機電一體化技術(shù)-機械傳動培訓(xùn)課程

機電一體化技術(shù)機械傳動概述機電一體化設(shè)備進給傳動方案雙矩形導(dǎo)軌導(dǎo)向方式低速爬行現(xiàn)象進給傳動“滾動化”的必要性直線滾動導(dǎo)軌圓形導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌塊和直線軸承導(dǎo)軌滾珠絲杠螺母副滾珠花鍵支承部件滾珠絲杠與進給電機的連接直線電機轉(zhuǎn)動慣量機械傳動

傳統(tǒng)的機械傳動是一種把動力機產(chǎn)生的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)的中間裝置，是一種轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變換器，其目的是使驅(qū)動電動機與負載之間在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速上得到合理的匹配。 在機電一體化系統(tǒng)中，伺服電動機的伺服變速功能在很大程度上代替了機械傳動中的變速機構(gòu)，大大簡化了傳動鏈。機電一體化系統(tǒng)中的機械傳動裝置已成為伺服系統(tǒng)的組成部分。 機電一體化機械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的伺服性能，要求機械傳動部件轉(zhuǎn)動慣量小、摩擦小、阻尼合理、剛度大、抗振性好、間隙小，并滿足小型、輕量、高速、低噪聲和高可靠性等要求。機電一體化技術(shù)機械傳動概述機電一體化設(shè)備進給傳動方案機電一體化技術(shù)機械傳動概述旋轉(zhuǎn)編碼器伺服電機聯(lián)軸器 減速器旋轉(zhuǎn)編碼器聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)編碼器絲杠螺母傳動齒輪齒條傳動蝸輪蝸桿傳動光電編碼器旋轉(zhuǎn)變壓器直線編碼器 光柵磁柵感應(yīng)同步器雙矩形導(dǎo)軌導(dǎo)向方式

導(dǎo)向面 窄式導(dǎo)向窄式導(dǎo)向采用一根導(dǎo)軌的兩側(cè)進行導(dǎo)向

導(dǎo)向面 寬式導(dǎo)向?qū)捠綄?dǎo)向分別采用兩根導(dǎo)軌的一個側(cè)面機電一體化技術(shù)機械傳動導(dǎo)軌

進行導(dǎo)向 為提高導(dǎo)軌的耐磨性，常采用鑲鋼導(dǎo)軌，經(jīng)過處理后，耐磨性可比灰鑄鐵提高5~10倍。鑲鋼導(dǎo)軌一般采用螺栓或焊接的方式固定在基礎(chǔ)件上。低速爬行現(xiàn)象

在低速進給運動時，速度有時為0.05mm/min，微小位移達0.001mm/次，這時，運動部件的速度如下圖曲線所示。運動部件不是連續(xù)的勻速運動，而是時走時停，這種現(xiàn)象稱為爬行。產(chǎn)生的爬行的原因主要是由摩擦系數(shù)隨相對運動速度不同而造成的。為避免爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時采取幾項措施，包括：采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌等。機電一體化技術(shù)機械傳動導(dǎo)軌壓板塑料導(dǎo)軌移動部件床身墊片tv

常用的塑料導(dǎo)軌材料有： 塑料導(dǎo)軌軟帶、金屬塑料復(fù)合導(dǎo)軌板和塑料涂層。

“滾動化”是滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌。 機電一體化設(shè)備為獲得高的加工精度，要求進給運動有：高的傳動精度、高的靈敏度、高的穩(wěn)定性。 普通滑動導(dǎo)軌和絲杠存在著摩擦力大，低速爬行，高速振動，靈敏度低缺點，因此，不適宜應(yīng)用在機電一體化設(shè)備的進給傳動中。 滾動絲杠和滾動導(dǎo)軌具有：摩擦力小﹑傳動靈活﹑無爬行、傳動效率高。 預(yù)緊后可消除間隙，提高傳動剛度。進給傳動“滾動化”的必要性機電一體化技術(shù)機械傳動導(dǎo)軌滑塊（通過安裝孔用螺栓固定在移動部件上） 安裝孔機電一體化技術(shù)機械傳動導(dǎo)軌

