第2章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)

1、結(jié)束放映返回總目錄1 第第2 2章章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì) 2-1 機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求2-2 機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)2-3 機(jī)械系統(tǒng)導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計(jì)2-4 機(jī)械系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)支承部件的類(lèi)型與選擇 2-5 機(jī)械系統(tǒng)軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)2-6 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)座或機(jī)架習(xí)題與思考題 返回結(jié)束放映返回本章目錄2 機(jī)電一體化系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)除要求具有較高的定位精度之外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，就是說(shuō)響應(yīng)要快、穩(wěn)定性要好。一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，通常由控制部件、接口電路、功率放大電路、執(zhí)行元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支承部件以及檢測(cè)傳感

2、部件等部分組成。 2-1 機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求返回結(jié)束放映返回本章目錄3 為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中，常提出無(wú)間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫?。為達(dá)到上述要求，主要從以下幾方面采取措施： 1) 采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件； 2) 縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度； 3) 選用最佳傳動(dòng)比，以達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率，減少等效到執(zhí)行元件 輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能提高加速能力； 4) 縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動(dòng)間隙、減少支承變形的措施； 5) 改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛性、減少振動(dòng)、降低噪聲。 返回結(jié)束放映返回本章目錄4 2-2

3、 機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì) 一、機(jī)械傳動(dòng)部件 及其功能要求 常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、高速帶傳動(dòng)、各種非線性傳動(dòng)部件等。其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此，它實(shí)質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器，其目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。返回結(jié)束放映返回本章目錄5 機(jī)械傳動(dòng)部件對(duì)伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響，特別是其傳動(dòng)類(lèi)型、傳動(dòng)方式、傳動(dòng)剛性以及傳動(dòng)的可靠性對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。因此，應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件。返回結(jié)束放映返回本章目錄6傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能（：為選擇）返回結(jié)束

4、放映返回本章目錄7 隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不斷適應(yīng)新的技術(shù)要求。 具體講有三個(gè)方面：具體講有三個(gè)方面： 1) 1) 精密化精密化對(duì)某種特定的機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)其性能的需要提出適當(dāng)?shù)木芏纫?。雖然不是越精密越好，但由于要適應(yīng)產(chǎn)品的高定位精度等性能的要求，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密度要求也越來(lái)越高。 2) 2) 高速化高速化產(chǎn)品工作效率的高低，直接與機(jī)械傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。因此，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)的要求。 3) 3) 小型化、輕量化小型化、輕量化隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)精密化、高速化的發(fā)展，必然要求其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的小型、輕量化，以提高運(yùn)動(dòng)的 靈敏度(快速

5、響應(yīng)性)、減小沖擊、降低能耗。為與微電子部件的微型化相適應(yīng)，也要盡可能做到使機(jī)械傳動(dòng)部件短小輕薄化。 返回結(jié)束放映返回本章目錄8二、 絲杠螺母機(jī)構(gòu)的基本 傳動(dòng)形式返回結(jié)束放映返回本章目錄9差動(dòng)傳動(dòng)原理返回結(jié)束放映返回本章目錄10 1. 滾珠絲杠副的組成及特點(diǎn)三、 滾珠絲杠副傳動(dòng)部件返回結(jié)束放映返回本章目錄11 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)由反向器(滾珠循環(huán)反向裝置)l、螺母2、絲杠3和滾珠4等四部分組成。 滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠副相比，滾珠絲杠副除上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有軸向剛度高(即通過(guò)適當(dāng)預(yù)緊可消除絲杠與螺母之間的軸向間隙)、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、不易磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于不能自鎖，具有傳動(dòng)的可逆性，

6、在用做升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，需要采取制動(dòng)措施。 返回結(jié)束放映返回本章目錄12返回結(jié)束放映返回本章目錄13返回結(jié)束放映返回本章目錄14 2. 滾珠絲杠副的典型的 結(jié) 構(gòu)類(lèi)型 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類(lèi)型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向間隙的調(diào)整方法進(jìn)行區(qū)別。 螺紋滾道型面(法向)的形狀及主要尺寸。返回結(jié)束放映返回本章目錄15螺紋滾道法向截面形狀返回結(jié)束放映返回本章目錄16 滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。1-絲杠；返回結(jié)束放映返回本章目錄17 如上圖所示，在螺母2的側(cè)面孔內(nèi)裝有接通相鄰滾道的反向器4，利用反向器引導(dǎo)滾珠3越過(guò)絲杠1的螺紋頂部進(jìn)入相鄰滾道，形成一個(gè)循環(huán)回路。一般

7、在同一螺母上裝有24個(gè)滾珠用反向器，并沿螺母圓周均勻分布。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。返回結(jié)束放映返回本章目錄18 浮動(dòng)式反向器的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副（如下圖所示）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是反向器l上的安裝孔有0.010.015mm的配合間隙，反向器弧面上加工有圓弧槽，槽內(nèi)安裝拱形片簧4，外有彈簧套2，借助拱形片簧的彈力，始終給反向器一個(gè)徑向推力，使位于回珠圓弧槽內(nèi)的滾珠與絲杠3表面保持一定的壓力，從而使槽內(nèi)滾珠代替了定位鍵而對(duì)反向器起到自定位作用。這種反向器的優(yōu)點(diǎn)是：在高頻浮動(dòng)中達(dá)到回珠圓弧槽進(jìn)出口的自動(dòng)對(duì)接，通道流暢、

8、摩擦特性較好，更適用于高速、高靈敏度、高剛性的精密進(jìn)給系統(tǒng)。返回結(jié)束放映返回本章目錄19 浮動(dòng)式反向器的內(nèi)循環(huán)1-反向器；2-彈簧套；3-絲杠；4-碟簧片返回結(jié)束放映返回本章目錄20 外循環(huán)-外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開(kāi)絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。從結(jié)構(gòu)上看，外循環(huán)有以下三種形式：1）螺旋槽式：2）插管式：3）端蓋式：返回結(jié)束放映返回本章目錄21 3. 滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)返回結(jié)束放映返回本章目錄22 公稱直徑（公稱直徑（d d0）: :它指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它是滾珠絲杠副的特征（或名義）尺寸。 基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程( (P Ph)(

