機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計培訓(xùn)課程

第4章機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計

4.1機械系統(tǒng)設(shè)計概述4.1.1機電一體化的機械系統(tǒng)主要內(nèi)容在構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)的要素中，幾個部分并不是并列的，機械部分是主體，而且系統(tǒng)的主功能必須由機械裝置來完成

構(gòu)成：傳動機構(gòu)、支承與導(dǎo)向機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、軸系、機座機架

（l）傳動機構(gòu)功能——是傳遞動力和運動作用——機械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響，特別是其傳動類型、傳動方式、傳動剛性以及傳動的可靠性對系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速性有很大影響。（2）

支承與導(dǎo)向機構(gòu)作用——為機械系統(tǒng)中各運動裝置安全、準確地完成其特定方向的運動提供支承和導(dǎo)向。（3）執(zhí)行機構(gòu)作用——執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動力源的驅(qū)動下，完成預(yù)定的操作。一般要求它具有較高的靈敏度、精確度、重復(fù)性和可靠性等。（4）軸系

作用——傳遞轉(zhuǎn)矩及精確的回轉(zhuǎn)運動，它直接承受外力（力矩）

（5）機座機架作用——承重、支撐、保證各零部件相對位置的基準作用。

4.1.2機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計特點傳統(tǒng)機械系統(tǒng)一般是由動力件、傳動件、執(zhí)行件三部分加上電器、液壓和機械控制等部分組成機電一體化機械系統(tǒng)是由計算機協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機械和（或）機電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)組成，其核心是由計算機控制的，包括機、電、液、光、磁等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。機電一體化中的機械系統(tǒng)需使伺服電機和負載之間的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及慣量得到匹配，即在滿足伺服系統(tǒng)高精度、高響應(yīng)速度、良好穩(wěn)定性的前提下，還應(yīng)該具有較大的剛度、較高的可靠性和重量輕、體積小、壽命長等特點。機械系統(tǒng)設(shè)計特點

（1）

機械傳動設(shè)計的特點

傳動鏈短、轉(zhuǎn)動慣量小、線性傳遞、無間隙傳遞等（2）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點滿足伺服系統(tǒng)對其穩(wěn)、準、快的要求精密化、高速化、小型化和輕量化應(yīng)綜合考慮各個零部件的制造安裝精度、結(jié)構(gòu)剛度、穩(wěn)定性以及動作的靈敏性和易控性，對具體零部件的設(shè)計提出了更高、更嚴的要求

4.2機械傳動機構(gòu)

（1）

無（?。﹤鲃娱g隙開環(huán)或閉環(huán)之外的傳動間隙不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，但影響伺服精度（逆運行時的回程誤差）；閉環(huán)之內(nèi)的傳動間隙不影響系統(tǒng)靜態(tài)精度，但影響穩(wěn)定性；若閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度較小，則會使系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩。

（2）

慣量小大慣量會使系統(tǒng)的機械常數(shù)增大，固有頻率降低，從而使系統(tǒng)負載大，響應(yīng)慢，靈敏度低，易產(chǎn)生諧振

4.2.l機械傳動機構(gòu)性能要求（3）

摩擦小大摩擦?xí)斐蓜討B(tài)滯后，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，導(dǎo)致系統(tǒng)誤差和低速爬行

（4）

剛度大

大剛度利于：①減小機構(gòu)彈性變形，從而減小伺服系統(tǒng)動力損失；②提高機構(gòu)固有頻率，避開機構(gòu)的伺服帶寬，不易產(chǎn)生共振；③增加閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（5）

阻尼適中大阻尼能抑制振動的最大振幅，且使振動快速衰減，但同時也會使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低，因此阻尼要適中

（6）

縮短傳動鏈

采用大扭矩、寬調(diào)速的直流或交流伺服電機直接與絲杠螺母副連接，以減少中間傳動機構(gòu)；絲杠的支承設(shè)計中采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。

4.2.2無側(cè)隙齒輪傳動機構(gòu)

