第2章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)

1、華北電力大學(xué)2022年4月3日機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二章第二章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 本章教學(xué)目標(biāo)及要求：本章教學(xué)目標(biāo)及要求：機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)部件的要求；滾珠絲杠的傳動(dòng)與間隙調(diào)整；齒輪（諧波齒輪）傳動(dòng)與間隙調(diào)整；導(dǎo)軌副的選擇與間隙調(diào)整；旋轉(zhuǎn)支承部件的選擇；機(jī)械系統(tǒng)的精度2.1 機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)概述機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)概述 現(xiàn)代機(jī)械現(xiàn)代機(jī)械：由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的、用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和（或）機(jī)電部件一體化的機(jī)械系統(tǒng)。（ASME，美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)）在機(jī)電一體化產(chǎn)品中廣泛采用伺服技術(shù)伺服技術(shù)和計(jì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)算機(jī)控制技術(shù)

2、，每一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)都可單獨(dú)由控制電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成子系統(tǒng)來完成，而各個(gè)子系統(tǒng)之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)則由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。2.1 2.1 機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)概述機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)概述 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)計(jì)要遵循機(jī)電結(jié)合、機(jī)電機(jī)電結(jié)合、機(jī)電互補(bǔ)互補(bǔ)的原則，滿足高精度、快速響應(yīng)速度高精度、快速響應(yīng)速度和穩(wěn)定性穩(wěn)定性的要求。主要包括兩大部分的內(nèi)容：一是機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，一是機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滾珠絲杠傳動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng)無側(cè)隙齒輪傳動(dòng)無側(cè)隙齒輪傳動(dòng)諧波齒輪傳動(dòng)同步齒形帶傳動(dòng)膜片彈性聯(lián)軸器 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)支承裝置主軸組件設(shè)計(jì)2.

3、1.1 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的要求機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的要求 機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)與一般機(jī)械系統(tǒng)相機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)與一般機(jī)械系統(tǒng)相比，具有一定的比，具有一定的特殊要求特殊要求：（1）較高的定位精度。）較高的定位精度。（2）良好的）良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。 響應(yīng)快、穩(wěn)定性好。響應(yīng)快、穩(wěn)定性好。（3）無間隙、低摩擦、低慣量、大剛度。）無間隙、低摩擦、低慣量、大剛度。（4）高的諧振頻率、合理的阻尼比。）高的諧振頻率、合理的阻尼比。 這表明了機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)時(shí)的特這表明了機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)時(shí)的特點(diǎn)和要求點(diǎn)和要求。 要達(dá)到上述要求，在機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)要達(dá)到上述要求，在機(jī)電一體化系

4、統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可采取的主要措施設(shè)計(jì)中，可采取的主要措施： （1）低摩擦。低摩擦。采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支撐件。如：滾珠絲杠副、滾動(dòng)導(dǎo)向和導(dǎo)向支撐件。如：滾珠絲杠副、滾動(dòng)導(dǎo)向和支承、動(dòng)靜壓導(dǎo)向和支承。和支承、動(dòng)靜壓導(dǎo)向和支承。 （2）短傳動(dòng)鏈。短傳動(dòng)鏈。縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度。如：大扭矩、寬調(diào)速的伺服電動(dòng)支承剛度。如：大扭矩、寬調(diào)速的伺服電動(dòng)機(jī)；軸端預(yù)緊或預(yù)拉伸、滾珠絲杠副或滾動(dòng)機(jī)；軸端預(yù)緊或預(yù)拉伸、滾珠絲杠副或滾動(dòng)導(dǎo)軌副預(yù)緊消除間歇提高剛度。導(dǎo)軌副預(yù)緊消除間歇提高剛度。 在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要措施和手段：在機(jī)電一體化機(jī)

5、械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要措施和手段：（3）最佳傳動(dòng)比。最佳傳動(dòng)比。選擇合理（最佳）傳動(dòng)比，選擇合理（最佳）傳動(dòng)比，提高系統(tǒng)分辨率，減少等效到執(zhí)行元件輸出提高系統(tǒng)分辨率，減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能的提高系統(tǒng)的軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能的提高系統(tǒng)的加速能力。加速能力。（4）反向死區(qū)誤差小。反向死區(qū)誤差小。盡可能地減小或消除盡可能地減小或消除傳動(dòng)誤差和反轉(zhuǎn)誤差、減少支承變形，最終傳動(dòng)誤差和反轉(zhuǎn)誤差、減少支承變形，最終縮小反向死區(qū)誤差。縮小反向死區(qū)誤差。（5）高剛性。高剛性。改進(jìn)和合理設(shè)計(jì)支承件和機(jī)架改進(jìn)和合理設(shè)計(jì)支承件和機(jī)架結(jié)構(gòu)，提高剛度、減少振動(dòng)和噪音。結(jié)構(gòu)，提高剛度、減少振動(dòng)和噪

6、音。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要適應(yīng)三個(gè)方面技術(shù)要求：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要適應(yīng)三個(gè)方面技術(shù)要求： 高精度：影響產(chǎn)品的性能和可靠性 高速化：影響產(chǎn)品工作效率的高低小型化、輕量化：提高運(yùn)動(dòng)靈敏度（響應(yīng)性）、減小沖擊、降低能耗機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)主要主要包括以下三大部分機(jī)構(gòu)：包括以下三大部分機(jī)構(gòu)：（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變換器，而是已成為伺服系不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變換器，而是已成為伺服系統(tǒng)的一部分，它要根據(jù)伺服控制的要求進(jìn)行選擇設(shè)統(tǒng)的一部分，它要根據(jù)伺服控制的要求進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)，以滿足整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)良好的計(jì)，以滿足整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)良好的伺

7、服性能伺服性能。（2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其作用是支承和導(dǎo)向，為機(jī)械系統(tǒng)其作用是支承和導(dǎo)向，為機(jī)械系統(tǒng)中各運(yùn)動(dòng)裝置能安全、準(zhǔn)確地完成其待定方向的運(yùn)中各運(yùn)動(dòng)裝置能安全、準(zhǔn)確地完成其待定方向的運(yùn)動(dòng)提供保障。動(dòng)提供保障。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是用以完成操作任務(wù)的。執(zhí)行機(jī)它是用以完成操作任務(wù)的。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動(dòng)力源的帶動(dòng)下，完成預(yù)構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動(dòng)力源的帶動(dòng)下，完成預(yù)定的操作。定的操作。2.1.2 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成2.2 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用傳動(dòng)部件常用傳動(dòng)部件：螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步：螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步齒形傳動(dòng)、高速帶傳動(dòng)，及

8、齒形傳動(dòng)、高速帶傳動(dòng)，及各種凸輪、連桿各種凸輪、連桿其它其它非線性非線性傳動(dòng)元件。傳動(dòng)元件。其其主要功能主要功能是是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此，它。因此，它實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器變換器。目的目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。方面得到最佳匹配。2.2 2.2 機(jī)械傳動(dòng)裝置概述機(jī)械傳動(dòng)裝置概述一、傳動(dòng)裝置功能一、傳動(dòng)裝置功能功能功能：傳遞運(yùn)動(dòng)（速度、位移）和動(dòng)力（力、力矩）：傳遞運(yùn)動(dòng)（速度、位移）和動(dòng)力（力、力矩）增速或減速；變速；增速或減速；變速；改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律或形式改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律或形式動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力傳遞動(dòng)力機(jī)

