機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)ppt

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要參考書主要參考書曾勵(lì)主編，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，高等教育出曾勵(lì)主編，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，高等教育出版社版社教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第第1 1章章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)6:34:335 傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)組成：傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)組成： 動(dòng)力件、傳動(dòng)件、執(zhí)行件、動(dòng)力件、傳動(dòng)件、執(zhí)行件、電氣、機(jī)械控制電氣、機(jī)械控制現(xiàn)代機(jī)械：現(xiàn)代機(jī)械：由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的、用于完由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的、用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和( (或或) )機(jī)電部件一體化的機(jī)械系統(tǒng)機(jī)電部件一體化的機(jī)械系統(tǒng) ，是機(jī)電一體化機(jī)械，是機(jī)電一體化機(jī)械

2、系統(tǒng)。核心是由計(jì)算機(jī)控制的、包括機(jī)、電、液、光系統(tǒng)。核心是由計(jì)算機(jī)控制的、包括機(jī)、電、液、光等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。一、機(jī)械系統(tǒng)的定義一、機(jī)械系統(tǒng)的定義67 三、機(jī)械系統(tǒng)的組成三、機(jī)械系統(tǒng)的組成 8 進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)）9工作臺(tái)導(dǎo)軌副10 3、主要要求、主要要求(1) 減小摩擦力 采用摩擦力及動(dòng)靜摩擦力差值較小的傳動(dòng)件及導(dǎo)軌. (2) 提高傳動(dòng)精度和剛度 消除傳動(dòng)間隙,增加傳動(dòng)系統(tǒng)剛度.(3) 減小運(yùn)動(dòng)慣量 快速響應(yīng).減小運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量.11第二節(jié)第二節(jié) 常用傳動(dòng)支承系統(tǒng)設(shè)計(jì)常用傳動(dòng)支承系統(tǒng)設(shè)計(jì) 121314一、無側(cè)隙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一、無側(cè)隙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15消

3、除傳動(dòng)間隙消除傳動(dòng)間隙作用：消除反向間隙，提高傳動(dòng)精度作用：消除反向間隙，提高傳動(dòng)精度方法：使嚙合狀態(tài)輪齒的兩側(cè)均處于接觸狀方法：使嚙合狀態(tài)輪齒的兩側(cè)均處于接觸狀實(shí)現(xiàn)：偏心軸調(diào)整、軸向墊片調(diào)整實(shí)現(xiàn)：偏心軸調(diào)整、軸向墊片調(diào)整 （剛性）（剛性） 軸向壓簧調(diào)整、周向壓簧調(diào)整（柔性）軸向壓簧調(diào)整、周向壓簧調(diào)整（柔性）徑向（中心矩）調(diào)隙法；軸向調(diào)隙法；周向徑向（中心矩）調(diào)隙法；軸向調(diào)隙法；周向(切向）調(diào)隙法切向）調(diào)隙法16171819202122232425 262728293031圖圖2.9 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理示意圖 特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1)(1)傳動(dòng)效率高：傳動(dòng)效率高： 0.

4、900.90到到0.960.96 ；(2)(2)傳動(dòng)精度高、剛度好：可消除間隙；傳動(dòng)精度高、剛度好：可消除間隙；(3)(3)定位精度和重復(fù)定位精度高定位精度和重復(fù)定位精度高；(4)(4)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；(5)(5)摩擦阻力小摩擦阻力小: :靜摩擦阻力及動(dòng)靜摩擦靜摩擦阻力及動(dòng)靜摩擦阻力差值小阻力差值??；(6)(6)不能自鎖、有可逆性不能自鎖、有可逆性。32333435363738圖圖2.12 2.12 內(nèi)循環(huán)方式原理圖內(nèi)循環(huán)方式原理圖1. 1.凸鍵凸鍵 2 2、3.3.反向器反向器 394041424344451. 1.同同F(xiàn)-SF-S的的1 12.2.若軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定若

5、軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的的4 4倍倍3.3.絲杠不會(huì)受壓，無壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率絲杠不會(huì)受壓，無壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率比一端固定高比一端固定高4.4.可以預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲杠自重的下可以預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲杠自重的下垂和熱補(bǔ)償膨脹，但需一套預(yù)拉伸機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)垂和熱補(bǔ)償膨脹，但需一套預(yù)拉伸機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及工藝都比較困難及工藝都比較困難5.5.要進(jìn)行預(yù)拉伸的絲杠，其目標(biāo)行程應(yīng)略小于要進(jìn)行預(yù)拉伸的絲杠，其目標(biāo)行程應(yīng)略小于公稱行程，減少量等于拉伸量公稱行程，減少量等于拉伸量兩端固定兩端固定(F-F)(F-F) 1. 1.需保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需保持螺母與兩端支承同

6、軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難工藝較困難2.2.絲杠的軸向剛度和絲杠的軸向剛度和F-OF-O相同相同3.3.壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長度的壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長度的F-OF-O型高型高4.4.絲杠有熱膨脹的余地絲杠有熱膨脹的余地5.5.適用于較長的臥式安裝絲杠適用于較長的臥式安裝絲杠 一端固定一端固定一端游動(dòng)一端游動(dòng)(F-S)(F-S) 1. 1.結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單2.2.絲杠的軸向剛度比兩端固定低絲杠的軸向剛度比兩端固定低3.3.絲杠的壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低絲杠的壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低4.4.設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲杠受拉伸設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲杠受拉伸5.5.適用于較短和豎直的絲杠適用于較短和豎直的