齒輪傳動消齒側(cè)間隙的方法：中心距調(diào)整法雙圓柱薄齒輪錯齒消隙法齒輪增寬消隙法等。中心距調(diào)節(jié)消隙法結(jié)構(gòu)簡單，但需反復(fù)調(diào)試雙圓柱薄齒齒輪錯齒消消隙齒側(cè)間隙可可自動補償償，但結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜齒輪增寬消消隙法結(jié)構(gòu)簡單，，但墊片的的厚度需要要反復(fù)調(diào)整整4.2.3絲杠杠螺母傳動動機構(gòu)絲杠螺母機機構(gòu)，可實現(xiàn)旋旋轉(zhuǎn)運動直直線運動運運動方式的的轉(zhuǎn)換：傳遞能量為為主（如螺螺旋壓力機機、千斤頂頂?shù)龋?、傳傳遞運動為為主的（如如機床工作作臺的進給給絲杠）、、調(diào)整零件件之間相對對位置為主主。根據(jù)摩擦副副不同：滑動摩擦絲絲杠、滾動動摩擦絲杠杠；根據(jù)絲杠和螺母母相對運動動方式不同：①①螺母固定定、絲杠轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動并移動動；②絲杠轉(zhuǎn)動動、螺母移移動；③③螺母轉(zhuǎn)動動、絲杠移移動；④④絲杠固定定、螺母轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動并移動動；⑤差差動傳動方方式絲杠和螺母母相對運動動方式①螺母固定定、絲杠轉(zhuǎn)動動并并移移動動②絲絲杠杠轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動、、螺螺母母移移動動③螺螺母母轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動、、絲絲杠杠移移動動④絲絲杠杠固固定定、、螺螺母母轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動并并移移動動⑤差差動動傳傳動動方方式式微動動機機構(gòu)構(gòu)、、快快進進機機構(gòu)構(gòu)4.2.3.1滾滾珠珠絲絲杠杠副副的的組組成成及及特特點點滾珠珠絲絲杠杠副副結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)滾珠珠絲絲杠杠副副特特點點：：①傳動動效效率率高高：：92％％～～96％％，耗費費的的能能量量僅僅為為滑滑動動絲絲打打的的l/4～～1/3②運動動具具有有可可逆逆性性：：需設(shè)設(shè)置置制制動動裝裝置置③軸向向剛剛度度好好④傳動動精精度度高高，，使使用用壽壽命命長長：：低速速時時無無爬爬行行現(xiàn)現(xiàn)象象，，能能始始終終保保持持運運動動的的平平穩(wěn)穩(wěn)性性和和靈靈敏敏性性；；摩摩擦擦小小，，絲絲杠杠副副工工作作時時溫溫升升和和熱熱變變形形小小，，可可獲獲得得較較高高的的傳傳動動精精度度；；由由于于磨磨損損小小，，長長期期使使用用后后仍仍能能保保持持其其精精度度，，因因而而壽壽命命長長⑤制造造工工藝藝復(fù)復(fù)雜雜4.2.3.2滾滾珠珠絲絲杠杠副副的的典典型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)類類型型滾珠珠絲絲杠杠副副結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)螺紋滾道形狀單圓弧形接觸角隨軸向載荷而變化，易加工成精度高，成本低雙圓弧形接觸角不隨軸向載荷而變化，不易加工成精度高，成本高滾珠內(nèi)循環(huán)固定反向器式循環(huán)回路短，流暢性好，效率高，螺母徑向尺寸小；反向器加工難，裝配調(diào)整不便，不適合重載浮動反向器式滾珠外循環(huán)螺旋槽式結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