机电一体化系统的机械系统.pdfVIP

第二章机电一体化系统的机械系统部

件的选择与设计

第一节机电一体化系统对机械系统部件的要求

第二节机械传动部件的选择与设计

第三节导向支承部件的选择与设计

第四节旋转支承部件的选择与设计

第五节轴系部件的选择与设计

第六节机电一体化系统〔产品〕的机座或机架

.

第一节机电一体化系统对机械系统部件的要求

一、典型机电一体化系统的组成：

控制部件，接口电路，功率放大器，执行元件，

机械传动部件，导向支承部件，检测传感部件。

二、机械系统的组成：

线性传动部件；非线性传动部件；导向支承部件；

旋转支承部件；轴系；机座；机架

三、机械系统部件的要求：

较高的定位精度；良好的动态响应特性〔响应速

度快，稳定性好〕；无间隙、低摩擦、低惯量、

高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等。

.

四、采取的措施：

1〕采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；

如采用滚珠丝杠副；滚动导向副；动〔静〕压导

向支承

2〕缩短传动链，提高传动与支承刚度；

如采用大扭矩、宽调速的伺服电机直接与丝杠螺

母副连接以减少中间传动机构；加预紧的方法

提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动与支承刚度。

3〕选用最正确传动比，以到达提高系统分辨率、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；

4〕缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙，减少支

承变形的措施。

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。

如采用复合材料等来提高刚度和强度，减轻重量、

.

缩小体积使结构紧密化，以确保系统的小型化、轻量

第二节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

1.类型：螺旋传动，齿轮传动，同步带传动，

非线性传动部件

2.功能：传递转矩和转速；实质上是一种转矩、

转速变化器。

3.目的：使执行元件与负载之间在转矩和转速方

面得到最正确匹配。

4.作用：机械传动部件的传动类型、传动方式、

传动刚性以及传动可靠性对机电一体化系统的

精度、稳定性和快速响应性有重大影响。

5.设计和选择要求：传动间隙小、精度高、体积

小、重量轻、运动平稳、传递转矩大。

.

二、丝杠螺母机构〔螺旋传动机构〕根本形式

1.传动功能：旋转运动直线运动；传递能量及运动

2.分类：

1)滑动丝杠螺母机构：结构简单、加工方便、制造本钱低，

具有自锁功能，但摩擦阻力矩大、传动效率低〔30%-

40%〕。

2)滚珠丝杠螺母机构：传动效率高、摩擦阻力矩小、轴

向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用

寿命长；但结构复杂，制造本钱高，不能自锁〔具有

传动的可逆性，在用作升降传动机构时，需采用制动

措施〕。在机电一体化系统中应用广泛。

3.5种根本传动形式(按丝杠和螺母相对运动的组合情况分

)：

1)螺母固定、丝杠转动并移动：螺母本身起着支承作用，

结构简单，传动精度较高，刚性差，适用于行程较小

的场合。.

3)螺母转动、丝杠移动：需限制螺母移动和丝杠转动，结构复杂

且占用轴向空间较大，应用较少。

4)丝杠固定、螺母转动并移动：结构简单、紧凑，使用不方便。

5)差动传动：多用于各种微动机构

.

三、滚珠丝杠传动部件

1.简述：是一种新型螺旋传动机构；由丝杠、螺母、滚珠、反向

器组成；当丝杠转动时，带动