第二章機(jī)械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì)

1、機(jī)械與電子工程學(xué)院1第第 二二 章章 機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)機(jī)械與電子工程學(xué)院2 與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)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)，通常由好。一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，通常由控制部件、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)傳感部件件、導(dǎo)向支承部件，以及檢測(cè)

2、傳感部件等部分組成。等部分組成。 第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求機(jī)械與電子工程學(xué)院3機(jī)械系統(tǒng) 傳動(dòng)部件傳動(dòng)部件：（1 1）線性：齒輪、絲杠螺母、渦輪蝸）線性：齒輪、絲杠螺母、渦輪蝸桿、諧波齒輪；（桿、諧波齒輪；（2 2）非線性：連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)）非線性：連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu) 支承部件支承部件：導(dǎo)向支承、旋轉(zhuǎn)支承：導(dǎo)向支承、旋轉(zhuǎn)支承 軸系軸系： 架體架體：機(jī)架、箱體：機(jī)架、箱體為確保機(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，常提出提出無(wú)間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適無(wú)間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜犬?dāng)?shù)淖?/p>

3、尼比等要求。為達(dá)到上述要求，等要求。為達(dá)到上述要求，機(jī)械與電子工程學(xué)院4主要從以下幾方面采取措施：主要從以下幾方面采取措施： 1) 1) 采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件；采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件； 2) 2) 縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度；縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度； 3) 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；速能力； 4) 4) 縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動(dòng)間隙、減少支承縮小反向死區(qū)誤差，如采取消

4、除傳動(dòng)間隙、減少支承 變形的措施；變形的措施； 5) 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)、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。降低噪聲。 機(jī)械與電子工程學(xué)院5第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(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)、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，其目此，它實(shí)質(zhì)

5、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。得到最佳匹配。機(jī)械與電子工程學(xué)院6 機(jī)械傳動(dòng)部件對(duì)伺服系統(tǒng)的伺機(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)服特性有很大影響，特別是其傳動(dòng)類型、傳動(dòng)方式、傳動(dòng)剛性以及傳類型、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)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

6、。動(dòng)平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件。機(jī)械與電子工程學(xué)院7傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能（：為選擇）機(jī)械與電子工程學(xué)院8傳動(dòng)機(jī)構(gòu)新的技術(shù)要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)新的技術(shù)要求 精密化精密化高速化高速化 小型化、輕量化小型化、輕量化機(jī)械與電子工程學(xué)院9二、二、 絲杠螺母機(jī)構(gòu)絲杠螺母機(jī)構(gòu)基本傳動(dòng)形式基本傳動(dòng)形式機(jī)械與電子工程學(xué)院10差動(dòng)傳動(dòng)原理差動(dòng)傳動(dòng)原理)(21hhPPn機(jī)械與電子工程學(xué)院11滾珠絲杠副的組成及特點(diǎn)滾珠絲杠副的組成及特點(diǎn)三、三、 滾珠絲杠傳動(dòng)部件滾珠絲杠傳動(dòng)部件機(jī)械與電子工程學(xué)院12機(jī)械與電子工程學(xué)院13 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式紋滾道的截面形狀、滾

7、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。和消除軸向間隙的調(diào)整方法進(jìn)行區(qū)別。 2. 2. 滾珠絲杠副的典型的結(jié)構(gòu)類型滾珠絲杠副的典型的結(jié)構(gòu)類型機(jī)械與電子工程學(xué)院14螺紋滾道法向截面形狀螺紋滾道法向截面形狀單圓弧型單圓弧型雙圓弧型雙圓弧型螺紋滾道的截面形狀螺紋滾道的截面形狀機(jī)械與電子工程學(xué)院15滾珠的循環(huán)方式：滾珠的循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)機(jī)械與電子工程學(xué)院16 浮動(dòng)式反向器的內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式反向器的內(nèi)循環(huán)1-反向器；2-彈簧套；3-絲桿；4-碟簧片機(jī)械與電子工程學(xué)院17 外循環(huán)外循環(huán)-外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)