，裝配調(diào)整方便，適合重載；循環(huán)回路長，螺母徑向尺寸大插管式間隙調(diào)整與預(yù)緊雙螺母墊片預(yù)緊結(jié)構(gòu)簡單，剛度高，預(yù)緊可靠單螺母變位預(yù)緊結(jié)構(gòu)簡單，相對剛度低，預(yù)緊可靠，用于較小直徑絲杠單螺母增大滾珠直徑預(yù)緊結(jié)構(gòu)簡單，相對剛度低，預(yù)緊可靠，用于較小直徑絲杠支承方式一端固定一端自由(F-O)結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度較兩端固定低，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較低，用于較短和豎直的絲杠一端固定一端支承(F-S)兩端與螺母要同軸，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，剛度同(F-O)相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較(F-O)高，用于較長的臥式安裝絲杠支承方式兩端固定(F-F)兩端與螺母要同軸，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，軸承無間隙時剛度為(F-S)的4倍，無壓桿穩(wěn)定性問題，固有頻率高，適用于剛度和精度要求較高的場合潤滑潤滑油，潤滑脂90～180透平油，鋰基油脂密封絲杠波紋管，伸縮罩螺母,螺母兩端用密封圈一端端固固定定一一端端自自由由式式支支承承一端端固固定定一一端端游游動動式式支支承承兩端端固固定定式式支支承承絲杠杠螺螺母母密密封封4.2.3.3滾滾珠珠絲絲杠杠副副傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計（1））滾滾珠珠絲絲杠杠副副的的精精度度GB/T17587.3-1998標標準準:定位位滾滾珠珠絲絲杠杠幅幅（（P））、傳動動滾滾珠珠絲絲杠杠副副（（T））兩類類精度度：：1、、2、、3、、4、、5、、6、、7、、10七七個個等等級級級級，，1級級最最高高，，依依次次降降低低。。（2））絲絲杠杠螺螺母母副副導(dǎo)導(dǎo)程程計計算算（mm）———機機械械最最高高運運動動速速度度（（mm/min））———傳傳動動比比———電電機機的的最最高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速（3））絲絲杠杠轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速計計算算（r/min）（4））行行程程補補償償值值———熱熱膨膨脹脹系系數(shù)數(shù)（（12.0××10-6）；；———溫溫升升（（一一般般取取2～～4℃））；；Lu————有有效效行行程程或Lx————機機械械最最大大行行程程；；La————安安全全行程程；Ln————螺螺母母長長度度；；L1————螺螺紋紋全全長長；；Le————余余程程（Vi————mm/min）公稱導(dǎo)程Ph/mm456810121620余程Le/mm1620243240455060熱變變形形的的補補償償行程程偏偏差差與與預(yù)預(yù)拉拉伸伸力力行程程偏偏差差C———目目標標行行程程和和公公稱稱行行程程之之差差，，為為了了補補償償熱熱變變形形的的影影響響，，行行程程偏偏差差C=δt并取取負負值值。。