自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)介紹課件

自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)1.自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成2.液壓和氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)3.機(jī)械傳動(dòng)方式簡(jiǎn)介4.伺服電機(jī)選型1.自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成2一、自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量節(jié)約能源及材料消耗提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率改善勞動(dòng)條件和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度能使企業(yè)擺脫員工對(duì)產(chǎn)品熟練程度的依賴性自動(dòng)化設(shè)備在實(shí)際生活中的應(yīng)用用機(jī)械來(lái)代替人工做動(dòng)力的自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程及業(yè)務(wù)處理過(guò)程中由檢測(cè),控制,計(jì)算等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的大量信息處理的自動(dòng)化技術(shù).一、自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)3自動(dòng)化設(shè)備的組成一、機(jī)械部分1.原動(dòng)機(jī)主要包括電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等.2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要包括機(jī)械傳動(dòng)(帶傳動(dòng),鏈傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)等),氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng).在實(shí)際的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，是它們中兩者或三者的結(jié)合.氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)在工業(yè)特別在輕工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它是接下來(lái)要重點(diǎn)討論的一個(gè)課題。3.定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)它能使工件在設(shè)備上的位置實(shí)現(xiàn)唯一性,使裝配件與被裝配件之間的自由度得到合理的控制,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和裝配.它也是接下來(lái)要重點(diǎn)討論的一個(gè)課題。自動(dòng)化設(shè)備的組成44.控制和調(diào)節(jié)裝置這里談的控制與接下來(lái)電器中的控制是不一樣的,這里主要是一些液壓和氣壓控制回路，速度控制回路及方向控制回路5.執(zhí)行元件主要包括氣缸,馬達(dá),油缸,真空吸盤及機(jī)械手等6.輔助裝置它們主要包括一些油箱,過(guò)濾器,蓄能器,消聲器和油霧器,管路和管接頭等.二、電氣部分1.自動(dòng)控制系統(tǒng)----匯編語(yǔ)言,單片機(jī)及PLC程序2.自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的的檢測(cè)和執(zhí)行元器件檢測(cè)元件主要有傳感器,接近開關(guān),行程開關(guān),編碼器及磁感應(yīng)開關(guān)等.執(zhí)行元器件主要包括步進(jìn)電機(jī),伺服電機(jī),真空發(fā)生器及磁粉離合器等。4.控制和調(diào)節(jié)裝置這里談的控制與接下來(lái)電器中5二、液壓和氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)一.液壓和氣壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用液壓傳動(dòng)有很多突出的特點(diǎn),因此它的應(yīng)用非常廣泛,如一般工業(yè)的塑料加工機(jī)械,壓力機(jī)械,機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械,農(nóng)業(yè)機(jī)械,汽車等；鋼鐵工業(yè)中的冶金機(jī)械,提升裝置,軋輥調(diào)整裝置等.氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用也相當(dāng)普遍,許多機(jī)器設(shè)備中都有氣壓傳動(dòng)系統(tǒng),在工業(yè)各領(lǐng)域,如機(jī)械,電子.鋼鐵,運(yùn)輸車輛及制造,橡膠,紡織,化工,食品,包裝,印刷和煙草等領(lǐng)域氣壓傳動(dòng)技術(shù)已成為基本組成部分.二、液壓和氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)一.液壓和氣壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用6液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)與電動(dòng)機(jī)相比,在同等體積下,液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力,也就是說(shuō)在同等的功率下,液壓裝置的體積小,重量輕.液壓裝置工作平穩(wěn),換向沖擊小,便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向.液壓裝置很容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù),能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑,使用壽命長(zhǎng).液壓裝置容易作到對(duì)速度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)還可以在工作中進(jìn)行.液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,很方便對(duì)液體的流動(dòng)方向,壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制,并能很容易地和電氣,電子控制和氣壓控制結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和操作.液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化,標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,便于設(shè)計(jì),制造和推廣使用由于液壓傳動(dòng)中的泄露和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比.液壓傳動(dòng)有很多的能量損失(泄露損失,沿程壓力損失,局部壓力損失等),因此傳動(dòng)效率相對(duì)很低.液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感,不宜在較高或較低的溫度下工作.液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易診斷.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)7氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣,它取之不盡用之不竭,用后的空氣可以排到大氣中去,不會(huì)污染環(huán)境.氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)粘度很低,所以流動(dòng)阻力很小,壓力損失小,可以便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送.氣壓傳動(dòng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好,在易燃,易爆,多塵埃,強(qiáng)輻射,振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境下仍能可靠地工作.氣壓傳動(dòng)動(dòng)作速度及反應(yīng)快.液壓油在管道中的流動(dòng)速度一般為1~5m/s, 而氣體流速可以大于10m/s,甚至接近聲速,因此在0.02~0.03s內(nèi)即可以達(dá)到所要求的工作壓力和速度.氣壓傳動(dòng)有較好的自保持能力.即使壓縮機(jī)停止工作,氣閥關(guān)閉,氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)仍能維持一個(gè)穩(wěn)定的氣壓.而液壓傳動(dòng)要維持一定的壓力,需要能源裝置或在系統(tǒng)中增加蓄能器.氣壓傳動(dòng)在一定的超負(fù)載工況下也能保證系統(tǒng)安全工作,不易發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力低.工作氣壓一般在0.2-1Mpa之間,比較常用的0.4Mpa左右.由于空氣的可壓縮性大,因此氣壓傳動(dòng)的速度穩(wěn)定性差,很難控制系統(tǒng)的位置精度.氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲大,尤其是排氣時(shí),需加銷聲器.氣壓傳動(dòng)工作介質(zhì)本身沒有潤(rùn)滑性,需加油霧器進(jìn)行潤(rùn)滑.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)8二.液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成1.液壓系統(tǒng)的基本組成它由油箱,過(guò)濾器,液壓泵,溢流閥,開停閥,節(jié)流閥,換向閥和液壓缸組成.二.液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成92.氣壓系統(tǒng)的基本組成它由空氣壓縮機(jī),后冷卻器,除油器,干燥氣,儲(chǔ)氣罐,過(guò)濾器,減壓閥,壓力表,油霧器,換向閥和氣缸組成.