9、)(或螺距或螺距t t) )：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)6.28弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。 行程：行程：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)任意弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。 此外還有絲杠螺紋大徑d1、絲杠螺紋底徑d2、滾珠直徑DW、螺母螺紋底徑D2、螺母螺紋內(nèi)徑D3、絲杠螺紋全長(zhǎng)等。返回結(jié)束放映返回本章目錄234. 滾珠絲杠副的精度等級(jí) 及標(biāo)注方法 1) 1)精度等級(jí)：精度等級(jí)：根據(jù)GB/T17587.3-1998（與ISO 3408-3：1992同）標(biāo)準(zhǔn)，將滾珠絲杠副的精度分成為1、2、3、4、5、7、10共七個(gè)等級(jí)，最高級(jí)為1級(jí)，最低級(jí)為10級(jí)。按實(shí)際使用要求，在每一精度等級(jí)內(nèi)指定了導(dǎo)程精度的驗(yàn)收

10、檢驗(yàn)項(xiàng)目，未指定的檢驗(yàn)項(xiàng)目其導(dǎo)程誤差不得低于下一級(jí)精度的規(guī)定值。 2)2)標(biāo)注方法：標(biāo)注方法：GB/T 17587.1-1998規(guī)定滾珠絲杠的標(biāo)識(shí)符號(hào)應(yīng)按下圖給定順序排列的內(nèi)容標(biāo)注。返回結(jié)束放映返回本章目錄24 新標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符號(hào)返回結(jié)束放映返回本章目錄 尺 寸 系 列 ， 國(guó) 際 標(biāo) 準(zhǔn) 化 組 織 ( I S O DIS3408-2-1991)和GB/T 17587.2-1998中規(guī)定： 公稱直徑(mm)：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，160及200。 公稱基本導(dǎo)程(mm)：1，2，25，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，3

11、2，40。盡可能 優(yōu)先選用：2.5，5，10，20及40。返回結(jié)束放映返回本章目錄26 行程偏差的驗(yàn)收檢驗(yàn)項(xiàng)目（GB/T 17587.3-1998（與ISO3408-3：1992）同）返回結(jié)束放映返回本章目錄27行程偏差和變動(dòng)量（部分）返回結(jié)束放映返回本章目錄28返回結(jié)束放映返回本章目錄29 5. 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 (1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式 如下圖所示，其中，螺母3的外端有凸緣，而螺母4的外端雖無(wú)凸緣，但制有螺紋，并通過(guò)兩個(gè)圓螺母固定。調(diào)整時(shí)旋轉(zhuǎn)圓螺母2消除軸向間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，然后用鎖緊螺母1鎖緊。預(yù)緊后兩個(gè)螺母中的滾珠相向受力(如圖b所示)，從而消除軸向間隙。其特點(diǎn)是

12、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進(jìn)行調(diào)整。1-鎖緊螺母；2-調(diào)整螺母；3、4-滾珠螺母返回結(jié)束放映返回本章目錄30 (2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式 如下圖所示的絲杠4兩端的兩個(gè)螺母分別制有圓柱齒輪的螺母3，兩者齒數(shù)相差一個(gè)齒，通過(guò)兩端的兩個(gè)內(nèi)齒輪2與上述圓柱齒輪相嚙合，并用螺釘和定位銷(xiāo)固定在套筒1上。調(diào)整時(shí)先取下兩端的內(nèi)齒輪2，當(dāng)兩個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套筒同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)同一個(gè)齒后固定，則一個(gè)滾珠螺母相對(duì)于另一個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)角位移，使兩個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而消除間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。其特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整，即可進(jìn)行精密微調(diào)(如0.002mm)，使用中調(diào)整較方便。1-

13、套筒；2-內(nèi)齒輪；3-螺母；4-絲杠 返回結(jié)束放映返回本章目錄31 (3) 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 如下圖所示，調(diào)整墊片l的厚度，可使兩螺母2產(chǎn)生相對(duì)位移，以達(dá)到消除間隙、產(chǎn)生預(yù)緊拉力之目的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。 雙螺母墊片預(yù)緊式 1-墊片； 2-螺母返回結(jié)束放映返回本章目錄32 （4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式 如下圖所示，雙螺母中，一個(gè)活動(dòng)，另一個(gè)固定，用彈簧使其間始終具有產(chǎn)生軸向位移的推動(dòng)力，從而獲得預(yù)緊力。其特點(diǎn)是能消除使用過(guò)程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，適用于輕載場(chǎng)合。 彈簧自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式 返回結(jié)束放映返回本章目錄33 （5）單

14、螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式 和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊式 下圖為單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊方式。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向制作一個(gè)Ph 的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠產(chǎn)生軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，預(yù)緊力的大小取決于Ph 和單列滾珠的徑向間隙。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難。返回結(jié)束放映返回本章目錄34 典型支承方式典型支承方式返回結(jié)束放映返回本章目錄35 1) 單推-單推式 如下圖所示，推力軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。其特點(diǎn)是軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推-雙推式低。返回結(jié)束放映返回本章目錄 2) 雙推-雙推式 如下圖所示，兩端分

15、別安裝推力軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。但隨溫度的升高會(huì)使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對(duì)稱。返回結(jié)束放映返回本章目錄37 2) 雙推-雙推式 如下圖所示，兩端分別安裝推力軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。但隨溫度的升高會(huì)使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對(duì)稱。返回結(jié)束放映返回本章目錄38 3) 雙推-自由式 如下圖所示，一端安裝推力軸承與圓柱滾子軸承的組合，另一端懸空呈自由狀態(tài)，故軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的