9、的動(dòng)力傳遞給執(zhí)行機(jī)的驅(qū)動(dòng)力給執(zhí)行機(jī)的驅(qū)動(dòng)力( (力矩）力矩）螺旋傳動(dòng)：改變運(yùn)動(dòng)形式和動(dòng)力形式；螺旋傳動(dòng)：改變運(yùn)動(dòng)形式和動(dòng)力形式；齒輪傳動(dòng)：改變運(yùn)動(dòng)方向、改變速度齒輪傳動(dòng)：改變運(yùn)動(dòng)方向、改變速度/ /動(dòng)力大??；動(dòng)力大?。煌綆鲃?dòng)：改變運(yùn)動(dòng)方向、改變速度同步帶傳動(dòng)：改變運(yùn)動(dòng)方向、改變速度/ /動(dòng)力大小；動(dòng)力大小；二、傳動(dòng)裝置的類型二、傳動(dòng)裝置的類型嚙合傳動(dòng)(齒輪傳動(dòng)、齒形帶傳動(dòng))摩擦傳動(dòng)(帶傳動(dòng)、鋼絲繩傳動(dòng))推動(dòng)傳動(dòng)(凸輪連桿機(jī)構(gòu))機(jī)械傳動(dòng) 液壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)液力傳動(dòng)流體傳動(dòng) 交流電力傳動(dòng)直流電力傳動(dòng)交、直流電力傳動(dòng)電力傳動(dòng) 磁力傳動(dòng) 按工作原理分按工作原理分轉(zhuǎn)速恒定傳動(dòng)轉(zhuǎn)速可調(diào)傳動(dòng)按輸出速度情況

10、分為：按輸出速度情況分為： “齒輪傳動(dòng)部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器齒輪傳動(dòng)部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器”一、一、 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比及其分配齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比及其分配 設(shè)計(jì)機(jī)電一體化齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，主要是研究它的設(shè)計(jì)機(jī)電一體化齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，主要是研究它的動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)特性特性。 2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 1.最佳總傳動(dòng)比最佳總傳動(dòng)比 由于負(fù)載特性和工作條件的不同，最佳傳動(dòng)比有由于負(fù)載特性和工作條件的不同，最佳傳動(dòng)比有各種各樣的選擇方法。在伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的傳動(dòng)各種各樣的選擇方法。在伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中常采用使系統(tǒng)中常采用使負(fù)載加速度最大的方法負(fù)載加速度最大的方法。 2總

11、傳動(dòng)比分配總傳動(dòng)比分配 齒輪系統(tǒng)的總傳動(dòng)比確定后，根據(jù)對(duì)傳動(dòng)鏈的齒輪系統(tǒng)的總傳動(dòng)比確定后，根據(jù)對(duì)傳動(dòng)鏈的技術(shù)要求，選擇傳動(dòng)方案，使驅(qū)動(dòng)部件和負(fù)載之技術(shù)要求，選擇傳動(dòng)方案，使驅(qū)動(dòng)部件和負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速達(dá)到合理匹配。若總傳動(dòng)比較大，間的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速達(dá)到合理匹配。若總傳動(dòng)比較大，又不準(zhǔn)備采用諧波、少齒差等傳動(dòng)，需要確定傳又不準(zhǔn)備采用諧波、少齒差等傳動(dòng)，需要確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)，并動(dòng)級(jí)數(shù)，并在各級(jí)之間分配傳動(dòng)比在各級(jí)之間分配傳動(dòng)比。單級(jí)傳動(dòng)比增大使傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，但大齒輪的尺單級(jí)傳動(dòng)比增大使傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，但大齒輪的尺寸增大會(huì)使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的輪廓尺寸變大?？砂创缭龃髸?huì)使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的輪廓尺寸變大?？砂聪率鋈N原

12、則適當(dāng)分級(jí)，并在各級(jí)之間分配傳動(dòng)下述三種原則適當(dāng)分級(jí)，并在各級(jí)之間分配傳動(dòng)比。比。2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng) 復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算： （單位：（單位：kgm2） (1) 圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (2) 直線移動(dòng)工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量直線移動(dòng)工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 221mRJ 22LmJ2RmJ2umJ（5) 相鄰兩軸，后軸向前軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算相鄰兩軸，后軸向前軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算2iJJS(3) 齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)工作臺(tái)折算到小齒輪軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)工作臺(tái)折算到小齒輪軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(4) 工作臺(tái)折算到鋼帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量工作臺(tái)折算到鋼帶傳動(dòng)驅(qū)

13、動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(1) 最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則 利用該原則所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，換算到電利用該原則所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，換算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為最小。機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為最小。2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)JJ23i電動(dòng)機(jī)1J4i12J2221421321iiJiJJJJme2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)413132dgBJJ42232dgBJ44432dgBJ4141212iddJJ41424344141434)/(iiiddddJJJJ 4112iJJ4114214)/( iiJiJJ)11 (41221211iiiiJJme01iJem21412ii同理同理,對(duì)于對(duì)

14、于n級(jí)齒輪系級(jí)齒輪系,則有：則有：122222)1(21)12(212112nknkiniiinnn 由此可見由此可見, , 各級(jí)傳各級(jí)傳動(dòng)比分配的結(jié)果應(yīng)遵動(dòng)比分配的結(jié)果應(yīng)遵循循“前小后大前小后大”的原的原則。則。例2-1 設(shè)有i =80,傳動(dòng)級(jí)數(shù)n= 4的小功率傳動(dòng),試按等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則分配傳動(dòng)比。 解 驗(yàn)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(214214444iiii(2) 重量最輕原則重量最輕原則 對(duì)于對(duì)于小功率小功率傳動(dòng)系統(tǒng)，

15、使各級(jí)傳動(dòng)比滿足，傳動(dòng)系統(tǒng)，使各級(jí)傳動(dòng)比滿足，即可使傳動(dòng)裝置的重量最輕。即可使傳動(dòng)裝置的重量最輕。 上述結(jié)論對(duì)于上述結(jié)論對(duì)于大功率大功率傳動(dòng)系統(tǒng)是傳動(dòng)系統(tǒng)是不適用不適用的，因的，因其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒輪齒寬等其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒輪齒寬等參數(shù)要逐級(jí)增加的情況，此時(shí)應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、類比參數(shù)要逐級(jí)增加的情況，此時(shí)應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、類比方法以及結(jié)構(gòu)緊湊之要求進(jìn)行綜合考慮。方法以及結(jié)構(gòu)緊湊之要求進(jìn)行綜合考慮。各級(jí)傳各級(jí)傳動(dòng)比一般應(yīng)以動(dòng)比一般應(yīng)以“先大后小先大后小”原則處理。原則處理。 2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)niiii321(3) 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 為了

16、提高機(jī)電一體化系統(tǒng)中齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞運(yùn)動(dòng)的精度，為了提高機(jī)電一體化系統(tǒng)中齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞運(yùn)動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按“先小后大先小后大”原則分配，以便降低齒輪的加原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。設(shè)工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。設(shè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差換算到末級(jí)輸出軸上的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差換算到末級(jí)輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為總轉(zhuǎn)角誤差為 ，則，則式中：式中： :第個(gè)齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤差第個(gè)齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤差； :第個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)軸至第級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比。第個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)軸至第級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比。則四級(jí)齒輪傳動(dòng)誤

