機(jī)電一體化第二章2013

1、機(jī)電一體化對機(jī)械系統(tǒng)的基本要求1)高精度 精度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是機(jī)電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)性能、工藝水平和功能比普通的機(jī)械產(chǎn)品都有很大的提高，因此機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的高精度是其首要的要求。 2)快速響應(yīng) 即要求機(jī)械系統(tǒng)從接到指令到開始執(zhí)行指令指定的任務(wù)之間的時間間隔短，這樣控制系統(tǒng)才能及時根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息，下達(dá)指令，使其準(zhǔn)確地完成任務(wù)。3)良好的穩(wěn)定性 即要求機(jī)械系統(tǒng)的工作性能不受外界環(huán)境的影響，抗干擾能力強(qiáng)。第二章 精密機(jī)械技術(shù)機(jī)電一體化中機(jī)械系統(tǒng)的組成1)傳動機(jī)構(gòu) 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的傳動機(jī)構(gòu)不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變換器,而且已成為伺服系統(tǒng)的一部分,它要根據(jù)伺服控制的要求進(jìn)行

2、選擇設(shè)計,以滿足整個機(jī)械系統(tǒng)良好的伺服性能。 2)導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是支承和導(dǎo)向,它為機(jī)械系統(tǒng)中各運(yùn)動裝置能安全、準(zhǔn)確地完成其特定方向的運(yùn)動提供保障,一般指導(dǎo)軌、軸承等。3)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是用來完成操作任務(wù)的直接裝置。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動力源的帶動下完成預(yù)定的操作。 4)機(jī)座或機(jī)架 支撐其他零部件的基礎(chǔ)部件。其作用是承受其他零部件的重量和工作載荷，同時保證各零部件相對位置的基準(zhǔn)作用。機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性 轉(zhuǎn)動慣量小轉(zhuǎn)動慣量小 摩擦小摩擦小 阻尼合適阻尼合適 剛度大剛度大 抗振性能好抗振性能好 間隙間隙小小 轉(zhuǎn)動慣量大會使機(jī)械負(fù)載增大、系統(tǒng)響應(yīng)性能變慢、靈敏度

3、降低、固有頻率下降，容易諧振。同時，使電氣驅(qū)動部件諧振頻率降低。 阻尼越大，最大振幅越小，衰減越快。但定位精度降低，易產(chǎn)生爬行；穩(wěn)態(tài)誤差大，精度降低。 剛度越大,失動量越小,提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施 適當(dāng)提高零部件本身的精度； 合理設(shè)計傳動鏈，減少零部件制造、裝配誤差對傳動精度的影響 采用消隙機(jī)構(gòu)以減少或消除空程。 傳動系統(tǒng)的總傳動比及其分配傳動系統(tǒng)的總傳動比及其分配 設(shè)計機(jī)電一體化齒輪傳動系統(tǒng)，主要是研究它的動力學(xué)設(shè)計機(jī)電一體化齒輪傳動系統(tǒng)，主要是研究它的動力學(xué)特性。特性。 最佳總傳動比最佳總傳動比 首先把傳動系統(tǒng)中的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和摩

4、擦負(fù)載綜首先把傳動系統(tǒng)中的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載綜合為系統(tǒng)的總負(fù)載，方法有：合為系統(tǒng)的總負(fù)載，方法有： (a) 峰值綜合：若各種負(fù)載為非隨機(jī)性負(fù)載，將各負(fù)載峰值綜合：若各種負(fù)載為非隨機(jī)性負(fù)載，將各負(fù)載的峰值取代數(shù)和。的峰值取代數(shù)和。 (b) 均方根綜合：若各種負(fù)載為隨機(jī)性負(fù)載，取各負(fù)載均方根綜合：若各種負(fù)載為隨機(jī)性負(fù)載，取各負(fù)載的均方根。的均方根。v 負(fù)載綜合時，要轉(zhuǎn)化到電機(jī)軸上，成為等效峰值綜合負(fù)負(fù)載綜合時，要轉(zhuǎn)化到電機(jī)軸上，成為等效峰值綜合負(fù)載轉(zhuǎn)矩或等效均方根綜合負(fù)載轉(zhuǎn)矩。使等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩最小載轉(zhuǎn)矩或等效均方根綜合負(fù)載轉(zhuǎn)矩。使等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩最小或負(fù)載加速度最大的總傳動比，即為最佳總傳動比