16、垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。返回結(jié)束放映返回本章目錄39軸承的組合安裝支承示例1) 簡(jiǎn)易單推-單推式支承返回結(jié)束放映返回本章目錄40 2) 雙推-簡(jiǎn)支支承方式 返回結(jié)束放映返回本章目錄41 3) 雙推-自由式支承返回結(jié)束放映返回本章目錄42 制動(dòng)裝置 因滾珠絲杠傳動(dòng)效率高，無(wú)自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動(dòng)力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃?dòng)的自鎖、制動(dòng)或重力平衡裝置。常用的制動(dòng)裝置有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。選購(gòu)滾珠絲杠副時(shí)可同時(shí)選購(gòu)相應(yīng)的超越離合器(如下圖所示)。 超越離合器 1-外圈 ； 2-行星輪 ； 3-滾柱：4-活銷(xiāo) ； 5-彈簧返回結(jié)束放映返回本章目錄43 當(dāng)主軸7作上、下進(jìn)

17、給運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁線圈2通電并吸引鐵心1，從而打開(kāi)摩擦離合器4，此時(shí)電動(dòng)機(jī)5通過(guò)減速齒輪、滾珠絲杠副6帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件（主軸頭）7作垂直上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，電磁線圈2也同時(shí)斷電，在彈簧3的作用下摩擦離合器4壓緊制動(dòng)輪，使?jié)L珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而防止運(yùn)動(dòng)部件因自重而下降。單推-單推式支承的簡(jiǎn)易制動(dòng)裝置1-鐵心； 2-電磁線圈； 3-彈簧； 4-摩擦離合器； 5-電動(dòng)機(jī)； 6-滾珠絲杠副；7-主軸頭返回結(jié)束放映返回本章目錄44 滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來(lái)防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤(rùn)滑劑來(lái)提高其耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維持其傳動(dòng)精度，延長(zhǎng)其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將

18、其裝在滾珠螺母的兩端即可。非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋之間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩類(lèi)。潤(rùn)滑脂一般在裝配時(shí)放進(jìn)滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤(rùn)滑，而使用潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)注意經(jīng)常通過(guò)注油孔注油。返回結(jié)束放映返回本章目錄45 防護(hù)套的形式 有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。 下圖為防護(hù)套示例。 返回結(jié)束放映返回本章目錄46 根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。例如，當(dāng)允許有間隙存在時(shí)(如垂直運(yùn)動(dòng))，可選用具有單圓弧形螺

19、紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必須有預(yù)緊或在使用過(guò)程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。返回結(jié)束放映返回本章目錄47滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇 選用滾珠絲杠副時(shí)通常主要選擇絲杠的公稱直徑d0和基本導(dǎo)程 。公稱直徑d0應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選擇。螺紋長(zhǎng)度在允許的情況下要盡量短，一般取d0小于30為宜；基本導(dǎo)程Ph(或螺距t)應(yīng)按承載能力、傳動(dòng)精度及傳動(dòng)速度選取，導(dǎo)程大承載能力也大，導(dǎo)程小傳動(dòng)精度較高。要求傳動(dòng)速度快時(shí)，可選用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。返回結(jié)束放映返回本

20、章目錄48 在選用滾珠絲杠副時(shí)，必須知道實(shí)際的工作條件：最大的工作載荷Fmax(或平均工作載荷Fcp)(N)作用下的使用壽命T(h)、絲杠的工作長(zhǎng)度(或螺母的有效行程) (mm)、絲杠的轉(zhuǎn)速n(或平均轉(zhuǎn)速ncp)(rmin)、滾道的硬度HRC及絲杠的工況，然后按下列步驟進(jìn)行選擇。滾珠絲杠副的選擇滾珠絲杠副的選擇步驟步驟返回結(jié)束放映返回本章目錄49返回結(jié)束放映返回本章目錄50返回結(jié)束放映返回本章目錄51返回結(jié)束放映返回本章目錄52 四、齒輪傳動(dòng)部件 “齒輪傳動(dòng)部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器” 1.齒輪傳動(dòng)形式及其傳動(dòng)比的 最佳匹配選擇 齒輪傳動(dòng)比i應(yīng)滿足驅(qū)動(dòng)部件與負(fù)載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配

21、要求，用于伺服系統(tǒng)的齒輪減速器是一個(gè)力矩變換器，其輸入電動(dòng)機(jī)為高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩，而輸出則為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。返回結(jié)束放映返回本章目錄532.各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則 重量最輕原則 對(duì)于小功率傳動(dòng)系統(tǒng)，使各級(jí)傳動(dòng)相等，即可使傳動(dòng)裝置的重量最輕。由于這個(gè)結(jié)論是在假定各主動(dòng)小齒輪模數(shù)、齒數(shù)均相同的條件下導(dǎo)出的，故所有大齒輪的齒數(shù)、模數(shù)也相同，每級(jí)齒輪副的中心距離也相同。上述結(jié)論對(duì)于大功率傳動(dòng)系統(tǒng)是不適用的，因其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒輪齒寬等參數(shù)要逐級(jí)增加的情況,此時(shí)應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、類(lèi)比方法以及結(jié)構(gòu)緊湊的要求進(jìn)行綜合考慮。各級(jí)傳動(dòng)比一般應(yīng)以“先大后小”原則處理。返回結(jié)束放映返回本章目錄54輸出軸轉(zhuǎn)角

22、誤差最小原則返回結(jié)束放映返回本章目錄55 已知：有一三級(jí)齒輪傳動(dòng)減速器，如圖所示，z1z6的轉(zhuǎn)角誤差分別是： D1=0.06rad/s、 D2=D3=0.03rad/s、 D4=D5=0.015rad/s、D6=0.01rad/s。 減速比分別為：i1=i2=2、i3=3，則i=12 . 求其總轉(zhuǎn)角誤差Dmax . 解：Dmax=D1/i+(D2+D3)/(i2i3)+ (D4+D5)/ i3+D6=(0.06/12+0.06/6+0.03/3+0.01)rad/s =0.035rad/s返回結(jié)束放映返回本章目錄56等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則返回結(jié)束放映返回本章目錄57返回結(jié)束放映返回本章目錄583

23、.諧波齒輪傳動(dòng) 諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大(幾十幾百)、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。故在工業(yè)機(jī)器人、航空、航天等機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。返回結(jié)束放映返回本章目錄59 諧波齒輪傳動(dòng)產(chǎn)品諧波齒輪傳動(dòng)產(chǎn)品返回結(jié)束放映返回本章目錄60返回結(jié)束放映返回本章目錄61 1-剛輪；2-柔輪；3-波發(fā)生器返回結(jié)束放映返回本章目錄62諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比的計(jì)算返回結(jié)束放映返回本章目錄63返回結(jié)束放映返回本章目錄64諧波減速器總成返回結(jié)束放映返回本章目錄654.齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法偏心調(diào)整法返回結(jié)束放映返回本章目錄66 軸向墊片調(diào)整法 軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整

