第2章讲-机械系统设计-new.ppt

第2章 机械部件的选择与设计;机械系统组成： 减速装置、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件 导向支承部件 旋转支承部件 轴系及架体;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 选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少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。 缩小反向死区误差 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;2.1 机械传动部件的选择与设计;传动机构及其功能（▲：为选择）;丝杠螺母机构又称螺旋传动机构,用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。 传递能量为主螺旋传动机构的(如螺旋压力机、千斤顶等) 传递运动为主的螺旋传动机构(如工作台的进给丝杠) 调整零件之间相对位置的螺旋传动机构;丝杠螺母机构分为: 滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。;1)螺母固定、丝杆转动并移动 2)丝杆转动、螺母移动 3)螺母转动、丝杆移动 4)丝杆固定、螺母转动并移动 5)差动传动方式;1．滚珠丝杠副的组成及特点;优点: 摩擦阻力矩小、传动效率高 轴向刚度高(即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙) 运动平稳; 定位精度和重复定位精度高; 不易磨损; 使用寿命长.;;; 2．滚珠丝杠副的典型结构类型;(2)滚珠的循环方式 内循环和外循环;浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副。;外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杆螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。从结构上看，外循环有以下三种形式：;2)插管式; 3)端盖式; 3．滚珠丝杠副的主要尺寸参数; 4．滚珠丝杠副的精度等级及标注方法;; 尺寸系列，国际标准化组织(ISO／DIS3408-2-1991)和GB/T 17587.2-1998中规定： 公称直径(mm)：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，160及200。 公称基本导程(mm)：1，2，2．5，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40。尽可能 优先选用：2.5，5，10，20及40。; 行程偏差的验收检验项目（GB/T 17587.3-1998（与ISO3408-3：1992）同）;行程偏差和变动量（部分）;; (1)双螺母螺纹预紧调整式; (2)双螺母齿差预紧调整式;(3)双螺母垫片调整预紧式; (4)弹簧式自动调整预紧式; (5)单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式;6 滚珠丝杠副支承方式的选择;典型支承方式;2)双推一双推式 两端分别安装止推轴承与深沟球轴承的组合，并施加预紧力，其轴向刚度最高。;3)双推一简支式 一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合，另一端仅安装深沟球轴承，其轴向刚度较低，使用时应注意减少丝杠热变形的影响。; 4)双推一自由式 一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合，另一端悬空呈自由状态，故轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装的丝杠传动系统。; (2)轴承的组合安装支承示例;;;(3)制动装置 因滚珠丝杠传动效率高，无自锁作用，故在垂直安装状态，必须设置防止因驱动力中断而发生逆传动的自锁、制动或重力平衡装置。; (1)滚珠丝杠副结构的选择 根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构型式。例如当允许有间隙存在时(如垂直运动)可选用具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副；;(2)滚珠丝杠副结构尺寸的选择;(3)滚珠丝杠副的选择计算;1)承载能力选择; 2)压杆稳定性核算;3)刚度的验算;式中：E——钢的弹性模量，2．1×105MPa： S——丝杠的最小截面积，cm2： M——扭矩，N·cm； I——丝杠的小径d1的截面惯性矩： △L的单位为cm； “+”号用于拉伸时，“-”号用于压缩时。;齿轮传动部件是转矩、转速和转向的变换器。;Tm;额定转矩为Tm、转子转动惯量为Jm，负载惯量为JL、负载转矩为TLF的负载的计算模型，电动机轴上的加速转矩为Ta。 ;求得使负载加速度为最大的i值，即 ; 2．齿轮传动链的级数和各级传动比的分配 ;齿轮系中各转动惯量换算到电动机轴上的等效转动惯量;当;按此原则计算的各级传动比也是按“先小后大”次序分配，可使其结构紧凑。;(2)重量最轻原则;要保证传动装置的重量最轻，应在总传动比已确定的条件下，首先确定最佳级数，再分配各级传动比，并使各级传动比相等。;(3)输出轴转角误差最小原则 在减速传动链中，从输入端到输出端的各级传动比应为“前小后大”，且末端两级传动比应尽可能大，齿轮副精度应提高，这样可减小齿轮的加工误差、安装误差、回转