第2章機(jī)電一體化的單元技術(shù)2.1-2.2.

1、1第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 2學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 熟練掌握機(jī)械系統(tǒng)的組成及基本要求、精密機(jī)械技術(shù)熟練掌握機(jī)械系統(tǒng)的組成及基本要求、精密機(jī)械技術(shù)的特點(diǎn)的特點(diǎn), ,幾種典型機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理、參數(shù)選擇幾種典型機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理、參數(shù)選擇等。等。 掌握傳感器的工作原理、分類、特性及選用原則，掌握傳感器的工作原理、分類、特性及選用原則， 掌握伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的種類及其特點(diǎn)，系統(tǒng)的基本要求。掌握伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的種類及其特點(diǎn)，系統(tǒng)的基本要求。l重點(diǎn)：各種單元技術(shù)中常用元、部件的性能特點(diǎn)和重點(diǎn)：各種單元技術(shù)中常用元、部件的

2、性能特點(diǎn)和選型原則選型原則, 能夠針對(duì)不同的工程問題，合理應(yīng)用相應(yīng)能夠針對(duì)不同的工程問題，合理應(yīng)用相應(yīng)的單元技術(shù)。的單元技術(shù)。 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 32.1 概述概述 2.2 精密機(jī)械技術(shù)精密機(jī)械技術(shù) 2.3 傳感檢測(cè)技術(shù)傳感檢測(cè)技術(shù)2.4 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 42.1 概述概述 機(jī)電一體化是傳統(tǒng)技術(shù)與一些新技術(shù)相結(jié)合機(jī)電一體化是傳統(tǒng)技術(shù)與一些新技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的多學(xué)科領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集而發(fā)展起來的多學(xué)科領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型學(xué)科。型學(xué)科。 機(jī)電一體化技術(shù)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，除系統(tǒng)機(jī)電一體

3、化技術(shù)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，除系統(tǒng)總體技術(shù)外，其它單元技術(shù)已發(fā)展成為相對(duì)獨(dú)總體技術(shù)外，其它單元技術(shù)已發(fā)展成為相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科領(lǐng)域，具有各自的知識(shí)體系。本章從立的學(xué)科領(lǐng)域，具有各自的知識(shí)體系。本章從機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，綱要性地介紹主機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，綱要性地介紹主要概念、原理、設(shè)計(jì)原則和選用方法。要概念、原理、設(shè)計(jì)原則和選用方法。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 52.2 精密機(jī)械技術(shù)精密機(jī)械技術(shù) 一、機(jī)電一體化中的機(jī)械系統(tǒng)組成一、機(jī)電一體化中的機(jī)械系統(tǒng)組成傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的主要功能都是完傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)和機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的主要功能都是完成一系列相

4、互協(xié)調(diào)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。但由于二者組成不同，導(dǎo)成一系列相互協(xié)調(diào)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。但由于二者組成不同，導(dǎo)致其各自實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方式不同。致其各自實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方式不同。傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)一般由動(dòng)力件、傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)一般由動(dòng)力件、傳動(dòng)件和執(zhí)行件三部分加上電氣、傳動(dòng)件和執(zhí)行件三部分加上電氣、液壓和機(jī)械控制等部分組成。液壓和機(jī)械控制等部分組成。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 6機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)則是由機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)則是由計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)與控制與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流的，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)且機(jī)電部件信息流相互聯(lián)系的系統(tǒng)。等動(dòng)力學(xué)任務(wù)且機(jī)電部

5、件信息流相互聯(lián)系的系統(tǒng)。1.組成組成 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)主要包括以下五大機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)主要包括以下五大部分：部分： 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 軸系軸系 機(jī)座或機(jī)架機(jī)座或機(jī)架 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 7第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 82.2.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求機(jī)電一體化中的機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)滿足以下三方面的要求，機(jī)電一體化中的機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)滿足以下三方面的要求，以達(dá)到伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)：以達(dá)到伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)： 1高精度高精度 2動(dòng)作響應(yīng)快動(dòng)作響應(yīng)快 3穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 3.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)

6、內(nèi)容機(jī)械本體設(shè)計(jì)機(jī)械本體設(shè)計(jì)無間隙、低慣性、低振動(dòng)、低噪聲和適當(dāng)阻尼比的要求無間隙、低慣性、低振動(dòng)、低噪聲和適當(dāng)阻尼比的要求機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)的控制機(jī)械傳動(dòng)的控制第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 9二、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)二、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求 由于傳動(dòng)部件直接影響機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定由于傳動(dòng)部件直接影響機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性，應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇滿足性和快速響應(yīng)性，應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇滿足低摩擦低摩擦、無間隙無間隙、低慣量低慣量、高剛度高剛度、高諧振頻率高諧振頻率、適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)?shù)淖枘岜茸枘岜纫约芭c伺以及與伺服電動(dòng)機(jī)等其

7、它環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能相匹配等要求的傳動(dòng)部服電動(dòng)機(jī)等其它環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能相匹配等要求的傳動(dòng)部件。件。 主要從以下幾個(gè)方面采取措施：主要從以下幾個(gè)方面采取措施： l采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向部件采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向部件l減小反向死區(qū)誤差減小反向死區(qū)誤差l選用最佳傳動(dòng)比選用最佳傳動(dòng)比l縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度，以減小結(jié)構(gòu)的縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度，以減小結(jié)構(gòu)的彈性變形彈性變形l通過剛度、質(zhì)量和摩擦系數(shù)等參數(shù)的合理匹配得到通過剛度、質(zhì)量和摩擦系數(shù)等參數(shù)的合理匹配得到適當(dāng)?shù)淖枘岜冗m當(dāng)?shù)淖枘岜鹊诙碌诙?機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 10常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)功能 第二章第

8、二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 11傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展 隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，要求傳動(dòng)機(jī)隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不斷適應(yīng)新的技術(shù)要求：構(gòu)不斷適應(yīng)新的技術(shù)要求：l精密化精密化l高速化高速化l小型化和輕量化小型化和輕量化第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 12傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面l估算載荷估算載荷l選擇總傳動(dòng)比，選擇伺服電機(jī)選擇總傳動(dòng)比，選擇伺服電機(jī)l選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式l確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)，分配各級(jí)傳動(dòng)比確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)，分配各級(jí)傳動(dòng)比l配置傳動(dòng)鏈，