24、 1、2-薄片齒輪；3-寬齒輪；4-調(diào)整螺母；5-彈簧返回結(jié)束放映返回本章目錄67雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法1-短柱；2-彈簧；3、4-薄片齒輪1、2-齒輪；3-凸耳；4-彈簧； 5、6-螺母；7-螺釘 返回結(jié)束放映返回本章目錄68 墊片錯(cuò)齒調(diào)整 軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整 1、2-薄片齒輪；3-寬齒輪；4-墊片 1、2-薄片齒輪；3-寬齒輪；4-調(diào)整螺母；5-彈簧返回結(jié)束放映返回本章目錄69 除滾珠絲杠副、齒輪副等傳動(dòng)部件之外，機(jī)電一體化系統(tǒng)中還大量使用同步帶、鋼帶、鏈條、鋼絲繩及尼龍繩等撓性傳動(dòng)部件。 五、 撓性傳動(dòng)部件返回結(jié)束放映返回本章目錄70打印機(jī)中同步帶傳動(dòng)系統(tǒng) 1-驅(qū)動(dòng)輪 ；2-驅(qū)動(dòng)軸 ；3-從

25、動(dòng)輪； 4-伺服電動(dòng)機(jī) ；5-電動(dòng)機(jī)齒輪 ；6-字車(chē) ；7-色帶驅(qū)動(dòng)手柄 ； 8-銷(xiāo)；9-連接環(huán) ；10-字車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶；11-支架 ；12-帶張力調(diào)節(jié)螺桿；13-色帶驅(qū)動(dòng)帶； 14-壓帶輪 ；15-色帶驅(qū)動(dòng)輪 ；16-色帶驅(qū)動(dòng)軸 ；17-導(dǎo)桿返回結(jié)束放映返回本章目錄71 梯形齒同步帶結(jié)構(gòu)1-包布層 ； 2-帶齒 ； 3-帶背；4-加強(qiáng)筋 返回結(jié)束放映返回本章目錄72 同步帶實(shí)物照片返回結(jié)束放映返回本章目錄73鋼帶和繩輪傳動(dòng)鋼帶傳動(dòng)定位機(jī)構(gòu)1-導(dǎo)桿； 2-軸承； 3-小車(chē)； 4-導(dǎo)軌；5-磁頭； 6-鋼帶； 7-步進(jìn)電機(jī) 繩輪傳動(dòng)在打印機(jī)字車(chē)送進(jìn)機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用1-字車(chē)；2-繩輪(電動(dòng)機(jī)輸出軸上)

26、；3-伺服電機(jī)； 4-鋼絲繩返回結(jié)束放映返回本章目錄74六、間歇傳動(dòng)部件間歇傳動(dòng)部件有：棘輪傳動(dòng)、槽輪傳動(dòng)、蝸形凸輪傳動(dòng)等部件 1-棘爪；2-棘輪；3-止動(dòng)爪；4-搖桿；5-扭簧返回結(jié)束放映返回本章目錄75 齒式棘輪機(jī)構(gòu)的形式 1-棘輪；2-棘爪返回結(jié)束放映返回本章目錄76槽輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 槽輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱馬爾他(馬氏)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理圖1-撥銷(xiāo)盤(pán)； 2.鎖緊弧； 3-槽輪； 4-定位?。?5-撥銷(xiāo)返回結(jié)束放映返回本章目錄77蝸形凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)l-轉(zhuǎn)盤(pán) ； 2-滾子； 3-蝸形凸輪返回結(jié)束放映返回本章目錄78 能夠得到在實(shí)際中所能遇到的任意的轉(zhuǎn)位時(shí)間與靜止時(shí)間之比，其工作時(shí)間系數(shù)比槽輪機(jī)構(gòu)的要

27、?。?能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)所要求的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律； 與槽輪機(jī)構(gòu)比較，能夠用于工位數(shù)較多的設(shè)備上，而不需加入其他的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 在一般情況下，凸輪棱邊的定位精度已能滿足要求，而不需其他定位裝置； 有足夠高的剛度； 裝配方便； 不足之處是它的加工工作量特別大，因而成本較高。 蝸形凸輪機(jī)構(gòu)具有如下的特點(diǎn)：蝸形凸輪機(jī)構(gòu)具有如下的特點(diǎn)：返回結(jié)束放映返回本章目錄79 一、 導(dǎo)軌副的組成、種類(lèi) 及其應(yīng)滿足的要求 導(dǎo)向支承部件的作用是支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。 這樣的部件通常稱為導(dǎo)軌副，簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌。2-3 返回結(jié)束放映返回本章目錄80導(dǎo)軌副的種類(lèi)及組成 1-承導(dǎo)件；2-運(yùn)動(dòng)件 返回結(jié)束放映返回

28、本章目錄81 常用導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式返回結(jié)束放映返回本章目錄82常用導(dǎo)軌性能比較常用導(dǎo)軌性能比較返回結(jié)束放映返回本章目錄83 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)軌的基本要求是導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。 對(duì)精度要求高的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，還要求導(dǎo)軌的承載面與導(dǎo)向面嚴(yán)格分開(kāi)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)件較重時(shí)，必須設(shè)有卸荷裝置，運(yùn)動(dòng)件的支承必須符合三點(diǎn)定位原理。導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的 基本要求返回結(jié)束放映返回本章目錄84直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度 返回結(jié)束放映返回本章目錄85 導(dǎo)向精度是指動(dòng)導(dǎo)軌按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度。導(dǎo)向精度的高低主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型；導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度；導(dǎo)軌的配合間隙

