第3章节-机电一体化机械系统设计(机电一体化系统设计-冯浩).ppt

选择E级精度，查表及求解各项系数得： 寿命按每年工作300天，每天两班，每班8h，开机率为0.8，则： 根据工作台中立为2kN，计算4个滑块的载荷： 取最大值P4=3.098kN，计算需要的动载荷： 再根据需要的动载荷Ca，查相关表格选用相应的直线滚动导轨副。 闭式液体静压导轨工作原理图 4 静压导轨 在使用静压导轨时，必须保持油液或空气清洁，并且注意防止机械使用处温度的剧烈变化，以免引起液体静压导轨油液黏度变化和气体静压导轨空气压力变化。静压导轨还应有良好的防护措施。 3.3.3 支承件(机身) (一)支承件应满足的基本要求 支承件是支承其他零部件的基础构件，如机床的床身、底座、立柱、工作台及箱体等。支承件既承受其它零部件的重量和工作载荷，又起保证各零部件相对位置的基准作用。支承件多采用铸件、焊接件或型材装配件，其基本特点是尺寸较大、结构复杂、加工面多、几何精度和相对位置精度要求较高。在设计时，首先应对某些关键表面及其相对位置提出相应的精度要求，以保证产品总体精度。其次，支承件的变形和振动将直接影响产品的质量和正常运转，故应对其刚度、热变形和抗振性提出下列基本要求： (1)应有足够的刚度 支承件受力后的变形不得超过一定的数值，以保证各部件问的相对位移不超过允许误差，也就是说支承件要有足够的静刚度。 (2)应有较小的热变形 当支承件受热源的影响时，如果热量分布不均匀，散热性能不同，就会由于不同部位有温差而产生热变形，影响整机的精度。为了减小热变形，一是控制热源，二是采用热平衡的办法，控制各处的温差，从而减小其相对变形。 (3)稳定性好 支承件的稳定性是指能长时间地保持其几何尺寸和主要表面相对位置的精度，以防止产品原有精度的丧失。为此，应对支承件进行时效处理来消除产生变形的内应力。 (4)工艺性好，成本低，符合人机工程的要求。 (5)应有足够的抗振性 当支承件受振源的影响而发生振动时，会使整机晃动，使各主要部件及其相互间产生弯曲或扭转振动，尤其当振源振动频率与整机固有频率重合时，将产生共振而严重影响系统的正常工作和使用寿命，所以支承件应有足够的抗振性。 动刚度是衡量抗振性的主要指标。提高支承件的抗振性可采取如下措施： ①提高固有振动频率，以避免产生共振。提高固有振动频率的方法是提高静刚度与重量的比值，即在保证足够静刚度的前提下尽量减轻重量。 ②增加阻尼，因为增加阻尼对提高动刚度的作用很大。 ③采取隔振措施，如用减振橡胶垫脚、用空气弹簧隔板等。 (二)支承件的材料 1．灰铸铁 灰铸铁的铸造性好，便于铸成复杂形状；内摩擦大，阻尼作用大，有良好的抗振性；价格便宜。采用铸件的缺点是要制造木模，成本高，周期长，只有在成批生产时才合算；铸造易出废品，如有时会出现缩孔、气泡、沙眼等缺陷；铸件的加工余量大，机械加工费用大。 2．钢 用钢材焊成的支承件造型简单，对单件小批生产适应性强，其生产周期比铸件缩短30％～50％，所需制造设备简单，成本低；钢的弹性模量比铸铁的大，在同样载荷下，壁厚可做得比铸铁的薄，重量轻(比铸铁约轻20％～50％)，使固有频率提高。但钢的阻尼作用比铸铁差，在结构上需采取防振措施；钳工工作量大；成批生产时，成本较高。 3．其它材料 近年来，天然岩石已广泛作为各种高精度机电一体化系统的机座材料。如三坐标测量机的工作台、金刚石车床的床身等就采用了高精度的花岗岩材料。目前，国外还出现了采用陶瓷材料作支承件。天然岩石及陶瓷的优点很多：经过长期的自然时效，残余应力极小，内部组织稳定，精度保持性好；阻尼系数比钢大约15倍，抗振性好；耐磨性比铸铁高5～10倍，耐磨性好；膨胀系数小，热稳定性好。其主要缺点是；脆性较大，抗冲击性差；油、水易渗入晶体中，使岩石产生变形。 3.4 精密机械的精度设计和误差分配 精密机械精度设计的基本任务是精度分配和误差补偿。 精度分配是根据产品允许的总误差，将其经济、合理地分配到各零部件上，并制定各零部件的公差和技术要求。 误差补偿的目的是减小或消除部分误差，从而达到总精度的要求。 3.4.1 产品精度分配依据和步骤 产品精度分配的依据有以下几个方面： 由产品的使用性能要求和有关精度标准确定其精度指标和总技术条件。 产品的工作原理、机械结构装配图及有关零部件图。它们提供了误差源的总数，各误差源对产品误差的影响程度，以及误差之间相互补偿的可能性等。 产品制造厂的技术水平，产品使用的环境条件等。 产品的经济性