8、或體外作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。1 1）螺旋槽式：）螺旋槽式：2 2）插管式：）插管式：3) 3) 端蓋式：端蓋式：機(jī)械與電子工程學(xué)院18機(jī)械與電子工程學(xué)院19特點(diǎn)特點(diǎn)：（1 1）傳動(dòng)效率高：）傳動(dòng)效率高：9095% （2 2）運(yùn)動(dòng)可塑性好，正負(fù)效率相同）運(yùn)動(dòng)可塑性好，正負(fù)效率相同 （3 3）剛度高、無(wú)爬行、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好）剛度高、無(wú)爬行、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好 （4 4）傳動(dòng)精度高、溫升變形?。﹤鲃?dòng)精度高、溫升變形小 （5 5）摩擦小、壽命長(zhǎng)）摩擦小、壽命長(zhǎng) （6 6）使用范圍廣）使用范圍廣機(jī)械與電子工程學(xué)院20 3. 3. 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊滾珠絲杠副軸向間隙的

9、調(diào)整與預(yù)緊 (1)(1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式1-1-鎖緊螺母；鎖緊螺母；2-2-調(diào)整螺母；調(diào)整螺母；3 3、4-4-滾珠螺母滾珠螺母機(jī)械與電子工程學(xué)院21(2)(2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式( (兩螺母齒數(shù)差兩螺母齒數(shù)差1 1) )1-1-套筒；套筒；2-2-內(nèi)齒輪；內(nèi)齒輪；3-3-螺母；螺母；4-4-絲杠絲杠 機(jī)械與電子工程學(xué)院22(3) (3) 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式雙螺母墊片預(yù)緊式雙螺母墊片預(yù)緊式1-1-墊片；墊片； 2-2-螺母螺母機(jī)械與電子工程學(xué)院23（4 4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式 彈簧自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式彈簧自動(dòng)

10、調(diào)整預(yù)緊式 機(jī)械與電子工程學(xué)院24 （5 5）單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式）單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式 和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊式和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊式機(jī)械與電子工程學(xué)院25 典型支承典型支承方式方式機(jī)械與電子工程學(xué)院26 1) 1) 單推單推- -單推式單推式 如下圖所示，推力軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并如下圖所示，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)，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，但軸承壽命比雙推預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推- -雙推式低。雙推式低。機(jī)械與電子工程學(xué)院27 2) 2) 雙推雙推- -雙推式雙推式 兩端分別安裝推力軸承

11、與深溝球軸承的組合，并施加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、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。預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對(duì)稱。機(jī)械與電子工程學(xué)院28 3) 3) 雙推雙推- -簡(jiǎn)支式簡(jiǎn)支式 一端安裝止推軸承和圓柱滾子軸承的組合，另一端一端安裝止推軸承和圓柱滾子軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時(shí)應(yīng)注意減僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時(shí)

12、應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，少絲杠熱變形的影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳軸承壽命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械與電子工程學(xué)院29 4) 4) 雙推雙推- -自由式自由式 一端安裝推力軸承與圓柱滾子軸承的組合，另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、低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械與電子工程學(xué)院30軸承的組合安裝支承示例軸承的組合安裝支承示

13、例1) 1) 簡(jiǎn)易單推簡(jiǎn)易單推- -單推式支承單推式支承機(jī)械與電子工程學(xué)院31 2) 2) 雙推雙推- -簡(jiǎn)支支承方式簡(jiǎn)支支承方式 機(jī)械與電子工程學(xué)院32 3) 3) 雙推雙推- -自由式支承自由式支承機(jī)械與電子工程學(xué)院33制動(dòng)裝置制動(dòng)裝置超越離合器超越離合器 1-1-外圈外圈 ； 2-2-星輪星輪 ； 3-3-滾柱：滾柱：4-4-活銷活銷 ； 5-5-彈簧彈簧機(jī)械與電子工程學(xué)院34 一般內(nèi)圈為主動(dòng)件，外圈為從動(dòng)件。當(dāng)內(nèi)圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱被一般內(nèi)圈為主動(dòng)件，外圈為從動(dòng)件。當(dāng)內(nèi)圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱被楔緊而帶動(dòng)外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器接合；當(dāng)內(nèi)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱退入寬槽楔緊而帶動(dòng)外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器接合；

