哈工大《機械機構創(chuàng)新設計及應用》大作業(yè)及論文第二題資料

1、機械機構創(chuàng)新設計及應用大作業(yè)（2014年春季學期）大作業(yè)一題目：設計題目2偏載力矩配平機構設計大作業(yè)二題目：題目2消除滾動螺旋傳動消除間隙的方法姓 名王碩學 號1110811002班 級1108110專 業(yè)機械電子專業(yè)報告提交日期2014年6月12日哈爾濱工業(yè)大學機電工程學院2機械機構創(chuàng)新設計及應用大作業(yè)大作業(yè)要求1. 完成課堂布置的2道大作業(yè)題，拒絕雷同和抄襲，否則均為零分；2. 大作業(yè)最好包含自己的體會等；3. 大作業(yè)統(tǒng)一用該模板撰寫，字數(shù)不限，表達清晰完整即可；4. 正文格式：小四號字體，行距為1.25倍行距；5. 用A4紙雙面打?。ü?jié)約用紙）；左側裝訂，1枚釘；6. 大作業(yè)需同時提交打

2、印稿和電子文檔予以存檔，電子文檔由班長收齊（缺電子文檔得零分），統(tǒng)一發(fā)送至：shanxiaobiao；7. 此頁不得刪除。評語：大作業(yè)一成績（10分，占10%）：教師簽名：大作業(yè)二成績（10分，占10%）：總成績（20分，占20%）： 年 月 日設計題目2偏載力矩配平機構設計1設計要求1) 一水平轉動軸系存在偏載，偏載力矩300Nm2) 轉動軸轉角范圍0150°3) 轉動軸最大轉速300°/s2需完成工作1) 完成原理設計，給出原理圖2) 完成設計計算3) 完成大致的結構設計及說明包含的主要的零部件參數(shù)及其功能一、 原理設計系統(tǒng)存在偏載力矩，考慮采用氣缸帶動齒條與軸系的齒輪

3、配合來消除系統(tǒng)偏載力矩，由于采用汽缸推動存在不平行度誤差，所以考慮在汽缸與基座處加一球形鉸鏈消除不平行誤差。轉動軸轉角范圍決定齒條長度，轉動軸最大速度決定采用的氣缸的伸出速度。原理圖如下圖所示二、 設計計算選取斜齒輪，齒輪模數(shù)為，齒數(shù)為，螺旋角為，根據(jù)計算得齒輪分度圓直徑, ;齒輪轉過角度，,齒條行程，汽缸推力，；氣缸推進速度，三、選取主要零件的型號齒條：選取ATLANTA公司的斜齒齒條，HPR高精度齒條，該齒條適用于與導軌配合的機床情況，具體型號如下： HPR 29 30 100型斜齒齒條，模數(shù)3，長度1000mm，齒數(shù)100；氣缸：選取SMC公司的汽缸，選取薄型缸帶導CQM系列汽缸，標準如

4、下圖最終選取，C QM B 100 TF -150, 缸徑100mm，滿足推力要求，速度300mm/s滿足要求，行程150mm。球形鉸鏈：選取天津瑞基公司生產的球形鉸鏈，選取QJ-60型球形鉸鏈即可，球柄直徑20mm，輸出臂厚度25mm，長度41?？偨Y感受：這次的大作業(yè)設計讓我感觸良多，我這個題應該是唯一一個沒有原理圖的，所以拿到題我就和同組的成員討論怎么做。后來在以前留過的一個老師提出要有興趣自主完成的小作業(yè)中找到了影子，才算確定下方案。計算過程中，又遇到很多麻煩，SMC型氣缸的參數(shù)局限太多，行程大的力小，力夠的速度不足，最終經過一次次修改終于確定了一個可以用的型號，期間的痛苦只有做過才能理

5、解。感謝老師這次的大作業(yè)，讓我得到了又一次充分的鍛煉，不管是從設計，計算還是網上找資料，查型，選手冊，這一次的經歷確實很重要。消除滾動螺旋傳動消除間隙的方法摘要：滾動螺旋傳動是生產中常見的一種傳動方式，其具有傳動比大，效率高等優(yōu)點。但是由于裝配或加工誤差，會造成滾動傳動中出現(xiàn)間隙，這將影響傳動的精度，所以在實際應用中消除滾動螺旋傳動間隙是很重要的，本文將簡要說明幾種常見的方法。關鍵詞：滾動螺旋傳動、間隙、預緊、雙螺母查齒式一、滾動螺旋傳動用滾動體在螺紋工作面間實現(xiàn)滾動摩擦的螺旋傳動，又稱滾珠絲杠傳動.滾動體通常為滾珠，也有用滾子的。滾動螺旋傳動的摩擦系數(shù)、效率、磨損、壽命、抗爬行性能、傳動精度