9、估算傳動(dòng)鏈精度配置傳動(dòng)鏈，估算傳動(dòng)鏈精度l傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l計(jì)算傳動(dòng)裝置的剛度和結(jié)構(gòu)固有頻率計(jì)算傳動(dòng)裝置的剛度和結(jié)構(gòu)固有頻率l做必要的工藝分析和經(jīng)濟(jì)分析做必要的工藝分析和經(jīng)濟(jì)分析第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 13機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的伺服性機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的伺服性能，要求機(jī)械傳動(dòng)部件應(yīng)有足夠的制造精度，滿足能，要求機(jī)械傳動(dòng)部件應(yīng)有足夠的制造精度，滿足快速穩(wěn)定和高效的要求，還應(yīng)使機(jī)械傳動(dòng)部分動(dòng)態(tài)快速穩(wěn)定和高效的要求，還應(yīng)使機(jī)械傳動(dòng)部分動(dòng)態(tài)特性與執(zhí)行元件的動(dòng)態(tài)特性相匹配。特性與執(zhí)行元件的動(dòng)態(tài)特性相

10、匹配。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的主要特性有機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的主要特性有：l轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量l阻尼阻尼l剛度剛度l間隙間隙轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過大過大的不利影響：的不利影響：使機(jī)械負(fù)載增大，需要增大驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率使機(jī)械負(fù)載增大，需要增大驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，靈敏度降低系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，靈敏度降低使系統(tǒng)固有頻率下降，易產(chǎn)生諧振，影響伺服使系統(tǒng)固有頻率下降，易產(chǎn)生諧振，影響伺服穩(wěn)定性和精度穩(wěn)定性和精度電氣驅(qū)動(dòng)部件的諧振頻率降低、阻尼增大電氣驅(qū)動(dòng)部件的諧振頻率降低、阻尼增大第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 14第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 15u

11、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際諧振頻率隨慣性負(fù)載增大而降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際諧振頻率隨慣性負(fù)載增大而降低u設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，將傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作為選擇電動(dòng)機(jī)動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，將傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作為選擇電動(dòng)機(jī)動(dòng)力參數(shù)的依據(jù)。力參數(shù)的依據(jù)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)諧振頻率與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)系驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)諧振頻率與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算計(jì)算圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（形心軸與回轉(zhuǎn)軸重合）圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（形心軸與回轉(zhuǎn)軸重合）齒輪、聯(lián)軸器、絲杠和軸等接近于圓柱體的零件齒輪、聯(lián)軸器、絲杠和軸等接近于圓柱體的零件都可用上式計(jì)算（或估算）其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。都可用上式計(jì)算（或估算）其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 16423281dlm

12、dJ計(jì)算計(jì)算等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jer（動(dòng)能守恒）（動(dòng)能守恒）第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 17n設(shè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能總和為：n設(shè)等效到執(zhí)行元件輸出軸上的總動(dòng)能為：21122121jnjjmiiiwJvmE221kerkwJEnjkjjmikiierwwJwvmJ1212)()(kEE計(jì)算計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量直線運(yùn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 折算到折算到絲杠軸絲杠軸上的等效上的等效 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 折算到折算到小齒輪軸小齒輪軸上的等上的等 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 1820)2(LmJrer20rmJrer計(jì)算計(jì)算絲杠軸

13、折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量絲杠軸折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（引申到后軸折算到前軸）（引申到后軸折算到前軸） 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 192iJJseri - 電機(jī)軸到絲杠軸的總傳動(dòng)比JS -絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 例例2-1已知電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量已知電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J Jm m=3.2=3.21010-3-3kg.mkg.m2 2, , 工工作臺(tái)及刀架質(zhì)量作臺(tái)及刀架質(zhì)量m=600kgm=600kg，滾珠絲杠，滾珠絲杠d=50mmd=50mm，導(dǎo)程，導(dǎo)程P=8mmP=8mm，絲杠長度，絲杠長度L=1840mmL=1840mm。齒輪齒數(shù)分別為。齒輪齒數(shù)分別為Z Z1 1=

14、20=20，Z Z2 2=40=40，Z Z3 3=20=20，Z Z4 4=48=48，模數(shù)，模數(shù)m=2.5mmm=2.5mm，齒寬，齒寬b=25mmb=25mm。 計(jì)算：負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總等效慣量計(jì)算：負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總等效慣量J Je e和電機(jī)和電機(jī) 軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量軸上總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J J。 （提示：絲杠和齒輪的材料密度（提示：絲杠和齒輪的材料密度=7.8=7.810103 3kg/mkg/m3 3, ,齒輪的計(jì)算直齒輪的計(jì)算直徑按分度圓直徑計(jì)算，絲杠的計(jì)算直徑取絲杠中徑徑按分度圓直徑計(jì)算，絲杠的計(jì)算直徑取絲杠中徑48mm48mm）第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單

15、元技術(shù) 20阻尼阻尼阻尼是系統(tǒng)的固有特性，對(duì)于一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，我們定阻尼是系統(tǒng)的固有特性，對(duì)于一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，我們定義所有消耗系統(tǒng)機(jī)械能的因素都成為阻尼義所有消耗系統(tǒng)機(jī)械能的因素都成為阻尼由于機(jī)械部件具有慣性和摩擦特性，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)可由于機(jī)械部件具有慣性和摩擦特性，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)可視為視為帶有阻尼的質(zhì)量帶有阻尼的質(zhì)量- -彈簧系統(tǒng)彈簧系統(tǒng)摩擦阻尼是由于機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)件之間的摩擦力而產(chǎn)摩擦阻尼是由于機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)件之間的摩擦力而產(chǎn)生的生的機(jī)械機(jī)械部件振動(dòng)時(shí)，金屬材料的內(nèi)摩擦較?。ǜ郊拥姆遣考駝?dòng)時(shí)，金屬材料的內(nèi)摩擦較?。ǜ郊拥姆墙饘贉p振材料內(nèi)摩擦較大）、運(yùn)動(dòng)副特別是導(dǎo)軌的摩金屬減振材料內(nèi)摩擦較大）、運(yùn)

16、動(dòng)副特別是導(dǎo)軌的摩擦阻尼是主要擦阻尼是主要的的摩擦阻尼可分為三類：靜摩擦阻尼、庫侖摩擦阻尼和摩擦阻尼可分為三類：靜摩擦阻尼、庫侖摩擦阻尼和黏性摩擦阻尼（黏滯摩擦阻尼）黏性摩擦阻尼（黏滯摩擦阻尼）實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用摩擦摩擦阻尼時(shí)，一般都簡(jiǎn)化阻尼時(shí)，一般都簡(jiǎn)化為為黏性黏性摩擦摩擦的線性的線性阻尼阻尼第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 21阻尼阻尼阻尼影響：阻尼影響：機(jī)械部件產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)中阻尼越大，最大振幅越機(jī)械部件產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)中阻尼越大，最大振幅越小，且衰減越快。但阻尼過大，系統(tǒng)失動(dòng)量增大，穩(wěn)小，且衰減越快。但阻尼過大，系統(tǒng)失動(dòng)量增大，穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低。適當(dāng)?shù)淖枘峥?/p>