29、、油膜厚度和油膜剛度；導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度和熱變形等。 導(dǎo) 向 精 度返回結(jié)束放映返回本章目錄86 導(dǎo)軌的剛度就是抵抗載荷的能力。抵抗恒定載荷的能力稱為靜剛度；抵抗交變載荷的能力稱為動(dòng)剛度。 在恒定載荷作用下，物體變形的大小，表示靜剛度的好壞。導(dǎo)軌變形一般有自身、局部和接觸三種變形。 導(dǎo)軌局部變形發(fā)生在載荷集中的地方，因此必須加強(qiáng)導(dǎo)軌的局部剛度。返回結(jié)束放映返回本章目錄87 精度的保持性主要由導(dǎo)軌的耐磨性決定。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用后，應(yīng)能保持一定的導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的耐磨性主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、摩擦性質(zhì)、表面粗糙度、表面硬度、表面潤(rùn)滑及受力情況等；提高導(dǎo)軌的精度保持性，必須進(jìn)行正確的

30、潤(rùn)滑與保護(hù)。采用獨(dú)立的潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑已被普遍采用。防護(hù)方法很多，目前多采用多層金屬薄板伸縮式防護(hù)罩進(jìn)行防護(hù)。返回結(jié)束放映返回本章目錄88 機(jī)電一體化系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等的精度和運(yùn)動(dòng)速度都比較高，因此其導(dǎo)軌應(yīng)具有較好的靈活性和平穩(wěn)性，工作時(shí)應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；高速運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)無(wú)振動(dòng)。在低速 (如0.05mmmin)運(yùn)行時(shí)，往往不是作連續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)而是時(shí)走時(shí)停(即爬行)。其主要原因是摩擦系數(shù)隨運(yùn)動(dòng)速度的變化和傳動(dòng)系統(tǒng)剛性不足。 返回結(jié)束放映返回 本章目錄89導(dǎo)軌的爬行現(xiàn)象機(jī)理（彈簧-阻尼系統(tǒng)） 傳動(dòng)系統(tǒng) 2 帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)件3在靜導(dǎo)軌4上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在導(dǎo)軌副內(nèi)的摩擦

31、力是變化的。導(dǎo)軌副相對(duì)靜止時(shí)，靜摩擦系數(shù)較大。在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的低速階段，動(dòng)摩探系數(shù)隨導(dǎo)軌副相對(duì)滑動(dòng)速度的增大而降低，直到相對(duì)速度增大到某一臨界值，動(dòng)摩擦系數(shù)才隨相對(duì)速度的減小而增加。由此來(lái)分析下圖所示的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是：勻速運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)件1，通過(guò)壓縮彈簧推動(dòng)靜止的運(yùn)動(dòng)件3，當(dāng)運(yùn)動(dòng)件3受到的逐漸增大的彈簧力小于靜摩擦力F時(shí)，3不動(dòng)。直到彈簧力剛剛大于靜摩擦力F時(shí)，3才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦力隨著動(dòng)摩擦系數(shù)的降低而變小，3的速度相應(yīng)增大，同時(shí)彈簧相應(yīng)伸長(zhǎng)，作用在3上的彈簧力逐漸減小，3產(chǎn)生負(fù)加速度，速度降低，動(dòng)摩擦力相應(yīng)增大，速度逐漸下降，直到3停止運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件 l 這時(shí)再重新壓縮彈簧，爬行現(xiàn)象進(jìn)入下一個(gè)周期。 彈

32、簧-阻尼系統(tǒng)圖1-主動(dòng)件；2-彈簧-阻尼；3-運(yùn)動(dòng)件；4-靜導(dǎo)軌返回結(jié)束放映返回本章目錄90 為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時(shí)采取以下幾項(xiàng)措施：采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌等；在普通滑動(dòng)導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；用減小接合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸、縮短傳動(dòng)鏈、減少傳動(dòng)副等方法來(lái)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。 防止爬行現(xiàn)象采取以下幾項(xiàng)措施返回結(jié)束放映返回本章目錄91對(duì)溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性 導(dǎo)軌在環(huán)境溫度變化的情況下，應(yīng)能正常工作，既不“卡死”，亦不影響系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度。導(dǎo)軌對(duì)溫度變化的敏感性，主要取決于導(dǎo)軌材料和導(dǎo)軌配合間隙的選擇。 結(jié)構(gòu)工藝性是指系統(tǒng)在正常工作的條件下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制

33、造容易，裝拆、調(diào)整、維修及檢測(cè)方便，從而最大限度地降低成本。返回結(jié)束放映返回本章目錄92導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)內(nèi)容返回結(jié)束放映返回本章目錄93二、滑動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇導(dǎo)軌副的截面形狀及其特點(diǎn)導(dǎo)軌副的截面形狀及其特點(diǎn) 常見(jiàn)的導(dǎo)軌截面形狀，有三角形(分對(duì)稱、不對(duì)稱兩類(lèi))、矩形、燕尾形及圓形四種，每種又分為凸形和凹形兩類(lèi)。凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，宜在低速下工作；凹形導(dǎo)軌則相反，可用于高速，但必須有良好的防護(hù)裝置，以防切屑等臟物落入導(dǎo)軌。 返回結(jié)束放映返回本章目錄94各種導(dǎo)軌的特點(diǎn) 三角形導(dǎo)軌：導(dǎo)軌尖頂朝上的稱三角形導(dǎo)軌，尖頂朝下的稱為V形導(dǎo)軌。該導(dǎo)軌在垂直載荷的作用下，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)

34、償，不會(huì)產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度較高。但壓板面仍需有間隙調(diào)整裝置。它的截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定，一般為90。為增加承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，應(yīng)采用較大的頂角(110l20)；為提高導(dǎo)向性，可采用較小的頂角(60)。如果導(dǎo)軌上所受的力在兩個(gè)方向上的分力相差很大，應(yīng)采用不對(duì)稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導(dǎo)軌面。此外，導(dǎo)軌水平與垂直方向誤差相互影響，給制造、檢驗(yàn)和修理帶來(lái)困難。返回結(jié)束放映返回本章目錄95 導(dǎo)軌的截面形狀返回結(jié)束放映返回本章目錄96 矩形導(dǎo)軌： 此類(lèi)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)和修理方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。 矩形導(dǎo)軌的導(dǎo)向精