5、?；蜇?fù)載加速度最大的總傳動比，即為最佳總傳動比。齒輪傳動系統(tǒng)一、負(fù)載的等效換算轉(zhuǎn)動部件的下標(biāo)移動部件的下標(biāo)；ji1、等效轉(zhuǎn)動慣量的計算njjjmiiiJVME12122121221JEnjjjimiiJVMJ1221)()(njjjimiinnJnVMJ12212)()(412、等效負(fù)載力矩的計算111mniijjijWFVtTt WTt1W =W11/mniijjijTFVT111/2mniijjijTFVnTnn由于所以采用工程上常用單位時，上式改寫為總傳動比的確定 在伺服系統(tǒng)中,通常采用負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動比,以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。JmiJLMGLmLTLF電機(jī)、傳動裝置和

6、負(fù)載的傳動模型根據(jù)傳動關(guān)系有 式中: 電動機(jī)的角位移、角速度、角加速度； 負(fù)載的角位移、角速度、角加速度。 Jm電動機(jī)M的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量； JL負(fù)載L的轉(zhuǎn)動慣量； TLF 摩擦阻抗轉(zhuǎn)矩； i齒輪系G的總傳動比。LmLmLmi mmm 、LLL 、 TLF換算到電動機(jī)軸上的阻抗轉(zhuǎn)矩為TLF / i ；JL換算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為JL/i2。設(shè)Tm為電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,在忽略傳動裝置慣量的前提下,根據(jù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方程,電動機(jī)軸上的合轉(zhuǎn)矩Ta為LmLFmLLLmmLmLFmaJiJTiTiiJJiJJiTTT222)()( 則 若改變總傳動比i,則 也隨之改變。根據(jù)負(fù)載角加速度最大的原則,令 ,則解得

7、 若不計摩擦,即TLF0, 則 L 0/didL mLmLFmLFJJTTTTi2mLmLJiTJJi2或(2-3) 傳動裝置總傳動比i的最佳值的時刻就是JL換算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量正好等于電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jm的時刻,此時,電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩一半用于加速負(fù)載,一半用于加速電動機(jī)轉(zhuǎn)子,達(dá)到了慣性負(fù)載和轉(zhuǎn)矩的最佳匹配。 實(shí)際設(shè)計中，要考慮傳動裝置的慣量影響，總傳動比要根據(jù)傳動裝置的慣量估算適當(dāng)選擇大一點(diǎn)。 各級傳動比的分配1. 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 齒輪系傳遞的功率不同, 其傳動比的分配也有所不同。1） 小功率傳動裝置41344112iJJiJJ，厚度相同，則：設(shè)各齒輪的材料相同，等效到電機(jī)軸

8、上的總轉(zhuǎn)動慣量為：2210210J)11 (1)(2141222411412212111212221112112122432121iiiiiiiiiiJJJiiiJJiJiiJJiJJJ可解得：令3/11)2(ii對于n級齒輪系,則有由此可見, 各級傳動比分配的結(jié)果應(yīng)遵循“前小后大”原則。2)大功率傳動裝置 大功率傳動裝置傳遞的扭矩大,各級齒輪副的模數(shù)、齒寬、直徑等參數(shù)逐級增加,各級齒輪的轉(zhuǎn)動慣量差別很大。傳動比分配的基本原則仍應(yīng)為“前小后大”。 122222)1(21)12(212112nknkiniiinnn設(shè)有i =80,傳動級數(shù)n= 4的小功率傳動,試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比。