7、絲杠 一端固定一端固定一端自由一端自由(F-O)(F-O) 支承形式支承形式 簡簡 圖圖 特特 點(diǎn)點(diǎn) 4647484950工作時(shí)：在線圈7作用下，使齒輪8與內(nèi)齒輪9脫開，彈簧受壓縮；當(dāng)停機(jī)或停電時(shí)：7失電，在彈簧恢復(fù)力作用下，齒輪8、9嚙合，齒輪9與電機(jī)端蓋為一體，故與電機(jī)軸聯(lián)接的絲杠得到制動(dòng)。 515253.hL54555657585960616263工作臺(tái)導(dǎo)軌副64數(shù)控機(jī)床常用導(dǎo)軌形式數(shù)控機(jī)床常用導(dǎo)軌形式塑料導(dǎo)軌：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)導(dǎo)軌：滾動(dòng)摩擦靜壓導(dǎo)軌：液體摩擦65摩擦系數(shù)?。ㄝ^高的靈敏度），動(dòng)靜摩擦系數(shù)之差?。ǖ退倨椒€(wěn)性好）666768滾動(dòng)導(dǎo)軌塊滾動(dòng)導(dǎo)軌塊鑲鋼導(dǎo)軌鑲鋼導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌塊滾動(dòng)導(dǎo)軌塊

8、上導(dǎo)軌上導(dǎo)軌下導(dǎo)軌下導(dǎo)軌6970717273 滾動(dòng)導(dǎo)軌組件滾動(dòng)導(dǎo)軌組件結(jié)構(gòu)、形式結(jié)構(gòu)、形式直 線直 線 滾滾 動(dòng)動(dòng) 導(dǎo) 軌導(dǎo) 軌74弧 形 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌弧 形 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌75兩維直線滾動(dòng)導(dǎo)軌兩維直線滾動(dòng)導(dǎo)軌76直 線 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌 單 元直 線 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌 單 元77組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)787980 安裝組合形式 標(biāo)準(zhǔn)組合81 倒裝組合82 側(cè)裝組合之一83 側(cè)裝組合之二84 混裝組合85 導(dǎo)軌防護(hù)專用軟式防護(hù)罩大型軟式防護(hù)罩疊層式護(hù)罩86878889909192圓 柱 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌圓 柱 滾 動(dòng) 導(dǎo) 軌939495 塑料導(dǎo)軌的特點(diǎn)塑料導(dǎo)軌的特點(diǎn)摩擦系數(shù)較小，0.040.06動(dòng)靜摩擦

9、系數(shù)之差小，且摩 擦系數(shù)曲線具有上揚(yáng)特性 剛度高，承載能力強(qiáng)加工工藝簡單價(jià)格低 應(yīng)用應(yīng)用 數(shù)控化改造機(jī)床、重型數(shù)控機(jī)床（最高速度：vmax=30 m/min）fv塑料-鋼滑動(dòng)摩擦鋼-鋼滑動(dòng)摩擦96979899tvFtTWjNjjiMii11tTWLD100jNjjiMiiLvFTT11nvFnnTTjNjjiMiiL1121101jjNjjMiiiiLnvFiTT1121MiiiiLiTT1jjNjjLnvFT121102103 上圖104105L106L107NjjjiMiivmJE12212121221LDJE108DEE 2121NjjjiMiiLvmJJ109VMmGm2122211D

10、mmDrrDDDevmiJiJJJ222212122364DmmDrrDDDenvGiGDiGDGDGDmvmmmG110111dtdJTTDDeDeDDmDmmDeiTT112dtdnGDTTDDeDeD3752DDn260DeDegJgmRRmgGD44)2(222113GDD2GD21GD2miiD1iDm22112211DmmDDDmmDDDeiJiJJJJJJ22212122DmmDDDeiGDiGDGDGDDmi2DGD21GD2mGD1Di114115116 上圖117118119L120121L122 2.2.滿足伺服驅(qū)動(dòng)要求的總傳動(dòng)比確定滿足伺服驅(qū)動(dòng)要求的總傳動(dòng)比確定 (1)

11、開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算 齒輪副的傳動(dòng)比齒輪副的傳動(dòng)比 式中，式中，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖當(dāng)量為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖當(dāng)量 ；為為 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 ； 為為 絲杠導(dǎo)程絲杠導(dǎo)程 。hPu0360hP123 (2)閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)至工作臺(tái)的關(guān)系為電動(dòng)機(jī)至工作臺(tái)的關(guān)系為 式中式中, 工作臺(tái)的移動(dòng)速度（工作臺(tái)的移動(dòng)速度（mm/min）, ； n為伺服電為伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min), ；為脈沖頻率為脈沖頻率(次次s)； 為絲為絲杠導(dǎo)程杠導(dǎo)程(mm)；為伺服電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)所需的脈沖數(shù)。為伺服電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)所需的脈沖數(shù)。hnPvu vmfn/60fhPmf6012412522414221214122212121iiiJiJiiJJiiJiJiJJJAAAADCBAL4122121212221211111iiiiJiiiiJAA126.01iJL0222161iii12214121412iiii6122121)2()2(iii127128129130以 131132133134JJJQQQTTQQJJ.JT J.TT.J135LMJJJMJLJJLJ136141LMJJ131LMJJ41LMJJ137uTPFTph0max2maxFhP0pTu138acpfatnJTTT602max0maxmaxnactMactt