在實(shí)際的應(yīng)用中,除油器,減壓閥和油霧器做成一個(gè)整體,稱為氣源處理三聯(lián)件.AIRTAC氣動(dòng)產(chǎn)品里的代號(hào)為AFR2.氣壓系統(tǒng)的基本組成10三.液壓和氣壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件1.液壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是油缸,氣壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是氣缸.2.油缸和氣缸的品牌進(jìn)口的:AIRTAC(臺(tái)灣亞德克),SMC(日本),英國(guó)的諾冠,美國(guó)的派克等國(guó)產(chǎn)的:佛山的實(shí)用,肇慶的方大等3.油缸和汽缸的基本參數(shù)結(jié)構(gòu)型式缸徑行程安裝方式三.液壓和氣壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件11雙軸復(fù)動(dòng)型氣缸雙軸復(fù)動(dòng)型氣缸12單軸彈簧壓出型氣缸單軸彈簧壓出型氣缸13氣缸的工作條件如上圖氣缸常用的缸徑和行程如上圖氣缸的工作條件如上圖14四.液壓和氣壓傳動(dòng)的控制調(diào)節(jié)元件1.方向控制閥單向閥分為普通單向閥,液控單向閥,梭閥和雙壓閥.換向閥復(fù)動(dòng)氣缸常采用兩位五通電磁換向閥,單動(dòng)氣缸常采用兩位三通電磁換向閥,油缸的換向閥常采用三位五通閥,油缸的換向閥需要有中位功能.2.壓力控制閥主要有溢流閥,減壓閥,順序閥和壓力繼電器3.流量控制閥主要有節(jié)流閥和調(diào)速閥等.調(diào)速閥實(shí)際上是一個(gè)節(jié)流閥和等差減壓閥的組合體四.液壓和氣壓傳動(dòng)的控制調(diào)節(jié)元件15五.液壓和氣壓傳動(dòng)的輔助元件1.蓄能器和儲(chǔ)氣罐液壓傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用蓄能器,氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用儲(chǔ)氣罐.2.過(guò)濾器主要分為粗過(guò)濾器,普通過(guò)濾器和精過(guò)濾器三種.3.油箱,熱交換器,壓力表,油霧器和銷聲器.六.液壓和氣壓傳動(dòng)回路1.方向控制回路它主要分為一般方向控制回路和復(fù)雜方向控制回路.一般方向控制回路:一個(gè)換向閥控制一個(gè)汽缸或油缸.復(fù)雜方向控制回路:時(shí)間控制制動(dòng)式和行程控制制動(dòng)式兩種2.壓力控制回路.它主要分為調(diào)壓回路,減壓回路,增壓回路,保壓回路,卸荷回路,平衡回路和釋壓回路等組成.五.液壓和氣壓傳動(dòng)的輔助元件163.速度控制回路它主要有節(jié)流式調(diào)速回路,調(diào)速閥式調(diào)速回路,容積式調(diào)速回路,容積節(jié)流式調(diào)速回路,快速回路和速度換接回路.速度換接回路在后面的章節(jié)中介紹.4.多缸運(yùn)動(dòng)控制回路它主要包括順序運(yùn)動(dòng)回路,同步運(yùn)動(dòng)回路和運(yùn)動(dòng)互不干擾回路.順序運(yùn)動(dòng)回路在后面的章節(jié)中介紹.5.其他控制回路主要有氣壓延時(shí)回路和氣壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)回路.氣壓延時(shí)回路是一個(gè)兩位三通氣控閥和一個(gè)單向節(jié)流閥組成.氣壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)回路在后面的章節(jié)中介紹.3.速度控制回路17七.典型的氣壓回路案例分析1.行程閥控制的單往復(fù)回路系統(tǒng)原理圖見右圖.功能簡(jiǎn)介:按下手動(dòng)換向1的手柄，氣控?fù)Q向閥3切換，氣缸右行，當(dāng)撞塊碰下行程閥2，氣控?fù)Q向閥3復(fù)位，氣缸自動(dòng)退回.七.典型的氣壓回路案例分析182.行程閥控制的連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路系統(tǒng)原理圖見右圖功能簡(jiǎn)介:當(dāng)按下手動(dòng)換向閥1的手柄,氣控?fù)Q向閥4切換,氣缸右行,此時(shí)由于二位二通機(jī)動(dòng)換向閥3復(fù)位而將控制氣路斷開,氣控?fù)Q向閥4不能復(fù)位.當(dāng)活塞繼續(xù)前行到終點(diǎn),撞塊碰下二位二通機(jī)動(dòng)換向閥2時(shí),氣控?fù)Q向閥4中的空氣經(jīng)閥排出,氣控?fù)Q向閥4在彈簧的作用下復(fù)位,氣缸自動(dòng)返回.當(dāng)活塞返回到終點(diǎn)時(shí),壓下機(jī)動(dòng)換向閥3,氣控?fù)Q向閥4再次切換,重復(fù)上述循環(huán)動(dòng)作,只有斷開手動(dòng)換向閥1,方可使連續(xù)往復(fù)動(dòng)作的的活塞返回到原位置時(shí)停止.2.行程閥控制的連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路193.行程開關(guān)和電磁閥控制的順序運(yùn)動(dòng)回路系統(tǒng)原理圖如上圖功能簡(jiǎn)介:電磁換向閥7通電后,左氣缸按箭頭①的方向右行,當(dāng)它右行到預(yù)定的位置時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)2,發(fā)出信號(hào)使電磁閥8的電磁鐵通電,右氣缸按箭頭②的方向右行.當(dāng)它右行到預(yù)定的位置時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)4,發(fā)出信號(hào)使電磁閥7的電磁鐵斷電,左氣缸按箭頭③的方向左行,當(dāng)它左行到原位時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)1,發(fā)出信號(hào)使電磁閥8的電磁鐵斷電,左氣缸按箭頭④的方向左行,當(dāng)它左行到原位時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)3,發(fā)出信號(hào)表明整個(gè)工作循環(huán)結(jié)束.3.行程開關(guān)和電磁閥控制的順序運(yùn)動(dòng)回路20

包括引導(dǎo)和支承執(zhí)行部件的導(dǎo)軌、絲杠螺母副、齒輪齒條副、蝸桿蝸輪副、鏈輪鏈條副、皮帶傳動(dòng)副及其支承部件等。設(shè)計(jì)和選用機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮以下問(wèn)題：

(1)減少摩擦阻力如采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。

(2)提高傳動(dòng)精度和剛度、消除傳動(dòng)間隙傳動(dòng)精度和剛度主要取決于絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副及其支承結(jié)構(gòu)的剛度。傳動(dòng)間隙主要來(lái)自傳動(dòng)齒輪副、蝸桿副、絲杠螺母副等。

(3)減小運(yùn)動(dòng)慣量傳動(dòng)元件的慣量對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性都有影響。在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的慣量。三、機(jī)械傳動(dòng)方式簡(jiǎn)介包括引導(dǎo)和支承執(zhí)行部件的導(dǎo)軌、絲杠螺母副、齒21傳動(dòng)齒輪副一、設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪副應(yīng)考慮的問(wèn)題

進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)裝置，是為了使絲杠、工作臺(tái)的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重；還可使高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的伺服驅(qū)動(dòng)裝置的輸出變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大扭矩，以適應(yīng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件的需要。在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)考慮的問(wèn)題：

1.應(yīng)又足夠的強(qiáng)度和精度；

2.應(yīng)綜合考慮其速比分配及傳動(dòng)級(jí)數(shù)對(duì)傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和執(zhí)行件的轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。增加傳動(dòng)級(jí)數(shù)，可以減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。但級(jí)數(shù)增加，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低了傳動(dòng)效率，增大了噪聲；同時(shí)也加大了傳動(dòng)間隙和摩擦損失，對(duì)伺服系統(tǒng)不利。傳動(dòng)齒輪副一、設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪副應(yīng)考慮的問(wèn)題進(jìn)給22二、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施(一)存在間隙的危害：

1.在開環(huán)系統(tǒng)中會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位移值滯后于指令值；反向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反向死區(qū)，影響加工精度。

2.在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有反饋?zhàn)饔茫瑴罅靠傻玫窖a(bǔ)償，但反向時(shí)會(huì)使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定。(二)調(diào)整方法

1.剛性調(diào)整法剛性調(diào)整法是調(diào)整后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整法。因此，齒輪的周節(jié)公差及齒厚要嚴(yán)格控制，否則影響傳動(dòng)的靈活性。這種調(diào)整方法結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且有較好的傳動(dòng)剛度。二、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施(一)存在間隙的危23(1)偏心軸調(diào)整法

通過(guò)調(diào)整偏心套來(lái)改變齒輪1和齒輪2之間的中心距，從而消除了齒側(cè)間隙。偏心調(diào)整法的原理圖齒輪1齒輪2偏心套(1)偏心軸調(diào)整法通過(guò)調(diào)整偏心套來(lái)改變齒輪124(2)軸向墊片調(diào)整法齒輪1齒輪2墊片軸向墊片調(diào)整法的原理圖

要改變墊片的厚度就能改變齒輪2和齒輪1的軸向相對(duì)位置，從而消除了齒側(cè)間隙。(2)軸向墊片調(diào)整法齒輪1齒輪2墊片軸向墊片調(diào)整法的25

2.柔性調(diào)整法

(1)軸向壓簧調(diào)整法用螺母來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的軸向壓力，使齒輪1和2的左、右齒面分別與寬斜齒輪齒槽的左右側(cè)面貼緊。彈簧力需調(diào)整適當(dāng)，過(guò)松消除不了間隙，過(guò)緊則齒輪磨損過(guò)快。薄斜齒輪1薄斜齒輪2彈簧鍵螺母軸寬斜齒輪軸向壓簧調(diào)整法

該法是調(diào)整之后齒側(cè)間隙仍可自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整法。一般采用調(diào)整壓力彈簧的壓力來(lái)消除齒側(cè)間隙，但這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大、傳動(dòng)剛度低，傳動(dòng)平穩(wěn)性也差。2.柔性調(diào)整法(1)軸向壓簧調(diào)整法薄斜齒輪126(2)周向壓簧調(diào)整法

轉(zhuǎn)動(dòng)螺母調(diào)整彈簧的拉力可以使薄片齒輪錯(cuò)位，即兩片薄齒輪1、2的左、右齒面分別與寬齒輪齒槽的右、左貼緊，消除了齒側(cè)間隙。凸耳彈簧凸耳螺釘螺母薄齒輪2薄齒輪1周向壓簧調(diào)整法(2)周向壓簧調(diào)整法轉(zhuǎn)動(dòng)螺母調(diào)整彈簧的拉力可以27滾珠絲杠螺母副

滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置。一、工作原理與特點(diǎn)絲杠滾珠螺母滾珠回路滾珠絲杠工作原理圖

在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)28

滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：

1.摩擦小，效率高，發(fā)熱少；

2.絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高了傳動(dòng)剛度；

3.運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；

4.磨損小、壽命長(zhǎng)、精度保持性好；

5.不能自鎖，有可逆性，絲杠立式使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置。二、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式

常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：二、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方291．外循環(huán)插管式回珠器插管式回珠器外循環(huán)方式

每一列鋼珠轉(zhuǎn)幾圈后經(jīng)插管回珠器返回。插管式回珠器位于螺母之外，稱為外循環(huán)。

外循環(huán)結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，其滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲也較大。1．外循環(huán)插管式回珠器插管式回珠器外循環(huán)方式30DCBA反向回珠器內(nèi)循環(huán)方式DACB

鋼珠從A點(diǎn)走向B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)然后經(jīng)返向回珠器4從螺紋的頂上回到A點(diǎn)。螺紋每一圈形成一個(gè)鋼珠的循環(huán)閉路?；刂槠魈幱诼菽钢畠?nèi)，稱為內(nèi)循環(huán)。2.內(nèi)循環(huán)

其結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，返回滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，不能用于多頭螺紋。DCBA反向回珠器內(nèi)循環(huán)方式DACB鋼珠從A31三、滾珠絲杠螺母副的選用

