第章 机电一体化中机械系统部件的选择与设计.ppt

第2章 机电一体化中机械系统部件的选择与设计  2.1概述 2.2传动机构 2.3导向及支撑结构 2.4机械执行机构 转动惯量的计算： （单位：kg·m2）  (1) 圆柱体转动惯量  (2) 直线移动工作台折算到丝杠上的转动惯量  (3) 齿轮齿条传动时工作台折算到小齿轮轴上的转动惯量(4) 工作台折算到钢带传动驱动轴上的转动惯量  (5) 丝杠折算到电机上的转动惯量 例1：丝杠传动时，传动系统折算到电机轴上的总转动惯量  例2：求系统折算到电机上的总传动比 例题2-2 2.2.4齿轮传动副齿轮总传动比的设计原则: 工作时折算到电动机轴上的峰值转矩最小；等效均方根力矩最小；电机驱动负载加速度最大三种方法计算。 重点介绍负载加速度最大原则:结论:  上式表明，齿轮系传动比的最佳值就是，JL换算到电动机轴上的转动惯量正好等于电动机转子的转动惯量，此时，电动机的输出转矩一半用于加速负载，一半用于加速电动机转子，达到了惯性负载和转矩的最佳匹配。 总传动比分配 (1)最小等效转动惯量原则 (2)重量最轻原则(3)输出轴转角误差最小原则 一、最小等效转动惯量原则①小功率传动 以两级齿轮传动系统为例。假设传动效率为100％；各主动小齿轮转动惯量相同为J1；轴与轴承的转动惯量不计；各齿轮均为同宽度同材料的实心圆柱体。结论： 对于n级齿轮系分析可得：各级转动比的分配按“前小后大”次序  传动级数n 确定： ②大功率传动 确定n 第一级传动比确定 各级传动比的确定 二、重量最轻原则 ①小功率传动 各主动小齿轮转动惯量相同为J1；轴与轴承的转动惯量不计；各齿轮均为同宽度同材料的实心圆柱体。 结论：对于n级传动i1＝i2＝i3＝…in＝i1/n ②大功率传动 设设b1＝b2 ，b3＝b4 结论：对于三级齿轮传动  查表求法：各级传动比是逐渐递减的即满足”前大后小”原则. 三、输出轴转角误差最小原则四级传动比分别为i1 、i2 、i3 、i4；齿轮1 ~ 8的转角误差依次为ф1~ф8，该传动链输出轴的总转角误差ф为：各级传动比满足”前小后大”原则. 三种原则的选择： 对齿轮传动装置的设计，应根据具体的工作条件综合考虑。 1.传动精度要求较高时采用输出轴转角误差最小原则设计； 2.对于要求运转平稳、频繁启动和动态性能好的传动装置，常用最小等效转动惯量原则和输出轴转角误差最小原则设计； 3.对于有质量要求的其它传动装置用重量最轻原则。 齿轮传动间隙的调整 1．直齿圆柱齿轮传动副（1）偏心套调整法 （2）锥度齿轮调整法 （3）双片齿轮错齿调整法 2．斜齿圆柱齿轮传动副（1）轴向垫片调整法（2）轴向压簧调整法 3．齿轮齿条传动 滚珠螺旋传动  滑动螺旋传动的接触面间存在着较大的滑动摩擦阻力，传动效率低，磨损快、精度不高，使用寿命短，已不能适应机电一体化设备在高速度、高效率、高精度等方面的要求。滚珠螺旋传动则是为了适应机电一体化机械系统的要求而发展起来的一种新型传动机构。 滚珠丝杠副的特点 :(1)传动效率高、摩擦损失小，传动效率很高，可达0.92~0.96（滑动丝杠为0.2~0.4）(2)传动的可逆性、不可自锁性(3) 传动精度高(4) 磨损小、使用寿命长 螺纹滚道截面的形状、滚珠循环的方式、轴向间隙的调整及施加预紧力的方法三个方面介绍：1．滚珠丝杠螺母副螺纹滚道的截面形状 2．滚珠循环的方式（1）内循环（2）外循环 3．滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧（1）双螺母螺纹预紧调整式 （2）双螺母齿差预紧调整式 （3）双螺母垫片调整预紧式 （4）弹簧式自动调整预紧式 （5）单螺母变位导程自预紧式