預(yù)拉拉伸伸———固固定定-固固定定安安裝裝方方式式時時，，還還可可以以采采用用預(yù)預(yù)拉拉伸伸絲絲杠杠的的方方法法來來進進一一步步補補償償熱熱變變形形，，預(yù)預(yù)拉拉伸伸力力Ft：：E————彈彈性性模模量量2.1×105Mpa（即即2.1×105N/mm2）；；d2————絲絲杠杠底底徑徑（（mm））；；Δt————溫溫升升（（一一般般取取2～～4℃℃））（5））基基本本額額定定載載荷荷Coa軸向向基基本本額額定定靜靜載載荷荷Coa———滾珠珠絲絲杠杠副副在在承承受受最大大接接觸觸應(yīng)應(yīng)力力處處產(chǎn)產(chǎn)生生不不大大于于0.0001倍倍的的鋼鋼球球直直徑徑的的永永久久變變形形時，，所所能能承承受受的的最最大大軸軸向向載載荷荷軸向向基基本本額額定定動動載載荷荷Ca———一組組（（相相當當數(shù)數(shù)量量））相相同同參參數(shù)數(shù)的的滾滾珠珠絲絲杠杠副副，，在相相同同的的條條件件下下，，運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)10e6轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時，，90%的的滾滾珠珠絲絲杠杠副副的的螺螺紋紋滾滾道道的的表表面面或或鋼鋼球球的的表表面面不不發(fā)發(fā)生生疲疲勞勞點點蝕蝕所所能能承承受受的的最最大大軸軸向向載載荷荷。（6））滾滾珠珠絲絲杠杠副副的的軸軸向向載載荷荷計計算算①水水平安安裝②鉛鉛垂安安裝（7））預(yù)預(yù)期壽壽命—用預(yù)預(yù)期運運行時時間表表示（（h））?！妙A(yù)預(yù)期運運行距距離表表示（（km）表4-3常用設(shè)備推薦壽命（小時）機床20000生產(chǎn)機械10000自動化設(shè)備15000測試設(shè)備15000（8））滾滾珠絲絲杠副副的當當量載載荷Fm及及當量量轉(zhuǎn)速速nm（9））額額定動動載荷荷下限限值Cam的計計算按滾珠珠絲杠杠副的的預(yù)期期工作作時間間Lh按滾珠珠絲杠杠副的的預(yù)期期運行行距離離LsFm———當當量載載荷fa———精精度系系數(shù)fw———載載荷系系數(shù)表4-4精度系數(shù)fa精度等級1、2、3、4、56、710精度系數(shù)fa1.00.90.7表4-5載荷系數(shù)fw負荷性質(zhì)平穩(wěn)沖擊振動載荷系數(shù)fw1～1.21.2～1.51.5～2（10）額額定定靜載載荷下下限值值Coamfs———安安全系系數(shù)，，一般般為1.2～2，有有沖擊擊、震震動的的運動動1.5～～3Fmax———是是外加加在滾滾珠絲絲杠副副上的的最大大軸向向載荷荷（11）滾滾珠珠絲杠杠副的的預(yù)緊緊與軸軸向接接觸剛剛性①滾滾珠絲絲杠副副的預(yù)預(yù)緊滾珠絲絲杠軸軸向載載荷與與彈性性變形形：1———無預(yù)預(yù)緊；；2———有預(yù)預(yù)緊預(yù)緊——就就是在在滾珠珠絲杠杠副內(nèi)內(nèi)，預(yù)預(yù)先施施加軸軸向載載荷表4-6軸向載荷與彈性變形有無預(yù)緊Faδ軸向剛度K（以Fp/δ為1）無Fpδ01增大而減小約3Fp2δ03/2有Fpδ0/33是常數(shù)約3Fpδ03②滾滾珠絲絲杠副副的軸軸向接接觸剛剛性a.不不預(yù)預(yù)緊的的滾珠珠絲杠杠副軸軸向接接觸剛剛性b.預(yù)預(yù)緊緊滾珠珠絲杠杠副的的軸向向接觸觸剛性性預(yù)緊力力Ka不不是樣樣本上上的數(shù)數(shù)值時時(12)滾滾珠絲絲杠副副的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（13）滾滾珠珠絲杠杠副的的安裝裝方式式（14）滾滾珠珠絲杠杠副傳傳動系系統(tǒng)的的軸向向剛性性（15）滾滾珠珠絲杠杠副的的許用用轉(zhuǎn)速速、Dn值值（16）滾滾珠珠絲杠杠副的的臨界界壓縮縮載荷荷、強強度計計算（17）滾滾珠珠絲杠杠副傳傳動系系統(tǒng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩計計算（18）交交流流伺服服電機機選擇擇（19）步步進進電機機選擇擇（20）設(shè)設(shè)計計計算算流程程設(shè)計計計算流流程4.2.4同同步步帶傳傳動機機構(gòu)特點：：（1））傳傳動比比準確確，傳傳動效效率高高；；（2））工工作平平穩(wěn)，，能吸吸收振振動；；（3））不不需潤潤滑，，耐油油、耐耐水、、耐高高溫、、耐腐腐蝕，，維護護保養(yǎng)養(yǎng)方便便；（4））中中心距距要求求嚴格格，安安裝精精度要要求高高；（5））制制造工工藝復(fù)復(fù)雜，，成本本高。?？