目前我國(guó)滾珠絲杠螺母副的精度標(biāo)準(zhǔn)為四級(jí)：普通級(jí)P、標(biāo)準(zhǔn)級(jí)B、精密級(jí)J和超精密級(jí)C。普通數(shù)控機(jī)床可選用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)B，精密數(shù)控機(jī)床可選精密級(jí)J或超精密級(jí)C。

在設(shè)計(jì)和選用滾珠絲杠螺母副時(shí)，首先要確定螺距t、名義直徑D0、滾珠直徑d0等主要參數(shù)。

D0愈大，絲杠承載能力和剛度愈大。為了滿足傳動(dòng)剛度和穩(wěn)定性的要求，通常D0應(yīng)大于絲杠長(zhǎng)度的1/30~1/35，根據(jù)D0值選取盡量較大的螺距t。滾珠直徑d0對(duì)承載能力有直接影響，應(yīng)盡可能取較大的數(shù)值。一般d0

0.6t，其最后尺寸按滾珠標(biāo)準(zhǔn)選用。三、滾珠絲杠螺母副的選用目前我國(guó)滾珠絲杠螺母32(三)滾珠絲杠螺母副的支承形式和制動(dòng)方式1.支承形式(1)一端裝止推軸承一端裝止推軸承

這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，僅適應(yīng)于短絲杠，如數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)中。(三)滾珠絲杠螺母副的支承形式和制動(dòng)方式1.支承形式33(2)一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承

滾珠絲杠較長(zhǎng)時(shí)，一端裝止推軸承固定，另一自由端裝向心球軸承。為了減少絲杠熱變形的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源(如液壓馬達(dá))及絲杠上的常用段。一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承(2)一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承34兩端裝止推軸承(3)兩端裝止推軸承

將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，有助于提高傳動(dòng)剛度。但這種安裝方式對(duì)熱伸長(zhǎng)較為敏感。兩端裝止推軸承(3)兩端裝止推軸承將止推軸35(4)兩端裝止推軸承及向心袖軸承兩端裝止推軸承及向心袖軸承

為了提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承和向心球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠的熱變形轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計(jì)時(shí)要注意提高止推軸承的承載能力和支架剛度。(4)兩端裝止推軸承及向心袖軸承兩端裝止推軸承及向心袖軸承362.制動(dòng)方式

滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率很高，但不能自鎖，用在垂直傳動(dòng)或水平放置的高速大慣量傳動(dòng)中，必須裝有制動(dòng)裝置。常用的制動(dòng)方法有超越離合器、電磁摩擦離合器或者使用具有制動(dòng)裝置的伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)。滾珠絲杠必須采用潤(rùn)滑油或鋰基油脂進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)要采用防塵密封裝置。如用接觸式或非接觸密封圈，螺旋式彈簧鋼帶，或折疊式塑性人造革防護(hù)罩，以防塵土及硬性雜質(zhì)進(jìn)入絲杠。2.制動(dòng)方式滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率很高，但37導(dǎo)軌

一、對(duì)導(dǎo)軌的基本要求

導(dǎo)軌的功用概括為起導(dǎo)向和支承作用，在設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：

1.有一定的導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是指機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的直線性(對(duì)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌)或真圓性(對(duì)圓運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌)及它與有關(guān)基面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。

2.有良好的精度保持性精度保持性是指導(dǎo)軌能否長(zhǎng)期保持原始精度，喪失精度保持性的主要因素是由于導(dǎo)軌的磨損、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式及支承件材料的穩(wěn)定性有關(guān)。數(shù)控機(jī)床常采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌。導(dǎo)軌導(dǎo)軌的功用概括為起導(dǎo)向和支承作用，在設(shè)計(jì)38

3.有足夠的剛度導(dǎo)軌的剛度主要決定于其類型、結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小點(diǎn)軌與床身的聯(lián)接方式，導(dǎo)軌材料和表面加工質(zhì)量等。數(shù)控機(jī)床常采用加大導(dǎo)軌截面積的尺寸，或在主導(dǎo)軌外添加輔助導(dǎo)軌來(lái)提高剛度。

4.有良好的摩擦特性導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)要小，而且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)應(yīng)盡量接近，以減小摩擦阻力和導(dǎo)軌熱變形，使運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)，低速無(wú)爬行，這對(duì)數(shù)控機(jī)床特別重要。

5.導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)工藝性要好，便于制造和裝配，便于檢驗(yàn)、調(diào)整和維修，有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑措施等。3.有足夠的剛度導(dǎo)軌的剛度主要決定39二、滾動(dòng)導(dǎo)軌

滾動(dòng)導(dǎo)軌就是在導(dǎo)軌工作面間安裝滾動(dòng)件，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。其優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小、摩擦發(fā)熱小、運(yùn)動(dòng)靈活、精度保持性好、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。缺點(diǎn)是滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，抗震性差。

滾動(dòng)導(dǎo)軌常用的滾動(dòng)體有滾珠、滾柱、滾針，特點(diǎn)是：滾珠導(dǎo)軌的承載能力小，剛度低，適用于運(yùn)動(dòng)部件重量不大，顛覆力矩較小的設(shè)備。滾柱導(dǎo)軌的承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的設(shè)備。滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)是滾針尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于導(dǎo)軌尺寸受到限制的設(shè)備。二、滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌就是在導(dǎo)軌工作面間安裝滾401.滾動(dòng)導(dǎo)軌塊(一)工作原理支承導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌擋板擋板滾子移動(dòng)件移動(dòng)件螺釘支承塊滾子滾動(dòng)導(dǎo)軌塊

滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的特點(diǎn)是剛度高、承載能力大、便于裝拆。1.滾動(dòng)導(dǎo)軌塊(一)工作原理支承導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌擋板擋板滾子412.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌

導(dǎo)軌條安裝在床身上，滑塊連同工作臺(tái)沿導(dǎo)軌條作直線運(yùn)動(dòng)；滑塊中有四組滾珠，在導(dǎo)軌條和滑塊的直線滾道內(nèi)滾動(dòng)。當(dāng)滾珠滾到滑塊的端點(diǎn)(圖b為左端)，就經(jīng)端面擋板和滑塊中的回珠孔回到另一端，經(jīng)另一端面擋塊再進(jìn)入循環(huán)。四組滾珠各有自己的回珠孔；分別處于滑塊的四角。導(dǎo)軌條密封墊密封墊擋板滑塊回珠孔回珠孔滾珠導(dǎo)軌條滑塊直線導(dǎo)軌副(a)(b)2.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌條安裝在床身上，滑塊連42(二)配置與固定

直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分。導(dǎo)軌條通常為兩根，裝在支承件上，見圖下圖。每根導(dǎo)軌條上有兩個(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件上。如移動(dòng)件較長(zhǎng)，也可在一根導(dǎo)軌條上裝3個(gè)或3個(gè)以上的滑塊。如移動(dòng)件較寬，也可用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。直線導(dǎo)軌副的配置(二)配置與固定直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和43支承件基準(zhǔn)面A螺釘1基準(zhǔn)面B螺釘2防塵蓋移動(dòng)件直線導(dǎo)軌副的配置與固定

上圖兩條導(dǎo)軌條中，一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌(右導(dǎo)軌)，上有基準(zhǔn)面A。它的滑塊上有基準(zhǔn)面B。另一條為從動(dòng)導(dǎo)軌(左導(dǎo)軌)。裝配時(shí)，將基準(zhǔn)導(dǎo)軌的基準(zhǔn)面A靠在支承件的定位面上，用螺釘1頂靠后固定?；瑝K則頂靠在移動(dòng)件的定位面上。支承件基準(zhǔn)面A螺釘1基準(zhǔn)面B螺釘2防塵蓋移動(dòng)件直線導(dǎo)軌副的配44(三)精度和預(yù)緊

直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承的精度分為1、2、3、4、5、6級(jí)。數(shù)控機(jī)床應(yīng)采用1或2級(jí)。不同精度和規(guī)格的導(dǎo)軌支承，對(duì)安裝基面均有相應(yīng)的形位公差要求。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意查樣本手冊(cè)。1.精度2.預(yù)緊

導(dǎo)軌支承的工作間隙，直接影響它的運(yùn)動(dòng)精度、承載能力和剛度。間隙分為普通間隙和負(fù)間隙(過(guò)盈，即預(yù)緊)兩類，在負(fù)間隙中又有輕預(yù)緊和中預(yù)緊兩種情況。(1)普通間隙通常用于對(duì)精度無(wú)要求和要求盡量減小滑塊移動(dòng)阻力的場(chǎng)合，如輔助導(dǎo)軌，機(jī)械手等；