17、提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低。適當(dāng)?shù)淖枘峥商岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定性。定性。系統(tǒng)系統(tǒng)的靜摩擦阻尼大，會(huì)使系統(tǒng)的回程誤差增大，定的靜摩擦阻尼大，會(huì)使系統(tǒng)的回程誤差增大，定位精度位精度降低。降低。系統(tǒng)的黏性系統(tǒng)的黏性摩擦摩擦阻尼越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越大，精阻尼越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越大，精度降低。度降低。系統(tǒng)的黏性系統(tǒng)的黏性摩擦摩擦阻尼對(duì)快速響應(yīng)性不利。阻尼對(duì)快速響應(yīng)性不利。若機(jī)械系統(tǒng)剛度低質(zhì)量大，則系統(tǒng)的固有頻率低，此若機(jī)械系統(tǒng)剛度低質(zhì)量大，則系統(tǒng)的固有頻率低，此時(shí)應(yīng)增大系統(tǒng)的黏性摩擦阻尼，以減小振幅和加快衰時(shí)應(yīng)增大系統(tǒng)的黏性摩擦阻尼，以減小振幅和加快衰減進(jìn)程。減進(jìn)程。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)

18、機(jī)電一體化的單元技術(shù) 22阻尼阻尼計(jì)算計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)若簡(jiǎn)化為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)若簡(jiǎn)化為二階振動(dòng)系統(tǒng)二階振動(dòng)系統(tǒng)，其阻尼比，其阻尼比阻尼比是一個(gè)無量綱數(shù)，它表示系統(tǒng)相對(duì)阻尼的阻尼比是一個(gè)無量綱數(shù)，它表示系統(tǒng)相對(duì)阻尼的大小。大小。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 2302mkB阻尼阻尼=0時(shí)，系統(tǒng)處于時(shí)，系統(tǒng)處于等幅持續(xù)振蕩狀態(tài)等幅持續(xù)振蕩狀態(tài)，因此系統(tǒng)不能沒有阻尼，任何，因此系統(tǒng)不能沒有阻尼，任何機(jī)電系統(tǒng)都具有一定的阻尼。機(jī)電系統(tǒng)都具有一定的阻尼。l稱為稱為過阻尼系統(tǒng)過阻尼系統(tǒng)；1稱為稱為臨界阻尼系統(tǒng)臨界阻尼系統(tǒng)。這兩種情況工作中。這兩種情況工作中不振蕩，但響應(yīng)速度慢。不振蕩，

19、但響應(yīng)速度慢。01稱為稱為欠阻尼系統(tǒng)欠阻尼系統(tǒng)。在。在值為值為0.40.7之間系統(tǒng)不但響應(yīng)比臨界之間系統(tǒng)不但響應(yīng)比臨界阻尼或過阻尼系統(tǒng)快，而且還能更快的達(dá)到穩(wěn)定值。但在阻尼或過阻尼系統(tǒng)快，而且還能更快的達(dá)到穩(wěn)定值。但在0.4時(shí)，時(shí)，系統(tǒng)雖然響應(yīng)更快，但振系統(tǒng)雖然響應(yīng)更快，但振幅增大，振幅增大，振蕩衰減的很慢。蕩衰減的很慢。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證良好動(dòng)態(tài)特性為保證良好動(dòng)態(tài)特性，一般取，一般取0.40.7之間。之間。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 24二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線剛度剛度剛度是使彈性物體產(chǎn)生單位變形所需要的作用力，對(duì)剛度是使彈性物體產(chǎn)生單位變形所需要的作

20、用力，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來說，剛度包括零件產(chǎn)生各種彈性變于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來說，剛度包括零件產(chǎn)生各種彈性變形的剛度和兩個(gè)零件接面的接觸剛度。形的剛度和兩個(gè)零件接面的接觸剛度。靜態(tài)力與變形之比為靜剛度；動(dòng)態(tài)力（交變力、沖擊靜態(tài)力與變形之比為靜剛度；動(dòng)態(tài)力（交變力、沖擊力）與變形之比為動(dòng)剛度。力）與變形之比為動(dòng)剛度。對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，增大系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度增大系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度有以下好處有以下好處：可以減少系統(tǒng)的失動(dòng)量（可以減少系統(tǒng)的失動(dòng)量（傳動(dòng)傳動(dòng)死區(qū)），有利于提高傳死區(qū)），有利于提高傳動(dòng)精度動(dòng)精度?？梢蕴岣呦到y(tǒng)的固有頻率，有利于系統(tǒng)的抗振性可以提高系統(tǒng)的固有頻率，有利于系統(tǒng)的抗振性?？梢栽?/p>

21、加閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以增加閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 25剛度剛度拉壓剛度計(jì)算拉壓剛度計(jì)算絲杠螺母機(jī)構(gòu)的拉壓剛度由三部分組成：絲杠螺母機(jī)構(gòu)的拉壓剛度由三部分組成： 絲杠構(gòu)件的拉壓剛度絲杠構(gòu)件的拉壓剛度 K KL L 絲杠軸承的支承剛度絲杠軸承的支承剛度 K KB B 絲杠螺母間的接觸剛度絲杠螺母間的接觸剛度 K KN N第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 26絲杠構(gòu)件的拉壓剛度絲杠構(gòu)件的拉壓剛度 K KL L (1) (1) 一端軸向支承的絲杠一端軸向支承的絲杠 (2) (2) 兩端兩端軸向支承的絲杠軸向支承的絲杠第二章

22、第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 27lEdKL42LEdKL42min)11(42lLlEdKLLEdKL2min絲杠軸承的絲杠軸承的支承支承剛度剛度 K KB B 與與所采用的所采用的軸承類型軸承類型、結(jié)構(gòu)有關(guān)、結(jié)構(gòu)有關(guān) 。當(dāng)軸承有預(yù)緊時(shí)，其。當(dāng)軸承有預(yù)緊時(shí)，其支承剛度為無預(yù)緊的支承剛度為無預(yù)緊的2 2倍倍; ;兩端軸向支承取一端軸向支承的兩端軸向支承取一端軸向支承的2 2倍倍。絲杠螺母絲杠螺母間的接觸剛度間的接觸剛度 K KN N 與絲杠螺母副的尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，預(yù)緊也可以提高軸向與絲杠螺母副的尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，預(yù)緊也可以提高軸向接觸剛度接觸剛度 以上兩個(gè)剛度數(shù)值可以從產(chǎn)品樣