9、解 驗算I= i 1 i 2 i 3 i 480。 9887. 6)280(21438. 3)280(21085. 2)280(27268. 1802158241542/4322)12(22/42121)12(214214444iiii2.質(zhì)量最小原則1）小功率傳動裝置 由 , 得 對于多級傳動, 222222231211121244444dddddiVbbbbbii21ii12nniiii01didV回曲式齒輪傳動鏈對于小功率傳動系統(tǒng)，假定各主動小齒輪模數(shù)齒數(shù)均相等的特殊條件下,各大齒輪的分度圓直徑均相等,因而每級齒輪副的中心距也相等。按質(zhì)量最小原則來確定傳動比時,通常選擇相等的各級傳動比。

10、2)大功率傳動裝置 對于大功率傳動裝置的傳動級數(shù)確定,主要考慮結(jié)構(gòu)的緊湊性。在給定總傳動比的情況下,傳動級數(shù)過少會使大齒輪尺寸過大,導(dǎo)致傳動裝置體積和質(zhì)量增大； 傳動級數(shù)過多會增加軸、軸承等輔助構(gòu)件,導(dǎo)致傳動裝置質(zhì)量增加。設(shè)計時應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的功能要求和環(huán)境因素,通常情況下傳動級數(shù)要盡量地少。各級傳動比一般以先大后小的原則。3.輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 在減速齒輪傳動鏈中，從輸入端到輸出端的各級傳動比按“先小后大”的原則排列，則總轉(zhuǎn)角誤差較小。3i2412i15i36i478輸出四級減速齒輪傳動鏈該傳動鏈輸出軸的總轉(zhuǎn)動角誤差max為 由上可以看出,如果從輸入端到輸出端的各級傳動比按“前小后大”原

11、則排列,則總轉(zhuǎn)角誤差較小, 而且低速級的誤差在總誤差中占的比重很大。因此,要提高傳動精度,就應(yīng)減少傳動級數(shù), 并使末級齒輪的傳動比盡可能大,制造精度盡可能高。 231max1 2 3 42 3 4456783 44ii i ii i ii ii 已知已知 某四級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤某四級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差差0.005弧度，各級傳動比弧度，各級傳動比i=4,求：求：1）傳動系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差。）傳動系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差。 2）為縮小應(yīng)采取的措施是什么？）為縮小應(yīng)采取的措施是什么？三種原則的選擇 在設(shè)計齒輪傳動裝置時,上述三條原則應(yīng)根據(jù)具體工作條件綜合考慮。1）對于傳動精度要求高

12、的降速齒輪傳動鏈,可按輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計。若為增速傳動,則應(yīng)在開始幾級就增速。2）對于要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟停頻繁和動態(tài)性能好的降速傳動鏈,可按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計。3）對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈,可按質(zhì)量最小原則設(shè)計。 （1）軸向墊片調(diào)整法 軸向墊片間隙調(diào)整軸向墊片間隙調(diào)整 1,2-齒輪；齒輪；3-墊片墊片齒輪傳動間隙的調(diào)整方法(2)偏心軸套調(diào)整法 偏心軸套式調(diào)整偏心軸套式調(diào)整 1-電動機(jī)；電動機(jī)；2-偏心軸套偏心軸套1-短柱；2-彈簧；3、4-薄片齒輪1、2-齒輪；3-凸耳；4-彈簧； 5、6-螺母；7-螺釘 （3）雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法諧波齒輪傳動 特點(diǎn)