14、當(dāng)內(nèi)圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱退入寬槽部位，外圈則不動(dòng)，離合器分離。如外圈由另一系統(tǒng)帶動(dòng)與內(nèi)圈同向轉(zhuǎn)動(dòng)部位，外圈則不動(dòng)，離合器分離。如外圈由另一系統(tǒng)帶動(dòng)與內(nèi)圈同向轉(zhuǎn)動(dòng), ,當(dāng)外圈轉(zhuǎn)速低于內(nèi)圈時(shí)當(dāng)外圈轉(zhuǎn)速低于內(nèi)圈時(shí), ,離合器即自動(dòng)接合；若外圈轉(zhuǎn)速高于內(nèi)圈，離合離合器即自動(dòng)接合；若外圈轉(zhuǎn)速高于內(nèi)圈，離合器則自動(dòng)分離。滾柱式超越離合器的滾柱數(shù)目較少，元件接觸應(yīng)力大，故器則自動(dòng)分離。滾柱式超越離合器的滾柱數(shù)目較少，元件接觸應(yīng)力大，故承載能力低。滾柱能在滾道內(nèi)自由滾轉(zhuǎn)，與內(nèi)、外圈接觸點(diǎn)經(jīng)常變化，磨承載能力低。滾柱能在滾道內(nèi)自由滾轉(zhuǎn)，與內(nèi)、外圈接觸點(diǎn)經(jīng)常變化，磨損比較均勻，但內(nèi)圈制造工藝較復(fù)雜，安裝精度要求較

15、高損比較均勻，但內(nèi)圈制造工藝較復(fù)雜，安裝精度要求較高 機(jī)械與電子工程學(xué)院35 當(dāng)主軸當(dāng)主軸7 7作上、下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)作上、下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁線圈時(shí)，電磁線圈2 2通電并吸引鐵心通電并吸引鐵心1 1，從而打開摩擦離合器從而打開摩擦離合器4 4，此時(shí)電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)5 5通過(guò)減速齒輪、滾珠絲杠通過(guò)減速齒輪、滾珠絲杠副副6 6托動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件（主軸頭）托動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件（主軸頭）7 7作作垂直上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，垂直上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，電磁線圈電磁線圈2 2也同時(shí)斷電，在彈簧也同時(shí)斷電，在彈簧3 3的作用下摩擦離合器的作用下摩擦離合器4 4壓緊制動(dòng)壓緊制動(dòng)輪，使?jié)L珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，輪，使?jié)L珠絲杠不

16、能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而防止運(yùn)動(dòng)部件因自重而下降。從而防止運(yùn)動(dòng)部件因自重而下降。單推單推- -單推式支承的簡(jiǎn)易制動(dòng)裝置單推式支承的簡(jiǎn)易制動(dòng)裝置1-1-鐵心；鐵心； 2-2-電磁線圈；電磁線圈； 3-3-彈簧；彈簧； 4-4-摩擦離合器；摩擦離合器；5-5-電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)； 6-6-滾珠絲杠滾珠絲杠副；副；7-7-主軸頭主軸頭機(jī)械與電子工程學(xué)院36 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，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

17、和非從而維持其傳動(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，將其裝在滾珠螺母的兩端即可。非接觸式密封圈接觸式兩種，將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

18、。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，而使類。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。用潤(rùn)滑油時(shí)應(yīng)注意經(jīng)常通過(guò)注油孔注油。 滾珠絲杠副的密封與潤(rùn)滑滾珠絲杠副的密封與潤(rùn)滑機(jī)械與電子工程學(xué)院37 防護(hù)套的形式防護(hù)套的形式 有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。機(jī)械與電子工程學(xué)院38滾珠絲杠螺母副是標(biāo)準(zhǔn)系列化的零件，滾珠絲杠螺母副是標(biāo)準(zhǔn)系列化的零件，公稱直公稱直徑徑d d0 0和基本導(dǎo)程和基本導(dǎo)程 確定后就選擇了滾珠絲杠副確定后就選擇了滾珠絲杠副 滾珠絲杠副的選擇方法滾珠絲杠副的選擇方法 結(jié)構(gòu)的選擇結(jié)構(gòu)的選擇