35、度沒(méi)有三角形導(dǎo)軌的高，磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，須有調(diào)整間隙裝置，但水平和垂直方向上的位置各不相關(guān)，即一方向上的調(diào)整不會(huì)影響另一方向的位移，因此安裝調(diào)整均較方便。在導(dǎo)軌的材料、載荷、寬度相同的情況下，矩形導(dǎo)軌的摩擦阻力和接觸變形都比三角形導(dǎo)軌的小。返回結(jié)束放映返回本章目錄97 燕尾形導(dǎo)軌 此類(lèi)導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝置。兩燕尾面起壓板面作用，用一根鑲條就可調(diào)節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。但剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗(yàn)和維修都不方便。用于運(yùn)動(dòng)速度不高、受力不大、高度尺寸受到限制的場(chǎng)合。 返回結(jié)束放映返回本章目錄98 圓柱形導(dǎo)軌 此類(lèi)導(dǎo)軌制造方便，外

36、圓采用磨削，內(nèi)孔經(jīng)過(guò)珩磨，可達(dá)到精密配合，但磨損后很難調(diào)整和補(bǔ)償間隙。 圓柱形導(dǎo)軌有兩個(gè)自由度，適用于同時(shí)作直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的地方。若要限制轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面開(kāi)鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩，亦可采用雙圓柱形導(dǎo)軌。 圓柱形導(dǎo)軌用于承受軸向載荷的場(chǎng)合。返回結(jié)束放映返回本章目錄99導(dǎo)軌副的組合形式導(dǎo)軌副的組合形式 雙三角形導(dǎo)軌組合 矩形導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌組合 三角形導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌組合 三角形和平面導(dǎo)軌組合 燕尾形導(dǎo)軌及其組合返回結(jié)束放映返回本章目錄1001-三角形導(dǎo)軌； 2-V形導(dǎo)軌； 3-壓板 雙三角形導(dǎo)軌組合返回結(jié)束放映返回本章目錄101 矩形矩形導(dǎo)軌與矩形與矩形導(dǎo)軌組合導(dǎo)軌組合導(dǎo)軌 返回結(jié)束

37、放映返回本章目錄102三角形導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌、平面導(dǎo)軌的三角形導(dǎo)軌和矩形導(dǎo)軌、平面導(dǎo)軌的組合組合 返回結(jié)束放映返回本章目錄103 燕尾形導(dǎo)軌及其組合的間隙調(diào)整1-斜鑲條 ； 2-壓板 ； 3-直鑲條矩形導(dǎo)軌垂直方向間隙的調(diào)整1-壓板 ； 2-接合面 ； 3-調(diào)整螺釘 ； 4-調(diào)整墊片返回結(jié)束放映返回本章目錄104矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌水平間隙的調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌水平間隙的調(diào)整返回結(jié)束放映返回本章目錄105滑動(dòng)導(dǎo)軌常用材料的搭配返回結(jié)束放映返回本章目錄106提高導(dǎo)軌副耐磨性的措施 鑲裝導(dǎo)軌； 提高導(dǎo)軌的精度與改善表面粗糙度； 減小導(dǎo)軌單位面積上的壓力(即比壓)。 返回結(jié)束放映返回本章目錄107三、

38、滾動(dòng)導(dǎo)軌副的類(lèi)型與選擇 直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)及要求 滾動(dòng)導(dǎo)軌作為滾動(dòng)摩擦副的一類(lèi)，具有許多特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小(0.0030.005)，運(yùn)動(dòng)靈活；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動(dòng)阻力小，而不易產(chǎn)生爬行；可以預(yù)緊,剛度高；壽命長(zhǎng)；精度高；潤(rùn)滑方便，可以采用脂潤(rùn)滑，一次裝填，長(zhǎng)期使用；由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購(gòu)選用。因此，滾動(dòng)導(dǎo)軌副廣泛地被應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、測(cè)量機(jī)和測(cè)量?jī)x器等。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是：導(dǎo)軌面與滾動(dòng)體是點(diǎn)接觸或線接觸，所以抗振性差，接觸應(yīng)力大；對(duì)導(dǎo)軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動(dòng)體的尺寸精度要求高，若滾動(dòng)體的直徑不一致，導(dǎo)軌表面有高低，會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件傾斜，

39、產(chǎn)生振動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)精度；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高；對(duì)臟物比較敏感，必須有良好的防護(hù)裝置。返回結(jié)束放映返回本章目錄108對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的基本要求 1) 導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度是導(dǎo)軌副最基本的性能指標(biāo)。移動(dòng)件在沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不論有無(wú)載荷，都應(yīng)保證移動(dòng)軌跡的直線性及其位置的精確性。這是保證機(jī)床運(yùn)行工作質(zhì)量的關(guān)鍵。各種機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌副本身平面度、垂直度及等高、等距的要求都有規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)。 2) 耐磨性耐磨性。導(dǎo)軌副應(yīng)在預(yù)定的使用期內(nèi)，保持其導(dǎo)向精度。精密滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要失效形式是磨損，因此耐磨性是衡量滾動(dòng)導(dǎo)軌副性能的主要指標(biāo)之一。 3) 剛度剛度。為了保證足夠的剛度，應(yīng)選用最合適的導(dǎo)軌類(lèi)型、尺寸及其組

40、合。選用可調(diào)間隙和預(yù)緊的導(dǎo)軌副可以提高剛度。 4) 工藝性工藝性。導(dǎo)軌副要便于裝配、調(diào)整、測(cè)量、防塵、潤(rùn)滑和維修保養(yǎng)。 返回結(jié)束放映返回本章目錄109滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類(lèi)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的分類(lèi)返回結(jié)束放映返回本章目錄110 滾動(dòng)體不循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副返回結(jié)束放映返回本章目錄111三角-平面滾珠導(dǎo)軌 雙三角滾珠導(dǎo)軌返回結(jié)束放映返回本章目錄112 雙三角交叉滾柱導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌副返回結(jié)束放映返回本章目錄113 滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 返回結(jié)束放映返回本章目錄114返回結(jié)束放映返回本章目錄115 滾動(dòng)導(dǎo)軌副返回結(jié)束放映返回本章目錄116 滾珠軸承導(dǎo)軌1-承導(dǎo)件 ； 2-偏心軸 ； 3-滾珠軸承 ； 4-軸承支架；5-擺桿 ；

