機(jī)械裝備制造第三章第五節(jié)（重點）進(jìn)給傳動系設(shè)計

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計機(jī)械制造裝備設(shè)計 林利紅林利紅 副教授副教授重重 慶慶 大大 學(xué)學(xué) 第五節(jié)第五節(jié) 進(jìn)給傳動系設(shè)計進(jìn)給傳動系設(shè)計 一一. .進(jìn)給傳動系統(tǒng)組成及需求進(jìn)給傳動系統(tǒng)組成及需求 （一）進(jìn)給傳動與主傳動區(qū)別（一）進(jìn)給傳動與主傳動區(qū)別 1.進(jìn)給運(yùn)動多為直線運(yùn)動，需要直線/回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。 2.進(jìn)給運(yùn)動數(shù)目通常大于等于2，對單動力源來說，需要運(yùn)動分配機(jī)構(gòu)。 3.進(jìn)給功率遠(yuǎn)小于主運(yùn)動功率。進(jìn)給運(yùn)動的速度比較低，進(jìn)給力也較小，所需的功率也小。 4.進(jìn)給傳動恒扭矩傳動。 （二）進(jìn)給傳動系組成（二）進(jìn)給傳動系組成 1.機(jī)械進(jìn)給傳動系統(tǒng)進(jìn)給傳動系統(tǒng)包括：運(yùn)動源、變速系統(tǒng)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動分配機(jī)構(gòu)、安全機(jī)構(gòu)、直線

2、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和手動操縱機(jī)構(gòu)等。進(jìn)給運(yùn)動與主運(yùn)動共用運(yùn)動源時，進(jìn)給運(yùn)動一般以主軸為始端，進(jìn)給量表示為mmr，如車床、鉆床、鏜床。進(jìn)給運(yùn)動有單獨的運(yùn)動源時，進(jìn)給運(yùn)動則以電動機(jī)為始端，進(jìn)給量表示為mmmin，如銑床。 動力源 變換、換向 運(yùn)動分配 過載保護(hù) 運(yùn)動轉(zhuǎn)換 運(yùn)動轉(zhuǎn)換 縱向進(jìn)給 橫向進(jìn)給 進(jìn)給箱 溜板箱 齒輪齒條 絲桿螺母 2.2.伺服進(jìn)給系統(tǒng)伺服進(jìn)給系統(tǒng) 伺服電機(jī) 減速 運(yùn)動轉(zhuǎn)換 進(jìn)給部件 絲桿螺母 伺服電機(jī) 進(jìn)給部件 （三）進(jìn)給傳動的基本要求（三）進(jìn)給傳動的基本要求 P105二二. .機(jī)械進(jìn)給傳動系統(tǒng)設(shè)計機(jī)械進(jìn)給傳動系統(tǒng)設(shè)計 1. 進(jìn)給傳動是恒扭矩傳動。 2.進(jìn)給傳動系中各傳動件的計算轉(zhuǎn)速是

3、其最高轉(zhuǎn)速。 3.進(jìn)給傳動的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu)。 4. 進(jìn)給傳動的變速范圍1/5u進(jìn)2.8，變速范圍Rn14。 5.進(jìn)給傳動系采用傳動間隙消除機(jī)構(gòu)為保證傳動精度和定位精度，采用齒輪、絲桿螺母傳動間隙消除機(jī)構(gòu)。 6.快速空程傳動的采用縮短進(jìn)給空行程時間。 7.微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的采用（um精度）最小進(jìn)給量1um的機(jī)構(gòu)：蝸桿傳動，絲桿螺母，齒輪齒條傳動。最小進(jìn)給量1um的機(jī)構(gòu)：彈性力傳動，磁致伸縮傳動，熱應(yīng)力傳動等。 三三. .電器伺服進(jìn)給系統(tǒng)電器伺服進(jìn)給系統(tǒng) （一）對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求伺服：就是要迅速而又準(zhǔn)確的跟蹤控制命令。主傳動：Rn100進(jìn)給傳動：V進(jìn)1mm2mm( (二二) )常用伺服電機(jī)常用

4、伺服電機(jī) 1.步進(jìn)電機(jī)（脈沖電機(jī)）：唯一用于開環(huán)控制步距角:每個指令脈沖產(chǎn)生的電機(jī)轉(zhuǎn)角(常量).脈沖電機(jī):步距角2.交流、直流伺服電動機(jī)（必須用于閉環(huán)或半閉環(huán)控制）3.直線電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動機(jī)械能的電力驅(qū)動裝置。是適應(yīng)超高速加工技術(shù)發(fā)展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動機(jī)。從電動機(jī)到工作臺之間的一切中間傳動都沒有了，可直接驅(qū)動工作臺進(jìn)行直線運(yùn)動使工作臺的加減速提高到傳統(tǒng)機(jī)床的1020倍，速度提高34倍。 （三）進(jìn)給伺服系統(tǒng)類型（三）進(jìn)給伺服系統(tǒng)類型 1.1.開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)（1 1）概念）概念開環(huán)系統(tǒng)對工作臺實際位移量沒有檢測和開環(huán)系統(tǒng)對工作臺實際位移量沒有檢測和反饋裝置。數(shù)控裝置發(fā)來的每一個脈

