2_机电一体化系统的机械系统部件选择与设计.ppt

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 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 滚珠反向方式 外循环 滚道型面（法向）的形状 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 旋转-直线运动的转换 -----螺旋传动部件功能要求 滑动摩擦和滚动摩擦机构特点 外循环 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---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Q ② 确定丝杠名义直径D及长度L ③ 确定导程t ④ 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1/3 7) 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 3、齿轮传动间隙的调整方法 间隙 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 挠性传动部件 同步齿形带传动 同步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点的传动零件。由于同步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点的传动零件。 同步带传动的优缺点： 工作时无滑动，有准确的传动比