17、差則四級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差( )換算到末級(jí)換算到末級(jí)輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為：輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為：2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)max)/(1maxnkknkikkni128.、2345671max81 2 3 42 3 44 34+=+i i i ii i ii ii由式可以看出：總轉(zhuǎn)角誤差主要取決由式可以看出：總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比于最末一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小。因此的大小。因此,要提高傳動(dòng)精度要提高傳動(dòng)精度,就應(yīng)就應(yīng)減少傳動(dòng)級(jí)數(shù)減少傳動(dòng)級(jí)數(shù), 并末級(jí)齒輪的傳動(dòng)比并末級(jí)齒輪的傳動(dòng)比盡可能大盡可能大,制造精度盡可能高。制造精度盡可能高。小結(jié)：齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)鏈的級(jí)數(shù)

18、和級(jí)比的選擇小結(jié)：齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)鏈的級(jí)數(shù)和級(jí)比的選擇 總原則：盡量采用較大傳動(dòng)比的單級(jí)傳動(dòng)配置傳動(dòng)比的目的配置傳動(dòng)比的目的：滿足驅(qū)動(dòng)元件與負(fù)載之間的：滿足驅(qū)動(dòng)元件與負(fù)載之間的、相互匹配的基本要求。相互匹配的基本要求。多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，遵循如下的原則：1、最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則、最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則 傳動(dòng)比 i 的分配先小后大，級(jí)數(shù)越多等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，但級(jí)數(shù)太多時(shí)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量降低不明顯。2、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 傳動(dòng)比i 的分配先小后大，并且提高末一級(jí)齒輪副的精度，使輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小。3、重量最輕原則小功率傳動(dòng)時(shí)， i 的分配各級(jí)相等；大功率傳動(dòng)時(shí)， i 的

19、分配先大后小。對(duì)數(shù)減少傳動(dòng)精度提高4. 三種原則的選擇三種原則的選擇 結(jié)合結(jié)合可行性、經(jīng)濟(jì)性可行性、經(jīng)濟(jì)性對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、結(jié)構(gòu)尺對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、結(jié)構(gòu)尺寸和傳動(dòng)精度提出適當(dāng)要求。寸和傳動(dòng)精度提出適當(dāng)要求。要求體積小、重量輕的齒輪：要求體積小、重量輕的齒輪：采用重量最輕的原則采用重量最輕的原則要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、起停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的輪系：要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、起停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的輪系：采采用最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則用最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則提高傳動(dòng)精度和減小回程誤差為主的輪系：提高傳動(dòng)精度和減小回程誤差為主的輪系：轉(zhuǎn)角誤轉(zhuǎn)角誤差最小原則差最小原則較大傳動(dòng)比：較大傳動(dòng)比：采用定軸輪系和

20、行星輪系結(jié)合，且要采用定軸輪系和行星輪系結(jié)合，且要求傳動(dòng)精度、效率、平穩(wěn)、輕?。褐C波齒輪傳動(dòng)。求傳動(dòng)精度、效率、平穩(wěn)、輕?。褐C波齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)作用：作用：用來傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。用來傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，傳動(dòng)精確；強(qiáng)度大、能承受重載、結(jié)構(gòu)緊湊；摩擦力小、傳動(dòng)效率高；電動(dòng)機(jī)軸與絲杠不必在同一條直線上，即電動(dòng)機(jī)的安裝可以有多種方式；外部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電動(dòng)機(jī)軸上按比值1/i2減少，電動(dòng)機(jī)軸上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩按負(fù)載力矩減少1/i，這表明可使用較小的電動(dòng)機(jī)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 齒輪傳動(dòng)裝置是一個(gè)附加的結(jié)構(gòu)部件，對(duì)其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都有一定的要求，增加了

21、制造成本； 齒輪傳動(dòng)可以把附加的非線性(間隙)引入位置控制環(huán)，而且這類非線性只能部分地予以消除； 雖然齒輪傳動(dòng)裝置輸出端的全部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以通過齒輪速比予以減少，但齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量本身影響驅(qū)動(dòng)裝置的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 齒輪轉(zhuǎn)角的制造和安裝誤差、齒輪軸的彈性扭轉(zhuǎn)角等，影響到傳動(dòng)精度； 齒輪的磨損可能引起反轉(zhuǎn)誤差的逐漸擴(kuò)大，因此必須及時(shí)重新調(diào)整。在下列情況下，在進(jìn)給軸上常用上齒輪傳動(dòng)：在下列情況下，在進(jìn)給軸上常用上齒輪傳動(dòng)：1)使伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與低速的滾珠絲杠裝置、使伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與低速的滾珠絲杠裝置、齒輪齒條傳動(dòng)裝置、蝸輪傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速相齒輪齒條傳動(dòng)裝置、蝸輪傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速相匹配。匹配。2)減少外部轉(zhuǎn)動(dòng)

22、慣量折算到電機(jī)軸上的值。減少外部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電機(jī)軸上的值。3)增大主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩。增大主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩。4)把電動(dòng)機(jī)的實(shí)際位置與機(jī)床所需要的位置聯(lián)把電動(dòng)機(jī)的實(shí)際位置與機(jī)床所需要的位置聯(lián)成一休。成一休。5) 對(duì)于增速驅(qū)動(dòng)裝置，齒輪最重要任務(wù)是與對(duì)于增速驅(qū)動(dòng)裝置，齒輪最重要任務(wù)是與外部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相適應(yīng)。外部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相適應(yīng)。二、二、 齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法 (1) 圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng) (a) 偏心套偏心套(軸軸)調(diào)整法調(diào)整法 如右圖所示，將相互嚙合的如右圖所示，將相互嚙合的一對(duì)齒輪中的一個(gè)齒輪一對(duì)齒輪中的一個(gè)齒輪4裝裝在電機(jī)輸出軸上，并將電機(jī)在電機(jī)輸出軸上，并將電機(jī)2安裝在偏心

23、套安裝在偏心套1(或偏心軸或偏心軸)上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套(偏心軸偏心軸)的轉(zhuǎn)角，就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒的轉(zhuǎn)角，就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒輪的中心距，從而消除圓柱輪的中心距，從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)間隙。齒輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)間隙。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)隙特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。不能自動(dòng)補(bǔ)償。 2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)1偏心套 2電動(dòng)機(jī)3減速箱 4和5減速齒輪 (b) 軸向墊片調(diào)整法軸向墊片調(diào)整法 如右圖所示，齒輪如右圖所示，齒輪1和和2相嚙相嚙合，其分度圓弧齒厚沿軸線合，其分度圓弧齒厚沿軸線方向略有錐度，這樣就可以方向略有錐度，這樣就可以用用軸向墊片軸向墊片3使齒輪使齒