(2)輕預(yù)緊用于精度要求較高但載荷較輕的場(chǎng)合，例如磨床的進(jìn)給導(dǎo)軌和工業(yè)機(jī)器人等；(三)精度和預(yù)緊直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承的精度分為45(3)中預(yù)緊用于對(duì)精度和剛度均要求較高具有沖擊、振動(dòng)和進(jìn)行重切削的場(chǎng)合，例如加工中心、數(shù)控機(jī)床、磨床的砂輪架導(dǎo)軌等。導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式(a)(b)(c)調(diào)整螺釘調(diào)整墊塊調(diào)整偏心銷(3)中預(yù)緊用于對(duì)精度和剛度均要求較高具有沖46導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式(d)(e)調(diào)整螺釘楔鐵潤(rùn)滑油入孔滾子調(diào)整螺釘和楔鐵預(yù)緊

圖d中按規(guī)定要求用力矩扳手扭緊，中間螺釘按要求施力，兩端的略輕些為中間施力的90％效果較好。導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式(d)(e)調(diào)整螺釘楔鐵潤(rùn)滑油入孔滾47四、導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù)（一）導(dǎo)軌的潤(rùn)滑1.潤(rùn)滑的目的、要求與方式

潤(rùn)滑的目的是為了降低摩擦力、減少磨損、降低溫度和防止生銹。潤(rùn)滑要求供給導(dǎo)軌清潔的潤(rùn)滑油。油量可以調(diào)節(jié)。盡量采取自動(dòng)和強(qiáng)制潤(rùn)滑。潤(rùn)滑元件要可靠。要有安全裝置。例如靜壓導(dǎo)軌在未形成油膜之前不能開車和潤(rùn)滑不正常有報(bào)警信號(hào)等。導(dǎo)軌的潤(rùn)滑方式有：人工定期向?qū)к壝鏉灿?、在運(yùn)動(dòng)部件上裝油杯使油沿油孔流或滴向?qū)к壝?、在運(yùn)動(dòng)部件上裝潤(rùn)滑電磁泵等。四、導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù)（一）導(dǎo)軌的潤(rùn)滑1.潤(rùn)滑的目的、482．潤(rùn)滑油的選擇導(dǎo)軌常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，滑動(dòng)導(dǎo)軌用潤(rùn)滑油。滾動(dòng)導(dǎo)軌支承多用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)泄漏，不需經(jīng)常加油；缺點(diǎn)是塵屑進(jìn)入后易磨損導(dǎo)軌，因此對(duì)防護(hù)要求較高。易被污染又難以防護(hù)的地方，可用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。

(二)導(dǎo)軌的防護(hù)防止或減少導(dǎo)軌副磨損的重要方法之一，就是對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行防護(hù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有可靠防護(hù)裝置的導(dǎo)軌，比外露導(dǎo)軌的磨損量可減少60％左右。常用的防護(hù)方式有以下幾種：2．潤(rùn)滑油的選擇(二)導(dǎo)軌的491．刮板式金屬刮板毛氈刮板金屬刮板毛氈刮板(a)(b)(c)刮板式防護(hù)裝置

圖a的耐熱能力好，但只能排除較大的硬粒。圖b除可去除細(xì)小的塵屑之外，還具有良好的吸油能力。圖c是的耐熱能力好、防護(hù)能力強(qiáng)并有良好的潤(rùn)滑性。雖結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，應(yīng)用仍很多。1．刮板式金屬刮板毛氈刮板金屬刮板毛氈刮板(a)(b)(c)50(a)(b)伸縮式導(dǎo)軌保護(hù)裝置2．伸縮式

圖a軟式皮腔式防護(hù)裝置，一般用皮革、帆布或人造革制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用于高速導(dǎo)軌。缺點(diǎn)是不耐熱。這種防護(hù)裝置多用于磨床和精密機(jī)床，如導(dǎo)軌磨床等。但不能用于車床銑床等有紅熱切屑的機(jī)床。(a)(b)伸縮式導(dǎo)軌保護(hù)裝置2．伸縮式51

圖b層式的各層蓋板均由鋼板制成，耐熱性好，強(qiáng)度高、剛性好，使用壽命長(zhǎng)。該防護(hù)裝置多用于大型和精密機(jī)床，如龍門式機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和坐標(biāo)鏜床等。

五、提高導(dǎo)軌耐磨性的措施從設(shè)計(jì)角度提高耐磨性的基本思路是：盡量爭(zhēng)取無(wú)磨損；在無(wú)法避免磨損時(shí)盡量爭(zhēng)取少磨損、均勻磨損以及磨損后能夠補(bǔ)償，以便提高使用期限。(一)爭(zhēng)取無(wú)磨損磨損的原因是配合面在一定的壓強(qiáng)作用下直接接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此不磨損的條件是配合面在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不直接接觸，接觸時(shí)則無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。其辦法之一是使?jié)櫥瑒┌涯Σ撩嫱耆指糸_。如靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承或其它的靜壓副。圖b層式的各層蓋板均由鋼板制成，耐熱性好，強(qiáng)52(二)爭(zhēng)取少磨損爭(zhēng)取無(wú)磨損只能在少數(shù)和特殊情況下才能做到。多數(shù)情況只能爭(zhēng)取少磨損以延長(zhǎng)工作期限。

1．降低壓強(qiáng)采用加大導(dǎo)軌的接觸面和減輕負(fù)荷的辦法來(lái)降低壓強(qiáng)。提高導(dǎo)軌面的直線度和細(xì)化表面粗糙度，均可增加實(shí)際接觸面積。采用卸荷導(dǎo)軌是減輕導(dǎo)軌負(fù)荷，降低壓強(qiáng)的好辦法。2．改變摩擦性質(zhì)用滾動(dòng)副代替滑動(dòng)副，可以減少磨損。在滑動(dòng)摩擦副中保證充分潤(rùn)滑避免出現(xiàn)干摩擦或半干摩擦，也可降低磨損。(二)爭(zhēng)取少磨損1．降低壓強(qiáng)53

3．正確選擇摩擦副的材料和熱處理適當(dāng)選擇摩擦副的材料和熱處理可提高抗磨損的能力。例如，支承導(dǎo)軌淬硬，動(dòng)導(dǎo)軌表面貼塑料軟帶。

4．加強(qiáng)防護(hù)加強(qiáng)防護(hù)，可避免灰塵、切屑、砂輪屑等進(jìn)入摩擦副，是提高導(dǎo)軌耐磨性的有效措施。

(三)爭(zhēng)取均勻磨損磨損是否均勻?qū)α悴考墓ぷ髌谙抻绊懞艽?。例如床身?dǎo)軌，如果磨損是均勻的，對(duì)機(jī)床加工精度一般影響不大，而且可以補(bǔ)償。磨損不均勻的原因主要有兩個(gè)：在摩擦面上壓強(qiáng)分布不均；各個(gè)部分的使用機(jī)會(huì)不同。爭(zhēng)取均勻磨損有如下措施：3．正確選擇摩擦副的材料和熱處理541.力求使摩擦面上壓強(qiáng)均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能對(duì)集中載荷對(duì)稱；

2.盡量減小扭轉(zhuǎn)力矩和傾覆力矩；保證工作臺(tái)、溜板等支承件有足夠的剛度；

3.摩擦副中全長(zhǎng)上使用機(jī)會(huì)不均的那一件硬度應(yīng)高些，例如車床床身導(dǎo)軌的硬度應(yīng)比床鞍導(dǎo)軌硬度高。(四)磨損后應(yīng)能補(bǔ)償磨損量磨損后間隙變大了，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在構(gòu)造上能補(bǔ)償這個(gè)間隙。補(bǔ)償方法可以是自動(dòng)的連續(xù)補(bǔ)償，也可以是定期的人工補(bǔ)償。自動(dòng)連續(xù)補(bǔ)償可以靠自重，例如三角形導(dǎo)軌。定期的人工補(bǔ)償，如矩形和燕尾形導(dǎo)軌靠調(diào)整鑲條，閉式導(dǎo)軌還要調(diào)整壓板等。1.力求使摩擦面上壓強(qiáng)均勻分布，例如導(dǎo)軌的55伺服電機(jī)選型原則連續(xù)工作扭矩<伺服電機(jī)額定扭矩瞬時(shí)最大扭矩<伺服電機(jī)最大扭矩(加速時(shí))負(fù)載慣量<3倍電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量連續(xù)工作速度<電機(jī)額定轉(zhuǎn)速伺服電機(jī)選型原則連續(xù)工作扭矩<伺服電機(jī)額定扭矩56F=——扭矩計(jì)算1/RTT電機(jī)轉(zhuǎn)矩T（N.m）滑輪半徑r（m）提升力F（N）

T經(jīng)過(guò)減速機(jī)后的提升力F=——·RrFFrrrTF=——扭矩計(jì)算1/RTT電機(jī)轉(zhuǎn)矩T（N.m）T經(jīng)過(guò)減速57扭矩計(jì)算F1/RPBFPBTT電機(jī)轉(zhuǎn)矩T（N.m）螺桿導(dǎo)程PB

（m）推力F（N）

PB2πF=T·——經(jīng)過(guò)減速機(jī)后的推力F=T·——·R2πPB扭矩計(jì)算F1/RPBFPBTT電機(jī)轉(zhuǎn)矩T（N.m）PB2π58慣量計(jì)算一、負(fù)載旋轉(zhuǎn)時(shí)慣量計(jì)算JL（㎏

