机电一体化系统中的机械设计.pptx

3.1 概述;(2)高刚度 采用高刚性支撑或架体，以减小产品本体的振动，降低噪声；为高精度的执行机构提供良好的支撑，保证执行精度。 (3) 低摩擦 导向和转动支撑部分采用低摩擦阻力部件，以降低机械系统阻力，提高系统的快速响应性。 (4) 良好的稳定性 即要求机械系统的工作性能受外界环境的影响小，抗干扰能力强。;机械部分的组成;导向机构 不仅要支承、固定和联接系统中的其它零部件，还要保证这些零部件之间的相互位置要求和相对运动的精度要求，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。 执行机构 最终完成操作任务的部分。执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作。与传统的执行机构相比，机电一体化系统的简化了机械执行机构，而充分发挥计算机的协调和控制功能。 ;3.2 传动部件设计;齿轮传动方案主要包括传动比及其分配两部分。 1. 齿轮传动系统的总传动比 根据负载特性和工作条件不同，有不同的最佳传动比选择方案，例如“负载峰值力矩最小”的最佳传动比方案、“负载均方根力矩最小”的最佳传动比方案、“转矩储备最大”的最佳传动比方案等。在伺服系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度。 ;电动机驱动齿轮系统和负载的计算模型 ; 2．传动链的级数和各级传动比的分配 齿轮系统的总传动比确定后，根据对传动链的技术要求，选择传动方案，使驱动部件和负载之间的转矩、转速达到合理匹配。若总传动比较大，又不准备采用谐波、少齿差等传动，需要确定传动级数，并在各级之间分配传动比。单级传动比增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大会使整个传动系统的轮廓尺寸变大。可按下述三种原则适当分级，并在各级之间分配传动比。;(1) 等效转动惯量最小原则 利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电机轴上的等效转动惯量为最小。;一、齿轮传动;对于n级齿轮系作同类分析可得： ;确定小功率传动级数的曲线 ;大功率传动装置 大功率传动装置传递扭矩大，各级齿轮副的模数、齿宽、直径等参数逐级增加。 传动比分配的基本原则仍为“前小后大”。 根据下面两图确定传动级数及各级传动比。;;例题3-2;小结;(2) 质量最小原则 ;;例3-3、例3-4 大功率装置各级传动比的分配;(3) 输出轴转角误差最小原则 ;由上式可以看出，如果从输入端到输出端的各级传动比按“前小后大”原则排列，则总误差较小。而且低速级的误差在总误差中占的比重很大。因此，要提高传动精度，就应减少传动级数，并使末级齿轮的传动比尽可能大，制造精度尽量高。 ;三种原则的选择 ;3 齿轮传动间隙的调整方法 (1) 圆柱齿轮传动 (a) 偏心套(轴)调整法 如右图所示，将相互啮合的一对齿轮中的一个齿轮4装在电机输出轴上，并将电机2安装在偏心套1(或偏心轴)上，通过转动偏心套(偏心轴)的转角，就可调节两啮合齿轮的中心距，从而消除圆柱齿轮正、反转时的齿侧间隙。特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。 ; (b) 轴向垫片调整法 如右图所示，齿轮1和2相啮合，其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有锥度，这样就可以用轴向垫片3使齿轮2沿轴向移动，从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向垫片3的厚度应使得齿轮1和2之间既齿侧间隙小，运转又灵活。特点同偏心套(轴)调整法。;(c) 双片薄齿轮错齿调整法 这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。;(2) 斜齿轮传动 消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上述错齿调整法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小段距离，这样它的螺旋线便错开了。;(3) 锥齿轮传动 (a) 轴向压簧调整法 轴向压簧调整法原理如图3-16，在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5，其轴向力大小由螺母6调节。锥齿轮4在压簧5的作用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮l之间的齿侧间隙。; (b) 周向弹簧调整法 将与锥齿轮3啮合的齿轮做成大小两片(1、2)，在大片锥齿轮1上制有三个周向圆弧槽8，小片锥齿轮2的端面制有三个可伸入槽8的凸爪7。弹簧5装在槽8中，一端顶在凸爪7上，另一端顶在镶在槽8中的镶块4上。止动螺钉6装配时用，安装完毕将其卸下，则大小片锥齿轮1、2在弹簧力作用下错齿，从而达到消除间隙的目的。; 4 齿轮齿条传动机构 当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。通过预载装置4向齿轮3上图3-18 齿轮齿条的双齿轮调隙机构。 预加负载，使大齿轮