24、輪2沿軸向沿軸向移動(dòng)，從而消除兩齒輪的齒移動(dòng)，從而消除兩齒輪的齒側(cè)間隙。裝配時(shí)軸向墊片側(cè)間隙。裝配時(shí)軸向墊片3的厚度應(yīng)使得齒輪的厚度應(yīng)使得齒輪1和和2之間之間既齒側(cè)間隙小，運(yùn)轉(zhuǎn)又靈活。既齒側(cè)間隙小，運(yùn)轉(zhuǎn)又靈活。特點(diǎn)同偏心套特點(diǎn)同偏心套(軸軸)調(diào)整法調(diào)整法。2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)1 1、2-2-齒輪齒輪 3-3-墊片墊片(c) 雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 這種消除齒側(cè)間隙的方法是這種消除齒側(cè)間隙的方法是將其中一個(gè)將其中一個(gè)做成寬齒輪，另一個(gè)用兩片可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的做成寬齒輪，另一個(gè)用兩片可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的薄齒輪組成薄齒輪組成。采取措施使一個(gè)薄齒輪的左。采取措施使一個(gè)薄齒輪的左齒側(cè)和另一個(gè)

25、薄齒輪的右齒側(cè)分別緊貼在齒側(cè)和另一個(gè)薄齒輪的右齒側(cè)分別緊貼在寬齒輪齒槽的左、右兩側(cè)，以消除齒側(cè)間寬齒輪齒槽的左、右兩側(cè)，以消除齒側(cè)間隙，反向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)。隙，反向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)。具體措施有：具體措施有： （1）周向彈簧式）周向彈簧式 （2）可調(diào)拉簧式）可調(diào)拉簧式 2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)C. 雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法（1）周向彈簧式：）周向彈簧式：在兩個(gè)薄片齒輪薄片齒輪3 3和和4 4上各開幾條周向槽，并在3和4的端面上配有安裝彈簧1的短柱2，在彈簧1的作用下使薄片齒輪4與3錯(cuò)位而消除齒側(cè)隙。彈簧彈簧1 1的張力必須足以的張力必須足以克服傳動(dòng)扭矩才能起作克服傳動(dòng)扭矩才能起

26、作用，在設(shè)計(jì)彈簧用，在設(shè)計(jì)彈簧1 1時(shí)必時(shí)必須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。由于周身圓槽及彈簧的尺寸不能太大，此結(jié)構(gòu)僅適此結(jié)構(gòu)僅適用于讀數(shù)裝置或傳動(dòng)力用于讀數(shù)裝置或傳動(dòng)力矩很小的機(jī)械裝置矩很小的機(jī)械裝置。 雙齒輪錯(cuò)齒式消除間隙結(jié)構(gòu)雙齒輪錯(cuò)齒式消除間隙結(jié)構(gòu) 1、 2薄齒輪薄齒輪 ；3 彈簧；彈簧；4 、8 凸凸 耳；耳； 5 調(diào)節(jié)螺釘；調(diào)節(jié)螺釘； 6 、 7 螺母螺母 兩個(gè)相同齒數(shù)的薄齒輪兩個(gè)相同齒數(shù)的薄齒輪1和和 2 與另一個(gè)厚齒輪嚙合。兩個(gè)薄與另一個(gè)厚齒輪嚙合。兩個(gè)薄齒輪套裝在一起，并可作相對(duì)齒輪套裝在一起，并可作相對(duì)回轉(zhuǎn)。每個(gè)齒輪的端面均勻分回轉(zhuǎn)。每個(gè)齒輪的端面均勻分布著四個(gè)螺孔，分別裝上凸

27、布著四個(gè)螺孔，分別裝上凸 耳耳 4 和和 8 。齒輪。齒輪1 的端面還有的端面還有另外四個(gè)通孔，凸耳另外四個(gè)通孔，凸耳 8 可以在可以在其中穿過。彈簧其中穿過。彈簧 3 的兩端分別的兩端分別鉤在鉤在 凸凸 耳耳4和調(diào)節(jié)螺釘和調(diào)節(jié)螺釘5 上，上，通過螺母通過螺母 6 調(diào)節(jié)彈簧的拉力，調(diào)節(jié)彈簧的拉力，調(diào)節(jié)完畢用螺母調(diào)節(jié)完畢用螺母 7 鎖緊。鎖緊。彈簧彈簧的拉力使薄齒輪錯(cuò)位，即兩個(gè)的拉力使薄齒輪錯(cuò)位，即兩個(gè)薄齒輪的左、右齒面分別緊貼薄齒輪的左、右齒面分別緊貼在厚齒輪齒槽的左、右齒面上，在厚齒輪齒槽的左、右齒面上，消除了齒側(cè)間隙消除了齒側(cè)間隙 。由于正向。由于正向和反向旋轉(zhuǎn)，分別只有一片齒和反向旋轉(zhuǎn)，

28、分別只有一片齒輪承受扭矩，因此承載能力受輪承受扭矩，因此承載能力受到了限制。到了限制。在設(shè)計(jì)時(shí)必須計(jì)算在設(shè)計(jì)時(shí)必須計(jì)算彈簧的拉力，使它能夠克服最彈簧的拉力，使它能夠克服最大扭矩，否則將失去消除間隙大扭矩，否則將失去消除間隙的作用。的作用。 （2）可調(diào)拉簧式：）可調(diào)拉簧式：(2) 斜齒輪傳動(dòng)斜齒輪傳動(dòng) 消除斜齒輪傳動(dòng)齒輪側(cè)隙的方法與上述錯(cuò)齒調(diào)消除斜齒輪傳動(dòng)齒輪側(cè)隙的方法與上述錯(cuò)齒調(diào)整法基本相同，也是用兩個(gè)薄片齒輪與一個(gè)寬齒整法基本相同，也是用兩個(gè)薄片齒輪與一個(gè)寬齒輪嚙合，只是在兩個(gè)薄片斜齒輪的中間隔開了一輪嚙合，只是在兩個(gè)薄片斜齒輪的中間隔開了一小段距離，這樣它的螺旋線便錯(cuò)開了。小段距離，這樣它

29、的螺旋線便錯(cuò)開了。2.2.1 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)2 2、斜齒輪傳動(dòng)、斜齒輪傳動(dòng)a 墊片調(diào)整法墊片調(diào)整法 b 軸向（壓簧）調(diào)整法軸向（壓簧）調(diào)整法 a 墊片調(diào)整法墊片調(diào)整法 圖中兩薄片斜齒輪3、4中間加一墊片2,使薄片斜齒輪3、4的螺旋線錯(cuò)位,齒側(cè)面相應(yīng)地與寬齒輪1的左、右側(cè)面貼緊。墊片的厚度H與齒側(cè)間隙的關(guān)系為: H= ctg式中,為螺旋角。 實(shí)踐中通常采用試測(cè)試測(cè)法法，用磨削厚度不同的墊片來試測(cè)。b 軸向壓簧調(diào)整法軸向壓簧調(diào)整法 兩薄片齒輪兩薄片齒輪1、2用用鍵滑套在軸鍵滑套在軸6上，彈簧上，彈簧3的軸向壓力可用螺母的軸向壓力可用螺母5調(diào)節(jié)，而使調(diào)節(jié)，而使1和和2的齒側(cè)的齒側(cè)面分別貼緊在寬齒輪