蓞⒖伎紘壹覙藴蕼蔊B11616-89和相相關(guān)參參考資資料4.2.5聯(lián)聯(lián)軸軸器傳傳動機機構(gòu)常見新新型聯(lián)聯(lián)軸器器：彈性膜膜片聯(lián)聯(lián)軸器器波波紋管管聯(lián)軸軸器交交錯錯切口口聯(lián)軸軸器彈性膜膜片聯(lián)聯(lián)軸器器———傳遞遞較大大扭矩矩；波紋管管聯(lián)軸軸器和和交錯錯切口口聯(lián)軸軸器———傳傳遞較較小扭扭矩（a））Z1型（（b））Z14型彈性脹脹緊聯(lián)聯(lián)結(jié)套套Z1型：結(jié)結(jié)構(gòu)最最簡單單，它它由兩兩個分分別帶帶內(nèi)、、外錐錐面的的薄壁壁環(huán)組組成，，通過過多套套錐環(huán)環(huán)的串串聯(lián)即即可適適應(yīng)傳傳遞不不同扭扭矩的的要求求。這這種脹脹緊套套所占占的徑徑向尺尺寸最最小，，但軸軸向加加壓結(jié)結(jié)構(gòu)需需要自自行設(shè)設(shè)計；；Z14型：內(nèi)內(nèi)套帶帶有法法蘭凸凸緣，，只要要在輪輪轂端端面設(shè)設(shè)置相相應(yīng)的的螺孔孔即可可實現(xiàn)現(xiàn)聯(lián)結(jié)結(jié)套的的脹緊緊，結(jié)結(jié)構(gòu)相相對比比較緊緊湊4.3支支承承與導(dǎo)導(dǎo)向機機構(gòu)可分為為：回回轉(zhuǎn)運運動支支承、、直線線運動動導(dǎo)向向支承承4.3.1回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動動支承承的性性能及及特點點作用———是支承承做回回轉(zhuǎn)運運動的的軸或或絲杠杠；常用———滾動軸軸承、、靜壓壓軸承承，也也用磁磁軸承承和特特制的的滑動動軸承承機電一一體化化系統(tǒng)統(tǒng)常用用軸承承性能能及特特點種類性能滾動軸承靜壓軸承磁軸承液體靜壓軸承氣體靜壓軸承精度無預(yù)緊時一般；在預(yù)緊無間隙的情況下較高，可達1～1.5μm高，可達0.1μm,精度保持性好高，可達0.02～0.12μm，精度保持性好一般，精度可達到1.5～3μm剛性滾珠軸承預(yù)緊后較高，短圓柱和圓錐軸承預(yù)緊后高高較差較差抗震性較差，阻尼比ζ＝0.02～0.04好好較好速度性能用于低中速，特殊軸承可用于較高速使用于各種速度適用于超高速80000～160000r/min用于高速30000～50000r/min摩擦損耗較小，η＝0.002～0.008小小很小壽命抗疲勞強度較低長長長制造難易軸承生產(chǎn)專業(yè)化、標準化需復(fù)雜供油系統(tǒng)，工業(yè)要求高需復(fù)雜供氣系統(tǒng)，工業(yè)要求高結(jié)構(gòu)相對較大，系統(tǒng)復(fù)雜使用維護簡單，用油脂潤滑供油系統(tǒng)要清潔，較難供氣系統(tǒng)清潔度高，但使用維護容較難成本低較高較高高4.3.2直直線線運動動導(dǎo)向向支承承的性性能及及特點點主要是指直直線運運動導(dǎo)導(dǎo)軌副副?；疽螅海簩?dǎo)向精精度高高剛度大大耐磨運動靈靈活和和平穩(wěn)穩(wěn)等直線滾滾動導(dǎo)導(dǎo)軌分分類按滾動體體的形形狀：滾珠珠式、、滾柱柱式按導(dǎo)軌截截面形形狀：矩形形、梯梯形按軌道溝溝槽形形狀：單圓圓弧、、雙圓圓弧直線滾滾動導(dǎo)導(dǎo)軌形形式（a））滾珠珠式、、（（b）滾滾柱式式導(dǎo)軌截截面形形狀（a））矩形、、（b））梯形直線滾滾動導(dǎo)導(dǎo)軌溝溝槽形形狀（a））單圓圓?。