?㎡）

（以電機(jī)軸心為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）實(shí)心圓柱空心圓柱L（m）D（m）L（m）D1（m）JK＝×MK×（D02－

D12）81經(jīng)過(guò)減速機(jī)之后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL＝R2JKJK＝×MK×D2811/RD0（m）慣量計(jì)算一、負(fù)載旋轉(zhuǎn)時(shí)慣量計(jì)算JL（㎏?㎡）實(shí)心圓柱空59慣量計(jì)算M1/RPB直線運(yùn)動(dòng)部分JK＝M×（）22πPB經(jīng)過(guò)減速機(jī)之后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL＝R2JK二、負(fù)載直線運(yùn)動(dòng)時(shí)慣量計(jì)算JL（㎏

?㎡）

（以電機(jī)軸心為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）慣量計(jì)算M1/RPB直線運(yùn)動(dòng)部分2πPB經(jīng)過(guò)減速機(jī)之后的轉(zhuǎn)動(dòng)60慣量計(jì)算三、皮帶類傳動(dòng)時(shí)慣量計(jì)算JL（㎏

?㎡）

（以電機(jī)軸心為基準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）M3M2M1r1r2電機(jī)轉(zhuǎn)矩T（N.m）小輪1質(zhì)量M1(kg)小輪1半徑r1(m)小輪2質(zhì)量M2(kg)小輪2半徑r2(m)重物質(zhì)量M3(kg)減速比r1/r2=1/RJL=1/2*M1*r12+(1/2*M2*r22)/R2+M3*r12JL=1/2*M1*r12+1/2*M2*r12+M3*r12慣量計(jì)算三、皮帶類傳動(dòng)時(shí)慣量計(jì)算JL（㎏?㎡）M3M261舉例計(jì)算1已知：圓盤質(zhì)量M=50kg，圓盤直徑D=500mm，圓盤最高轉(zhuǎn)速60rpm，請(qǐng)選擇伺服電機(jī)及減速機(jī)。舉例計(jì)算1已知：圓盤質(zhì)量M=50kg，圓盤直徑D=500mm62舉例計(jì)算1計(jì)算圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL=MD2/8=50*2500/8=15625kg.cm2假設(shè)減速機(jī)減速比1：R，則折算到伺服電機(jī)軸上負(fù)載慣量為15625/R2。按照負(fù)載慣量<3倍電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量JM的原則如果選擇400W電機(jī)，JM=0.277kg.cm2，則15625/R2<3*0.277，R2>18803，R>137輸出轉(zhuǎn)速=3000/137=22rpm，不能滿足要求。如果選擇500W電機(jī)，JM=8.17kg.cm2，則15625/R2<3*8.17，R2>637，R>25輸出轉(zhuǎn)速=2000/25=80rpm，滿足要求。這種傳動(dòng)方式阻力很小，忽略扭矩計(jì)算。舉例計(jì)算1計(jì)算圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量63舉例計(jì)算1這種傳動(dòng)方式與前一種傳動(dòng)方式相同，選型時(shí)主要考慮負(fù)載慣量的計(jì)算，計(jì)算公式也與前面相同?？偨Y(jié)：轉(zhuǎn)動(dòng)型負(fù)載主要考慮慣量計(jì)算。舉例計(jì)算1這種傳動(dòng)方式與前一種傳動(dòng)方式相同，選型時(shí)主要考慮負(fù)64舉例計(jì)算2M1:R1已知：負(fù)載重量M=50kg，同步帶輪直徑D=120mm，減速比R1=10，R2=2，負(fù)載與機(jī)臺(tái)摩擦系數(shù)μ=0.6，負(fù)載最高運(yùn)動(dòng)速度30m/min，負(fù)載從靜止加速到最高速度時(shí)間200ms，忽略各傳送帶輪重量，驅(qū)動(dòng)這樣的負(fù)載最少需要多大功率電機(jī)？D1:R2舉例計(jì)算2M1:R1已知：負(fù)載重量M=50kg，同步帶輪直徑65舉例計(jì)算21.計(jì)算折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量JL=M*D2/4/R12=50*144/4/100=18kg.cm2按照負(fù)載慣量<3倍電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量JM的原則JM>6kg.cm22.計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩克服摩擦力所需轉(zhuǎn)矩Tf=M*g*μ*(D/2)/R2/R1 =50*9.8*0.6*0.06/2/10 =0.882N.m加速時(shí)所需轉(zhuǎn)矩Ta=M*a*(D/2)/R2/R1 =50*(30/60/0.2)*0.06/2/10 =0.375N.m伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩>Tf，最大扭矩>Tf+Ta舉例計(jì)算21.計(jì)算折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量2.計(jì)算電機(jī)驅(qū)66舉例計(jì)算23.計(jì)算電機(jī)所需要轉(zhuǎn)速N=v/(πD)*R1=30/(3.14*0.12)*10=796rpm根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，最小可以選擇ECMA-G31306ES電機(jī)。舉例計(jì)算23.計(jì)算電機(jī)所需要轉(zhuǎn)速67舉例計(jì)算3已知：負(fù)載重量M=200kg，螺桿螺距PB=20mm，螺桿直徑DB=50mm，螺桿重量MB=40kg，摩擦系數(shù)μ=0.2，機(jī)械效率η=0.9，負(fù)載移動(dòng)速度V=30m/min，全程移動(dòng)時(shí)間t=1.4s，加減速時(shí)間t1=t3=0.2s，靜止時(shí)間t4=0.3s。請(qǐng)選擇滿足負(fù)載需求的最小功率伺服電機(jī)。M舉例計(jì)算3已知：負(fù)載重量M=200kg，螺桿螺距PB=20m68舉例計(jì)算31.計(jì)算折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量重物折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JW=M*(PB/2π)2 =200*(2/6.28)2 =20.29kg.cm2螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JB=MB*DB2/8 =40*25/8 =125kg.cm2總負(fù)載慣量JL=JW+JB=145.29kg.cm22.計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)所需轉(zhuǎn)速N=V/PB =30/0.02 =1500rpm舉例計(jì)算31.計(jì)算折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量2.計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)69舉例計(jì)算33.計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩克服摩擦力所需轉(zhuǎn)矩Tf=M*g*μ*PB/2π/η =200*9.8*0.2*0.02/2π/0.9 =1.387N.m重物加速時(shí)所需轉(zhuǎn)矩TA1=M*a*PB/2π/η =200*(30/60/0.2)*0.02/2π/0.9 =1.769N.m螺桿加速時(shí)所需要轉(zhuǎn)矩TA2=JB*α/η=JB*(N*2π/60/t1)/η =0.0125*(1500*6.28/60/0.2)/0.9 =10.903N.m加速所需總轉(zhuǎn)矩TA=TA1+TA2=12.672N.m舉例計(jì)算33.計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩70舉例計(jì)算33.計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩另一種計(jì)算所需加速扭矩的方法：TA=2π*N*(JW+JB)/(60*t1)/η=6.28*1500*0.014529/12/0.9=12.672N.m計(jì)算瞬時(shí)最大扭矩：加速扭矩Ta=TA+Tf=14.059N.m勻速扭矩Tb=Tf=1.387N.m減速扭矩Tc=TA–Tf=11.285N.m實(shí)效扭矩Trms=sqrt[(Ta2*t1+Tb2*t2+Tc2*t3)/(t1+t2+t3)] =sqrt[(14.0592*0.2+1.3872*1+11.2852*0.2)/(0.2+1+0.2)] =sqrt[(39.531+1.924+25.47)/1.4] =6.914N.m舉例計(jì)算33.計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要的扭矩71舉例計(jì)算34.