41、 6-軸承 ；7-小軸 ；8-左軸承；9-工作臺(tái)； 10-彈簧； 11-螺釘；12-絲杠；A、B-導(dǎo)軌面；01-擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心；02-軸承回轉(zhuǎn)中心返回結(jié)束放映返回本章目錄117 滾動(dòng)軸承及其偏心軸機(jī)構(gòu)返回結(jié)束放映返回本章目錄118滾動(dòng)導(dǎo)套副返回結(jié)束放映返回本章目錄119四、閉式液體靜壓導(dǎo)軌副工作原理返回結(jié)束放映返回本章目錄120卸荷導(dǎo)軌工作原理圖1、3、6-主導(dǎo)軌；2、4、5-輔助導(dǎo)軌；7-活塞銷(xiāo)；8-彈簧；9-滾動(dòng)軸承；10-調(diào)節(jié)螺釘；11-手柄返回結(jié)束放映返回本章目錄1212-4 機(jī)械系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)支承中的運(yùn)動(dòng)件相對(duì)于支承導(dǎo)件轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)時(shí)，按其相互摩擦的性質(zhì)可分為滑動(dòng)、滾動(dòng)、

42、彈性、氣體(或液體)摩擦支承。 滑動(dòng)摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為圓柱、圓錐、球面和頂針支承；滾動(dòng)摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為填入式滾珠支承和刀口支承 。一、 旋轉(zhuǎn)支承部件的種類(lèi)及基本要求返回結(jié)束放映返回本章目錄122各種支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖返回結(jié)束放映返回本章目錄123方向精度和置中精度 方向精度方向精度是指運(yùn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其軸線與承導(dǎo)件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。 置中精度置中精度是指在任意截面上，運(yùn)動(dòng)件的中心與承導(dǎo)件的中心之間產(chǎn)生偏移的程度。 返回結(jié)束放映返回本章目錄124 二、 圓柱支承結(jié)構(gòu) 1-軸肩；2-軸套；3-錐孔 返回結(jié)束放映返回本章目錄125止推圓柱支承結(jié)構(gòu)返回結(jié)束放映返回本章目錄126圓柱支承受

43、力圖返回結(jié)束放映返回本章目錄127 精度計(jì)算圖返回結(jié)束放映返回本章目錄128返回結(jié)束放映返回本章目錄129三、三、 圓錐支承返回結(jié)束放映返回本章目錄130 四、 填入式滾動(dòng)支承返回結(jié)束放映返回本章目錄131填入式滾珠支承返回結(jié)束放映返回本章目錄132專用填入式滾珠支承圖返回結(jié)束放映返回本章目錄133 五、 其他形式支承 球面支承、 球面軸頸的類(lèi)型 返回結(jié)束放映返回本章目錄134 頂針支承、刀口支承與鐘擺的支承結(jié)構(gòu)圖返回結(jié)束放映返回本章目錄1352-5 軸系由軸及安裝在軸上的齒輪、帶輪等傳動(dòng)部件組成，有主軸軸系和中間傳動(dòng)軸軸系。軸系的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩及精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它直接承受外力(力矩)。

44、對(duì)于中間傳動(dòng)軸系一般要求不高。而對(duì)于完成主要作用的主軸軸系的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、熱變形及抗振性等的要求較高。一、 軸系設(shè)計(jì)的基本要求返回結(jié)束放映返回本章目錄136旋轉(zhuǎn)精度 、剛度 、抗振性 、熱變形 旋轉(zhuǎn)精度是指在裝配之后，在無(wú)負(fù)載、低速旋轉(zhuǎn)的條件下軸前端的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)量。 軸系的剛度反映了軸系組件抵抗靜、動(dòng)載荷變形的能力。 軸系的振動(dòng)表現(xiàn)為受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)兩種形式。其振動(dòng)原因有軸系組件質(zhì)量不勻引起的動(dòng)不平衡、軸的剛度及單向受力等；它們直接影響旋轉(zhuǎn)精度和軸承壽命。 軸系的受熱會(huì)使軸伸長(zhǎng)或使軸系零件間隙發(fā)生變化，影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、旋轉(zhuǎn)精度及位置精度。又由于溫度的上升會(huì)使?jié)櫥偷恼扯?/p>

45、發(fā)生變化，使滑動(dòng)或滾動(dòng)軸承的承載能力降低。 返回結(jié)束放映返回本章目錄137機(jī)床主軸傳動(dòng)齒輪空間布置比較 下圖為下圖為 機(jī)床主軸傳動(dòng)齒輪空間布置比較返回結(jié)束放映返回本章目錄138返回結(jié)束放映返回本章目錄139標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承；標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承； 深溝球軸承深溝球軸承 ；雙列向心短圓柱滾子軸承；雙列向心短圓柱滾子軸承； 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 ；推力軸承推力軸承 。返回結(jié)束放映返回本章目錄140雙列向心短圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、雙列推力球軸承圖返回結(jié)束放映返回本章目錄141配套應(yīng)用例返回結(jié)束放映返回本章目錄142 上圖為其配套應(yīng)用實(shí)例，雙列向心短圓柱滾子軸承的徑向間隙調(diào)整，是先將螺母6松開(kāi)、轉(zhuǎn)動(dòng)螺母

46、1,拉主軸7向左推動(dòng)軸承內(nèi)圈，利用內(nèi)圈脹大以消除間隙或預(yù)緊。這種軸承只能承受徑向載荷。軸向載荷由雙列推力球軸承2承受，用螺母1調(diào)整間隙。軸向力的傳遞見(jiàn)圖中箭頭所示，軸向剛度較高。這種推力軸承的制造精度已達(dá)B級(jí)，適用于各種精度的主軸軸系。其預(yù)緊力和間隙大小調(diào)整用隔套3來(lái)實(shí)現(xiàn)。外圍開(kāi)有油槽和油孔4，以利于潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承。返回結(jié)束放映返回本章目錄143返回結(jié)束放映返回本章目錄144精密分度頭主軸系統(tǒng)返回結(jié)束放映返回本章目錄145 上圖為一精密分度頭主軸系統(tǒng)。它采用的是密珠軸承，主軸由止推密珠軸承2、4和徑向密珠軸承1、3組成。這種軸承所用滾珠數(shù)量多且接近于多頭螺旋排列。由于密集的鋼珠有誤差平均效應(yīng)，