6、和軸向剛度等雖比靜壓螺旋傳動稍差，但遠比滑動螺旋傳動為好。滾動螺旋傳動的效率一般在90%以上。它不自鎖，具有傳動的可逆性；但結構復雜，制造精度要求高，抗沖擊性能差。它已廣泛地應用于機床、飛機、船舶和汽車等要求高精度或高效率的場合。滾動螺旋傳動的結構型式，按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內循環(huán)。外循環(huán)的導路為一導管,將螺母中幾圈滾珠聯(lián)成一個封閉循環(huán)。內循環(huán)用反向器，一個螺母上通常有24個反向器，將螺母中滾珠分別聯(lián)成24個封閉循環(huán)，每圈滾珠只在本圈內運動。外循環(huán)的螺母加工方便，但徑向尺寸較大。為提高傳動精度和軸向剛度，除采用滾珠與螺紋選配外，常用各種調整方法以實現(xiàn)預緊。圖一、滾珠絲杠循環(huán)方式二、特點滑動絲

7、杠副和驅動力相比1/3由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅動力矩達到1/3以下,即達到同樣運動結果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。高精度的保證滾珠絲杠副是一般是用世界最高水平的機械設備連貫生產出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度、濕度進行了嚴格的控制，由于完善的品質管理體制使精度得以充分保證。微量進給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微量進給。無側隙、剛性高滾珠絲杠副可以加與預壓,由于預壓力可使軸向間隙達到負

8、值,進而得到較高的剛性(滾珠絲杠內通過給滾珠加予壓力,在實際用于機械裝置等時,由于滾珠的斥力可使螺母部分的剛性增強)。高速進給可能滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。三、滾珠絲杠副的調整方法 滾珠絲杠螺紋副的調整主要是對絲杠螺紋副軸向間隙進行消除。軸向間隙是指絲杠和螺母在無相對轉動時，兩者之間的最大軸向竄動量。除了結構本身的游隙之外，在施加軸向載荷后，軸向變形所造成的竄動量也包括在其中。一般在機加工過程中消除滾珠絲杠螺紋副的軸向間隙，滿足加工精度要求的辦法有兩種：3.1軟調整法： 在加工程序中加入刀補數(shù)，刀補數(shù)等于所測得的軸向間隙數(shù)或是調整數(shù)控機床系統(tǒng)軸向間隙參數(shù)的數(shù)值

9、。但這都是治標不治本的辦法。因為滾珠絲杠螺紋副的軸向間隙事實上仍是存在的，只是在走刀時或工作臺移動時多運行一段距離而已。由于間隙的存在會使絲杠螺紋副在工作中加速損壞，還會使機床震動加劇；噪聲加大；機床精加工期縮短等。3.2硬調整法：是使用機械性的方法使絲杠螺紋副間隙消除，實現(xiàn)真正的無間隙進給。此種辦法對機床的日常工作維護也是相當重要的。是解決機床間隙進給的根本辦法。但相對軟調整過程要復雜一些，并需經過多次調整，才可達到理想的工作狀態(tài)。在此我主要對滾珠絲杠螺紋副的硬性間隙調整作較詳細地介紹。 滾珠絲杠螺紋副一般是通過調整預緊力來消除間隙（硬調整）的，消除間隙時要注意考慮以下情況：預加力能夠有效地

10、減小彈性變形所帶來的軸向位移，但不可過大或過小。過大的預緊力將增加滾珠之間和滾珠與絲母、絲杠間的磨擦阻力，降低傳動效率，使?jié)L珠、絲母、絲杠過早磨損或破壞，使絲杠螺紋副壽命大為縮短。預緊力過小時會造成機床在工作時滾珠絲杠螺紋副的軸向間隙量沒有得到消除或沒有完全消除。使工件的加工精度達不到要求。所以，滾珠絲杠螺紋副一般都要經過多次調整才能保證在最大軸向載荷下，既消除了間隙，又能靈活運轉。(1)滾珠絲杠螺紋副軸向間隙的測得要進行軸向間隙的調整的第一步是得知滾珠絲杠螺紋副是否已有軸向間隙和該間隙的數(shù)值?？刹捎靡韵路椒ǐ@得：使用磁力千分表,將其固定于機床某一固定位置。將表針貼于任意方向工作臺的一個側面，

