机械系统部件的选择和设计1.pptx

2.1 概述; 2.1.2 机械系统的组成 1.传动机构  机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩的变换器,而且已成为伺服系统的一部分,它要根据伺服控制的要求进行选择设计,以满足整个机械系统良好的伺服性能。 ? 2.导向机构  导向机构的作用是支承和导向,它为机械系统中各运动装置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障,一般指导轨、轴承等。 3.执行机构  执行机构是用来完成操作任务的直接装置。执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下???成预定的操作。 ;2.1.3 机械系统的设计思想 1 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件 滚珠丝杠 滚动导轨 动静压导向支承 2 缩短传动链,提高传动与支承刚度 丝杠和导轨预紧 大扭矩宽调速伺服电机 3 选用最佳传动比,提高系统分辨率,减少等效到输出轴的转动惯量,提高加速能力 4 缩小反向死区误差 消除传动间隙 减小支承变形 5 改进支承和机架的结构设计提高刚性,减少振动和噪音 复合材料;2.2 机械传动部件的选择和设计;;2.2.2 丝杠螺母机构的基本形式 螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它利用螺杆与螺母的相对运动， 将旋转运动变为直线运动,其运动关系为  式中: ; L——螺杆（或螺母）的位移；  Ph——导程；  φ ——螺杆和螺母间的相对转角。 ;丝杠螺母机构的基本形式;1. 螺母固定,螺杆转动并移动 如图(a)所示,这种传动型式的螺母本身就起着支承作用,从而简化了结构,消除了螺杆与轴承之间可能产生的轴向窜动,容易获得较高的传动精度。缺点是所占轴向尺寸较大（螺杆行程的两倍加上螺母高度）,刚性较差。因此该形式仅适用于行程短的情况。 ;2.螺杆转动,螺母移动 如图(b)所示,这种传动形式的特点是结构紧凑（所占轴向尺寸取决于螺母厚度及行程大小）,刚度较大,因此适用于工作行程较长的情况。 ;3. 螺母转动,丝杠移动 如图(c)所示,这种传动型式需要限制螺母的移动和丝杠的转动,结构复杂,占用空间大,很少使用。 ;4.螺杆固定,螺母转动并移动 如图(d)所示,这种传动形式结构紧凑简单,但使用不方便,很少应用。 ;5.差动传动 如图,这种传动形式动用于微动调整机构或快速夹紧的夹具或锁紧装置中。 旋向相同,起微调作用: 旋向相反,起快速移动: ;螺旋传动按摩擦类型分类 1 滚动螺旋传动: 结构复杂,无自锁,磨损低,具有增力作用,效率高92%~98% 2 滑动螺旋传动: 结构简单.能自锁,磨损快,具有增力作用,效率低30%~40%;下面选用什么形式的丝杠螺母传动方式;思考讨论;;;2.2.3 滚珠丝杠传动 1 组成:如图所示，当螺杆转动时,滚珠沿螺纹滚道滚动。 ;;;;;螺母; 2 滚珠螺旋传动的特点 (1) 运动效率高,一般可达90%以上,约为滑动螺旋传动效率的三倍。在伺服控制系统中采用滚动螺旋传动,不仅可以提高传动效率,而且可以减小启动力矩、颤动及滞后时间。 (2) 运动精度高。由于其摩擦力小,工作时螺杆的热变形小,螺杆尺寸稳定,并且经调整预紧后,可得到无间隙传动,因而具有较高的传动精度、定位精度和轴向刚度。 (3) 具有传动的可逆性,但不能自锁。用于垂直升降传动时,需附加制动装置。 (4) 制造工艺复杂,成本较高,但使用寿命长,维护简单。 ;3 滚珠螺旋传动的结构形式与类型  (1)螺纹滚道法向截形 螺纹滚道法向截形是指通过滚珠中心且垂直于滚道螺旋面的平面和滚道表面交线的形状。常用的截形有两种: 单圆弧形（见图(a)）和双圆弧形（见图(b)）。滚珠与滚道表面在接触点处的公法线与过滚珠中心的螺杆直径线间的夹角β叫接触角。理想接触角为β＝45°。 滚道半径rs（或rn）与滚珠直径Dω的比值称为适应度frs=rs/Dω(或frn =rn/Dω)。适应度对承载能力的影响较大,一般取frs (或frn )=0.25～0.55。  ;图 滚道法向截形示意图;(2) 滚珠循环方式 按滚珠在整个循环过程中与螺杆表面的接触情况,可将滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。 内循环: 滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触的循环叫内循环。  ; 内循环方式特点:：滚珠循环的回路短，流畅性好