安裝孔 滾珠 導(dǎo)軌（通過安裝孔用 螺栓固定在床身上） 直線滾動導(dǎo)軌由專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)。一條導(dǎo)軌上有兩個支承滑塊，支承滑塊固定在運動部件上，導(dǎo)軌整體安裝在機床的基礎(chǔ)件上。當滑塊移動時，滑塊內(nèi)的滾珠在導(dǎo)軌上的圓弧溝槽滾動并形成循環(huán)。直線滾動導(dǎo)軌在制造時已消除了間隙，因而剛度和精度都較高。 滾動導(dǎo)軌由于滑動件與支承件之間是滾動摩擦，因此，摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦系數(shù)差別小，低速運動平穩(wěn)，無爬行，運動靈活，定位精度高。直線滾動導(dǎo)軌

結(jié)構(gòu)組成機電一體化技術(shù)機械傳動導(dǎo)軌安裝方式

移動部件 滑塊 導(dǎo)軌 床身機電一體化技術(shù)機械傳動導(dǎo)軌直線滾動導(dǎo)軌形式機電一體化技術(shù)機械傳動導(dǎo)軌直線滾動導(dǎo)軌形式機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動導(dǎo)軌直線滾動導(dǎo)軌形形式機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動導(dǎo)軌弧形滾動導(dǎo)軌X-Y十字工作臺機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動導(dǎo)軌線性球軸承座圓形導(dǎo)軌機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動導(dǎo)軌圓形導(dǎo)軌又稱直直線運動球軸承承，這種軸承只只能在導(dǎo)軌軸上作直線線往復(fù)運動，而而不能旋轉(zhuǎn)。滾滾珠與導(dǎo)軌軸外圓柱面為點點接觸，因而許許用載荷較小，，但運動輕便靈活、精度較較高、價格低、、維護方便，廣廣泛應(yīng)用于機床、測量裝置置、電子儀器、、輸送機械、醫(yī)醫(yī)療診斷儀器等輕載設(shè)備和和裝置。在軸承外套筒和和擋圈上開有軸向向切口，能任意調(diào)整整軸承與導(dǎo)軌間的間隙隙可調(diào)式線性球軸軸承開放式線性球軸軸承在軸承外套筒和和擋圈上開有軸向扇形形切口，軸承與導(dǎo)軌間的間間隙可調(diào)封閉式線性球軸軸承軸承與導(dǎo)軌間的間隙不可調(diào)直線軸承導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌塊和直直線軸承導(dǎo)軌機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌塊直線軸承導(dǎo)軌安安裝滾動導(dǎo)軌塊安裝裝絲杠發(fā)蘭螺母滾珠絲杠螺母副將旋旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成成直線運動，用較較小的驅(qū)動力矩矩就可獲得較大的軸軸向牽引力。數(shù)數(shù)控機床進給系統(tǒng)采采用滾珠絲杠螺螺母副的目的在于：：由于絲杠和螺螺母之間有滾珠，因因此摩擦系數(shù)小小，且動靜摩擦系系數(shù)相差小，低低速無爬行。在施加預(yù)預(yù)緊后，軸向剛剛度好，定位精度高高。進給電機驅(qū)動絲絲杠旋轉(zhuǎn)時，和運動部件固定定在一起的螺母母作直線運動，螺母母內(nèi)的滾珠在絲絲杠帶圓弧的螺旋滾滾道內(nèi)滾動，并并在螺母內(nèi)不斷循環(huán)環(huán)。按照滾珠的的循環(huán)方式，滾珠絲絲杠螺母副分成成內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩兩大類。機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動絲杠滾珠絲杠螺母副副組成帶圓弧的螺旋滾道螺母內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程程中，滾珠始終保持和絲絲杠接觸，這種種方外循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程程中，滾珠在換向時與絲杠杠脫離接觸。