11、表針要位于工作臺移動方向的同向直線上。記下千分表數(shù)值。然后使此方向的工作臺向遠離表針的距離移動大約2550cm再返回程序中原來對表時的工作臺位置。再次對千分表進行讀數(shù)。把兩個數(shù)值進行比較，若差值為零，說明滾珠絲杠螺紋副目前還沒有間隙，若差值不是零，說明滾珠絲杠螺紋副已存在間隙，其差值就是此方向工作臺所對應的絲杠螺紋副所需要調整的間隙量。當然，測得絲杠螺紋副軸向間隙量的辦法并不只此一種，在此介紹的辦法只是一種較簡便的辦法。(2)雙螺母齒差式絲杠螺母結構的調整單螺母加過盈調整間隙的結構已少見,目前主要采用雙螺母結構消除間隙。雖然雙螺母齒差調隙式滾珠絲杠螺紋副的結構較為復雜，但調整操作方便，通過簡單

12、的計算就可獲得精確的調整量，是目前應用最為廣泛的一種結構，現(xiàn)就以它為例進行介紹。 雙螺母齒差調隙式絲杠螺紋副結構:如圖二圖二、雙螺母齒差調隙式絲杠螺紋副結構圖兩個螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪,而且齒數(shù)差為1,既:Z2-Z1=1,兩個內圈齒數(shù)相同,并用螺釘和銷釘固定在螺母的兩端.調整時先將內齒圈取出,根據(jù)間隙的大小,使兩個螺母分別在相同方向上轉過一個齒或幾個齒,這樣就使這兩個螺母彼此在軸向上接近了一個相應的距離(因為兩邊的齒數(shù)是差是1,所以實際轉過的角度是不同的).間隙的消除量()可用下式計算；=nt/ Z2Z1或 n=Z2Z1/t式中n-兩個螺母在同一方向轉過的齒數(shù);Z2，Z1 -齒輪的齒數(shù).

13、滾珠絲杠螺紋副副的調整限度是：使數(shù)控機床在額定滿載情況下剛好實現(xiàn)無間隙進給為最佳狀態(tài)。(3)墊片調隙式：通常用螺釘來連接滾珠絲杠兩個螺母的凸緣，并在凸緣間加墊片。調整墊片的厚度使螺母產生軸向位移，以達到消除間隙和產生預拉緊力的目的。這種結構的特點是構造簡單、可靠性好、剛度高以及裝卸方便。但調整費時，并且在工作中不能隨意調整，除非更換厚度不同的墊片。(4)螺紋調隙式：其中一個螺母的外端有凸緣而另一個螺母的外端沒有凸緣而制有螺紋，它伸出套筒外，并用兩個圓螺母固定著。旋轉圓螺母時，即可消除間隙，并產生預拉緊力，調整好后再用另一個圓螺母把它鎖緊。四、滾珠絲杠的應用滾珠絲杠軸承為適應各種用途，提供了標準

14、化種類繁多的產品。廣泛應用于機床，滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導管式、循環(huán)器式、端蓋式。預壓方式有定位預壓（雙螺母方式、位預壓方式）、定壓預壓?？筛鶕?jù)用途選擇適當類型。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從CO-C的6個等級）和經高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承（精度分為從C7-C10的3個等級）。另外，為應付用戶急需交貨的情況，還有已對軸端部進行了加工的成品，可自由對軸端部進行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠軸承。作為此軸承的周邊零部件，在使用所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標準化了，可供用戶選擇使用。滾珠絲杠軸承以多年來所累積制品技術為基礎，從材料、熱外理、制造、檢查至出貨

15、，都是以嚴謹?shù)钠繁Ｖ贫葋砑右怨芾?，因此具有高信賴性。主要應用于：超高DN值滾珠絲杠：高速工具機，高速綜合加工中心機；端蓋式滾珠絲杠：快速搬運系統(tǒng)，一般產業(yè)機械，自動化機械；高速化滾珠絲杠：CNC機械、精密工具機、產業(yè)機械、電子機械、高速化機械；精密研磨級滾珠絲杠：CNC機械，精密工具機，產業(yè)機械，電子機械，輸送機械，航天工業(yè)，其它天線使用的致動器、閥門開關裝置等；螺帽旋轉式（R1）系列滾珠絲杠：半導體機械、產業(yè)用機器人、木工機、鐳射加工機、搬送裝置等；軋制級滾珠絲杠：低摩擦、運轉順暢的優(yōu)點，同時供貨迅速且價格低廉；重負荷滾珠絲杠：全電式射出成形機、沖壓機、半導體制造裝置、重負荷制動器、產業(yè)機械、鍛壓機械。五、結束語：滾珠絲杠傳動具有很多優(yōu)良特性，在解決了間隙導致的精度問題之后，滾動絲杠螺紋副在數(shù)控機床上的使用，較普通機床更加滿足了機加工的要求，隨著滾動絲杠螺紋副在數(shù)控