選擇伺服電機(jī)伺服電機(jī)額定扭矩

T>Tf且T>Trms伺服電機(jī)最大扭矩Tmax>Tf+TA最后選定ECMA-E31820ES電機(jī)。舉例計(jì)算34.選擇伺服電機(jī)72決定伺服電機(jī)大小的因素傳動(dòng)方式負(fù)載重量皮帶輪/滾珠絲桿等傳動(dòng)件重量減速比皮帶輪直徑/滾珠絲桿螺距加減速特性運(yùn)行速度摩擦系數(shù)機(jī)械效率決定伺服電機(jī)大小的因素傳動(dòng)方式73自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)1.自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成2.液壓和氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)3.機(jī)械傳動(dòng)方式簡(jiǎn)介4.伺服電機(jī)選型1.自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成75一、自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量節(jié)約能源及材料消耗提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率改善勞動(dòng)條件和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度能使企業(yè)擺脫員工對(duì)產(chǎn)品熟練程度的依賴性自動(dòng)化設(shè)備在實(shí)際生活中的應(yīng)用用機(jī)械來(lái)代替人工做動(dòng)力的自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程及業(yè)務(wù)處理過(guò)程中由檢測(cè),控制,計(jì)算等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的大量信息處理的自動(dòng)化技術(shù).一、自動(dòng)化設(shè)備的概況和組成自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)76自動(dòng)化設(shè)備的組成一、機(jī)械部分1.原動(dòng)機(jī)主要包括電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等.2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要包括機(jī)械傳動(dòng)(帶傳動(dòng),鏈傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)等),氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng).在實(shí)際的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，是它們中兩者或三者的結(jié)合.氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)在工業(yè)特別在輕工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它是接下來(lái)要重點(diǎn)討論的一個(gè)課題。3.定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)它能使工件在設(shè)備上的位置實(shí)現(xiàn)唯一性,使裝配件與被裝配件之間的自由度得到合理的控制,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和裝配.它也是接下來(lái)要重點(diǎn)討論的一個(gè)課題。自動(dòng)化設(shè)備的組成774.控制和調(diào)節(jié)裝置這里談的控制與接下來(lái)電器中的控制是不一樣的,這里主要是一些液壓和氣壓控制回路，速度控制回路及方向控制回路5.執(zhí)行元件主要包括氣缸,馬達(dá),油缸,真空吸盤及機(jī)械手等6.輔助裝置它們主要包括一些油箱,過(guò)濾器,蓄能器,消聲器和油霧器,管路和管接頭等.二、電氣部分1.自動(dòng)控制系統(tǒng)----匯編語(yǔ)言,單片機(jī)及PLC程序2.自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的的檢測(cè)和執(zhí)行元器件檢測(cè)元件主要有傳感器,接近開關(guān),行程開關(guān),編碼器及磁感應(yīng)開關(guān)等.執(zhí)行元器件主要包括步進(jìn)電機(jī),伺服電機(jī),真空發(fā)生器及磁粉離合器等。4.控制和調(diào)節(jié)裝置這里談的控制與接下來(lái)電器中78二、液壓和氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)一.液壓和氣壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用液壓傳動(dòng)有很多突出的特點(diǎn),因此它的應(yīng)用非常廣泛,如一般工業(yè)的塑料加工機(jī)械,壓力機(jī)械,機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械,農(nóng)業(yè)機(jī)械,汽車等；鋼鐵工業(yè)中的冶金機(jī)械,提升裝置,軋輥調(diào)整裝置等.氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用也相當(dāng)普遍,許多機(jī)器設(shè)備中都有氣壓傳動(dòng)系統(tǒng),在工業(yè)各領(lǐng)域,如機(jī)械,電子.鋼鐵,運(yùn)輸車輛及制造,橡膠,紡織,化工,食品,包裝,印刷和煙草等領(lǐng)域氣壓傳動(dòng)技術(shù)已成為基本組成部分.二、液壓和氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)一.液壓和氣壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀及應(yīng)用79液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)與電動(dòng)機(jī)相比,在同等體積下,液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力,也就是說(shuō)在同等的功率下,液壓裝置的體積小,重量輕.液壓裝置工作平穩(wěn),換向沖擊小,便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向.液壓裝置很容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù),能實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑,使用壽命長(zhǎng).液壓裝置容易作到對(duì)速度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),并且對(duì)速度的調(diào)節(jié)還可以在工作中進(jìn)行.液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,很方便對(duì)液體的流動(dòng)方向,壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制,并能很容易地和電氣,電子控制和氣壓控制結(jié)合起來(lái),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和操作.液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化,標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,便于設(shè)計(jì),制造和推廣使用由于液壓傳動(dòng)中的泄露和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比.液壓傳動(dòng)有很多的能量損失(泄露損失,沿程壓力損失,局部壓力損失等),因此傳動(dòng)效率相對(duì)很低.液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感,不宜在較高或較低的溫度下工作.液壓傳動(dòng)在出現(xiàn)故障時(shí)不易診斷.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)80氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣,它取之不盡用之不竭,用后的空氣可以排到大氣中去,不會(huì)污染環(huán)境.氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)粘度很低,所以流動(dòng)阻力很小,壓力損失小,可以便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送.氣壓傳動(dòng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好,在易燃,易爆,多塵埃,強(qiáng)輻射,振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境下仍能可靠地工作.氣壓傳動(dòng)動(dòng)作速度及反應(yīng)快.液壓油在管道中的流動(dòng)速度一般為1~5m/s, 而氣體流速可以大于10m/s,甚至接近聲速,因此在0.02~0.03s內(nèi)即可以達(dá)到所要求的工作壓力和速度.氣壓傳動(dòng)有較好的自保持能力.即使壓縮機(jī)停止工作,氣閥關(guān)閉,氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)仍能維持一個(gè)穩(wěn)定的氣壓.而液壓傳動(dòng)要維持一定的壓力,需要能源裝置或在系統(tǒng)中增加蓄能器.氣壓傳動(dòng)在一定的超負(fù)載工況下也能保證系統(tǒng)安全工作,不易發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力低.工作氣壓一般在0.2-1Mpa之間,比較常用的0.4Mpa左右.由于空氣的可壓縮性大,因此氣壓傳動(dòng)的速度穩(wěn)定性差,很難控制系統(tǒng)的位置精度.氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲大,尤其是排氣時(shí),需加銷聲器.氣壓傳動(dòng)工作介質(zhì)本身沒有潤(rùn)滑性,需加油霧器進(jìn)行潤(rùn)滑.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)81二.液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成1.液壓系統(tǒng)的基本組成它由油箱,過(guò)濾器,液壓泵,溢流閥,開停閥,節(jié)流閥,換向閥和液壓缸組成.二.液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成822.氣壓系統(tǒng)的基本組成它由空氣壓縮機(jī),后冷卻器,除油器,干燥氣,儲(chǔ)氣罐,過(guò)濾器,減壓閥,壓力表,油霧器,換向閥和氣缸組成.

在實(shí)際的應(yīng)用中,除油器,減壓閥和油霧器做成一個(gè)整體,稱為氣源處理三聯(lián)件.AIRTAC氣動(dòng)產(chǎn)品里的代號(hào)為AFR2.氣壓系統(tǒng)的基本組成83三.液壓和氣壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件1.液壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是油缸,氣壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是氣缸.2.油缸和氣缸的品牌進(jìn)口的:AIRTAC(臺(tái)灣亞德克),SMC(日本),英國(guó)的諾冠,美國(guó)的派克等國(guó)產(chǎn)的:佛山的實(shí)用,肇慶的方大等3.油缸和汽缸的基本參數(shù)結(jié)構(gòu)型式缸徑行程安裝方式三.液壓和氣壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件84雙軸復(fù)動(dòng)型氣缸雙軸復(fù)動(dòng)型氣缸85單軸彈簧壓出型氣缸單軸彈簧壓出型氣缸86氣缸的工作條件如上圖氣缸常用的缸徑和行程如上圖氣缸的工作條件如上圖87四.液壓和氣壓傳動(dòng)的控制調(diào)節(jié)元件1.方向控制閥單向閥分為普通單向閥,液控單向閥,梭閥和雙壓閥.換向閥復(fù)動(dòng)氣缸常采用兩位五通電磁換向閥,單動(dòng)氣缸常采用兩位三通電磁換向閥,油缸的換向閥常采用三位五通閥,油缸的換向閥需要有中位功能.2.壓力控制閥主要有溢流閥,減壓閥,順序閥和壓力繼電器3.流量控制閥主要有節(jié)流閥和調(diào)速閥等.調(diào)速閥實(shí)際上是一個(gè)節(jié)流閥和等差減壓閥的組合體四.液壓和氣壓傳動(dòng)的控制調(diào)節(jié)元件88五.液壓和氣壓傳動(dòng)的輔助元件1.蓄能器和儲(chǔ)氣罐液壓傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用蓄能器,氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用儲(chǔ)氣罐.2.過(guò)濾器主要分為粗過(guò)濾器,普通過(guò)濾器和精過(guò)濾器三種.3.油箱,熱交換器,壓力表,油霧器和銷聲器.六.液壓和氣壓傳動(dòng)回路1.方向控制回路它主要分為一般方向控制回路和復(fù)雜方向控制回路.一般方向控制回路:一個(gè)換向閥控制一個(gè)汽缸或油缸.復(fù)雜方向控制回路:時(shí)間控制制動(dòng)式和行程控制制動(dòng)式兩種2.壓力控制回路.它主要分為調(diào)壓回路,減壓回路,增壓回路,保壓回路,卸荷回路,平衡回路和釋壓回路等組成.五.液壓和氣壓傳動(dòng)的輔助元件893.速度控制回路它主要有節(jié)流式調(diào)速回路,調(diào)速閥式調(diào)速回路,容積式調(diào)速回路,容積節(jié)流式調(diào)速回路,快速回路和速度換接回路.速度換接回路在后面的章節(jié)中介紹.4.多缸運(yùn)動(dòng)控制回路它主要包括順序運(yùn)動(dòng)回路,同步運(yùn)動(dòng)回路和運(yùn)動(dòng)互不干擾回路.順序運(yùn)動(dòng)回路在后面的章節(jié)中介紹.5.其他控制回路主要有氣壓延時(shí)回路和氣壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)回路.氣壓延時(shí)回路是一個(gè)兩位三通氣控閥和一個(gè)單向節(jié)流閥組成.氣壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)回路在后面的章節(jié)中介紹.3.速度控制回路90七.典型的氣壓回路案例分析1.行程閥控制的單往復(fù)回路系統(tǒng)原理圖見右圖.功能簡(jiǎn)介:按下手動(dòng)換向1的手柄，氣控?fù)Q向閥3切換，氣缸右行，當(dāng)撞塊碰下行程閥2，氣控?fù)Q向閥3復(fù)位，氣缸自動(dòng)退回.七.典型的氣壓回路案例分析912.行程閥控制的連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路系統(tǒng)原理圖見右圖功能簡(jiǎn)介:當(dāng)按下手動(dòng)換向閥1的手柄,氣控?fù)Q向閥4切換,氣缸右行,此時(shí)由于二位二通機(jī)動(dòng)換向閥3復(fù)位而將控制氣路斷開,氣控?fù)Q向閥4不能復(fù)位.當(dāng)活塞繼續(xù)前行到終點(diǎn),撞塊碰下二位二通機(jī)動(dòng)換向閥2時(shí),氣控?fù)Q向閥4中的空氣經(jīng)閥排出,氣控?fù)Q向閥4在彈簧的作用下復(fù)位,氣缸自動(dòng)返回.當(dāng)活塞返回到終點(diǎn)時(shí),壓下機(jī)動(dòng)換向閥3,氣控?fù)Q向閥4再次切換,重復(fù)上述循環(huán)動(dòng)作,只有斷開手動(dòng)換向閥1,方可使連續(xù)往復(fù)動(dòng)作的的活塞返回到原位置時(shí)停止.2.行程閥控制的連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路923.行程開關(guān)和電磁閥控制的順序運(yùn)動(dòng)回路系統(tǒng)原理圖如上圖功能簡(jiǎn)介:電磁換向閥7通電后,左氣缸按箭頭①的方向右行,當(dāng)它右行到預(yù)定的位置時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)2,發(fā)出信號(hào)使電磁閥8的電磁鐵通電,右氣缸按箭頭②的方向右行.當(dāng)它右行到預(yù)定的位置時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)4,發(fā)出信號(hào)使電磁閥7的電磁鐵斷電,左氣缸按箭頭③的方向左行,當(dāng)它左行到原位時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)1,發(fā)出信號(hào)使電磁閥8的電磁鐵斷電,左氣缸按箭頭④的方向左行,當(dāng)它左行到原位時(shí),擋塊壓下行程開關(guān)3,發(fā)出信號(hào)表明整個(gè)工作循環(huán)結(jié)束.3.行程開關(guān)和電磁閥控制的順序運(yùn)動(dòng)回路93

