機電一體化系統(tǒng)設計試題_3答案

1、習題三答案1. 機電一體化系統(tǒng)中的機械裝置包括那些內(nèi)容？主要包括傳動、支承、導軌等2. 機電一體化傳動系統(tǒng)有哪幾種類型？各有什么作用？(1) 齒輪傳動是機電一體化系統(tǒng)中常用的傳動裝置，它在伺服運動中的主要作用是實現(xiàn)伺服電機與執(zhí)行機構間的力矩匹配和速度匹配，還可以實現(xiàn)直線運動與旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換。(2) 螺旋傳動是機電一體化系統(tǒng)中常用的一種傳動形式。它是利用螺桿與螺母的相對運動，將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。(3) 滑動摩擦導軌 直線運動導軌的作用是用來支承和引導運動部件按給定的方向作往復直線運動；滾動摩擦導軌是在運動件和承導件之間放置滾動體（滾珠、滾柱、滾動軸承等），使導軌運動時處于滾動摩擦狀態(tài)。3.

2、齒輪傳動間隙對系統(tǒng)有何影響？有那些方法可以消除該因素引起的系統(tǒng)誤差？（1）偏心軸套調(diào)整法； (2) 雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法； (3) 墊片調(diào)整法 ；(4) 軸向壓簧調(diào)整法；(5) 周向彈簧調(diào)整法 4. 消除直齒間隙的常用方法有哪些？各有什么特點？偏心軸套調(diào)整法: 這種方法結(jié)構簡單，但側(cè)隙調(diào)整后不能自動補償。雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法: 這種錯齒調(diào)整法的齒側(cè)間隙可自動補償，但結(jié)構復雜。5. 導向機構都有哪幾種類型？各有什么特點？滑動摩擦導軌的運動件與承導件直接接觸。其優(yōu)點是結(jié)構簡單、接觸剛度大；缺點是摩擦阻力大、磨損快、低速運動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。滾動摩擦導軌是在運動件和承導件之間放置滾動體（滾珠、滾柱、

3、滾動軸承等），使導軌運動時處于滾動摩擦狀態(tài)。滾動導軌的特點是：摩擦系數(shù)小，并且靜、動摩擦系數(shù)之差很小，故運動靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；定位精度高，一般滾動導軌的重復定位誤差約為 0.10.2m，而滑動導軌的定位誤差一般為1020m。因此，當要求運動件產(chǎn)生精確微量的移動時，通常采用滾動導軌；磨損較小，壽命長，潤滑簡便；結(jié)構較為復雜，加工比較困難，成本較高；對臟物及導軌面的誤差比較敏感。液體靜壓導軌的優(yōu)點是：摩擦系數(shù)很小（起動摩擦系數(shù)可小至0.0005），可使驅(qū)動功率大大降低，運動輕便靈活，低速時無爬行現(xiàn)象；導軌工作表面不直接接觸，基本上沒有磨損，能長期保持原始精度，壽命長；承載能力大，剛度好；摩擦

4、發(fā)熱小，導軌溫升??；油液具有吸振作用，抗振性好。靜壓導軌的缺點是：結(jié)構較復雜，需要一套供油設備，油膜厚度不易掌握，調(diào)整較困難，這些都影響靜壓導軌的廣泛使用。氣體靜壓導軌是由外界供壓設備供給一定壓力的氣體將運動件與承導件分開，運動件運動時只存在很小的氣體層之間的摩擦，摩擦系數(shù)極小，適用于精密、輕載、高速的場合，在精密機械中的應用愈來愈廣。6. 滾珠絲杠副的軸向間隙對系統(tǒng)有何影響？如何處理？滾珠螺旋副中有軸向間隙或在載荷作用下滾珠與滾道接觸處有彈性變形，則當螺桿反向轉(zhuǎn)動時，將產(chǎn)生空回誤差。為了消除空回誤差，在螺桿上裝配兩個螺母1和2，調(diào)整兩個螺母的軸向位置，使兩個螺母中的滾珠在承受載荷之前就以一定

5、的壓力分別壓向螺桿螺紋滾道相反的側(cè)面，使其產(chǎn)生一定的變形（圖3-25），從而消除了軸向間隙，也提高了軸向剛度7. 試比較塑料導軌和滾珠導軌的性能特點。塑料、聚四氟乙烯具有優(yōu)良的減摩、耐磨和抗振性能，工作溫度適應范圍廣（-200+280C），靜、動摩擦系數(shù)都很小，是一種良好的減摩材料。以聚四氟乙烯為基體的塑料導軌性能良好，它是一種在鋼板上燒結(jié)球狀青銅顆粒并浸漬聚四氟乙烯塑料的板材，導軌板的厚度為1.53mm，在多孔青銅顆粒上面的聚四氟乙烯表層厚為0.025mm。這種塑料導軌板既有聚四氟乙烯的摩擦特性，又具有青銅和鋼鐵的剛性與導熱性，裝配時可用環(huán)氧樹脂粘接在動導軌上。這種導軌用在數(shù)控機床、集成電路