5、沖由步反饋裝置。數(shù)控裝置發(fā)來的每一個脈沖由步進(jìn)電動機(jī)直接變成一個轉(zhuǎn)角（步距角），再進(jìn)電動機(jī)直接變成一個轉(zhuǎn)角（步距角），再通過齒輪（同步齒形帶，滾珠絲桿螺母）帶通過齒輪（同步齒形帶，滾珠絲桿螺母）帶動工作臺移動。動工作臺移動。 （2）運(yùn)動計算 1）脈沖當(dāng)量 2）進(jìn)給速度 3）位置精度的影響因素 步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)角因素 傳動精度。 定位精度低，系統(tǒng)簡單，成本低，調(diào)試方便。適用于精度要求不高的數(shù)控機(jī)床中。 2.閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng) 1） 概念2） 組成3) 運(yùn)動計算 3.半閉環(huán)系統(tǒng) 位置檢測元件，閉環(huán)之外的傳動精度。 （四）伺服進(jìn)給機(jī)械結(jié)構(gòu)（四）伺服進(jìn)給機(jī)械結(jié)構(gòu) 1.基本要求 1）采用低摩擦傳動 2）慣量匹

6、配 3）最佳傳動比 4）預(yù)緊提高整個系統(tǒng)的剛度 每個傳動付都有間隙要消除 2.2.機(jī)械部件設(shè)計機(jī)械部件設(shè)計 2個公式。機(jī)械傳動部件主要指齒輪和絲桿螺母傳動副。（1）最佳傳動比的確定開環(huán)系統(tǒng)：閉環(huán)系統(tǒng)： （2）齒輪傳動付間隙的消除）齒輪傳動付間隙的消除 1）剛性調(diào)隙法偏心軸套調(diào)整法:電機(jī)是通過偏心軸套安裝在箱體上，轉(zhuǎn)動偏心軸套可一定程度的消除因齒厚誤差和中心距誤差引起的齒側(cè)間隙，結(jié)構(gòu)簡單，但不能消除因齒輪偏心誤差引起的齒側(cè)間隙。變齒厚調(diào)整法：加工齒輪的時候，將假想的分度圓柱面修正為帶有小錐度的圓錐面，使其齒厚在軸向稍有變化，裝配時改變墊片的厚度，調(diào)整齒輪對的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間隙。斜齒輪

7、軸向墊片調(diào)整法：將一個斜齒輪制成2半，并在其中加一個墊片，將3者裝成一體，加工出齒形。裝配時改變調(diào)整墊片的厚度，使2片薄齒輪的螺旋線錯位，使其左右齒面分別與寬齒輪齒槽的左右齒面貼緊，達(dá)到消除側(cè)隙的目的。2）柔性調(diào)隙法）柔性調(diào)隙法(雙片直齒輪錯齒調(diào)整法雙片直齒輪錯齒調(diào)整法 ) 將薄片齒輪1，2套裝在一起，同另一個寬齒輪3相嚙合。齒輪1，2端產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，即錯齒。使2片齒輪的左右齒面分別貼緊在寬齒輪的左右齒面上，消除齒側(cè)間隙。 彈簧預(yù)緊力的大小可通過螺母來調(diào)節(jié)。（3）滾珠絲桿及支承）滾珠絲桿及支承 是回轉(zhuǎn)運(yùn)動與直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。在滾道裝入滾珠。當(dāng)絲杠相對螺母旋轉(zhuǎn)時，滾珠在螺旋滾道內(nèi)滾動，

8、迫使二者發(fā)生軸向相對位移。由于滾珠的存在，絲杠和螺母之間是滾動摩擦，滾珠之間是滑動摩擦。具有以下特點：1）摩擦損失小，傳動效率高。傳動效率可達(dá)0.920.96。2）運(yùn)動靈敏，低速時無爬行。由于主要存在的是滾動摩擦，動、靜摩擦系數(shù)都很小，而且其差值很小，因而啟動轉(zhuǎn)矩小，動作靈敏，即在低速情況下也不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。3）軸向剛度高，反向定位精度高。可以消除絲杠和螺母之間的間隙并實現(xiàn)滾珠的預(yù)緊。4）傳動具有可逆性，不能自鎖。由于摩擦系數(shù)小，不能自鎖，因而使該機(jī)構(gòu)的傳動具有可逆性。滾珠絲杠主要承受軸向載荷軸向載荷，因此對絲杠軸承的軸向精度和剛度要求較高。滾珠絲桿常用滾動軸承 n角接觸球軸承 n 雙向推力

9、圓柱滾子軸承滾針軸承絲杠的支承軸承應(yīng)采用滾珠絲桿專用軸承，這是一種特殊的向心推力球軸承，其接觸角增大到60度，出廠時已調(diào)好預(yù)緊力，使用方便。若采用通用軸承，會增加軸承支座的結(jié)構(gòu)尺寸，增加軸承的摩擦力和發(fā)熱。絲杠兩端軸承座孔與滾珠螺母座孔應(yīng)保證嚴(yán)格的同軸度，同時要保證滾珠螺母與座孔的配合良好以及孔對端面的垂直度，保證軸承支座和螺母支座的整體剛度、局部剛度和接觸剛度等。滾珠絲桿支承滾珠絲桿支承 1）一端固定，一端自由（短絲杠和豎直絲杠） 2）一端固定，一端簡支（較長絲杠的臥式安裝絲杠） 3）兩端固定 （要求高拉壓剛度的場合）角接觸球軸承（兩端固定）旋轉(zhuǎn)右端螺母拉伸絲杠雙向推力圓柱滾子軸承滾針軸承（一端固定，一端簡支）（五）滾珠絲桿副間隙調(diào)整及預(yù)緊 1.概