包括引導(dǎo)和支承執(zhí)行部件的導(dǎo)軌、絲杠螺母副、齒輪齒條副、蝸桿蝸輪副、鏈輪鏈條副、皮帶傳動(dòng)副及其支承部件等。設(shè)計(jì)和選用機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮以下問(wèn)題：

(1)減少摩擦阻力如采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。

(2)提高傳動(dòng)精度和剛度、消除傳動(dòng)間隙傳動(dòng)精度和剛度主要取決于絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副及其支承結(jié)構(gòu)的剛度。傳動(dòng)間隙主要來(lái)自傳動(dòng)齒輪副、蝸桿副、絲杠螺母副等。

(3)減小運(yùn)動(dòng)慣量傳動(dòng)元件的慣量對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性都有影響。在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的慣量。三、機(jī)械傳動(dòng)方式簡(jiǎn)介包括引導(dǎo)和支承執(zhí)行部件的導(dǎo)軌、絲杠螺母副、齒94傳動(dòng)齒輪副一、設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪副應(yīng)考慮的問(wèn)題

進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)裝置，是為了使絲杠、工作臺(tái)的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重；還可使高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的伺服驅(qū)動(dòng)裝置的輸出變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大扭矩，以適應(yīng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件的需要。在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)考慮的問(wèn)題：

1.應(yīng)又足夠的強(qiáng)度和精度；

2.應(yīng)綜合考慮其速比分配及傳動(dòng)級(jí)數(shù)對(duì)傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和執(zhí)行件的轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。增加傳動(dòng)級(jí)數(shù)，可以減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。但級(jí)數(shù)增加，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低了傳動(dòng)效率，增大了噪聲；同時(shí)也加大了傳動(dòng)間隙和摩擦損失，對(duì)伺服系統(tǒng)不利。傳動(dòng)齒輪副一、設(shè)計(jì)傳動(dòng)齒輪副應(yīng)考慮的問(wèn)題進(jìn)給95二、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施(一)存在間隙的危害：

1.在開環(huán)系統(tǒng)中會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位移值滯后于指令值；反向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反向死區(qū)，影響加工精度。

2.在閉環(huán)系統(tǒng)中，由于有反饋?zhàn)饔?，滯后量可得到補(bǔ)償，但反向時(shí)會(huì)使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定。(二)調(diào)整方法

1.剛性調(diào)整法剛性調(diào)整法是調(diào)整后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整法。因此，齒輪的周節(jié)公差及齒厚要嚴(yán)格控制，否則影響傳動(dòng)的靈活性。這種調(diào)整方法結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且有較好的傳動(dòng)剛度。二、消除傳動(dòng)齒輪間隙的措施(一)存在間隙的危96(1)偏心軸調(diào)整法

通過(guò)調(diào)整偏心套來(lái)改變齒輪1和齒輪2之間的中心距，從而消除了齒側(cè)間隙。偏心調(diào)整法的原理圖齒輪1齒輪2偏心套(1)偏心軸調(diào)整法通過(guò)調(diào)整偏心套來(lái)改變齒輪197(2)軸向墊片調(diào)整法齒輪1齒輪2墊片軸向墊片調(diào)整法的原理圖

要改變墊片的厚度就能改變齒輪2和齒輪1的軸向相對(duì)位置，從而消除了齒側(cè)間隙。(2)軸向墊片調(diào)整法齒輪1齒輪2墊片軸向墊片調(diào)整法的98

2.柔性調(diào)整法

(1)軸向壓簧調(diào)整法用螺母來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的軸向壓力，使齒輪1和2的左、右齒面分別與寬斜齒輪齒槽的左右側(cè)面貼緊。彈簧力需調(diào)整適當(dāng)，過(guò)松消除不了間隙，過(guò)緊則齒輪磨損過(guò)快。薄斜齒輪1薄斜齒輪2彈簧鍵螺母軸寬斜齒輪軸向壓簧調(diào)整法

該法是調(diào)整之后齒側(cè)間隙仍可自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整法。一般采用調(diào)整壓力彈簧的壓力來(lái)消除齒側(cè)間隙，但這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大、傳動(dòng)剛度低，傳動(dòng)平穩(wěn)性也差。2.柔性調(diào)整法(1)軸向壓簧調(diào)整法薄斜齒輪199(2)周向壓簧調(diào)整法

轉(zhuǎn)動(dòng)螺母調(diào)整彈簧的拉力可以使薄片齒輪錯(cuò)位，即兩片薄齒輪1、2的左、右齒面分別與寬齒輪齒槽的右、左貼緊，消除了齒側(cè)間隙。凸耳彈簧凸耳螺釘螺母薄齒輪2薄齒輪1周向壓簧調(diào)整法(2)周向壓簧調(diào)整法轉(zhuǎn)動(dòng)螺母調(diào)整彈簧的拉力可以100滾珠絲杠螺母副

滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置。一、工作原理與特點(diǎn)絲杠滾珠螺母滾珠回路滾珠絲杠工作原理圖

在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)101

滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：

1.摩擦小，效率高，發(fā)熱少；

2.絲杠螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高了傳動(dòng)剛度；

3.運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象；

4.磨損小、壽命長(zhǎng)、精度保持性好；

5.不能自鎖，有可逆性，絲杠立式使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置。二、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式

常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：二、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方1021．外循環(huán)插管式回珠器插管式回珠器外循環(huán)方式

每一列鋼珠轉(zhuǎn)幾圈后經(jīng)插管回珠器返回。插管式回珠器位于螺母之外，稱為外循環(huán)。

外循環(huán)結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，其滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲也較大。1．外循環(huán)插管式回珠器插管式回珠器外循環(huán)方式103DCBA反向回珠器內(nèi)循環(huán)方式DACB

鋼珠從A點(diǎn)走向B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)然后經(jīng)返向回珠器4從螺紋的頂上回到A點(diǎn)。螺紋每一圈形成一個(gè)鋼珠的循環(huán)閉路?；刂槠魈幱诼菽钢畠?nèi)，稱為內(nèi)循環(huán)。2.內(nèi)循環(huán)

其結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，返回滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，不能用于多頭螺紋。DCBA反向回珠器內(nèi)循環(huán)方式DACB鋼珠從A104三、滾珠絲杠螺母副的選用

目前我國(guó)滾珠絲杠螺母副的精度標(biāo)準(zhǔn)為四級(jí)：普通級(jí)P、標(biāo)準(zhǔn)級(jí)B、精密級(jí)J和超精密級(jí)C。普通數(shù)控機(jī)床可選用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)B，精密數(shù)控機(jī)床可選精密級(jí)J或超精密級(jí)C。

