动特点缺点：1安装要求高2帯与带轮需要加工成齿形，制造工艺复杂等优点：1传动比准确2传动效率高3传动平稳4使用范围广5维护保养方便73.2.1同步带传动机构设计3.2.1.2同步带的分类按用途分为：一般用同步带传动（梯形齿）高转矩同步带传动（圆弧齿）特殊用途同步带传动按尺寸规格分：模数制节距制83.2.1.3同步带及带轮结构（1）同步带的结构a强力

3、层它是带的抗拉元件，用来传递动力并保证带的节距不变，故多采用有较高抗拉强度，较小伸长率的材料制造，目前采用的有钢丝、尼龙、玻璃纤维等b带齿与带背带齿为啮合元件，带背用来连接带齿、强力层，并在工作中承受弯曲。因此要求有较好的抗剪切、抗弯曲能力以及较高的耐磨性与弹性。常用的材料有氯丁橡胶，聚氨酯橡胶等c包布层在氯丁橡胶制成的同步带上，其齿面覆盖一层包步，以增加带齿的耐磨性及带的抗拉强度，其材料多用尼龙帆布、锦纶布等制成。9（2）带轮结构a带轮的齿数带轮齿数和带轮的节距控制带轮的直径b带轮的节线与节圆直径

4、同步带上通过强力层中心、长度不发生变化的线成为节线。当同步带包绕在带轮上时。带轮上与带的节线相切、并与节线作纯滚动的圆称为带轮的节圆。在节圆上度量所得的相邻两齿对应点的距离称为节距（Pb）。三者关系：Z—带轮齿数d—带轮节圆直径Pb—节距c带轮齿顶圆d0=d-2a10d带轮宽度（3）带轮的标记113.2.1.4同步带传动设计计算同步带传动计算主要是限制单位宽度拉力，以保证带的使用寿命，当啮合齿数少时，需考虑带齿的剪切和磨损。主要是根据同步带传动所需传递的名义功率、主动带轮转速、传动比、对传动中心距的

5、要求、传动的工作条件等确定同步带的型号、节距、带长、中心距、带宽及主动、从动轮齿数、直径等参数。（1）设计功率的确定按照传动使用的原动机与工作机，考虑到不同的运转时间，将所传递的名义功率诚意相应的修正系数极为设计功率（2）确定带的型号与节距根据设计功率和小带轮转速，有同步带选型图确定所需带的型号。然后查出对应的同步带节距。（3）确定带轮的直径和帯节线长1选择带轮齿数Z1、Z22计算带轮节圆直径3确定同步带的节线长度4计算精确中心距5计算小带轮啮合齿数12（4）确定带宽1）确定同步带额定功率2）确定实

6、际所需带宽（5）带的工作能力检验133.2.2精密齿轮传动机构设计机电一体化齿轮传动系统，要研究它的动力学特性，从而获得高精度、高稳定性、高速性、高可靠性和低噪声的齿轮传动系统。1.总传动比的确定齿轮传动机构总传动比应满足伺服电机与负载之间的位移及转矩、转速的匹配要求。由于负载特性和工作条件不同，齿轮传动机构的最佳总传动比有不同的原则。两个原则：按负载加速度最大原则确定总传动比按给定脉冲当量或伺服电机确定总传动比14（1）按负载加速度最大原则确定传动比用于伺服系统的齿轮系是一种力矩变换器，其输入是电

7、机的高速低转矩，输出为低速高转矩，并借此驱动负载。因此，不但要求齿轮系在传动转矩时有足够的强度；还要求其转动惯量尽量小，以便在获得同一加速度时转矩要小。即在同一驱动功率时，其加速度响应最大。15设齿轮系的传动效率为η，传动比i＞1，即式中——分别为电机的转角、角速度、角加速度；——分别为负载的转角、角速度、角加速度。令Tc和Tf换算到电机轴上分别为Tc/i和Tf/i，JL换算到电机轴上Jl/i2令16简化之，令η=1，上式表明：齿轮系传动比的最佳值就是将负载转动惯量换算到电机轴上的惯量恰好等于电机转

8、子惯量，这就能达到惯性负载和力矩源的最佳匹配。左图表示上述计算模型的物理意义。用于加速惯性负载的力矩，就是电机力矩与摩擦力矩之差。事实上，考虑工程实际中的各种意外因素，实际传动比可能比计算值低，这样获得的负载加速度就不会超过其最大值。另外，为减小作用于负载的干扰力矩，可以选用较大的传动比。17（2）按给定的脉冲当量或伺服电机确定总传动比对于开环控制系统，当系统的脉冲当量及步进电机的步距角已确定时，可计算出相应的传动比：伺服传动系统齿轮的总传动比：----丝杠导程---