23、本查得以上兩個(gè)剛度數(shù)值可以從產(chǎn)品樣本查得絲杠螺母機(jī)構(gòu)的總拉壓剛度絲杠螺母機(jī)構(gòu)的總拉壓剛度K K0 0： 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 28NBLKKKK11110扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 29lGdKT322傳動(dòng)精度傳動(dòng)精度（一）傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差分析（一）傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差分析 機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)中，影響系統(tǒng)傳動(dòng)精度的誤差可以分為機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)中，影響系統(tǒng)傳動(dòng)精度的誤差可以分為傳動(dòng)誤差和回程誤差兩種。傳動(dòng)誤差和回程誤差兩種。傳動(dòng)誤差傳動(dòng)誤差 輸入軸輸入軸單向回轉(zhuǎn)單向回轉(zhuǎn)時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)角的實(shí)際值相對(duì)于理論時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)角的實(shí)際值相對(duì)于

24、理論值的變動(dòng)量。值的變動(dòng)量。 假設(shè)傳動(dòng)裝置的各組成部件的制造和裝配絕對(duì)準(zhǔn)確，假設(shè)傳動(dòng)裝置的各組成部件的制造和裝配絕對(duì)準(zhǔn)確，并忽略使用中的溫度變形和彈性變形，則輸出軸轉(zhuǎn)角與并忽略使用中的溫度變形和彈性變形，則輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入軸轉(zhuǎn)角符合以下關(guān)系：輸入軸轉(zhuǎn)角符合以下關(guān)系：第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 30tioi傳動(dòng)精度傳動(dòng)精度回程誤差回程誤差 當(dāng)輸入軸由當(dāng)輸入軸由正向回轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚧剞D(zhuǎn)正向回轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚧剞D(zhuǎn)時(shí)，輸出軸在轉(zhuǎn)角時(shí)，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的滯后量（輸入軸固定時(shí)，輸出軸可以任意轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)上的滯后量（輸入軸固定時(shí)，輸出軸可以任意轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角量）。角量）。 傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差和回程誤差

25、對(duì)機(jī)電系統(tǒng)性能的影響，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差和回程誤差對(duì)機(jī)電系統(tǒng)性能的影響，隨其在系統(tǒng)中的位置的不同而不同。隨其在系統(tǒng)中的位置的不同而不同。 誤差在閉環(huán)系統(tǒng)誤差在閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)，影響穩(wěn)定性，影響穩(wěn)定性 誤差誤差在在閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)外外，影響精度，影響精度第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 31傳動(dòng)精度傳動(dòng)精度（二）減小傳動(dòng)鏈誤差的措施（二）減小傳動(dòng)鏈誤差的措施適當(dāng)提高零部件本身的精度適當(dāng)提高零部件本身的精度（制造、裝配精度）（制造、裝配精度） 傳動(dòng)裝置的輸出軸與負(fù)載軸間的聯(lián)軸器本身精度對(duì)傳傳動(dòng)裝置的輸出軸與負(fù)載軸間的聯(lián)軸器本身精度對(duì)傳動(dòng)影響顯著動(dòng)影響顯著合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈

26、 合理選擇傳動(dòng)形式合理選擇傳動(dòng)形式 合理確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)和分配各級(jí)傳動(dòng)比合理確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)和分配各級(jí)傳動(dòng)比 合理布置傳動(dòng)鏈合理布置傳動(dòng)鏈采用消隙機(jī)構(gòu)采用消隙機(jī)構(gòu) 各種間隙（如齒輪的齒側(cè)間隙、絲杠螺母的傳動(dòng)間隙、各種間隙（如齒輪的齒側(cè)間隙、絲杠螺母的傳動(dòng)間隙、絲杠軸承的軸向間隙、聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)間隙）絲杠軸承的軸向間隙、聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)間隙）第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 32合理選擇傳動(dòng)形式合理選擇傳動(dòng)形式在傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)中，各種不同形式的傳動(dòng)能達(dá)到的精度是不同的。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 33傳動(dòng)精度傳動(dòng)精度合理選擇傳動(dòng)形式合理選擇傳動(dòng)形式在行星齒輪機(jī)構(gòu)

27、中：第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 34傳動(dòng)精度傳動(dòng)精度漸開線行漸開線行星齒輪星齒輪少齒差行少齒差行星齒輪星齒輪擺線針輪擺線針輪行星齒輪行星齒輪合理確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)合理確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)和分配各級(jí)傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比滿足使用要求的條件下，應(yīng)盡可能減少傳動(dòng)級(jí)數(shù)對(duì)減速傳動(dòng)鏈來說，各級(jí)傳動(dòng)比宜從高從高速級(jí)開始逐級(jí)遞增速級(jí)開始逐級(jí)遞增，且在結(jié)構(gòu)空間允許的前提下，盡量提高末級(jí)傳動(dòng)比第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 35合理布置傳動(dòng)鏈合理布置傳動(dòng)鏈在減速傳動(dòng)中，精度較低的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如圓錐齒輪機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)）應(yīng)布置在高速軸上，這樣可減小低速軸上的誤差。第二章第二章

28、機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 36第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 37三、常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三、常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1 1、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。l以傳遞能量為主的（如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋┮詡鬟f能量為主的（如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋﹍有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的（如機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠）有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的（如機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠）l調(diào)整零件之間相對(duì)位置的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整零件之間相對(duì)位置的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)絲

29、杠螺母機(jī)構(gòu)有絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)和和滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 38根據(jù)絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況，基本傳根據(jù)絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況，基本傳動(dòng)形式有動(dòng)形式有四種類型四種類型第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 39滾珠絲杠副滾珠絲杠副（1）工作原理及組成）工作原理及組成由絲杠、由絲杠、螺母螺母、滾珠、滾珠、滾珠滾珠回程引導(dǎo)裝置回程引導(dǎo)裝置等四部分組成等四部分組成 特點(diǎn)：特點(diǎn)：傳動(dòng)精度高傳動(dòng)精度高軸向剛度高軸向剛度高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)壽命壽命長長不能自鎖不能自鎖第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體

30、化的單元技術(shù) 40（2）尺寸參數(shù)）尺寸參數(shù)公稱直徑公稱直徑d0（mm）基本基本導(dǎo)程導(dǎo)程l0（mm）行程行程l（mm）滾珠直徑滾珠直徑db（mm）螺旋升角螺旋升角（。）此外，還有絲杠螺紋大徑（外徑）此外，還有絲杠螺紋大徑（外徑）d，絲杠螺紋小徑，絲杠螺紋小徑（內(nèi)徑）（內(nèi)徑）d1，螺母螺紋大徑（外徑），螺母螺紋大徑（外徑）D，螺母螺紋小徑，螺母螺紋小徑D1，滾道圓弧偏心距，滾道圓弧偏心距e等參數(shù)通過計(jì)算可得。等參數(shù)通過計(jì)算可得。選擇滾珠絲杠副主要確定選擇滾珠絲杠副主要確定公稱直徑公稱直徑、基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程、滾珠承載的列數(shù)滾珠承載的列數(shù) 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 41（