6、制板設備上，可保證較高的重復定位精度和滿足微量進給時無爬行的要求。滾動摩擦導軌是在運動件和承導件之間放置滾動體（滾珠、滾柱、滾動軸承等），使導軌運動時處于滾動摩擦狀態(tài)。滾動摩擦導軌按滾動體的形狀可分為滾珠導軌、滾柱導軌、滾動軸承導軌等。與滑動摩擦導軌比較，滾動導軌的特點是：摩擦系數(shù)小，并且靜、動摩擦系數(shù)之差很小，故運動靈便，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；定位精度高，一般滾動導軌的重復定位誤差約為 0.10.2m，而滑動導軌的定位誤差一般為1020m。因此，當要求運動件產(chǎn)生精確微量的移動時，通常采用滾動導軌；磨損較小，壽命長，潤滑簡便；結(jié)構較為復雜，加工比較困難，成本較高；對臟物及導軌面的誤差比較敏感。8.

7、 試比較液體和氣體靜壓裝置的特點。液體靜壓導軌的優(yōu)點是：摩擦系數(shù)很?。ㄆ饎幽Σ料禂?shù)可小至0.0005），可使驅(qū)動功率大大降低，運動輕便靈活，低速時無爬行現(xiàn)象；導軌工作表面不直接接觸，基本上沒有磨損，能長期保持原始精度，壽命長；承載能力大，剛度好；摩擦發(fā)熱小，導軌溫升??；油液具有吸振作用，抗振性好。靜壓導軌的缺點是：結(jié)構較復雜，需要一套供油設備，油膜厚度不易掌握，調(diào)整較困難，這些都影響靜壓導軌的廣泛使用氣體靜壓導軌是由外界供壓設備供給一定壓力的氣體將運動件與承導件分開，運動件運動時只存在很小的氣體層之間的摩擦，摩擦系數(shù)極小，適用于精密、輕載、高速的場合，在精密機械中的應用愈來愈廣。9. 查閱資料

8、，了解磁懸浮技術。試分析磁懸浮技術在機械傳動和導向中的應用。汽車 的主要技術含量在車上,公路沒有太多技術含量磁懸浮不同咯!研制的最大難關不在車體上,而在軌道上.軌道的技術含量占整個項目至少7成.拋開線圈和電控裝置不說,光軌道體的設計和建設都對技術要求極高.列車懸浮在僅僅幾毫米高的軌道上以400公里的速度運行,軌道的一點點起伏對于列車來說都是致命的.軌道建設的線度要求極高,10. 滑動螺旋齒輪傳動、滾珠螺旋傳動、靜壓螺旋傳動、珠螺旋傳動各有什么特點?他們各自主要應用在什么地方?當要求運動件的行程很大或需要簡化導軌的設計和制造時，可采用滾珠循環(huán)式導軌。為了提高滾動導軌的承載能力和剛度，可采用滾柱導

9、軌或滾動軸承導軌。這類導軌的結(jié)構尺寸較大，常用在比較大型的精密機械上。靜壓螺旋傳動與滑動螺旋和滾動螺旋傳動相比，具有下列特點： （1）摩擦阻力小，效率高(可達99)。（2）壽命長。螺紋表面不直接接觸，能長期保持工作精度。（3）傳動平穩(wěn)，低速時無爬行現(xiàn)象。（4）傳動精度和定位精度高。 （5）具有傳動可逆性，必要時應設置防止逆轉(zhuǎn)機構。（6）需要一套可靠的供油系統(tǒng)，并且螺母結(jié)構復雜，加工比較困難。11. 滑動螺旋齒輪有那些傳動形式，各有什么特點?滑動螺旋傳動主要有以下兩種基本型式。螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動: 這種傳動型式的螺母本身就起著支承作用，從而簡化了結(jié)構，消除了螺桿與軸承之間可能產(chǎn)生的軸向竄動

10、，容易獲得較高的傳動精度。缺點是所占軸向尺寸較大（螺桿行程的兩倍加上螺母高度），剛性較差。因此僅適用于行程短的情況 螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動: 這種傳動型式的特點是結(jié)構緊湊（所占軸向尺寸取決于螺母高度及行程大?。瑒偠容^大。適用于工作行程較長的情況。12. 常見的螺旋副零件與滑板連接結(jié)構主要有那些類型，各有什么特點和應用？（1）螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動這種傳動型式的螺母本身就起著支承作用，從而簡化了結(jié)構，消除了螺桿與軸承之間可能產(chǎn)生的軸向竄動，容易獲得較高的傳動精度。缺點是所占軸向尺寸較大（螺桿行程的兩倍加上螺母高度），剛性較差。因此僅適用于行程短的情況。（2）螺桿轉(zhuǎn)動，螺母移動這種傳動型式的特點是

11、結(jié)構緊湊（所占軸向尺寸取決于螺母高度及行程大?。?，剛度較大。適用于工作行程較長的情況。（3）差動螺旋傳動。設螺桿左、右兩段螺紋的旋向相同，且導程分別為Ph1和Ph2。當螺桿轉(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，則當螺桿轉(zhuǎn)動角時，可動螺母2的移動距離為 可見，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。13. 影響螺旋傳動精度的主要因素主要有那些？如何提高傳動精度？螺紋參數(shù)誤差 螺紋的各項參數(shù)誤差中，影響傳動精度的主要是螺距