30、面分別貼緊在寬齒輪7齒槽的左右側(cè)面。彈簧齒槽的左右側(cè)面。彈簧力的大小須調(diào)整恰當(dāng)，力的大小須調(diào)整恰當(dāng)，過緊磨損過快過松不起過緊磨損過快過松不起消除間隙作用。消除間隙作用。此法的此法的特點(diǎn)是齒側(cè)隙可自動(dòng)補(bǔ)特點(diǎn)是齒側(cè)隙可自動(dòng)補(bǔ)償，但軸向尺寸較大，償，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。結(jié)構(gòu)不緊湊。齒輪傳動(dòng)間隙不僅影響系統(tǒng)精度，也影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)齒輪間隙的影響是不相同的。設(shè)有一傳動(dòng)鏈為三級(jí)傳動(dòng)，R為主動(dòng)軸，C為從動(dòng)軸，各級(jí)傳動(dòng)比分別為i1、i2 、i3，齒側(cè)間隙分別為1、2、3，將各傳動(dòng)間隙換算到末級(jí)輸出軸上的總間隙c為：332321iiic將各傳動(dòng)間隙換算到輸入軸上的總間隙R為：321

31、211iiiR如果是減速運(yùn)動(dòng)，則i1、i2 、i3均大于1，故由上式可知，最最后一級(jí)齒輪的傳動(dòng)間隙后一級(jí)齒輪的傳動(dòng)間隙3影響最大影響最大。為了減小其間隙的影響，除盡可能地提高齒輪的加工精度外，裝配時(shí)還應(yīng)盡量減小最后除盡可能地提高齒輪的加工精度外，裝配時(shí)還應(yīng)盡量減小最后一級(jí)齒輪的傳動(dòng)間隙一級(jí)齒輪的傳動(dòng)間隙。三、三、 諧波齒輪傳動(dòng)（補(bǔ)充）諧波齒輪傳動(dòng)（補(bǔ)充）1、諧波齒輪傳動(dòng)原理、諧波齒輪傳動(dòng)原理 利用行星輪系傳動(dòng)原理，利用行星輪系傳動(dòng)原理，波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使柔性齒輪波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使柔性齒輪產(chǎn)生可控制的變形波（近似諧產(chǎn)生可控制的變形波（近似諧波），并和剛輪作用引起齒間波），并和剛輪作用引起齒間相對(duì)

32、位移，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。相對(duì)位移，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 由三個(gè)基本構(gòu)件組成：由三個(gè)基本構(gòu)件組成：波波發(fā)生器、柔輪、剛輪發(fā)生器、柔輪、剛輪，其實(shí)質(zhì)，其實(shí)質(zhì)是一種新型減速器。是一種新型減速器。波發(fā)生器是行星輪系的轉(zhuǎn)臂剛輪是中心輪柔輪是行星輪嚙合嚙合嚙合嚙合嚙出嚙出嚙入嚙入脫開脫開脫開脫開 工作原理工作原理剛輪剛輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器 波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪變?yōu)闄E圓，使長(zhǎng)軸兩端波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪變?yōu)闄E圓，使長(zhǎng)軸兩端附近的齒進(jìn)入嚙合狀態(tài)，短軸附近的齒則脫開，其余不附近的齒進(jìn)入嚙合狀態(tài)，短軸附近的齒則脫開，其余不同區(qū)段上的齒處于逐漸嚙入狀態(tài)或逐漸嚙出狀態(tài)。同區(qū)段上的齒處于逐漸嚙入狀態(tài)或逐漸嚙出狀態(tài)

33、。 波 發(fā) 生 器 連波 發(fā) 生 器 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的變形部位也隨的變形部位也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使輪齒之轉(zhuǎn)動(dòng)，使輪齒依次進(jìn)入嚙合，依次進(jìn)入嚙合，然后又依次退出然后又依次退出嚙合，從而實(shí)現(xiàn)嚙合，從而實(shí)現(xiàn)嚙合傳動(dòng)。嚙合傳動(dòng)。1 1、柔輪周期性變形，易疲勞破壞、柔輪周期性變形，易疲勞破壞；2 2、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和啟動(dòng)力矩大，不適宜于小功率傳動(dòng)；、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和啟動(dòng)力矩大，不適宜于小功率傳動(dòng)；3 3、不能用于傳動(dòng)比較小場(chǎng)合（、不能用于傳動(dòng)比較小場(chǎng)合（i i 小于小于3535）；）；4 4、散熱差、散熱差 缺點(diǎn)缺點(diǎn)2. 諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)1 1、傳動(dòng)比大：幾十至幾百、傳動(dòng)比大：幾十至幾百；2

34、 2、承載能力高；、承載能力高；3 3、傳動(dòng)平穩(wěn)，精度高；、傳動(dòng)平穩(wěn)，精度高；4 4、體積小，噪聲低、體積小，噪聲低 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)3 諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算2122Hzzzi 剛輪剛輪1固定，波發(fā)生固定，波發(fā)生器器H主動(dòng)，柔輪主動(dòng)，柔輪2從動(dòng)從動(dòng)柔輪柔輪2固定，固定，波發(fā)生器波發(fā)生器H主動(dòng)，主動(dòng)，剛輪剛輪1從動(dòng)從動(dòng)2111Hzzzi 嚙合嚙合嚙合嚙合嚙出嚙出嚙入嚙入脫開脫開脫開脫開剛輪剛輪柔輪柔輪波發(fā)生器波發(fā)生器4. 諧波齒輪減速器產(chǎn)品諧波齒輪減速器產(chǎn)品常見的諧波齒輪減速器標(biāo)記代號(hào)如下圖常見的諧波齒輪減速器標(biāo)記代號(hào)如下圖三、諧波齒輪傳動(dòng)三、諧波齒輪傳動(dòng)最大回差減速比機(jī)型（

35、指柔輪內(nèi)徑，單位為mm)單級(jí)、臥式安裝通用諧波減器http:/ 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 2.2.2 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)(絲杠螺母)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介一、分類： 按工作特點(diǎn)螺旋傳動(dòng)用的螺旋分為傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋。和調(diào)整螺旋。(1)傳力螺旋傳力螺旋以傳遞動(dòng)力為主它用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力一般為間歇工作工作速度不高而且通常要求自鎖例如螺旋壓力機(jī)和螺旋千斤頂上的螺旋。 螺旋傳動(dòng)(絲杠螺母絲杠螺母)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的一種傳動(dòng)形式。它利用螺桿與螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或反之或反之,其運(yùn)動(dòng)關(guān)系為 2hPL 式中: L-螺桿（或螺母）的位移； P

36、h-導(dǎo)程；-螺桿和螺母間的相對(duì)轉(zhuǎn)角。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) (2)傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋以傳遞運(yùn)動(dòng)為主常要求具有高的運(yùn)動(dòng)精度一般在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作工作速度也較高如機(jī)床的進(jìn)給螺旋(絲杠)。(3)調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋用于調(diào)整并固定零件或部件之間的相對(duì)位置一般不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)要求自鎖有時(shí)也要求很高精度如機(jī)器和精密儀表微調(diào)機(jī)構(gòu)的螺旋。 按螺紋間摩擦性質(zhì)螺旋傳動(dòng)可分為滑動(dòng)螺滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)旋傳動(dòng)和滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)又可分為普通滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 二、絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的基本條件二、絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的基本條件1）滑動(dòng)滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)