31、3）軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊）軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊軸向間隙軸向間隙：承載時(shí)滾珠和滾道型面接觸點(diǎn)的彈承載時(shí)滾珠和滾道型面接觸點(diǎn)的彈性變形所引起螺母軸向位移量和絲杠螺母副自性變形所引起螺母軸向位移量和絲杠螺母副自身軸向間隙的總和身軸向間隙的總和。換向時(shí)，軸向間隙引起換向時(shí)，軸向間隙引起空回空回現(xiàn)象，這種空回是現(xiàn)象，這種空回是非連續(xù)的，既影響非連續(xù)的，既影響反向傳動(dòng)精度反向傳動(dòng)精度，又影響，又影響系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)定性穩(wěn)定性，應(yīng)予以消除。，應(yīng)予以消除。消除方法：采用單螺母預(yù)緊或消除方法：采用單螺母預(yù)緊或雙螺母預(yù)緊雙螺母預(yù)緊方式方式。 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 42雙螺母預(yù)緊原理絲杠

32、上裝配兩個(gè)螺母，通過給兩個(gè)螺母絲杠上裝配兩個(gè)螺母，通過給兩個(gè)螺母施加預(yù)緊力施加預(yù)緊力以調(diào)整以調(diào)整螺母的軸向位置，使兩個(gè)螺母中的滾珠在承載前以一定的螺母的軸向位置，使兩個(gè)螺母中的滾珠在承載前以一定的壓力分別壓向壓力分別壓向絲杠螺紋滾道相反的側(cè)面絲杠螺紋滾道相反的側(cè)面第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 43雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)墊片調(diào)隙法雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)墊片調(diào)隙法 雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)螺紋調(diào)隙法雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)螺紋調(diào)隙法 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 45雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)齒差調(diào)隙法雙螺母預(yù)緊結(jié)構(gòu)齒差調(diào)隙法 114ZZ第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù)

33、4641411441)()11(ZZppZZZZpZZs兩螺母相對(duì)套筒同兩螺母相對(duì)套筒同方向方向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)齒個(gè)齒，所，所產(chǎn)生的相對(duì)軸向位產(chǎn)生的相對(duì)軸向位移為：移為：114ZZ例：若例：若Z1=99，Z4=100，n=1,p=6mm則則=0.6m（4）絲杠螺母副的選擇）絲杠螺母副的選擇1）結(jié)構(gòu)的選擇）結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。2）尺寸的選擇）尺寸的選擇 主要確定主要確定公稱直徑公稱直徑d0和和基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程l0d0應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系

34、列選擇選擇l0應(yīng)按承載能力，傳動(dòng)精度，傳動(dòng)速度選取應(yīng)按承載能力，傳動(dòng)精度，傳動(dòng)速度選取ls在允許下應(yīng)盡量短，一般取在允許下應(yīng)盡量短，一般取ls/d030第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 47第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 483) 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠副設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件：已知條件：最大工作載荷最大工作載荷Fmax或或平均工作載荷平均工作載荷Fcp（N）絲杠副使用壽命絲杠副使用壽命T（h）絲杠的工作長度絲杠的工作長度或或螺母的有效行程螺母的有效行程l（mm）絲杠轉(zhuǎn)速絲杠轉(zhuǎn)速n或或平均轉(zhuǎn)速平均轉(zhuǎn)速ncp（r/min）滾道硬度滾道硬度HRC及及絲杠

35、工況絲杠工況第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 49滾珠絲杠副設(shè)計(jì)步驟滾珠絲杠副設(shè)計(jì)步驟 承載能力選擇，計(jì)算載荷FC FC KF KH KA Fmax KF 載荷系數(shù)，查表；KH 硬度系數(shù)，查表； KA 精度系數(shù)，查表； 驗(yàn)算（穩(wěn)定性、剛度、傳動(dòng)效率） 341067.1TncamFCaCaaCC 計(jì)算絲杠軸向最大動(dòng)載荷 （N） 根據(jù) 查表，滿足 ），選擇合適型號(hào)的絲杠aCmax)3-2(FCoa 對(duì)于低速（n 10 r/min）或靜止?fàn)顟B(tài)絲杠，只按最大靜載荷 計(jì)算即可oaC第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 50載荷、硬度、精度系數(shù)第二章第二章 機(jī)電一體

36、化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 51壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 應(yīng)保證絲杠實(shí)際承受載荷的能力Fk應(yīng)不小于Fmax fk 壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù)； E 鋼的彈性模量； I 絲杠小徑的截面慣性矩； K 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)。 22skkklEIfF兩端裝止推軸承和向心軸承時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 52剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠在軸向力軸向力F的作用下將產(chǎn)生伸長或縮短，在扭矩扭矩M作用下將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形而影響絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響傳動(dòng)精度和定位精度，故應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)引起絲杠每個(gè)導(dǎo)導(dǎo)程程的變形量 （m）。0LGIMlESFlP22000L（拉壓） pL

37、lL0pLl0LL允L允L 要求 ，其中 已知或取絲杠傳動(dòng)精度的1/2換算第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 532.2.齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)為：瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，并具傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)為：瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，并具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)精確、強(qiáng)度大、能承受重載、有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)精確、強(qiáng)度大、能承受重載、摩擦小、效率高。摩擦小、效率高。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。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置不僅僅是用機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置不僅僅是用來解決伺服電機(jī)與負(fù)載間的來解決伺服電機(jī)與負(fù)載間的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩匹配問矩匹配問題，更

38、重要的是為了提高系統(tǒng)的伺服性能。題，更重要的是為了提高系統(tǒng)的伺服性能。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 54由于負(fù)載特性和工作條件的不同，最佳傳動(dòng)比由于負(fù)載特性和工作條件的不同，最佳傳動(dòng)比有各種各樣的選擇方法。有各種各樣的選擇方法。在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中常用使在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中常用使負(fù)載負(fù)載加速度最大原則加速度最大原則，以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。，以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 圖2-1 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)的計(jì)算模型 mLJJi/mLJiJ2或或根據(jù)負(fù)載加速度最大原則確定總傳動(dòng)比根據(jù)負(fù)載加速度最大原則確定總傳動(dòng)比根據(jù)根據(jù)負(fù)載加速度最大負(fù)載加速度最大原則，