在設(shè)計(jì)和選用滾珠絲杠螺母副時(shí)，首先要確定螺距t、名義直徑D0、滾珠直徑d0等主要參數(shù)。

D0愈大，絲杠承載能力和剛度愈大。為了滿足傳動(dòng)剛度和穩(wěn)定性的要求，通常D0應(yīng)大于絲杠長(zhǎng)度的1/30~1/35，根據(jù)D0值選取盡量較大的螺距t。滾珠直徑d0對(duì)承載能力有直接影響，應(yīng)盡可能取較大的數(shù)值。一般d0

0.6t，其最后尺寸按滾珠標(biāo)準(zhǔn)選用。三、滾珠絲杠螺母副的選用目前我國(guó)滾珠絲杠螺母105(三)滾珠絲杠螺母副的支承形式和制動(dòng)方式1.支承形式(1)一端裝止推軸承一端裝止推軸承

這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低，僅適應(yīng)于短絲杠，如數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)中。(三)滾珠絲杠螺母副的支承形式和制動(dòng)方式1.支承形式106(2)一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承

滾珠絲杠較長(zhǎng)時(shí)，一端裝止推軸承固定，另一自由端裝向心球軸承。為了減少絲杠熱變形的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源(如液壓馬達(dá))及絲杠上的常用段。一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承(2)一端裝止推軸承，另一端裝向心球軸承107兩端裝止推軸承(3)兩端裝止推軸承

將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，有助于提高傳動(dòng)剛度。但這種安裝方式對(duì)熱伸長(zhǎng)較為敏感。兩端裝止推軸承(3)兩端裝止推軸承將止推軸108(4)兩端裝止推軸承及向心袖軸承兩端裝止推軸承及向心袖軸承

為了提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承和向心球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式可使絲杠的熱變形轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力，但設(shè)計(jì)時(shí)要注意提高止推軸承的承載能力和支架剛度。(4)兩端裝止推軸承及向心袖軸承兩端裝止推軸承及向心袖軸承1092.制動(dòng)方式

滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率很高，但不能自鎖，用在垂直傳動(dòng)或水平放置的高速大慣量傳動(dòng)中，必須裝有制動(dòng)裝置。常用的制動(dòng)方法有超越離合器、電磁摩擦離合器或者使用具有制動(dòng)裝置的伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)。滾珠絲杠必須采用潤(rùn)滑油或鋰基油脂進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)要采用防塵密封裝置。如用接觸式或非接觸密封圈，螺旋式彈簧鋼帶，或折疊式塑性人造革防護(hù)罩，以防塵土及硬性雜質(zhì)進(jìn)入絲杠。2.制動(dòng)方式滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率很高，但110導(dǎo)軌

一、對(duì)導(dǎo)軌的基本要求

導(dǎo)軌的功用概括為起導(dǎo)向和支承作用，在設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)考慮以下問(wèn)題：

1.有一定的導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是指機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的直線性(對(duì)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌)或真圓性(對(duì)圓運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌)及它與有關(guān)基面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。

2.有良好的精度保持性精度保持性是指導(dǎo)軌能否長(zhǎng)期保持原始精度，喪失精度保持性的主要因素是由于導(dǎo)軌的磨損、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式及支承件材料的穩(wěn)定性有關(guān)。數(shù)控機(jī)床常采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌。導(dǎo)軌導(dǎo)軌的功用概括為起導(dǎo)向和支承作用，在設(shè)計(jì)111

3.有足夠的剛度導(dǎo)軌的剛度主要決定于其類型、結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小點(diǎn)軌與床身的聯(lián)接方式，導(dǎo)軌材料和表面加工質(zhì)量等。數(shù)控機(jī)床常采用加大導(dǎo)軌截面積的尺寸，或在主導(dǎo)軌外添加輔助導(dǎo)軌來(lái)提高剛度。

4.有良好的摩擦特性導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)要小，而且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)應(yīng)盡量接近，以減小摩擦阻力和導(dǎo)軌熱變形，使運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)，低速無(wú)爬行，這對(duì)數(shù)控機(jī)床特別重要。

5.導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)工藝性要好，便于制造和裝配，便于檢驗(yàn)、調(diào)整和維修，有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑措施等。3.有足夠的剛度導(dǎo)軌的剛度主要決定112二、滾動(dòng)導(dǎo)軌

滾動(dòng)導(dǎo)軌就是在導(dǎo)軌工作面間安裝滾動(dòng)件，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。其優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小、摩擦發(fā)熱小、運(yùn)動(dòng)靈活、精度保持性好、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。缺點(diǎn)是滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，抗震性差。

滾動(dòng)導(dǎo)軌常用的滾動(dòng)體有滾珠、滾柱、滾針，特點(diǎn)是：滾珠導(dǎo)軌的承載能力小，剛度低，適用于運(yùn)動(dòng)部件重量不大，顛覆力矩較小的設(shè)備。滾柱導(dǎo)軌的承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的設(shè)備。滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)是滾針尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于導(dǎo)軌尺寸受到限制的設(shè)備。二、滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌就是在導(dǎo)軌工作面間安裝滾1131.滾動(dòng)導(dǎo)軌塊(一)工作原理支承導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌擋板擋板滾子移動(dòng)件移動(dòng)件螺釘支承塊滾子滾動(dòng)導(dǎo)軌塊

滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的特點(diǎn)是剛度高、承載能力大、便于裝拆。1.滾動(dòng)導(dǎo)軌塊(一)工作原理支承導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌擋板擋板滾子1142.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌

導(dǎo)軌條安裝在床身上，滑塊連同工作臺(tái)沿導(dǎo)軌條作直線運(yùn)動(dòng)；滑塊中有四組滾珠，在導(dǎo)軌條和滑塊的直線滾道內(nèi)滾動(dòng)。當(dāng)滾珠滾到滑塊的端點(diǎn)(圖b為左端)，就經(jīng)端面擋板和滑塊中的回珠孔回到另一端，經(jīng)另一端面擋塊再進(jìn)入循環(huán)。四組滾珠各有自己的回珠孔；分別處于滑塊的四角。導(dǎo)軌條密封墊密封墊擋板滑塊回珠孔回珠孔滾珠導(dǎo)軌條滑塊直線導(dǎo)軌副(a)(b)2.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌條安裝在床身上，滑塊連115(二)配置與固定

直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分。導(dǎo)軌條通常為兩根，裝在支承件上，見圖下圖。每根導(dǎo)軌條上有兩個(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件上。如移動(dòng)件較長(zhǎng)，也可在一根導(dǎo)軌條上裝3個(gè)或3個(gè)以上的滑塊。如移動(dòng)件較寬，也可用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。直線導(dǎo)軌副的配置(二)配置與固定直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和116支承件基準(zhǔn)面A螺釘1基準(zhǔn)面B螺釘2防塵蓋移動(dòng)件直線導(dǎo)軌副的配置與固定

上圖兩條導(dǎo)軌條中，一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌(右導(dǎo)軌)，上有基準(zhǔn)面A。它的滑塊上有基準(zhǔn)面B。另一條為從動(dòng)導(dǎo)軌(左導(dǎo)軌)。裝配時(shí)，將基準(zhǔn)導(dǎo)軌的基準(zhǔn)面A靠在支承件的定位面上，用螺釘1頂靠后固定?；瑝K則頂靠在移動(dòng)件的定位面上。支承件基準(zhǔn)面A螺釘1基準(zhǔn)面B螺釘2防塵蓋移動(dòng)件直線導(dǎo)軌副的配117(三)精度和預(yù)緊

直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承的精度分為1、2、3、4、5、6級(jí)。數(shù)控機(jī)床應(yīng)采用1或2級(jí)。不同精度和規(guī)格的導(dǎo)軌支承，對(duì)安裝基面均有相應(yīng)的形位公差要求。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意查樣本手冊(cè)。1.精度2.預(yù)緊

導(dǎo)軌支承的工作間隙，直接影響它的運(yùn)動(dòng)精度、承載能力和剛度。間隙分為普通間隙和負(fù)間隙(過(guò)盈，即預(yù)緊)兩類，在負(fù)間隙中又有輕預(yù)緊和中預(yù)緊兩種情況。(1)普通間隙通常用于對(duì)精度無(wú)要求和要求盡量減小滑塊移動(dòng)阻力的場(chǎng)合，如輔助導(dǎo)軌，機(jī)械手等；

(2)輕預(yù)緊用于精度要求較高但載荷較輕的場(chǎng)合，例如磨床的進(jìn)給導(dǎo)軌和工業(yè)機(jī)器人等；(三)精度和預(yù)緊直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)支承的精度分為118(3)中預(yù)緊用于對(duì)精度和剛度均要求較高具有沖擊、振動(dòng)和進(jìn)行重切削的場(chǎng)合，例如加工中心、數(shù)控機(jī)床、磨床的砂輪架導(dǎo)軌等。導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式(a)(b)(c)調(diào)整螺釘調(diào)整墊塊調(diào)整偏心銷(3)中預(yù)緊用于對(duì)精度和剛度均要求較高具有沖119導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式(d)(e)調(diào)整螺釘楔鐵潤(rùn)滑油入孔滾子調(diào)整螺釘和楔鐵預(yù)緊