13、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕；傳動比范圍大；同時嚙合的齒數(shù)多、運(yùn)動精度高、承載能力大；運(yùn)動平穩(wěn)、噪聲低；齒側(cè)間隙小,回程誤差??；工作原理構(gòu)件1剛輪，構(gòu)件2柔輪，3（H）諧波發(fā)生器 諧波齒輪減速器 諧波傳動由三個主要構(gòu)件所組成，即具有內(nèi)齒的剛輪諧波傳動由三個主要構(gòu)件所組成，即具有內(nèi)齒的剛輪l、具有外齒的柔輪具有外齒的柔輪2和波發(fā)生器和波發(fā)生器3。通常波發(fā)生器為主動。通常波發(fā)生器為主動件，而剛輪和柔輪之一為從動件，另一個為固定件。件，而剛輪和柔輪之一為從動件，另一個為固定件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，由于前者的總長度略大當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，由于前者的總長度略大于后者的內(nèi)孔直徑，故柔輪變?yōu)闄E圓形，

14、于是在橢圓于后者的內(nèi)孔直徑，故柔輪變?yōu)闄E圓形，于是在橢圓的長軸兩端產(chǎn)生了柔輪與剛輪輪齒的兩個局部嚙合區(qū)；的長軸兩端產(chǎn)生了柔輪與剛輪輪齒的兩個局部嚙合區(qū)；同時在橢圓短軸兩端，兩輪輪齒則完全脫開。至于其同時在橢圓短軸兩端，兩輪輪齒則完全脫開。至于其余各處，則視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同，或處于嚙合狀態(tài)，余各處，則視柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同，或處于嚙合狀態(tài)，或處于非嚙合狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪長或處于非嚙合狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪長短軸的位置不斷交化，從而使輪齒的嚙合處和脫開處短軸的位置不斷交化，從而使輪齒的嚙合處和脫開處也隨之不斷變化，于是在柔輪與剛輪之間就產(chǎn)生了相也隨之不斷變化，于是在柔輪與剛

15、輪之間就產(chǎn)生了相對位移，從而傳遞運(yùn)動。對位移，從而傳遞運(yùn)動。諧波齒輪傳動的傳動比計算諧波齒輪傳動的傳動比計算 式中：式中： 、 、 分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度；器的角速度； 、 分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。(1) 當(dāng)柔輪固定時，當(dāng)柔輪固定時， ，則，則 rgHgHrHrgzzigrHgzrz0rrgHgHHrgzzi0grggrHgzzzzz1rgggHHgzzzi(2) 當(dāng)剛輪固定時，當(dāng)剛輪固定時， ，則，則設(shè)設(shè) 、 當(dāng)柔輪固定時，當(dāng)柔輪固定時，當(dāng)剛輪固定時當(dāng)剛輪固定時0grgHHrHrgzzi0rgrrgHrzzzzz1grrrHHr

16、zzzi200rz202gz101Hgi100Hri滾動螺旋傳動 螺旋傳動是機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的一種傳動形式。它利用螺桿與螺母的相對運(yùn)動， 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動, 或?qū)⒅本€運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動,其運(yùn)動關(guān)系為 L螺桿（或螺母）的位移； Ph導(dǎo)程； 螺桿和螺母間的相對轉(zhuǎn)角。2hPL 滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)1.滾珠絲杠副的工作原理 滾珠絲杠副是一種新型的傳動機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動件，以減少摩擦，如圖所示。圖中絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個圓弧形的螺旋槽對合起來就形成螺旋線滾道，在滾道內(nèi)裝有滾珠。當(dāng)絲杠回轉(zhuǎn)時，滾珠相對于螺母上的滾道滾動，因此絲杠與螺母之間

17、基本上為滾動摩擦。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能循環(huán)流動。 滾珠絲杠螺母構(gòu)成原理滾珠絲杠螺母構(gòu)成原理2.滾珠絲杠副的特點(diǎn) 1）傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副的傳動效率0.920.96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高34倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)的絲杠螺母副的1/41/3。 2）給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空行程死區(qū)，定位精度高，剛度好。 3）運(yùn)動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高。 4）運(yùn)動具有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。 5）磨損小，使用壽命長。 6）制造