39、其最佳傳動(dòng)比為：原則，其最佳傳動(dòng)比為：mLmLFmLFJJTTTTi/)/(/2若若TLF0，則，則第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 55第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 563600li 開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)傳動(dòng)比傳動(dòng)比i應(yīng)滿足：應(yīng)滿足： 步進(jìn)電機(jī)步距角步進(jìn)電機(jī)步距角l0 絲杠的基本導(dǎo)程絲杠的基本導(dǎo)程 系統(tǒng)脈沖當(dāng)量系統(tǒng)脈沖當(dāng)量按給定脈沖當(dāng)量或伺服電機(jī)確定總傳動(dòng)比按給定脈沖當(dāng)量或伺服電機(jī)確定總傳動(dòng)比第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 57maxVlni0max閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)傳動(dòng)比傳動(dòng)比i應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：nmax電機(jī)額

40、定轉(zhuǎn)速電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 l0 絲杠的基本導(dǎo)程絲杠的基本導(dǎo)程Vmax最大移動(dòng)速度最大移動(dòng)速度按給定脈沖當(dāng)量或伺服電機(jī)確定總傳動(dòng)比按給定脈沖當(dāng)量或伺服電機(jī)確定總傳動(dòng)比第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 58為保證減速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，滿足動(dòng)態(tài)性為保證減速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，滿足動(dòng)態(tài)性能和傳動(dòng)精度的要求，其設(shè)計(jì)原則有以能和傳動(dòng)精度的要求，其設(shè)計(jì)原則有以下下3種：種：等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則重量最輕原則重量最輕原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 59 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小最小原則原則 小功率傳動(dòng)裝置 大功

41、率傳動(dòng)裝置2/212ii 3/11)2(ii 121) 12(21212nnniin), 3 , 2()2(21222/) 1(nkiinknk n級(jí)齒輪系各級(jí)傳動(dòng)比通式為: (前小后大) (前小后大)第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 60 重量最輕最小原則重量最輕最小原則 小功率傳動(dòng)裝置 大功率傳動(dòng)裝置niiii321. (各級(jí)相等) (前大后小)第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 61 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為各個(gè)齒輪轉(zhuǎn)角誤差折算到輸出輸出軸軸后的綜合 ：)/(1nklki4232211ii i二級(jí)齒輪系

42、 總轉(zhuǎn)角誤差取決于：n最末一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差n最末一級(jí)傳動(dòng)比n傳動(dòng)級(jí)數(shù)(前小后大) 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 62上述三項(xiàng)原則的選擇，應(yīng)根據(jù)具體的工作條件而定：上述三項(xiàng)原則的選擇，應(yīng)根據(jù)具體的工作條件而定： 對(duì)于以對(duì)于以提高傳動(dòng)精度和減小回程誤差提高傳動(dòng)精度和減小回程誤差為主的降速為主的降速齒輪傳動(dòng)鏈，可按輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計(jì)。齒輪傳動(dòng)鏈，可按輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計(jì)。 對(duì)于要求對(duì)于要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、啟停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、啟停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的伺的伺服降速傳動(dòng)鏈，可按最小等效傳動(dòng)慣量和輸出軸轉(zhuǎn)服降速傳動(dòng)鏈，可按最小等效傳動(dòng)慣量和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則進(jìn)

43、行設(shè)計(jì)。角誤差最小原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 對(duì)于對(duì)于要求重量盡可能輕要求重量盡可能輕的降速傳動(dòng)鏈，可按重量的降速傳動(dòng)鏈，可按重量最輕原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。最輕原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 對(duì)于傳動(dòng)比很大的齒輪傳動(dòng)鏈，應(yīng)把定軸輪系和對(duì)于傳動(dòng)比很大的齒輪傳動(dòng)鏈，應(yīng)把定軸輪系和行星輪系結(jié)合使用。對(duì)于相當(dāng)大的傳動(dòng)比，并且要行星輪系結(jié)合使用。對(duì)于相當(dāng)大的傳動(dòng)比，并且要求傳動(dòng)精度高、功率大、效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、體積求傳動(dòng)精度高、功率大、效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、體積小、重量輕等，可以選用新型的諧波齒輪傳動(dòng)。小、重量輕等，可以選用新型的諧波齒輪傳動(dòng)。 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 63第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電

44、一體化的單元技術(shù) 64第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 65第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 66特點(diǎn)：特點(diǎn)：承載能力承載能力有限，有限，適用于適用于負(fù)荷不大的傳動(dòng)裝置負(fù)荷不大的傳動(dòng)裝置中中。另外。另外彈簧彈簧的拉的拉力要足以能克服最大扭矩，否則起不到消隙力要足以能克服最大扭矩，否則起不到消隙作用作用。這種方法這種方法中中齒齒側(cè)側(cè)間間隙隙可可自動(dòng)自動(dòng)消除（補(bǔ)償消除（補(bǔ)償），），能能始終始終保持無間隙嚙合保持無間隙嚙合，是，是一一種種柔性調(diào)整法柔性調(diào)整法。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 673）諧波齒輪傳動(dòng)）諧波齒輪傳動(dòng)諧波齒輪

45、傳動(dòng)是由美國學(xué)者麥塞爾發(fā)明的一種具諧波齒輪傳動(dòng)是由美國學(xué)者麥塞爾發(fā)明的一種具有重大突破的傳動(dòng)技術(shù)，其原理是依靠柔性齒輪有重大突破的傳動(dòng)技術(shù)，其原理是依靠柔性齒輪所產(chǎn)生的可控制彈性變形波，引起齒間的相對(duì)位所產(chǎn)生的可控制彈性變形波，引起齒間的相對(duì)位移來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的移來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。國內(nèi)國內(nèi)19781978年研究成功了諧波傳動(dòng)減速器，并成功年研究成功了諧波傳動(dòng)減速器，并成功地應(yīng)用在發(fā)射機(jī)調(diào)諧機(jī)構(gòu)件中。地應(yīng)用在發(fā)射機(jī)調(diào)諧機(jī)構(gòu)件中。19801980年該項(xiàng)成果年該項(xiàng)成果榮獲了電子工業(yè)部優(yōu)秀科技成果榮獲了電子工業(yè)部優(yōu)秀科技成果獎(jiǎng)獎(jiǎng)。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 68（1）工

46、作原理及結(jié)構(gòu)）工作原理及結(jié)構(gòu) 主要由波發(fā)生器、柔輪、主要由波發(fā)生器、柔輪、剛輪組成。剛輪組成。 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 69減速器：波發(fā)生器為主動(dòng)件，剛輪和柔輪之一為從動(dòng)件，減速器：波發(fā)生器為主動(dòng)件，剛輪和柔輪之一為從動(dòng)件，另一個(gè)為固定件。另一個(gè)為固定件。增速器：剛輪和柔輪之一為主動(dòng)件，另一個(gè)為固定件，增速器：剛輪和柔輪之一為主動(dòng)件，另一個(gè)為固定件，波發(fā)生器為從動(dòng)件。波發(fā)生器為從動(dòng)件。雙波發(fā)生器雙波發(fā)生器諧波齒輪傳動(dòng)第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 70諧波齒輪傳動(dòng)第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 71優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n傳