19、結(jié)構(gòu)尺寸的選擇結(jié)構(gòu)尺寸的選擇機(jī)械與電子工程學(xué)院39滾珠絲杠副的選擇步驟滾珠絲杠副的選擇步驟 在選用滾珠絲杠副時(shí)，必須知道實(shí)際的工作條件：在選用滾珠絲杠副時(shí)，必須知道實(shí)際的工作條件：最大的工作載荷最大的工作載荷F Fmax(max(或平均工作載荷或平均工作載荷F Fcp)(N)cp)(N)作用下作用下的使用壽命的使用壽命T T(h)(h)、絲杠的工作長(zhǎng)度、絲杠的工作長(zhǎng)度( (或螺母的有效行或螺母的有效行程程) (mm) (mm)、絲杠的轉(zhuǎn)速、絲杠的轉(zhuǎn)速n n( (或平均轉(zhuǎn)速或平均轉(zhuǎn)速n ncp)(rcp)(rmin)min)、滾道的硬度滾道的硬度HRCHRC及絲杠的工況，然后按下列步驟進(jìn)行及絲杠

20、的工況，然后按下列步驟進(jìn)行選擇。選擇。機(jī)械與電子工程學(xué)院401. 1. 計(jì)算最大動(dòng)載荷計(jì)算最大動(dòng)載荷機(jī)械與電子工程學(xué)院412. 2. 確定公稱直徑及絲杠長(zhǎng)度確定公稱直徑及絲杠長(zhǎng)度 根據(jù)最大動(dòng)載荷和滾珠絲杠的額根據(jù)最大動(dòng)載荷和滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷值選擇型號(hào)和有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，定動(dòng)載荷值選擇型號(hào)和有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定公稱直徑和長(zhǎng)度確定公稱直徑和長(zhǎng)度3. 3. 確定導(dǎo)程確定導(dǎo)程 考慮脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)效率考慮脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)效率4. 4. 確定支承結(jié)構(gòu)確定支承結(jié)構(gòu)5. 5. 剛度校核剛度校核 接觸剛度和拉壓剛度接觸剛度和拉壓剛度機(jī)械與電子工程學(xué)院42 滾珠絲杠在軸向力的作用下，將產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短，在滾珠絲杠在軸向

21、力的作用下，將產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短，在扭矩的作用下扭矩的作用下, , 將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)而影響絲杠導(dǎo)程的變化，從而將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)而影響絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響傳動(dòng)精度及定位精度，故應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)的變形量。影響傳動(dòng)精度及定位精度，故應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)的變形量。機(jī)械與電子工程學(xué)院436. 6. 預(yù)緊力的確定預(yù)緊力的確定: : 最大軸向載荷的最大軸向載荷的1/31/37. 7. 絲杠穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速絲杠穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速機(jī)械與電子工程學(xué)院44機(jī)械系統(tǒng)基本物理量的折算機(jī)械與電子工程學(xué)院45J J1 1為軸為軸部件和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部件和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J J2 2為軸為軸部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J J3 3為

22、軸為軸部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量機(jī)械與電子工程學(xué)院46機(jī)械與電子工程學(xué)院47機(jī)械與電子工程學(xué)院48機(jī)械與電子工程學(xué)院49機(jī)械與電子工程學(xué)院50機(jī)械與電子工程學(xué)院51四、齒輪傳動(dòng)部件四、齒輪傳動(dòng)部件 1. 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)形式及其傳動(dòng)比的最佳匹配選擇 齒輪傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)比i 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?shù)钠ヅ湟?，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。入電動(dòng)機(jī)為高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩，而輸出則為低

