chap3机械系统部件的选择与设计01.ppt

3.1.机械系统部件的设计要求 3.2.机械传动部件的选择与设计 3.3.导向支承部件的选择与设计 3.4.旋转支承的选择与设计 3.5.轴系部件的选择与设计 3.6.联轴器选择 3.7.机电一体化系统(产品)的机座或机架 3.8.机电一体化系统传动系统设计实例 第三章 机械系统部件的选择与设计 3.1.机械系统部件的设计要求 第三章 机械系统部件的选择与设计 ▲机电一体化系统对机械系统要求：较高的定位精度，良好的动态响应特性(响应要快、稳定性要好)。 ▲典型机电一体化系统通常包括：控制部件、接口电路、功率放大电路、执行元件、机械传动部件、导向支承部件和检测传感部件等。 机械系统的组成 * (1)采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件； (2)缩短传动链，提高传动与支承刚度； (3)选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减小等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力。 (4)缩小反向死区误差。 (5)改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声。 ▲对机械系统要求：低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等。采取以下措施： * 3.2.1.机械传动部件及其功能要求 ▲机械传动部件主要功能：传递转矩和转速。 机械传动部件是（转矩、转速）变换器，使执行元件与负载在转矩与转速得到最佳匹配。 ▲机械传动部件的传动类型、传动方式、传动刚度和传动可靠性对系统的精度、稳定性和快速响应性有影响。 ▲设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件。 3.2.机械传动部件的选择与设计 机 械 传 动 （棉绳索、麻绳索、涤纶绳索、钢丝绳索） （V带传动、平带传动、同步带传动、多楔带传动） 带传动 绳传动 （定传动比和变传动比摩擦轮、 定传动比摩擦轮又分圆柱平、 圆柱槽和圆锥摩擦轮） 摩擦轮传动 齿轮传动 （短节距滚子链、双节距滚子链、 链传动 套筒链、重载传动用弯板滚子链、 齿形链、销合链、无级变速链） 螺旋传动 （滑动螺旋传动、滚动螺旋传动） 谐波传动 （波发生器+柔轮+刚轮） 多点啮合柔性传动 摩 擦 传 动 啮 合 传 动 （直齿、斜齿、人字齿、曲线齿） 3.2.1.1.齿轮传动机构的分类和特点 1.分类 按照两轴间的相对位置，齿轮机构可分为： 平面齿轮机构 用于传递两平行轴之间的运动和动力； 空间齿轮机构 用于传递空间两相交或两交错轴间的运动和动力； 平面齿轮机构外形呈圆柱形，称为圆柱齿轮传动或平行轴齿轮传动。 轮齿排列在圆柱外表面 轮齿排列在圆柱内表面 内啮合齿轮机构 外齿轮直径无穷大时 外啮合齿轮机构 齿轮齿条机构 按照轮齿在圆柱体上排列方向的不同，外齿轮又可分为 直齿圆柱齿轮机构 斜齿轮 直齿轮 斜齿圆柱齿轮机构 人字齿轮机构 传递两交错轴间的运动 交错轴斜齿轮机构 传递两相交轴间的运动 直齿锥齿轮 曲线齿锥齿轮 常用的齿轮机构是定传动比机构，但非圆齿轮机构是一种用于变传动比传动的齿轮机构。其节线不是圆，常用的椭圆形、心形和螺旋线形曲线等。 压力机 自动机床转位机构 2.齿轮传动机构特点 ① 传动比准确、传动平稳 ② 圆周速度范围大（高达300 m/s） ③ 传动功率范围大（几瓦～10万千瓦） ④ 效率高(η?0.98)、使用寿命长、工作安全可靠 ⑤ 可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。 缺点：制造和安装精度高，加工成本高、不宜远距离传动 3.2.1.2.蜗轮蜗杆传动机构 蜗轮蜗杆传动特点： (1)速比大 (2)传动平稳 (3)有自锁作用 (4)效率低 蜗轮蜗杆传动速比 i = n1 / n2 = z2 / z1 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 链传动是由两个具有特殊齿形的链轮和一条挠性的闭合链条所组成的。依靠链和链轮轮齿的啮合而传动，无弹性滑动与打滑现象 。 3.2.1.3.链传动机构 链传动特点： 1)瞬时传动比不恒定，但能保证准确的平均速比。 2) 可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力。 3)传动效率高、链轮轴径向压力较小、结构较紧凑、安装精度要求低； 4）铰链易磨损，使链条的节距变大，造成脱链现象。 链传动适宜平行轴同向回转传动，不宜在载荷变化大场合使用。 3.2.1.4.带传动机构 带传动是用挠性传动带做中间体而靠摩擦力工作的一种传动。带传动的速比计算公式为： i ＝ n1/n2 ＝D2/D1 带传动的特点： 1) 可用于两轴距离较远的传动； 2) 带本身具有弹性，可以缓和冲击和振动，传