機電一體化第二章機械系統設計.機電一體化系統設計第二章機械系統設計機電一體化系統設計第二章機械系統設計第二章機械系統設計2.1概述高速加工錄像2.1概述高速加工錄像總裝圖傳動原理速度控制機電一體化系統中對機械部分的要求機電一體化機械系統除了應具備普通機械系統的要求外，還有如下要求:1、高精度影響因素：間隙、剛度、導向精度等，見下圖。2、快速響應機械系統從接到指令到執行指令任務的時間應短。影響因素:摩擦、慣量、剛度、阻尼等。影響因素:摩擦、慣量、剛度、阻尼等。3、穩定性好影響因素：溫度、環境等.工作臺滾動絲杠機械部分的組成包括如下三大部分:2、導向機構3、執行機構工作臺滾動絲杠減速器(―)直齒圓柱齒輪傳動1(―)直齒圓柱齒輪傳動1、偏心軸套調整法2.2傳動機構設計常用的機械傳動部件有:螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動等。傳動部件的實質是一種轉矩、轉速、方向變換器。一、對傳動機構的性能要求1、 慣量小2、 剛度大3、 阻尼合適當4、 間隙小圖2J偏心軸套式消隙結構1—圖2J偏心軸套式消隙結構1—偏心軸套2—電動機2、雙片薄齒輪錯齒調整法實質：通過同軸的兩齒輪相對旋轉錯位消除間隙。一種齒輪消隙機構特點：D有自動補償功能；2） 傳遞扭矩受彈簧力的影響；AI圖2?2雙圓柱薄片齒輪錯齒調整AI圖2?2雙圓柱薄片齒輪錯齒調整（二）斜齒輪傳動機構實質：通過同軸兩齒輪軸向位移（無相對轉動）使輪齒錯位。H——軸向位移距離P—齒輪螺旋升角A—齒側間隙A=HSin卩H=A/Sinp圖2?4斜齒薄片齒輪軸向壓簧調整圖2?3斜齒薄片齒輪墊片調整1—斜齒輪2-墊片3s4—薄片斜齒輪圖2圖2?7雙齒輪調整1、6—小齒輪2、5—大齒輪3—齒輪（三）齒輪齒條傳動當負載較小時，調整方法如圖2?2；當負載較大時，調整方法如圖2?7。若齒條主動，齒輪1被動。齒輪5、6、3都空套在軸上1） 齒條左移時傳動鏈：齒條7—齒輪6-5-3-2-12） 齒條右移時傳動鏈：4一預載裝置7—齒條齒條7—齒輪4一預載裝置7—齒條三、滾珠螺旋傳動設計又稱滾珠絲杠副傳動機構，將旋轉運動變為直線運動。（一）工作原理及結構絲杠圖片滾珠絲杠傳動機構

（二）特點1、效率高效率85~98%,而滑動絲杠為30~40%。2、 剛度好通過預緊實現。3、 運動平穩，無爬行現象4、 使用壽命長5、精度高由于摩擦升溫小，容易獲得高精度。5、精度高由于摩擦升溫小，容易獲得高精度。l=i1-166、 傳動可逆，不能自鎖。7、 造價相對較高間隙調整及預緊方法1、釆用雙螺母結構，調整兩螺母軸向相對位置。(1)墊片調隙兩螺母軸向相對移動，無相對轉動,如圖特點：預緊可靠，使用中不便調整。預緊方向 調整整片預緊方向fill間隙調整及預緊方法1、釆用雙螺母結構，調整兩螺母軸向相對位置。(1)墊片調隙兩螺母軸向相對移動，無相對轉動,如圖特點：預緊可靠，使用中不便調整。預緊方向 調整整片預緊方向fill緊方向 預緊方向雙螺母墊片預緊(2)雙螺母螺紋預緊調隙兩螺母軸向相對移動，無相對轉動，如3?27圖。特點：調整方便，但不精確。雙螺母螺紋預緊(3)齒差預緊調隙兩螺母軸向無相對移動，但有相對轉動。假想左右兩螺母齒輪同向旋轉一個齒，因兩齒輪齒數不同，故旋轉角度不同，相當于一端固定，另一端旋轉了一個微小的角度。由此產生的位移為:AS=[億勺)/(ZE]P若Z2-Zi=1,則:AS=P/如2)當Z]=99、Z2=100>P=6mm時，AS=0.6Mm注意：螺母齒輪軸向限位問題，預緊力使絲杠拉伸。套筒

圖25（滾道縱截面）。2、釆用單螺母結構預緊單螺母增大鋼球直徑預緊見圖圖25（滾道縱截面）。特點：使用過程中不能調整。0絞杠側圖25加入間隔鋼球10絞杠側圖25加入間隔鋼球1承載滾珠；2間隔滾珠對于上述幾種預緊方式，值得注意的是：(1)預緊力大小應合適，三1/3最大軸向載荷;(2)支承部分的間隙不在此調整范圍內。(2)支承部分的間隙不在此調整范圍內。傳動原理滾珠絲杠副的精度、尺寸代號及標注方法精度尺寸參數已經標準化。查廠家的產品目錄，標注應按廠家的標注示例嚴格進行，不同的廠家標注有所不同。舉例：CMD25X5-3-D/1500X1350C—插管埋入式循環方式M—雙螺母墊片預緊D25—絲杠公稱直徑為255--絲杠導程53--承載滾珠總D---精度等級為D級1500X1350—絲杠全長為1500,螺紋長為1350,右旋(右旋不標)