機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動絲杠外循環(huán)式結(jié)構(gòu)緊湊。由于絲杠與螺母母之間存在間隙隙，因此，當絲絲杠由正轉(zhuǎn)變?yōu)闉榉崔D(zhuǎn)的瞬時，，螺母必須先克服服該間隙才能運運動，則該間隙隙稱反向間隙。。反向間隙的存存在降低了運動精度和和絲杠螺母副的的剛度，間隙消消除的方法采用用雙螺母，通過過調(diào)整兩個螺母之間的的微量軸向位移移，消除間隙。。通常采用墊法法調(diào)隙式、螺紋紋調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式式。滾珠循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)反向器插管滾珠絲杠螺母副副類型單螺母內(nèi)循環(huán)式式雙螺母消隙內(nèi)循循環(huán)式單螺母外循環(huán)式式雙螺母外循環(huán)墊墊片消隙式機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動絲杠滾珠絲杠支承一端固定一端自自由機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動絲杠機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動絲杠一端固定一端移移動機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動絲杠兩端固定δ=AE絲杠預(yù)緊機電一體化技術(shù)術(shù)機械傳動動絲杠預(yù)緊墊片F(xiàn)預(yù)緊螺母千分表δ絲杠彈性性模量變形量預(yù)預(yù)緊力力F預(yù)緊力的的大小是是通過測測量絲杠的的變形量量來獲得得的。絲杠截面面積預(yù)緊就是是傳動部件在在承載前前，在裝配或或調(diào)試階階段預(yù)先施加加載荷使使之產(chǎn)生微量量變形。。預(yù)緊能消除除傳動間間隙，減小小承載傳傳動時的變形形，提高高傳動剛度；；預(yù)緊還還能抵消傳動動時的熱熱變形，提高高傳動精精度。預(yù)緊的外外施力要要適當，過大大的話會會增加附加摩摩擦力矩矩，不利于快快速性的的提高。機械傳傳動動機電一體體化技術(shù)術(shù)花鍵軸的的外圓上上均布3條凸起的的軌道，在在外筒內(nèi)內(nèi)有循環(huán)環(huán)的滾珠珠。外筒和花鍵鍵軸之間間既可以以軸帶筒筒，也可以筒帶帶軸作回回轉(zhuǎn)移動動，又可可以作靈活、輕輕便的相相對的直直線運動動，所以滾珠花花鍵即是是一種傳傳動裝置置，又是一種直直線運動動支承。?？捎糜谟跈C器人、機床床、機電電一體化化設(shè)備和和自動搬運車等等各種機機械?；ㄦI軸外筒支承部件件滾珠花鍵鍵花鍵軸機電一體體化技術(shù)術(shù)機械傳傳動動支承部件件密珠軸承承密珠軸承承是一種種新型的滾滾動摩擦擦支承，由內(nèi)內(nèi)、外圈圈和密集的滾滾珠組成成。滾珠在尼尼龍保持持架的空隙中中以近似似與多頭螺旋旋線的形形式徑向軸承承推力軸承承滾珠排列列方式密珠軸承承排列，滾滾珠的密密集具有誤差差平均效效應(yīng)，有利利于提高高回轉(zhuǎn)軸的精精度。精密分度度頭主軸軸系統(tǒng)保持架機電一體體化技術(shù)術(shù)機械傳傳動動支承部件件空氣靜壓壓軸承圓柱徑向向和端面面推力空空氣靜壓壓軸承徑向軸承承的軸套套為外鼓鼓形，可自動調(diào)調(diào)整定心心。方法法是先通通氣使軸套自自動將位位置調(diào)好好后再固固定。這樣可提提高前后后軸套的的同軸度度，從而保證證轉(zhuǎn)軸的的回轉(zhuǎn)精精度。雙半球空空氣軸承承主軸轉(zhuǎn)軸前后軸承均均為半球球狀，既既是徑向向軸承又是止止推力軸軸承，由由于軸承承的球形氣浮浮面具有有自動調(diào)調(diào)心作用用，因此可以以提高前前后軸承承的同軸軸度，以提提高轉(zhuǎn)軸軸的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)精度。。機械傳傳動動傳動部件件同步齒形形帶同步齒形形帶傳動動是綜合合了帶傳傳動、齒輪傳動動和鏈傳傳動特點點的一種種新型傳傳動。