18、工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。 7）不能自鎖。特別是對于垂直絲杠，由于自重慣力的作用，下降時當(dāng)傳動切斷后，不能立刻停止運(yùn)動，故常需添加制動裝置。3.滾珠絲杠副的基本傳動形式滾珠絲杠副的基本傳動形式 a）螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動并移動。）螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動并移動。 螺母本身起支撐作用，消除了附加軸向竄動，結(jié)構(gòu)簡單，傳動 精度高。但剛性差，適用于行程較小場合。 b）絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動。）絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動。 需加導(dǎo)向裝置限制螺母的轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，適用于行程較大場合。 c）螺母轉(zhuǎn)動、絲杠移動。）螺母轉(zhuǎn)動、絲杠移動。 需要限制螺母移動和絲杠轉(zhuǎn)動，結(jié)

19、構(gòu)復(fù)雜，軸向占用空間較大，應(yīng)用較少。 d）絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動。）絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動。 結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，但使用不方便，應(yīng)用較少滾珠絲杠副的基本傳動形式滾珠絲杠副的基本傳動形式差動螺旋傳動差動螺旋傳動原理 設(shè)螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相同,且導(dǎo)程分別為Ph1和Ph2 。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動角時,可動螺母2的移動距離為 如果Ph1 與Ph2相差很小,則 L很小。因此差動螺旋常用于各種微動裝置中。若螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相反,則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動角時,可動螺母2的移動距離為 此時差動螺旋變成快速移動螺旋,即螺母2相對螺母1快速趨近或離開。這種螺旋裝置用于要求快速夾緊的夾具或鎖緊裝置中。)(221hhPP

20、L12()2hhLPP滾珠循環(huán)方式 按滾珠在整個循環(huán)過程中與螺桿表面的接觸情況,可將滾珠的循環(huán)方式分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩類。（1） 內(nèi)循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程中始終與螺桿保持接觸的循環(huán)叫內(nèi)循環(huán)。 （2） 外循環(huán) 滾珠在返回時與螺桿脫離接觸的循環(huán)稱為外循環(huán)。按結(jié)構(gòu)的不同,外循環(huán)可分為螺旋槽式、插管式和端蓋式三種。螺旋槽式外循環(huán)插管式外循環(huán) 端蓋式外循環(huán)v滾珠絲杠副的安裝滾珠絲杠副的安裝 絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零件絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零件的連接剛性，對滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度和精的連接剛性，對滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度和精度都有很大影響，需在設(shè)計、安裝時認(rèn)真考慮。度都有很

21、大影響，需在設(shè)計、安裝時認(rèn)真考慮。為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合，僅當(dāng)軸向載荷很小時，才用向心推的軸承組合，僅當(dāng)軸向載荷很小時，才用向心推力軸承。以下列出了四種典型支承方式及其特點(diǎn)。力軸承。以下列出了四種典型支承方式及其特點(diǎn)。1軸向剛度較高；軸向剛度較高；2預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較大，軸承壽命比方案預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較大，軸承壽命比方案 2低；低；3適宜中速、精度高，并可用雙推適宜中速、精度高，并可用雙推單推組合。單推組合。 v雙推雙推雙推雙推1軸向剛度最高；軸向剛度最高；2預(yù)拉伸安裝時，須加載荷較小，軸承壽命較高預(yù)拉伸安裝時

22、，須加載荷較小，軸承壽命較高3適宜高速、高剛度、高精度。適宜高速、高剛度、高精度。v雙推雙推簡支簡支v雙推雙推自由自由1軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)；軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)；2雙推端可預(yù)拉伸安裝；雙推端可預(yù)拉伸安裝；3適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短絲杠。絲杠。 消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法雙螺母預(yù)緊 1）墊片調(diào)隙式2）螺紋調(diào)隙式3）齒差調(diào)隙式 當(dāng)兩個螺母按同方向轉(zhuǎn)過一個齒時,其相對軸向位移為 Ph為導(dǎo)程。如果z1=99,z2=100,Ph=8mm,則L=0.8 m。 這種方法的特點(diǎn)是調(diào)整精度很高,工作可靠, 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工工藝和裝配性能較差。 2