37、構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)基本條件：絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)基本條件： 應(yīng)有足夠的滑移間隙和充分地潤(rùn)滑，熱脹冷縮應(yīng)有足夠的滑移間隙和充分地潤(rùn)滑，熱脹冷縮補(bǔ)償空間；因而，存在一定的空回間隙。補(bǔ)償空間；因而，存在一定的空回間隙。2）滾珠滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的基本條件：絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的基本條件： 應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑儲(chǔ)油空間和熱脹冷縮彈性補(bǔ)償能應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑儲(chǔ)油空間和熱脹冷縮彈性補(bǔ)償能力，可實(shí)現(xiàn)無間隙工作；因而，存在一定的表面應(yīng)力，可實(shí)現(xiàn)無間隙工作；因而，存在一定的表面應(yīng)力；力；為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需一滾珠的回珠裝置（內(nèi)為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需一滾珠的回珠裝置（內(nèi)或外）?；蛲猓５诘?章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)

38、三、三、 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)(絲杠螺母絲杠螺母)的形式及應(yīng)用的形式及應(yīng)用1). 螺母固定螺母固定,螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 如圖2-8(a)所示,這種傳動(dòng)型式的螺母本身就起著支承作用,從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),消除了螺桿與軸承之間可能產(chǎn)生的軸向竄動(dòng),容易獲得較高的傳動(dòng)精度。缺點(diǎn)是所占軸向尺寸較大,剛性較差。因此該形式僅適用于行程短僅適用于行程短的情況，如螺旋壓力機(jī)、千分尺等。2).螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng),螺母移動(dòng)螺母移動(dòng) 如圖2-8(b)所示,這種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊（所占軸向尺寸取決于螺母高度及行程大小）,剛度較大,因此適用于工作行程較長(zhǎng)適用于工作行程較長(zhǎng)的情況，如機(jī)床的滑板移動(dòng)機(jī)構(gòu)。第第2章章 機(jī)械

39、機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 3.螺母回轉(zhuǎn)、螺桿移動(dòng)螺母回轉(zhuǎn)、螺桿移動(dòng): 如應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)上的觀察鏡螺旋調(diào)整裝置。4.螺桿固定、螺母回轉(zhuǎn)并移動(dòng)螺桿固定、螺母回轉(zhuǎn)并移動(dòng)：如用于插齒機(jī)刀架傳動(dòng)等。 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 若絲桿3左、右兩段螺紋的旋向相同旋向相同,且導(dǎo)程分別為Ph1和Ph2 。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)角時(shí),可動(dòng)螺母2的移動(dòng)距離為如果Ph1 與Ph2相差很小,則 L很小。因此差動(dòng)螺旋常用于各常用于各種微動(dòng)裝置種微動(dòng)裝置中。若螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相反旋向相反, 此時(shí)差動(dòng)螺旋變成快速移動(dòng)螺旋,即螺母2相對(duì)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用于要求快速夾

40、緊的夾具或鎖緊裝置中。 )(221hhPPL1-螺母螺母2-可動(dòng)螺母可動(dòng)螺母3-絲桿絲桿差動(dòng)螺旋傳動(dòng)，差動(dòng)螺旋傳動(dòng)，指導(dǎo)程不同或旋向不同的螺紋零件和其它螺紋零件形成的螺旋傳動(dòng)。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 表表1 1：螺旋傳動(dòng)應(yīng)用形式：螺旋傳動(dòng)應(yīng)用形式種 類定 義運(yùn) 動(dòng) 形 式移動(dòng)距離移動(dòng)速度移動(dòng)方向普通螺旋傳 動(dòng)由構(gòu)件螺桿和螺母組成的簡(jiǎn)單螺旋副實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)1、螺母固定不動(dòng)，螺桿回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)L=Ph*Nv= Ph*n左右手法則和大拇指方向相同2、螺桿固定不動(dòng)，螺母回轉(zhuǎn)并作直線運(yùn)動(dòng)3、螺桿回轉(zhuǎn)，螺母作直線運(yùn)動(dòng)左右手法則和大拇指方向相反4、螺母回轉(zhuǎn)，螺桿作直線運(yùn)動(dòng)差動(dòng)螺旋傳 動(dòng)由兩個(gè)

41、螺旋副組成的使活動(dòng)的螺母與螺桿產(chǎn)生差動(dòng)（即不一致）的螺旋傳動(dòng)）活動(dòng)螺母與螺桿產(chǎn)生差動(dòng)L=（Ph1Ph2）*Nv=（Ph1Ph2）*n見表2表表2 2：差動(dòng)螺旋傳動(dòng)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的計(jì)算和判斷的計(jì)算和判斷求解對(duì)象方 法說 明移動(dòng)距離L=（Ph1Ph2）*N1、Ph1：機(jī)架固定螺母的導(dǎo)程； Ph2：活動(dòng)螺母的導(dǎo)程2、“”的選用：兩螺紋旋向相反時(shí)用“+，反之用“-”3、N：回轉(zhuǎn)圈數(shù)；n：轉(zhuǎn)速移動(dòng)速度v=（Ph1Ph2）*n移動(dòng)方向1、計(jì)算結(jié)果為“+”時(shí)，實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相同；2、計(jì)算結(jié)果為“-”時(shí)，實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相反；3、關(guān)鍵點(diǎn)：利用左右手法則，把握機(jī)架處的螺桿移動(dòng)方向。第第2章章

42、 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 四、四、 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)1、降速傳動(dòng)比大降速傳動(dòng)比大: 螺桿（或螺母）轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，螺母（或螺桿）移動(dòng)一個(gè)螺距（單頭螺紋）。因?yàn)槁菥嘁话愫苄?，所以在轉(zhuǎn)角很大的情況下，能獲得很小的直線位移量，可以大大縮短機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈，因而螺旋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，傳動(dòng)精度高，工作平穩(wěn)。2、具有增力作用具有增力作用: 只要給主動(dòng)件（螺桿）一個(gè)較小的輸入轉(zhuǎn)矩，從動(dòng)件即能得到較大的軸向力輸出，因此帶負(fù)載能力較強(qiáng)。3、能自鎖能自鎖: 當(dāng)螺旋線升角小于摩擦角時(shí)，螺旋傳動(dòng)具有自鎖作用。4、效率低、磨損快效率低、磨損快: 由于螺旋工作面為滑動(dòng)摩擦，致使其傳動(dòng)效率低（約3040）

43、，磨損快，因此不適于高速和大功率傳動(dòng)。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 2.2.3 傳動(dòng)部件傳動(dòng)部件滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的滾動(dòng)體有球和滾子兩大類。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的滾動(dòng)體有球和滾子兩大類。一、滾珠絲杠副的組成一、滾珠絲杠副的組成 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球?yàn)闈L動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球?yàn)闈L動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)部件，它可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，部件，它可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或相反。或相反。 在在19世紀(jì)末就發(fā)明了滾珠絲杠副，但很世紀(jì)末就發(fā)明了滾珠絲杠副，但很長(zhǎng)一段時(shí)間未能實(shí)際應(yīng)用，因制造難度長(zhǎng)一段時(shí)間未能實(shí)際應(yīng)用，因制造難度太大。世界上第一個(gè)使用滾珠絲杠副的太大。世界上第一個(gè)

44、使用滾珠絲杠副的是是美國通用汽車公司薩吉諾分廠美國通用汽車公司薩吉諾分廠，它將，它將滾珠絲杠副用于滾珠絲杠副用于汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上。上。 如圖所示，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)。 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 二、滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)二、滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)（1）螺紋滾道型面的（法向）形狀及主要尺寸螺紋滾道型面的（法向）形狀及主要尺寸 螺紋滾道法向截形：螺紋滾道法向截形：?jiǎn)螆A弧形單圓弧形（圖（圖a）和）和雙圓弧形雙圓弧形（圖（圖b）。滾珠與滾道表面在接觸點(diǎn)處的公法線與過）。滾珠與滾道表面在接觸點(diǎn)處的公法線與過滾珠中心的螺桿直徑線間的夾角滾珠中心的螺桿直徑線間的夾角叫叫接觸角