帶的工作作表面制制有帶齒齒，它與與有相應(yīng)應(yīng)齒形的帶輪輪相嚙合合，用來來傳遞運運動和動動力。與一般帶帶傳動相相比較，，同步齒齒形帶傳傳動具有如下下特點：：傳動比比準確，，傳動效效率高；工作作平穩(wěn)，，能吸收收振動；；不需潤潤滑，維護護保養(yǎng)方方便；中中心距要要求嚴格格，安裝精度度要求高高。同步帶的的齒形一一般為梯梯形，材材料為聚氨酯橡膠和氯丁丁橡膠，帶輪材料料一般采用鋼、塑料或輕輕合金。機電一體化技術(shù)同步齒形帶的主要要參數(shù)是帶齒的節(jié)節(jié)距pbpb機械傳動傳動部件諧波齒輪變速器組成及工作原理諧波齒輪傳動是一一種新型傳動裝置置，主要有波形發(fā)生器、、柔輪和剛輪組成成。柔輪具有外齒，剛輪具有內(nèi)內(nèi)齒，剛輪的齒數(shù)數(shù)zg比柔輪的齒數(shù)zr略多。柔輪的輪緣緣極簿，剛度很小小，在未裝配前，柔輪是是圓形的，由于波波形發(fā)生器的直徑比柔輪內(nèi)圓的的直徑略大，所以以當波形發(fā)生器裝入柔輪的內(nèi)圓圓時，就迫使柔輪輪變形，呈橢圓形。波發(fā)生器有有滾輪式、凸輪式式和偏心盤式。當波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時時，柔輪和剛輪上上的齒依次進入嚙合，柔輪的旋旋轉(zhuǎn)方向與波發(fā)生生器的旋轉(zhuǎn)方向相反。諧波齒輪輪傳動既可以做成成減速器，也可以做成增速器。。波形發(fā)生器、柔柔輪和剛輪三者任意一個固定，，其余二個一個為為主動，另一個為從動，應(yīng)用廣廣泛的是剛輪固定定，波發(fā)生器主動，柔輪從動的的形式。單級減速速的減速比i＝75～500（i＝zr/zg－zr）。機電一體化技術(shù)與一般齒輪傳動相相比，諧波齒輪傳動具有：傳傳動比大、承載能力大、傳動精度度高、傳動平穩(wěn)無沖擊的特點。波發(fā)生器柔輪剛輪柔性軸承機電一體化技術(shù)機械傳動傳動部件波發(fā)生器﹕它與輸入軸相聯(lián)，，對柔輪的齒圈的變形起產(chǎn)產(chǎn)生和控制的作用用。它由一個橢圓形凸凸輪和一個薄壁的的柔性軸承組成。柔性性軸承不同于普通通軸承﹐它的外環(huán)很薄薄﹐容易產(chǎn)生徑向向變形﹐在未裝入凸輪輪之前環(huán)是圓形的的，裝上之后為為橢圓形形。柔輪﹕有薄壁杯形﹑薄壁壁圓筒形或平嵌式等多種。薄壁壁圓筒形柔輪的開開口端部外面有齒圈﹐﹐它隨波發(fā)生器的的轉(zhuǎn)動而變形﹐筒底部部分與輸出軸聯(lián)接接。剛輪﹕它是一個剛性的內(nèi)內(nèi)齒輪。雙波諧波傳動的剛輪通通常比柔輪多2齒齒。諧波齒輪減速器多以以剛輪固定，外部部與箱體聯(lián)接。波發(fā)生器輸入軸剛輪軸承柔輪輸出軸柔輪外齒圈波發(fā)生器內(nèi)齒圈剛輪機電一體化技術(shù)機械傳動傳動部件諧波齒輪變速器在在機器人中的應(yīng)用用伺服電機滾珠絲杠伺服電機聯(lián)軸器聯(lián)軸器座機電一體化技術(shù)機械傳動傳動方式滾珠絲杠與進給電電機的連接伺服電機同步齒形帶機械傳動機電一體化技術(shù)直線永磁同步電動動機是在定子側(cè)，沿全行程方方向的一條直線，一塊接一塊交交替地安裝N、S永磁體，而動子下下方的全長上，對應(yīng)地安裝含鐵心心的通電繞組，動子必須帶電纜一一起運動。當動子的三相繞組中通通入三相對稱正弦電流后，產(chǎn)生氣氣隙磁場。當三相電流隨時間變化化時，氣隙磁場將按A、B、C相序沿直線運動，，該磁場稱為行波磁磁場。永磁體的勵磁磁場與行波磁磁場相互作用便會產(chǎn)生電磁推力。。在電磁推力的作用下，由于定子子固定不動，那么動子就會沿行波波磁場運動的相反方向作直線運動動。傳動方式直線電機機電一體化技術(shù)機械傳動傳動方式直線電機在進給運運動中的應(yīng)用1—直線電機磁鐵組件件2—直線電機滑塊組件件3—工作臺4—滑座5—直線光柵掃描頭6—直線滾動導(dǎo)軌7—直線光柵進給驅(qū)動采用直線電電機與旋轉(zhuǎn)電機傳傳動方式的最大區(qū)區(qū)別是取消了電動動機到工作臺之間的一切切中間環(huán)節(jié)，減少少了傳動鏈。其優(yōu)優(yōu)點是，響應(yīng)快（（加速度一般可達5~10g）、傳動剛度高、、定位精度高。轉(zhuǎn)動慣量1.圓柱體轉(zhuǎn)動慣量md