47、減小了局部誤差對(duì)主軸軸心位置的影響，故主軸回轉(zhuǎn)精度有所提高；每個(gè)鋼珠公轉(zhuǎn)時(shí)沿著自己的滾道滾動(dòng)而不相重復(fù)，減小了滾道的磨損，主軸回轉(zhuǎn)精度可長(zhǎng)期保持。實(shí)踐證明，提高鋼珠的密集度有利于主軸回轉(zhuǎn)精度的提高，但過(guò)多地增加鋼珠會(huì)增大摩擦力矩。因此，應(yīng)在保證主軸運(yùn)轉(zhuǎn)靈活的前提下，盡量增多鋼珠數(shù)量。圖b為推力密珠軸承保持架孔分布情況，圖c為徑向密珠軸承保持架孔的分布情況。返回結(jié)束放映返回本章目錄146液體靜壓軸承工作原理液體靜壓軸承工作原理1、2、3、4-油腔；5-金屬薄膜；6-圓盒；7-回油槽；8-軸套返回結(jié)束放映返回本章目錄147返回結(jié)束放映返回本章目錄148返回結(jié)束放映返回本章目錄149磁懸浮軸承工作原

48、理 磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力將軸無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)潤(rùn)滑地懸浮在空間的一種新型軸承。其工作原理如下圖所示。徑向磁懸浮軸承由轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)動(dòng)部件)6和定子(固定部件)5兩部分組成。定子部分裝上電磁體，保持轉(zhuǎn)子懸浮在磁場(chǎng)中。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由位移傳感器4檢測(cè)轉(zhuǎn)子的偏心，并通過(guò)反饋與基準(zhǔn)信號(hào)l(轉(zhuǎn)子的理想位置)進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)器2根據(jù)偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并把調(diào)節(jié)信號(hào)送到功率放大器3以改變電磁體(定子)的電流，從而改變磁懸浮力的大小，使轉(zhuǎn)子恢復(fù)到理想位置。 徑向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)軸(如主軸）一般要配備輔助軸承，工作時(shí)輔助軸承不與轉(zhuǎn)軸接觸，當(dāng)斷電或磁懸浮失控時(shí)能托住高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，起到完全保護(hù)作用。輔助軸承與轉(zhuǎn)子之間的間隙一般等

49、于轉(zhuǎn)子與電磁體氣隙的一半。軸向懸浮軸承的工作原理與徑向磁懸浮軸承相同 。 磁懸浮軸承工作原理1信號(hào)輸入；2調(diào)節(jié)器；3功率放大器；4位移傳感器；5定子；6轉(zhuǎn)子返回結(jié)束放映返回本章目錄150 三、提高軸系性能的措施 1. 提高軸系的旋轉(zhuǎn)精度 軸承(如主軸)的旋轉(zhuǎn)精度中的徑向跳動(dòng)主要由被測(cè)表面的幾何形狀誤差被測(cè)表面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的偏心旋轉(zhuǎn)軸線在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的徑向漂移等因素引起。 軸系軸端的軸向竄動(dòng)主要由被測(cè)端面的幾何形狀誤差被測(cè)端面對(duì)軸心線的不垂直度旋轉(zhuǎn)軸線的軸向竄動(dòng)等三項(xiàng)誤差引起。 提高其旋轉(zhuǎn)精度的主要措施有：提高軸頸與架體(或箱體)支承的加工精度；用選配法提高軸承裝配與預(yù)緊精度；軸系組件裝配后對(duì)輸出端

50、軸的外徑、端面及內(nèi)孔通過(guò)互為基準(zhǔn)進(jìn)行精加工。返回結(jié)束放映返回本章目錄151 軸系組件有受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)，前者是由軸系組件的不平衡、齒輪及帶輪質(zhì)量分布不均勻以及負(fù)載變化引起的，后者是由傳動(dòng)系統(tǒng)本身的失穩(wěn)引起的。 提高其抗振性的主要措施有：提高軸系組件的固有振動(dòng)頻率、剛度和阻尼，通過(guò)計(jì)算或試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)其固有振動(dòng)頻率，當(dāng)阻尼很小時(shí)，應(yīng)使其固有振動(dòng)頻率遠(yuǎn)離受迫振動(dòng)頻率，以防止共振。一般講，剛度越高、阻尼越大，則激起的振幅越小。消除或減少受迫振動(dòng)振源的干擾作用。構(gòu)成軸系的主要零部件均應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡，選用傳動(dòng)平穩(wěn)的傳動(dòng)件、對(duì)軸承進(jìn)行合理預(yù)緊等。采用吸振、隔振和消振裝置。2. 提高軸系組件的抗振性返回結(jié)束放映返回本章目錄1522-6 機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的機(jī)架或機(jī)座 機(jī)座或機(jī)架是支承其他零部件的基礎(chǔ)部件。 其基本要求是： 1. 剛度與抗振性 剛度是抵抗載荷變形的能力。動(dòng)剛度是衡量抗振性的主要指標(biāo)。 為提高機(jī)架或機(jī)座的抗振性，可采取如下措施：提高靜剛度，即從提高固有振動(dòng)頻率入手，以避免產(chǎn)生共振；增加阻尼，增加阻尼對(duì)提高動(dòng)剛度的作用很大，如液(氣)動(dòng)、靜壓導(dǎo)軌的阻尼比滾動(dòng)導(dǎo)軌的大，故抗振性能好；在不降低機(jī)架或機(jī)座靜剛度的前提下，減輕重量可提高固有振動(dòng)頻率，如適當(dāng)減小壁厚、增加筋和隔板、采用鋼材焊接代替鑄件等；采取隔振措施，如加減振橡膠墊腳、用空