机械部分课件

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1、第二章机械系统设计§2.1概述一.机电一体化对机械系统的基本要求3.稳定性好、可靠性高、阻尼合适、体积小、重量轻、寿命长等2.响应快、摩擦小、惯量小、谐振频率高（高接触刚度，可避免共振）1.精度高、刚度高、无间隙(尽可能小)二.机械系统的组成1.传动机构2.导向机构：起导向与支承作用3.执行机构第二章机械系统设计§2.2传动机构设计一.无侧隙齿轮传动机构（一）直齿圆柱齿轮传动机构1.偏心轴套调整法偏心轴套电动机2.双片薄齿轮错齿调整法§2.2传动机构设计§2.2传动机构设计（二）斜齿轮传动机构1.垫片调整法2.轴向压簧调整法§2.2传动机构设计宽齿轮应为人字形齿

2、轮（三）锥齿轮传动机构§2.2传动机构设计1.轴向压簧调整法§2.2传动机构设计2.周向弹簧调整法§2.2传动机构设计（四）齿轮齿条传动机构小齿轮1、6分别与齿条7啮合,与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合,通过预载装置4向齿轮3上预加负载,使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动,从而带动小齿轮1、6转动,其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右两侧,消除了齿侧间隙。§2.2传动机构设计三.滚珠丝杠副传动机构（一）工作原理及结构内循环式：滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触§2.2传动机构设计外循环式：滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环，可分为螺旋槽式、插管式和端

3、盖式三种。上图为螺旋槽式§2.2传动机构设计插管式外循环§2.2传动机构设计端盖式外循环§2.2传动机构设计（二）滚珠丝杠副的特点1.传动效率高，可达90%~95%，而滑动丝杠副的传动效率约为30%~40%。2.运动具有可逆性，直线运动与回转运动可互相转换。3.系统刚度好。4.传动精度高，滚珠丝杠副可加工出高精度，又由于其摩擦力小,工作时螺杆的热变形小，螺杆尺寸稳定，并且经预紧后，可得到无间隙传动，因而具有较高的传动精度与定位精度。5.使用寿命长、可靠性高6.不能自锁，用于垂直升降传动时，需附加制动装置。7.制造工艺复杂，成本较高。通过预紧获得高传动刚度§2

4、.2传动机构设计（三）滚珠丝杠副轴向间隙的调整和加预紧力的方法1.垫片调隙式§2.2传动机构设计2.螺纹调隙式§2.2传动机构设计3.齿差调隙式当两个螺母按同方向转过一个齿时,其相对轴向位移为Ph为导程。如果z1=99,z2=100,Ph=5mm,则ΔL=0.5μm。可见,这种方法的特点是调整精度很高,工作可靠,但结构复杂,加工工艺和装配性能较差。§2.2传动机构设计（四）滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级及标注方法1.主要尺寸标称直径D0：滚珠中心圆直径。如南京工艺装备厂生产的FFZD405-3-D3/1400*900滚珠丝杠副的标称直径D0为40mm，导程为

5、5mm，承载滚珠为3圈，D级精度，检验1~3项，右旋，丝杠全长为1400mm，螺纹长900mm。各相关尺寸可由设计手册或厂家网站查得。2.精度等级分为C、D、E、F、G、H级，C级最高，H级最低3.标注方法§2.2传动机构设计（五）滚珠丝杠副的安装支承方式的选择a图为一端固定、一端自由，刚度最低b图为一端固定、一端游动，刚度较高c图为两端推力轴承，刚度较高d图为两端固定，刚度最高§2.2传动机构设计§2.2传动机构设计§2.2传动机构设计§2.2传动机构设计（六）滚珠丝杠副的设计计算§2.2传动机构设计例：试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副，已知平均工作载荷Fm

6、=3800N，丝杠工作长度L=1.2m，平均转速nm=100r/min，最大转速nmax=10000r/min，使用寿命Lh’=15000h，丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58~62HRC，传动精度要求σ=±0.03mm§2.2传动机构设计§2.2传动机构设计四.锥环无键联轴器定心性好、承载能力高、传递功率大、转速高、寿命长、具有过载保护、能承受振动和冲击、使用方便。§2.2传动机构设计五.软轴传动由几层紧密缠绕在一起的弹簧钢丝层构成，相邻钢丝层的缠绕方向相反。传动时一层钢丝拧紧，另一层钢丝拧松，从而钢丝层互相压紧在一起，传递转矩。适合灵活在两个轴线不重合的轴间

7、传动，能弯曲绕过障碍物。§2.2传动机构设计六.同步齿形带传动传动精度高、效率高、能传递较大力七.谐波齿轮减速器由波发生器、刚轮和柔轮构成，传动时柔轮产生的弹性变形波近似于谐波，故称谐波齿轮减速器。§2.2传动机构设计§2.2传动机构设计§2.2传动机构设计柔轮和刚轮的齿距相同，但齿数不等，设刚轮齿数为100，柔轮齿数为98，当刚轮固定，波发生器以速度n1转动，则柔轮转速n2满足：当波发生器转1圈（360°）时，柔轮啮合了100个齿，转动故，柔轮转动方向与波发生器相反。谐波齿轮减速器的工作过程特点：传动比大，可达50～500；同时啮合的齿效多，承载能力大；侧隙小