23、轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。目的：目的：1 1）轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩匹配，）轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩匹配，2 2）負(fù)載匹配，）負(fù)載匹配， 3 3）脈沖當(dāng)量匹配）脈沖當(dāng)量匹配機(jī)械與電子工程學(xué)院522.2.各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則 重量最輕原則重量最輕原則 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。齒數(shù)、模數(shù)也相同，每級(jí)齒輪副的中心

24、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)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)增加的情況增加的情況, ,此時(shí)應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、類比方法以及結(jié)構(gòu)緊湊此時(shí)應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、類比方法以及結(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“先大后小先大后小”原則處理。原則處理。機(jī)械與電子工程學(xué)院53輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則機(jī)械與電子工程學(xué)院54轉(zhuǎn)角誤差的計(jì)算舉例轉(zhuǎn)角誤差的計(jì)算舉例 已知：有一三級(jí)齒輪傳動(dòng)減速器，如圖所示，已知：有一三級(jí)齒輪傳動(dòng)

25、減速器，如圖所示，z1z z6 6的轉(zhuǎn)角誤差分別是：的轉(zhuǎn)角誤差分別是： 1 1=0.06=0.06弧度弧度/sec/sec、 2 2= =3 3=0.03=0.03弧度弧度/sec/sec、 4 4= =5 5=0.015=0.015弧度弧度/sec/sec、6 6=0.01=0.01弧度弧度/sec/sec。 減速比分別為：減速比分別為：i i1 1= =i i2 2=2=2、i i3 3=3=3，則，則i i=12 .=12 . 求其總轉(zhuǎn)角誤差求其總轉(zhuǎn)角誤差max max . . 解：解：maxmax= =1 1/ /i i+(+(2 2+ +3 3)/()/(i i2 2i i3 3)+

26、 )+ ( (4 4+ +5 5)/ i)/ i3 3+ +6 6=0.06/12+0.06/6+0.03/3+0.01=0.06/12+0.06/6+0.03/3+0.01 =0.035( =0.035(弧度弧度/sec)/sec)機(jī)械與電子工程學(xué)院55等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則機(jī)械與電子工程學(xué)院56機(jī)械與電子工程學(xué)院57圓柱齒輪圓柱齒輪：（：（1 1）偏心調(diào)整法）偏心調(diào)整法普通傳動(dòng)：普通傳動(dòng)：齒輪嚙合朝齒輪嚙合朝一個(gè)方向一個(gè)方向伺服傳動(dòng)：伺服傳動(dòng)：齒輪嚙合朝齒輪嚙合朝兩個(gè)方向兩個(gè)方向間隙間隙：（開環(huán)）進(jìn)給系統(tǒng)位：（開環(huán)）進(jìn)給系統(tǒng)位移值滯后于指定值，反向時(shí)移值滯后于指定值，反向

27、時(shí)出現(xiàn)反向死區(qū)；（閉環(huán)）滯出現(xiàn)反向死區(qū)；（閉環(huán)）滯后量可補(bǔ)償，反向時(shí)會(huì)使伺后量可補(bǔ)償，反向時(shí)會(huì)使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定機(jī)械與電子工程學(xué)院58 （2 2）軸向墊片調(diào)整法）軸向墊片調(diào)整法1,2 .1,2 .齒輪齒輪3.3.墊片墊片4.4.發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械與電子工程學(xué)院59（3 3）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整軸向彈簧軸向彈簧可調(diào)拉簧可調(diào)拉簧機(jī)械與電子工程學(xué)院60 墊片錯(cuò)齒調(diào)整墊片錯(cuò)齒調(diào)整 軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整 1 1、2-2-薄片齒輪；薄片齒輪；3-3-寬齒輪；寬齒輪；4-4-墊片墊片 1、2-薄片齒輪；薄片齒輪；3-寬齒輪；寬齒輪；4-調(diào)整螺母；調(diào)整螺母；5-彈簧彈簧斜齒輪調(diào)整法斜齒輪調(diào)整法機(jī)械與電子工程學(xué)院613.諧波齒輪傳動(dòng) 諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)