滾珠絲杠副的安裝二般有三種支承方式。表2-5滾珠絲杠副支承形式支承形式簡 圖特 點一端固定一端自由(F-0)F結構簡單絲杠的軸向剛度比兩端固定低絲杠的壓桿穩定性和臨界轉速都較低設計時盡量使絲杠受拉伸適用于較短和豎直的絲杠一端固定一端游動(F-S)FIs需保持螺母與兩端支承同軸，故結構校復雜，工藝較困難絲杠的軸向剛度和F?0相同壓桿穩定性和臨界轉速比同長度的F-O型高絲杠有熱膨脹的余地適用于較長的臥式安裝絲杠兩端固定(F-F)FI同F?S的/只要軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的4倍絲杠一般不會受壓，無壓桿穩定問題，固有頻率比一端固定要高可以預拉伸，預拉伸后可減少絲杠自重的下垂和熱補償膨脹，但需一套預拉伸機構，結構及工藝都比校困難要進行預拉伸的絲杠，其目標行程應略小于公稱行程，減少量等于拉伸量6?適用于對剛度和位移精度要求高的場合

四、其他傳動機構設計（一）諧波齒輪減速器（原理圖）（結構圖）（一）諧波齒輪減速器（原理圖）（結構圖）柔輪和剛輪齒距P相等，齒數不同。Zg—剛輪齒數，Z「_柔輪齒數，Zg>Zr,則有:n=Zg-Zr, n為諧波發生器的波數。工作原理：若n=2,則稱雙波發生器，此時，當諧波發生器旋轉18（F時,將迫使柔輪和剛輪相對移動一個齒距。若柔輪固定，則剛輪轉一個角度。柔輪固定時傳動比:剛輪固定時傳動比:i產Zg/(Zg-Zr)iq柔輪固定時傳動比:剛輪固定時傳動比:i產Zg/(Zg-Zr)iq=Zr/(Zq-Zr)（波發生器輸入，剛輪輸出）（波發生器輸入，柔輪輸出）波發生器0°—柔性輪—剛性輪L波發生器諧波減速機構(二)無鍵脹緊聯接傳動錐環無鍵聯軸器在伺服驅動中應用廣泛。5(二)無鍵脹緊聯接傳動錐環無鍵聯軸器在伺服驅動中應用廣泛。5諧波齒輪減速器傳動特點：傳動比大，體積小，廣泛用于機器人等機電一體化產品中。1、錐環無鍵聯軸器結構特點D摩擦傳動，具有過載保護功能2)聯接精度高，無間隙3)聯接角度位置2、多槽彈性套脹緊聯接多槽彈性套聯接受力變形2.3導向機構設計一、 功用妥承、導向，準確地完成特定方向的運動。二、 類型1、滑動導軌2、滾動導軌三、對導軌的基本要求導向精度直線度、平行度。2、耐磨性精度的保持性。3、 剛度抵抗載荷的能力。4、 低速運動平穩性要求無爬行現象。5、 抗疲勞、壓潰能力（對滾動導軌而言）四、滾動導軌（_）結構導軌圖片（_）結構導軌圖片高速加工中心總裝圖已基本實現系列化，有專業廠家生產，可以外購。（二）特點1、滾動摩擦系數小，動靜摩擦系數基本相同摩擦系數?般為：0.003^0.0051、滾動摩擦系數小，動靜摩擦系數基本相同摩擦系數?般為：0.003^0.0052、定位精度高（因摩擦力小）3、可以預緊，剛度好4、4、磨損小，壽命長（三）安裝及調整a） b）圖厶a） b）圖厶28滾動直線導軌的滾動體形式（四）分類1、 按滾動體形狀分滾珠導軌；滾柱導軌2、 按滾動體循環方式分滾動體循環；滾動體不循環3、 按導軌截面形狀分矩形導軌；梯形導軌等其承載能力如圖：（五）導軌有關計算按參考書或有關手冊中的有關公式計算。（四）分類1、 按滾動體形狀分滾珠導軌；滾柱導軌2、 按滾動體循環方式分滾動體循環；滾動體不循環3、 按導軌截面形狀分矩形導軌；梯形導軌等其承載能力如圖：（五）導軌有關計算按參考書或有關手冊中的有關公式計算。主要是通過計算選型號。a)b)圖2?29滾動直線導軌的截面形式五、塑料導軌2、特點耐磨；吸振；摩擦系數小，且動、靜相近。3、應用4 3 251

2.4機身主要起連接支承