ǎ╞）雙雙圓弧弧4.3.3直直線線滾動動導(dǎo)軌軌選擇擇計算算4.3.3.1載載荷荷計算算4.3.3.2計計算算靜態(tài)態(tài)安全全系數(shù)數(shù)4.3.3.3計計算算平均均載荷荷4.3.3.4額額定定壽命命計算算靜態(tài)安安全系系數(shù)參參考值值使用導(dǎo)軌副設(shè)備類型載荷條件靜態(tài)安全系數(shù)下限一般工業(yè)設(shè)備無外部振動或沖擊1～1.3有外部振動或沖擊2～3機床無外部振動或沖擊1～1.5有外部振動或沖擊2.5～74.4機機座座機架架特點———尺寸較較大，，結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜雜，常常有較較多的的加工工面和和加工工孔；；作用———支承和和連接接一定定的零零部件件，使使這些些零部部件之之間保保持規(guī)規(guī)定的的尺寸寸和形形位公公差要要求4.4.1機機座座機架架的基基本要要求（1））保保證剛剛度：：動動剛度度、靜靜剛度度（2））減減少熱熱變形形：：①減減少發(fā)發(fā)熱；；②②散散熱良良好；；③③恒恒溫控控制；；④④選選擇熱熱變形形對稱稱的結(jié)結(jié)構(gòu)形形式；；（3））提提高抗抗震性性：：①提提高靜靜剛度度；；②增增加加阻尼尼；；③減減輕輕重量量；；④隔隔振振（4））良良好的的結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性：：機機械加加工工工藝性性和裝裝配工工藝性性4.4.2材材料料和熱熱處理理機座機機架的的常用用材料料：鑄鐵合金鑄鑄鐵鋼板花崗巖巖石等等；4.5數(shù)數(shù)控控機床床機械械系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計計4.5.1主主軸軸系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計計（1））主主軸系系統(tǒng)主主要參參數(shù)（2））數(shù)數(shù)控機機床常常用主主軸系系統(tǒng)主軸傳傳動驅(qū)驅(qū)動調(diào)調(diào)速機機械：：主軸軸齒輪輪傳動動、帶帶傳動動變頻頻電機機驅(qū)動動調(diào)速速機械械主軸軸齒輪輪傳動動、帶帶傳動動交流流伺服服主軸軸電機機驅(qū)動動調(diào)速速電主主軸無無變頻頻驅(qū)動動調(diào)速速磁浮浮主軸軸無變變頻或或交流流伺服服驅(qū)動動調(diào)速速（3））主主軸系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(a)機機械主主軸(b)電電主主軸圖4-32主主軸軸電主軸軸技術(shù)術(shù)參數(shù)數(shù)速度范圍最高40000(rpm)（采用高壓油氣潤滑）功率13(kW)（連續(xù)負載）轉(zhuǎn)矩m)（連續(xù)負載）靜剛度徑向130(N/μm)，軸向106(N/μm)主軸潤滑方式軸承潤滑脂，最高速度低于40000(rpm)（也可以采用高壓油氣潤滑）安裝方式法蘭垂直或水平安裝編碼器內(nèi)嵌編碼器，用于主軸矢量控制和定向刀具裝卸液壓裝夾4.5.2進進給給傳動動系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計計（1））主主軸系系統(tǒng)主主要參參數(shù)4.5.1主主軸軸系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計計（2））數(shù)數(shù)控機機床常常用主主軸系系統(tǒng)主軸傳動驅(qū)動調(diào)速機械主軸齒輪傳動、帶傳動變頻電機驅(qū)動調(diào)速機械主軸齒輪傳動、帶傳動交流伺服主軸電機驅(qū)動調(diào)速電主軸無變頻驅(qū)動調(diào)速磁浮主軸無變頻或交流伺服驅(qū)動調(diào)速機械主主軸由由專業(yè)業(yè)制造造商生生產(chǎn)，，配以以主軸軸箱體體、傳傳動系系統(tǒng)及及驅(qū)動動調(diào)速速系統(tǒng)統(tǒng)。