47、動(dòng)比大傳動(dòng)比大n承載能力大承載能力大n傳動(dòng)精度高傳動(dòng)精度高n齒側(cè)間隙小齒側(cè)間隙小n傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)平穩(wěn)n傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n傳動(dòng)比下限值較高傳動(dòng)比下限值較高n不能做成交叉軸和相交軸不能做成交叉軸和相交軸的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。n柔輪承受較大的交變載荷，柔輪承受較大的交變載荷，對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、對(duì)柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理要求較高，加工和熱處理要求較高，工藝復(fù)雜工藝復(fù)雜應(yīng)用 機(jī)器人、機(jī)床分度機(jī)構(gòu)、雷達(dá)、航空航天設(shè)備第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 72第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 7

48、33.3.撓性傳動(dòng)撓性傳動(dòng)(1)同步帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng) 同步齒形帶，是一種新型的帶傳動(dòng)。它是利用同步帶的齒形與帶輪的輪齒依次相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。特點(diǎn)：傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高、能吸振、噪音小、傳動(dòng)平穩(wěn)、能高速傳動(dòng)、維護(hù)保養(yǎng)方便。缺點(diǎn)：安裝精度要求高、中心距要求嚴(yán)格，具有一定蠕變性。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 741 1）同步帶）同步帶根據(jù)齒形的不同，同步齒形帶可以分成兩種： 一種是梯形齒同步帶，另一種是圓弧齒同步帶。（a）梯形齒）梯形齒（b）圓弧齒）圓弧齒（c）齒形帶的結(jié)構(gòu)）齒形帶的結(jié)構(gòu)1-強(qiáng)力層，強(qiáng)力層，2-帶齒，帶齒，3-帶背帶背第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)

49、機(jī)電一體化的單元技術(shù) 752 2）同步帶輪）同步帶輪同步帶輪一般由鋼、鋁合金、灰鑄鐵、黃銅和工程塑料等材料制造。其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，小功率傳動(dòng)的帶輪一般用鑄鋁或工程塑料。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 762 2）同步帶輪）同步帶輪3 3）同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟）同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟已知條件：已知條件：需要傳遞的名義功率需要傳遞的名義功率p pm m主從主從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2或傳動(dòng)比或傳動(dòng)比設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：1）確定帶的設(shè)計(jì)功率）確定帶的設(shè)計(jì)功率2）選擇帶型和節(jié)距）選擇帶型和節(jié)距3）確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑）確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑4）確

50、定同步帶的節(jié)線長度、）確定同步帶的節(jié)線長度、帶帶齒數(shù)及傳動(dòng)中心距齒數(shù)及傳動(dòng)中心距5）檢驗(yàn)同步帶和小帶輪的嚙合齒數(shù)）檢驗(yàn)同步帶和小帶輪的嚙合齒數(shù)6）確定實(shí)際所需同步帶寬度）確定實(shí)際所需同步帶寬度7）帶的工作能力驗(yàn)算）帶的工作能力驗(yàn)算第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 77第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 783.3.撓性傳動(dòng)撓性傳動(dòng)(2)鋼帶傳動(dòng)鋼帶傳動(dòng)特點(diǎn)：鋼帶與帶輪間接觸面積大、無間隙、摩擦阻力大、特點(diǎn)：鋼帶與帶輪間接觸面積大、無間隙、摩擦阻力大、無滑動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)行可靠、噪聲低、驅(qū)動(dòng)力大、無滑動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)行可靠、噪聲低、驅(qū)動(dòng)力大、壽命

51、長、鋼帶無蠕變。壽命長、鋼帶無蠕變。 (3)繩輪傳動(dòng)繩輪傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)剛度大、結(jié)構(gòu)柔軟、成本低、噪優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)剛度大、結(jié)構(gòu)柔軟、成本低、噪聲低聲低缺點(diǎn)：帶輪大、安裝面積大、加速度不易太高，有蠕變。缺點(diǎn)：帶輪大、安裝面積大、加速度不易太高，有蠕變。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 793.3.撓性傳動(dòng)撓性傳動(dòng)第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 804 4. .間歇傳動(dòng)間歇傳動(dòng)間歇傳動(dòng)部件可將輸入的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇間歇傳動(dòng)部件可將輸入的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。常用的間歇傳動(dòng)：常用的間歇傳動(dòng)： 1 1）棘輪傳動(dòng)）棘輪傳動(dòng) 2 2）

52、槽輪傳動(dòng)）槽輪傳動(dòng) 3 3）蝸形凸輪傳動(dòng)）蝸形凸輪傳動(dòng)基本要求：基本要求： 移位迅速、移位過程中無沖擊、停位準(zhǔn)確可靠移位迅速、移位過程中無沖擊、停位準(zhǔn)確可靠 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 814 4. .間歇傳動(dòng)間歇傳動(dòng)1 1）棘輪傳動(dòng)）棘輪傳動(dòng)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。但傳動(dòng)有噪聲，易特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。但傳動(dòng)有噪聲，易磨損。磨損。棘爪往復(fù)一次推過的棘輪齒棘爪往復(fù)一次推過的棘輪齒數(shù)與棘輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系如下：數(shù)與棘輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系如下：zko/360 棘輪回棘輪回轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角k棘爪往復(fù)一次推過的棘輪齒數(shù)棘爪往復(fù)一次推過的棘輪齒數(shù)z z 棘輪齒數(shù)棘輪齒數(shù)第二章第二章 機(jī)電一體

53、化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 824 4. .間歇傳動(dòng)間歇傳動(dòng)1 1）棘輪傳動(dòng)）棘輪傳動(dòng)（a）外外齒齒式式（b）內(nèi)齒式內(nèi)齒式（c）端齒式端齒式第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 834 4. .間歇傳動(dòng)間歇傳動(dòng)2 2）槽槽輪輪傳動(dòng)傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單n轉(zhuǎn)位迅速轉(zhuǎn)位迅速n從動(dòng)件短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)從動(dòng)件短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度大過的角度大n傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高n轉(zhuǎn)位和靜止時(shí)間之轉(zhuǎn)位和靜止時(shí)間之比為恒值比為恒值缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n有沖擊，定位精度不高，制造裝配精度要求較高有沖擊，定位精度不高，制造裝配精度要求較高第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 844 4.