45、接觸角。理想接。理想接觸角為觸角為45，雙圓弧形接觸角在工作過程保持不變。雙圓弧形接觸角在工作過程保持不變。 螺紋滾道法螺紋滾道法向截形向截形是指通過滾珠中心且垂直于滾道螺旋面的平面和滾道表面交線的形狀。 單圓弧型的螺紋滾道特點(diǎn)：?jiǎn)螆A弧型的螺紋滾道特點(diǎn)：接觸角隨軸向載接觸角隨軸向載荷大小的變化而變化，加工成型簡(jiǎn)單。荷大小的變化而變化，加工成型簡(jiǎn)單。 雙圓弧型的螺紋滾道特點(diǎn)：雙圓弧型的螺紋滾道特點(diǎn)：接觸角在工作過接觸角在工作過程中基本保持不變，兩圓弧相交處的小空隙程中基本保持不變，兩圓弧相交處的小空隙可以存儲(chǔ)潤(rùn)滑油以減少摩擦，加工成型復(fù)雜?？梢源鎯?chǔ)潤(rùn)滑油以減少摩擦，加工成型復(fù)雜。第第2章章 機(jī)械

46、機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) （2）滾珠的循環(huán)方式滾珠的循環(huán)方式滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)和和外循環(huán)外循環(huán)兩種。兩種。內(nèi)循環(huán)：內(nèi)循環(huán)： 滾珠在循環(huán)過程中滾珠在循環(huán)過程中始終與螺桿保持接觸始終與螺桿保持接觸的循環(huán)的循環(huán)叫內(nèi)循環(huán)。叫內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)：外循環(huán)： 滾珠在返回時(shí)與螺桿脫離滾珠在返回時(shí)與螺桿脫離接觸的循環(huán)稱為外循環(huán)。按結(jié)構(gòu)的接觸的循環(huán)稱為外循環(huán)。按結(jié)構(gòu)的不同不同,外循環(huán)可分為外循環(huán)可分為螺旋槽式、插管螺旋槽式、插管式式和和端蓋式端蓋式三種。三種。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 軸向反向結(jié)構(gòu)軸向反向結(jié)構(gòu) 內(nèi)循環(huán)返向結(jié)構(gòu)內(nèi)循環(huán)返向結(jié)構(gòu) 第第2章章

47、機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 圖2-21 內(nèi)循環(huán)第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 圖 2-22 螺旋槽式外循環(huán)第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 圖2-23 插管式外循環(huán) 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 圖2-24 端蓋式外循環(huán)第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 絲杠螺母結(jié)構(gòu)(a) 絲杠螺母結(jié)構(gòu)(b) 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 三、滾珠絲杠的主要尺寸、精度等級(jí)和標(biāo)注方法三、滾珠絲杠的主要尺寸、精度等級(jí)和標(biāo)注方法1、主要尺寸、主要尺寸公稱直徑（公稱直徑（d0）:它指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓它指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包

48、絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它是滾珠絲杠副的特征（或名義）尺寸。柱直徑。它是滾珠絲杠副的特征（或名義）尺寸。 基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程(Ph)(或螺距或螺距t)：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)2弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。的軸向位移。 行程行程：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)任意弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)任意弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。 此外還有絲杠螺紋大徑此外還有絲杠螺紋大徑d1、絲桿螺紋底徑、絲桿螺紋底徑d2、滾珠直徑、滾珠直徑DW、螺母螺紋底、螺母螺紋底徑徑D2、螺母螺紋內(nèi)徑、螺母螺紋內(nèi)徑D3、絲杠螺紋全長(zhǎng)等。、絲杠螺紋全長(zhǎng)等。第第2章

49、章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇公稱直徑公稱直徑應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選樣；應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選樣；螺紋長(zhǎng)度螺紋長(zhǎng)度在允許的情況下要盡量短，一般取在允許的情況下要盡量短，一般取( (螺紋長(zhǎng)度螺紋長(zhǎng)度公稱直公稱直徑徑) )小于小于3030為宜；為宜；基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程( (或螺距）的大小應(yīng)根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的承載能力、或螺距）的大小應(yīng)根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的承載能力、傳動(dòng)精度要求確定。傳動(dòng)精度要求確定?；緦?dǎo)程基本導(dǎo)程大承載能力也大，大承載能力也大，基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程小傳小傳動(dòng)精度較高。要求動(dòng)精度較高。要求傳動(dòng)速度快時(shí)

50、傳動(dòng)速度快時(shí)，可選用大導(dǎo)程滾珠絲扛副。，可選用大導(dǎo)程滾珠絲扛副。 滾珠的工作圈（或列）數(shù)和工作滾珠的數(shù)量滾珠的工作圈（或列）數(shù)和工作滾珠的數(shù)量N N由試驗(yàn)可知：由試驗(yàn)可知：第一、第一、第二和第三圈（或列）分別承受軸向載荷的第二和第三圈（或列）分別承受軸向載荷的5050、3030和和2020左右。因此，工作圈（或列）數(shù)一般取左右。因此，工作圈（或列）數(shù)一般取3.5。滾珠總數(shù)。滾珠總數(shù)N N一般不超過一般不超過150150個(gè)。個(gè)。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 三、滾珠絲杠的主要尺寸、精度等級(jí)和標(biāo)注方法三、滾珠絲杠的主要尺寸、精度等級(jí)和標(biāo)注方法2 2、精度等級(jí)、精度等級(jí)

51、滾珠螺旋副的精度包括滾珠螺旋副的精度包括螺母的行程誤差螺母的行程誤差和和空回誤差空回誤差。影響螺旋副精度的因素主要是：影響螺旋副精度的因素主要是：螺旋副的參數(shù)誤差、機(jī)螺旋副的參數(shù)誤差、機(jī)構(gòu)誤差及因受軸向力后滾珠與螺紋滾道面的接觸變形和構(gòu)誤差及因受軸向力后滾珠與螺紋滾道面的接觸變形和螺桿剛度不足引起的螺紋變形等所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)變形誤差螺桿剛度不足引起的螺紋變形等所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)變形誤差。 根據(jù)根據(jù)GB/T 17587.3-1998滾珠絲杠副精度滾珠絲杠副精度標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分為規(guī)定分為7個(gè)等級(jí)：個(gè)等級(jí)：1、2、3、4、5、7、10級(jí)，級(jí)，1級(jí)最級(jí)最高，高，10級(jí)最低。級(jí)最低。v 一般動(dòng)力傳動(dòng)選一般動(dòng)力傳動(dòng)選

52、4、5級(jí)級(jí)v 數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)械或儀器選數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)械或儀器選1、2、3級(jí)級(jí)第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 3、標(biāo)注方法、標(biāo)注方法 GB/T17587.1-1998規(guī)定滾珠絲杠的標(biāo)識(shí)符號(hào)應(yīng)按下圖給定順序排列的內(nèi)容標(biāo)注。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 4. 尺寸系列尺寸系列 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO(ISODIS3408-2-1991)DIS3408-2-1991)和和GB/T 17587.2-1998GB/T 17587.2-1998中規(guī)定：中規(guī)定：公稱直徑公稱直徑(mm)(mm)：6 6，8 8，1010，1212