23、1211221)()11(zzPPzzzzPzzLhhh一般的設(shè)計步驟及方法如下：一般的設(shè)計步驟及方法如下：1.絲杠副的計算載荷絲杠副的計算載荷Fc(N)KF 載荷系數(shù)，按表選取；載荷系數(shù)，按表選??；KH 硬度系數(shù)，按表選取；硬度系數(shù)，按表選取；KA 精度系數(shù)，按表選?。痪认禂?shù)，按表選?。籉m 平均工作載荷（平均工作載荷（N）。）。CFHAmFK K K F載載 荷荷 性性 質(zhì)質(zhì)無沖擊平穩(wěn)運(yùn)無沖擊平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一般運(yùn)轉(zhuǎn)一般運(yùn)轉(zhuǎn)有沖擊和振動有沖擊和振動運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)KF11.21.21.51.52.5滾道實(shí)際硬度滾道實(shí)際硬度HRC5855504540KH1.01.111.562.43.85精度系數(shù)精度系

24、數(shù)C、DE、FGHKA1.01.11.251.432.計算額定動載荷計算額定動載荷nm 絲杠副的平均轉(zhuǎn)速；絲杠副的平均轉(zhuǎn)速；Lh 運(yùn)轉(zhuǎn)壽命；運(yùn)轉(zhuǎn)壽命；FC 計算載荷；計算載荷；3.根據(jù)在滾珠絲杠系列中選擇所需要的規(guī)格，使根據(jù)在滾珠絲杠系列中選擇所需要的規(guī)格，使所選規(guī)格的絲杠副的額定動載荷大于計算額定所選規(guī)格的絲杠副的額定動載荷大于計算額定動載荷動載荷41.67 10mhaCn LCFaaCC4.對于低速運(yùn)轉(zhuǎn)對于低速運(yùn)轉(zhuǎn)(n10 r/min)的滾珠絲杠，無需計算其最的滾珠絲杠，無需計算其最大動載荷，只需考慮最大靜負(fù)載是否充分大于工作負(fù)大動載荷，只需考慮最大靜負(fù)載是否充分大于工作負(fù)載。這是因為，若

25、最大接觸應(yīng)力超過材料的彈性極限載。這是因為，若最大接觸應(yīng)力超過材料的彈性極限就要產(chǎn)生塑性變形，塑性變形超過一定限度就會破壞就要產(chǎn)生塑性變形，塑性變形超過一定限度就會破壞滾珠絲杠副的正常工作滾珠絲杠副的正常工作。5. 驗算傳動效率、剛度及工作穩(wěn)定性，如不滿足要求則驗算傳動效率、剛度及工作穩(wěn)定性，如不滿足要求則應(yīng)另選其它型號并重新驗算。應(yīng)另選其它型號并重新驗算。機(jī)械導(dǎo)向機(jī)構(gòu)機(jī)械導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)軌副的基本要求：導(dǎo)軌副的基本要求： 導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度主要是指動導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動的直線度或?qū)蚓戎饕侵竸訉?dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動的直線度或圓度。影響它的因素有：導(dǎo)軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、圓度。影

26、響它的因素有：導(dǎo)軌的幾何精度、接觸精度、結(jié)構(gòu)形式、剛度、熱變形、裝配質(zhì)量以及液體動壓和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、剛度、熱變形、裝配質(zhì)量以及液體動壓和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等。油膜剛度等。 耐磨性耐磨性 是指導(dǎo)軌在長期使用過程中能否保持一定的導(dǎo)向精度。是指導(dǎo)軌在長期使用過程中能否保持一定的導(dǎo)向精度。因?qū)к壴诠ぷ鬟^程中難免有所磨損，所以應(yīng)力求減小磨損量，并因?qū)к壴诠ぷ鬟^程中難免有所磨損，所以應(yīng)力求減小磨損量，并在磨損后能自動補(bǔ)償或便于調(diào)整。在磨損后能自動補(bǔ)償或便于調(diào)整。 疲勞和壓潰疲勞和壓潰 導(dǎo)軌面由于過載或接觸應(yīng)力不均勾而使導(dǎo)軌表面產(chǎn)導(dǎo)軌面由于過載或接觸應(yīng)力不均勾而使導(dǎo)軌表面產(chǎn)生彈性變形，反復(fù)運(yùn)