54、.間歇傳動(dòng)間歇傳動(dòng)3 3）蝸形凸輪蝸形凸輪傳動(dòng)傳動(dòng)特點(diǎn)：特點(diǎn)：n能夠得到在實(shí)際中所能遇到的任意能夠得到在實(shí)際中所能遇到的任意的轉(zhuǎn)位時(shí)間與靜止時(shí)間之比，其工的轉(zhuǎn)位時(shí)間與靜止時(shí)間之比，其工作時(shí)間系數(shù)比槽輪機(jī)構(gòu)小作時(shí)間系數(shù)比槽輪機(jī)構(gòu)小n能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)盤所要求的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)盤所要求的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律律n能夠用于工位數(shù)較多的設(shè)備上能夠用于工位數(shù)較多的設(shè)備上n凸輪棱邊的定位精度已經(jīng)能滿足要凸輪棱邊的定位精度已經(jīng)能滿足要求，不需加其它定位裝置求，不需加其它定位裝置n剛度高剛度高n裝配方便裝配方便n加工工作量大，成本高加工工作量大，成本高第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 85四、機(jī)械導(dǎo)向

55、機(jī)構(gòu)四、機(jī)械導(dǎo)向機(jī)構(gòu)功用：使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng)（功用：使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng)（導(dǎo)向?qū)颍?，并），并承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷（承受運(yùn)動(dòng)部件上的載荷（支承支承）。）。導(dǎo)軌副（簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌），包括兩部分組成：導(dǎo)軌副（簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌），包括兩部分組成：支承導(dǎo)軌（靜導(dǎo)軌）支承導(dǎo)軌（靜導(dǎo)軌）運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌（動(dòng)導(dǎo)軌）運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌（動(dòng)導(dǎo)軌） 第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 86（一）概述（一）概述導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)向精度高導(dǎo)向精度高耐磨性好耐磨性好疲勞和壓潰疲勞和壓潰足夠的剛度足夠的剛度低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性結(jié)構(gòu)工藝性好結(jié)構(gòu)工藝性好對(duì)溫度的敏感性小對(duì)溫度的敏感性小第二章第二章 機(jī)電

56、一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 87導(dǎo)軌種類導(dǎo)軌種類（1）按其接觸面的摩擦性質(zhì)可分為：）按其接觸面的摩擦性質(zhì)可分為：滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌（2）按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：）按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：開式開式-借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸面之間的接觸閉式閉式-只靠導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運(yùn)動(dòng)件與只靠導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸承導(dǎo)面之間的接觸第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 88導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)要點(diǎn)導(dǎo)軌副的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）根據(jù)工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型）根據(jù)工作條件，

57、選擇合適的導(dǎo)軌類型（2）選擇導(dǎo)軌的截面形狀，以保證導(dǎo)向精度選擇導(dǎo)軌的截面形狀，以保證導(dǎo)向精度（3）選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌結(jié)構(gòu)及尺寸）選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌結(jié)構(gòu)及尺寸（4）選擇導(dǎo)軌的補(bǔ)償及調(diào)整裝置）選擇導(dǎo)軌的補(bǔ)償及調(diào)整裝置（5）選擇合理的耐磨涂料、潤滑方法和防護(hù)裝置）選擇合理的耐磨涂料、潤滑方法和防護(hù)裝置（6）制訂保證導(dǎo)軌所必需的技術(shù)條件）制訂保證導(dǎo)軌所必需的技術(shù)條件第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 89（二）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌（二）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌一種以滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌，主要由一種以滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌，主要由導(dǎo)軌、滑塊、滾動(dòng)體等導(dǎo)軌、滑塊、滾動(dòng)體等組成。組成。在導(dǎo)軌與滑塊之間放置

58、若干在導(dǎo)軌與滑塊之間放置若干滾動(dòng)體滾動(dòng)體（滾珠、滾（滾珠、滾柱、滾針），使其摩擦性質(zhì)成為柱、滾針），使其摩擦性質(zhì)成為滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。當(dāng)滑塊移動(dòng)時(shí)，滑塊內(nèi)的當(dāng)滑塊移動(dòng)時(shí)，滑塊內(nèi)的 滾珠在導(dǎo)軌上的圓弧溝槽滾珠在導(dǎo)軌上的圓弧溝槽 滾動(dòng)并形成循環(huán)。滾動(dòng)并形成循環(huán)。第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 90滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)l承載能力大承載能力大l剛性強(qiáng)剛性強(qiáng)l壽命長壽命長l傳動(dòng)平穩(wěn)可靠傳動(dòng)平穩(wěn)可靠l具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 91滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的分類滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的分類 1按滾動(dòng)體的形狀分按滾動(dòng)體的形狀分

59、：鋼珠式和滾柱式兩種鋼珠式和滾柱式兩種2按導(dǎo)軌截面形狀分：矩形和梯形兩種按導(dǎo)軌截面形狀分：矩形和梯形兩種 3按滾道溝槽形狀分按滾道溝槽形狀分：?jiǎn)螆A弧和雙圓弧兩種，單圓單圓弧和雙圓弧兩種，單圓弧溝糟為兩點(diǎn)接觸，雙圓弧溝槽為四點(diǎn)接觸弧溝糟為兩點(diǎn)接觸，雙圓弧溝槽為四點(diǎn)接觸第二章第二章 機(jī)電一體化的單元技術(shù)機(jī)電一體化的單元技術(shù) 92（三）（三） 塑料導(dǎo)軌塑料導(dǎo)軌塑料導(dǎo)軌是在滑動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料而成的，提高了導(dǎo)塑料導(dǎo)軌是在滑動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料而成的，提高了導(dǎo)軌的抗振性、耐磨性、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。軌的抗振性、耐磨性、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。1、塑料導(dǎo)軌軟帶、塑料導(dǎo)軌軟帶n貼塑導(dǎo)軌，用于與鑄鐵導(dǎo)軌或淬硬的鋼導(dǎo)軌相配合的貼

60、塑導(dǎo)軌，用于與鑄鐵導(dǎo)軌或淬硬的鋼導(dǎo)軌相配合的動(dòng)導(dǎo)軌上貼一層塑料導(dǎo)軌軟帶。動(dòng)導(dǎo)軌上貼一層塑料導(dǎo)軌軟帶。n這種導(dǎo)軌軟帶的材料以聚四氟乙烯為基體，加入青銅這種導(dǎo)軌軟帶的材料以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬和石墨等填充劑混合燒結(jié)，并做成軟帶。粉、二硫化鉬和石墨等填充劑混合燒結(jié)，并做成軟帶。n常用有兩種：美國常用有兩種：美國Shanban公司研制的公司研制的Turcite-B和我和我國研制的國研制的FSF軟帶。軟帶。n特點(diǎn)特點(diǎn) ：摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定，動(dòng)靜摩擦系數(shù)相近，吸收摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定，動(dòng)靜摩擦系數(shù)相近，吸收振動(dòng)，耐磨性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，維護(hù)修理方便，經(jīng)濟(jì)振動(dòng)，耐磨性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，維護(hù)修理方