53、，1616，2020，2525，3232，4040，5050，6363，8080，100100，125125，160160及及200200。公稱基本導(dǎo)程公稱基本導(dǎo)程(mm)(mm)：1 1，2 2，2 25 5，3 3，4 4，5 5，6 6，8 8，1010，1212，1616，2020，2525，3232，4040。盡可能。盡可能 優(yōu)先選用優(yōu)先選用：2.52.5，5 5，1010，2020及及4040。第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 四、支承方式的選擇四、支承方式的選擇 為保證滾珠絲杠副傳動(dòng)的剛度和精度，應(yīng)選擇合適的支承方式，選為保證滾珠絲杠副傳動(dòng)的剛度和精度，應(yīng)選擇合適的支承方

54、式，選用軸承組合，一般常用推力軸承和向心球軸承。用軸承組合，一般常用推力軸承和向心球軸承。四種典型的支承方式四種典型的支承方式： 兩端都裝止推兩端都裝止推軸承，承受軸軸承，承受軸向載荷向載荷兩端都裝止推軸兩端都裝止推軸承和向心球軸軸承和向心球軸軸承，承受軸向、承，承受軸向、徑向載荷徑向載荷固定端裝深溝球軸承和固定端裝深溝球軸承和雙向推力軸承，承受徑雙向推力軸承，承受徑向、軸向載荷，簡(jiǎn)支端向、軸向載荷，簡(jiǎn)支端用深溝球軸承徑向約束用深溝球軸承徑向約束固定固定端端以用深溝球以用深溝球軸承和雙向推力軸軸承和雙向推力軸承組合或用圓錐滾承組合或用圓錐滾子軸承子軸承第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)

55、軸承的組合安裝支承示例軸承的組合安裝支承示例1) 簡(jiǎn)易單推-單推式支承第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 2) 2) 雙推雙推- -簡(jiǎn)支支承方式簡(jiǎn)支支承方式 采用雙向推力球軸承和深溝球軸承作為支撐。軸向剛度低，絲采用雙向推力球軸承和深溝球軸承作為支撐。軸向剛度低，絲杠有熱膨脹的余地。杠有熱膨脹的余地。 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 3) 3) 雙推雙推- -自由式支承自由式支承第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 五、軸向間隙的調(diào)整五、軸向間隙的調(diào)整 軸向間隙通常是指軸向間隙通常是指絲杠和螺母無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠和螺母之間的最大軸向竄動(dòng)絲杠和螺母無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠和螺母之間

56、的最大軸向竄動(dòng)。除。除了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，在施加軸向載荷之后，軸向間隙還包括彈性變形所造成的竄動(dòng)。了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，在施加軸向載荷之后，軸向間隙還包括彈性變形所造成的竄動(dòng)。 滾珠與螺母原有的間隙滾珠與螺母原有的間隙承載時(shí)滾珠與滾道彈性變形引起的間隙承載時(shí)滾珠與滾道彈性變形引起的間隙 當(dāng)絲杠改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，間隙會(huì)使運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生當(dāng)絲杠改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，間隙會(huì)使運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生空程空程，從而影，從而影響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度。響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度。通常采用通常采用雙螺母雙螺母預(yù)緊預(yù)緊的方法的方法消除間消除間隙，提高剛度。隙，提高剛度。 常用調(diào)整結(jié)構(gòu)形式：常用調(diào)整結(jié)構(gòu)形式： 墊片調(diào)隙式墊片調(diào)隙式 螺紋調(diào)隙式螺紋調(diào)隙式 齒

57、差調(diào)隙式齒差調(diào)隙式 變位螺距調(diào)隙式變位螺距調(diào)隙式（不常用）（不常用）當(dāng)螺旋機(jī)構(gòu)中存在間隙，若螺桿當(dāng)螺旋機(jī)構(gòu)中存在間隙，若螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，螺母不能立即的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變，螺母不能立即產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)，只有螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)某產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)，只有螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度后才能使螺母開始反向運(yùn)一角度后才能使螺母開始反向運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為空回空回。 軸向間隙包括兩部分軸向間隙包括兩部分第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) (1) (1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式 如下圖所示，其中，螺母3的外端有凸緣，而螺母4的外端雖無凸緣，但制有螺紋，并通過兩個(gè)圓螺

58、母固定。調(diào)整時(shí)旋轉(zhuǎn)圓螺母2消除軸向間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，然后用鎖緊螺母1鎖緊。預(yù)緊后兩個(gè)螺母中的滾珠相向受力(如圖b所示)，從而消除軸向間隙。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確中調(diào)整方便，但不能精確定量定量地進(jìn)行調(diào)整地進(jìn)行調(diào)整。1-鎖緊螺母；鎖緊螺母；2-調(diào)整螺母；調(diào)整螺母；3、4-滾珠螺母滾珠螺母第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) (2) (2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式 絲杠絲杠4 4兩端的兩個(gè)螺母分別制有圓柱齒輪的螺母兩端的兩個(gè)螺母分別制有圓柱齒輪的螺母3 3，兩者齒數(shù)相差一個(gè)兩者齒數(shù)相差一個(gè)齒齒，通

59、過兩端的兩個(gè)內(nèi)齒輪，通過兩端的兩個(gè)內(nèi)齒輪2 2與上述圓柱齒輪相嚙合，并用螺釘和定位銷固與上述圓柱齒輪相嚙合，并用螺釘和定位銷固定在套筒定在套筒1 1上。調(diào)整時(shí)先取下兩端的內(nèi)齒輪上。調(diào)整時(shí)先取下兩端的內(nèi)齒輪2 2，當(dāng)兩個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套筒，當(dāng)兩個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套筒同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)同一個(gè)齒固定后，則一個(gè)滾珠螺母相對(duì)于另一個(gè)滾珠螺母產(chǎn)同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)同一個(gè)齒固定后，則一個(gè)滾珠螺母相對(duì)于另一個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)角位移，使兩個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而消除間隙并產(chǎn)生一定生相對(duì)角位移，使兩個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，從而消除間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力。其的預(yù)緊力。其特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整，即可進(jìn)行精密微調(diào)特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整

60、，即可進(jìn)行精密微調(diào)( (如如0.002mm)0.002mm)，使，使用中調(diào)整較方便。用中調(diào)整較方便。1-1-套筒；套筒；2-2-內(nèi)齒輪；內(nèi)齒輪；3-3-螺母；螺母；4-4-絲杠絲杠 第第2章章 機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)與系統(tǒng) (2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式 兩螺母的凸緣上制有圓柱外齒，齒數(shù)Z 1、Z 2 且Z 2 -Z 1= 1 ，分別與內(nèi)齒輪嚙合，調(diào)整時(shí)先取下內(nèi)齒輪，使兩螺母產(chǎn)生相對(duì)位移（即在同方向同方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒或幾個(gè)齒，根據(jù)間隙大小），然后將內(nèi)齒輪復(fù)位固定，達(dá)到消除間隙的目的。產(chǎn)生的軸向位移（即間隙）為：npZZ)11(21其中：n為螺母同方向轉(zhuǎn)過的齒數(shù)p為絲杠的導(dǎo)程 例：