27、行多次后就會形成疲勞點(diǎn)，呈塑性變形，表生彈性變形，反復(fù)運(yùn)行多次后就會形成疲勞點(diǎn)，呈塑性變形，表面形成龜裂、剝落而出現(xiàn)凹坑，這種現(xiàn)象就是壓潰。疲勞和壓潰面形成龜裂、剝落而出現(xiàn)凹坑，這種現(xiàn)象就是壓潰。疲勞和壓潰是滾動導(dǎo)軌失效的主要原因，為此應(yīng)控制滾動導(dǎo)軌承受的最大載是滾動導(dǎo)軌失效的主要原因，為此應(yīng)控制滾動導(dǎo)軌承受的最大載荷和受載的均勻性。荷和受載的均勻性。 剛度剛度 導(dǎo)軌受力變形會影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度及部件之間導(dǎo)軌受力變形會影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度及部件之間的相對位置，因此要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。為減輕的相對位置，因此要求導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度。為減輕或平衡外力的影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助或平衡外力的

28、影響，可采用加大導(dǎo)軌尺寸或添加輔助導(dǎo)軌的方法提高剛度。導(dǎo)軌的方法提高剛度。低速運(yùn)動平穩(wěn)性低速運(yùn)動平穩(wěn)性 低速運(yùn)動時，作為運(yùn)動部件的動導(dǎo)軌易低速運(yùn)動時，作為運(yùn)動部件的動導(dǎo)軌易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。低速運(yùn)動的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。低速運(yùn)動的平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導(dǎo)軌的剛度等有關(guān)?；?，動、靜摩擦系數(shù)的差值，以及導(dǎo)軌的剛度等有關(guān)。結(jié)構(gòu)工藝性結(jié)構(gòu)工藝性 設(shè)計導(dǎo)軌時，要注意制造、調(diào)整和維修的方設(shè)計導(dǎo)軌時，要注意制造、調(diào)整和維修的方便，力求結(jié)構(gòu)簡單，工藝性及經(jīng)濟(jì)性好。便，力求結(jié)構(gòu)簡單，工藝性及經(jīng)濟(jì)性好。導(dǎo)軌副的種類導(dǎo)軌副的種類 1)按導(dǎo)軌副運(yùn)動導(dǎo)軌的軌跡分類按導(dǎo)軌副運(yùn)動導(dǎo)軌的軌跡分類 直線運(yùn)動導(dǎo)軌副直線運(yùn)動導(dǎo)軌副 支承導(dǎo)軌約束了運(yùn)動導(dǎo)軌的五支承導(dǎo)軌約束了運(yùn)動導(dǎo)軌的五個自由度，僅保留沿給定方向的直線移動自由度。個自由度，僅保留沿給定方向的直線移動自由度。 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)軌副旋轉(zhuǎn)運(yùn)動導(dǎo)軌副 支承導(dǎo)軌約束了運(yùn)動導(dǎo)軌的五支承導(dǎo)軌約束了運(yùn)動導(dǎo)軌的五個自由度，僅保留繞給定軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動自由度。個自由度，僅保留繞給定軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動自由度。 2)按導(dǎo)軌副導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)分類按導(dǎo)軌副導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)分類 滑動摩擦導(dǎo)軌副；滑動摩擦導(dǎo)軌副； 滾動摩擦導(dǎo)軌副；滾動摩擦導(dǎo)軌副； 流體摩擦導(dǎo)軌副。流體摩擦導(dǎo)軌副。3)按導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)分類按導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)分