02机电一体化系统的机械传动.ppt

机电一体化系统设计;第二章机械系统部件的选择与设计（含工业机器人）;2.1 机械系统部件设计要求;（2）良好的动态响应特性— 响应快、稳定性好。 要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才能及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，使其准确地完成任务。要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。 (3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。 （4）高的谐振频率、合理的阻尼比。 ;; （4）尽可能地减小或消除传动误差和反转误差、减少支承变形，最终缩小反向死区误差。 （5）改进和合理设计支承件和机架结构，提高刚度、减少振动和噪音。 ;2.2机电一体化系统的机械结构及功能 ;（一）机械系统组成 1、传动结构：主要功能是传递能量和运动 ，是一种力、速度变换器。 2、导向机构：支撑和限制运动部件按给定的运动要求和给定的运动方向运动，为机械系统中各运动装置安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。 ; 3、支 承 件：机座或机架是支承其他零部件的基础部件。它既承受其它零部件的重量和工作载荷，又起保证零件相对位置的基准作用。 三者功能总结：实现传递运动和动力，支撑和导向，联系机电一体化系统各部件并实现其构造功能。 ; 1、 机械传动部件的主要功能是传递转矩和转速； 2、它的实质是一种转矩、转速变换器； 3、它的目的是使执行部件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。 4、对传动件的要求：间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递扭矩大。;;（三）丝杠螺母机构基本传动形式; 滑动丝杠螺母机构：结构简单、加工方便、成本低，且有自锁功能，但摩擦阻力较大、传动效率低(30%~40%)。 滚动丝杠螺母机构：结构复杂、成本高、无自锁功能，但摩擦阻力小、传动效率高（92%~98%）、传动精度高。;4、丝杠螺母机构传递运动的基本条件;5、丝杠螺母传动的类型与特点; 2)丝杆转动、螺母移动如图b所示，该传动形式需要限制螺母的转动，故需导向装置。 其特点是结构紧凑、丝杆刚性较好??适用于工作行程较大的场合。;3)螺母转动、丝杆移动 如图c所示，该传动形式需要限制螺母移动和丝杆的转动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，故应用较少。 ;图 丝杠螺母机构基本传动形式;图 差动传动原理;(四)、滚动螺旋传动;图 滚珠丝杠副的构成原理 1-反向器 2-螺母 3-丝杠 4-滚珠 ;（3）、滚珠丝杠的特点 滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比有如下特点： 优点： ①传动效率高（0.9～0.95）； ②传动精度高； ③摩擦小、不易磨损，寿命长； ④运动的可逆性； ⑤结构复杂，工艺性差，成本高。 ⑥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)； ⑦运动平稳。 缺点：不能自锁，传动可逆，在用作升降传动机构时，需要采取制动措施。;2、滚珠丝杠副的典型结构类型 滚珠丝杠副的结构类型可以从①螺纹滚道的截面形状、 ②滚珠的循环方式和③消除轴向间隙的调整方法进行区别。 （1）、螺纹滚道型面(法向)的形状及主要尺寸 ;单圆弧滚道和双圆弧滚道的结构特点;（2）、滚珠的循环方式 ;结构：; b,外循环方式; 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 ;5、消除间隙和调整预紧 ;;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 ;2）双推一双推式 ;3）双推——简支式 ;4）双推——自由式;（2）、轴承的组合安装支承示例;;;;（3）、制动装置;图 电磁——摩擦制动装置原理图 ;7、滚珠丝杠副的密封与润滑 ;8、滚动螺旋传动的设计计算;（2）、滚珠丝杠副结构尺寸的选择 选用滚珠丝杠副时通常主要选择的公称直径d0和基本导程l0。 ①公称直径d0应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择。螺纹长度ls在允许的情况下要尽量短，一般ls/d0小于30为宜； ②基本导程l0应按承载能力、传动精度及传动速度选取，l0大承载能力也大，l0小传动精度较高。要求传动速度快时，可选用大导程滚珠丝杠副。; （3）、滚珠丝杠副的选择步骤 选用时，必须知道实际的工作条件（已知参量）： * 最大的工作载荷Fmax（或平均