12、誤差、中徑誤差以及牙型半角誤差。 螺桿軸向竄動誤差 偏斜誤差 溫度誤差為了提高傳動精度，應盡可能減小或消除這些誤差?？梢酝ㄟ^提高螺旋副零件的制造精度來達到，但單純提高制造精度會使成本提高。因此，對于傳動精度要求較高的精密螺旋傳動，除了根據(jù)有關標準或具體情況規(guī)定合理的制造精度以外，可采取某些結(jié)構措施提高其傳動精度。由于螺桿的螺距誤差是造成螺旋傳動誤差的最主要因素，因此采用螺距誤差校正裝置是提高螺旋傳動精度的有效措施之一。14. 螺旋機構工作時存在空回現(xiàn)象，請解釋什么是空回現(xiàn)象？它有什么樣的危害？如何消除空回現(xiàn)象？當螺旋機構中存在間隙，若螺桿的轉(zhuǎn)動方向改變，螺母不能立即產(chǎn)生反向運動，只有螺桿轉(zhuǎn)動某

13、一角度后才能使螺母開始反向運動，這種現(xiàn)象稱為空回。對于在正反向傳動下工作的精密螺旋傳動，空回將直接引起傳動誤差，必須設法予以消除。消除空回的方法就是在保證螺旋副相對運動要求的前提下消除螺桿與螺母之間的間隙。利用單向作用 利用調(diào)整螺母 軸向調(diào)整法利用塑料螺母消除空回15. 如何消除滾珠螺旋傳動中軸向間隙？在螺桿上裝配兩個螺母1和2，調(diào)整兩個螺母的軸向位置，使兩個螺母中的滾珠在承受載荷之前就以一定的壓力分別壓向螺桿螺紋滾道相反的側(cè)面，使其產(chǎn)生一定的變形（圖3-25），從而消除了軸向間隙，也提高了軸向剛度。(1）墊片調(diào)隙式 （2）螺紋調(diào)隙式 （3）齒差調(diào)隙式16. 滑動摩擦中采用導軌有什么作用，對導

14、軌有什么具體要求？滑動摩擦導軌的運動件與承導件直接接觸。其優(yōu)點是結(jié)構簡單、接觸剛度大；缺點是摩擦阻力大、磨損快、低速運動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。(1) 導向精度高。導向精度是指運動件按給定方向作直線運動的準確程度，它主要取決于導軌本身的幾何精度及導軌配合間隙。(2) 運動輕便、平穩(wěn)、低速時無爬行現(xiàn)象。導軌運動的不平穩(wěn)性主要表現(xiàn)在低速運動時導軌速度的不均勻，使運動件出現(xiàn)時快時慢、時動時停的爬行現(xiàn)象。(3) 耐磨性好。導軌的初始精度由制造保證，而導軌在使用過程中的精度保持性則與導軌面的耐磨性密切相關。導軌的耐磨性主要取決于導軌的類型、材料?導軌表面的粗糙度及硬度、潤滑狀況和導軌表面壓強的大小。(4) 對

15、溫度變化的不敏感性。即導軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。(5) 5、足夠的剛度。在載荷的作用下，導軌的變形不應超過允許值。剛度不足不僅會降低導向精度，還會加快導軌面的磨損。剛度主要與導軌的類型、尺寸以及導軌材料等有關。6、結(jié)構工藝性好。導軌的結(jié)構應力求簡單、便于制造、檢驗和調(diào)整，從而降低成本。17. 如何調(diào)整或消除滑動摩擦導軌的間隙？ 按導軌承導面的截面形狀，滑動導軌可分為圓柱面導軌和棱柱面導軌（圖3-31）。其中凸形導軌不易積存切屑、臟物，但也不易保存潤滑油，故宜作低速導軌，例如車床的床身導軌。凹形導軌則相反，可作高速導軌，如磨床的床身導軌，但需有良好的保護裝置，以防切屑、臟物掉入。（1）采用磨、刮相應的結(jié)合面或加墊片的方法，以獲得合適的間隙。（2）采用平鑲條調(diào)整間隙（3）采用斜鑲條調(diào)整間隙。18. 驅(qū)動力和溫度對導軌間隙有什么影響？ 設計導軌時，必須合理確定驅(qū)動力的方向和作用點，使導軌的傾復力矩盡可能小。否則，將使導軌中的摩擦力增大，磨損加劇，從而降低導軌運動靈便性和導向精度，嚴重時以至使導軌卡住而不能正常工作滑動摩擦導軌對溫度變化比較敏感。由于溫度的變化，可能使自封式導軌卡住或造成不能允許的過大間隙19. 滑動摩擦導軌在工作時由于摩擦等原因要產(chǎn)生磨損，進而影響加工精度。試述提高導軌耐磨性的常用方法？（1）合理選擇