而而電主主軸和和磁浮浮主軸軸則完完全由由專業(yè)業(yè)制造造商生生產(chǎn)（3））主主軸系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(a)機機械主主軸(b)電電主主軸高速機機械主主軸需需要高高速交交流主主軸伺伺服電電機、、伺服服電機機驅(qū)動動器配配以同同步帶帶傳動動機構(gòu)構(gòu)，其其優(yōu)點點是較較為經(jīng)經(jīng)濟，，但結(jié)結(jié)構(gòu)較較為復(fù)復(fù)雜；；電主軸軸需要要配以以變頻頻驅(qū)動動調(diào)速速器，，其優(yōu)優(yōu)點是是主軸軸系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單單，但但經(jīng)濟濟性稍稍差，，最高高速度度有富富余瑞士IBAG公公司的的HF120.2A32CVFHP型型電主主軸，，其主主要技技術(shù)參參數(shù)速度范圍最高40000(rpm)（采用高壓油氣潤滑）功率13(kW)（連續(xù)負載）轉(zhuǎn)矩4.2(N.m)（連續(xù)負載）靜剛度徑向130(N/μm)，軸向106(N/μm)主軸潤滑方式軸承潤滑脂，最高速度低于40000(rpm)（也可以采用高壓油氣潤滑）安裝方式法蘭垂直或水平安裝編碼器內(nèi)嵌編碼器，用于主軸矢量控制和定向刀具裝卸液壓裝夾4.5.2進進給給傳動動系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計計詳見P1264.5.3導(dǎo)導(dǎo)軌軌系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計計導(dǎo)軌系系統(tǒng)設(shè)設(shè)計主主要是是根據(jù)據(jù)導(dǎo)軌軌系統(tǒng)統(tǒng)所承承受的的質(zhì)量量、工工作載載荷、、導(dǎo)軌軌配置置、工工作速速度、、行程程等計計算導(dǎo)導(dǎo)軌系系統(tǒng)的的作用用載荷荷和工工作壽壽命，，從而而選擇擇導(dǎo)軌軌系統(tǒng)統(tǒng)。1、滑滑座受受力計計算2、徑徑向載載荷和和橫向向載荷荷的等等效載載荷3、靜靜態(tài)安安全系系數(shù)計計算4、平平均載載荷計計算5、額額定壽壽命計計算導(dǎo)軌承承受的的質(zhì)量量導(dǎo)軌工工作條條件參參數(shù)工件質(zhì)量m1(kg)200勻速行程s2(mm)575夾具和工作臺質(zhì)量m2(kg)220減速行程s3(mm)12.5進給速度V(m/s)0.17導(dǎo)軌行程ls(mm)600加速時間t1(s)0.15X向切削力F1(N)800勻速時間t2(s)3.38Y向切削力F3(N)800減速時間t3(s)0.15Z向切削力F2(N)200加減速度a1、a3

(m/s2)10重力加速度g(m/s2)9.8加行程s1(mm)12.54.6機機電電一體體化新新機械械裝置置4.6.1鋼鋼帶帶傳動動——實實現(xiàn)旋旋轉(zhuǎn)——直線線運動動的變變換鏈輪鏈鏈條傳傳動工工作不不平穩(wěn)穩(wěn)、運運動部部件質(zhì)質(zhì)量大大；同步齒齒形帶帶工作作質(zhì)量量比鏈鏈輪有有了很很大的的提高高，但但仍屬屬“有有齒嚙嚙合””傳動動的范范疇，，諸如如齒距距誤差差、齒齒形誤誤差等等因素素還是是對傳傳動過過程的的平穩(wěn)穩(wěn)性有有一定定影響響。另另外，，同步步齒形形帶自自身的的彈性性也使使其傳傳動剛剛度有有所減減弱。。高強度度的鋼鋼帶承承受張張