傳動系統(tǒng)與機械本體設(shè)計課件

第四章傳動系統(tǒng)與機械本體設(shè)計傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素基本傳動形式介紹及選取原則常見減速器選取原則常見“轉(zhuǎn)動——移動”機構(gòu)選取原則機械本體設(shè)計原則第四章傳動系統(tǒng)與機械本體設(shè)計傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素摩擦：引起系統(tǒng)誤差（半閉環(huán)時）；振蕩（全閉環(huán)時）產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。解決辦法：改滑動為滾動；加強潤滑；提高剛度；微振“動力潤滑”傳動間隙：引起系統(tǒng)誤差（半閉環(huán)時）；振蕩（全閉環(huán)時）帶來沖擊。解決辦法：引入調(diào)隙、預(yù)緊機構(gòu):將主動件（或被動件）分為兩體，使其分別與被動件（或主動件）前后兩個側(cè)面分別貼合。詳見參考教材第二章。剛度：引起結(jié)構(gòu)諧振解決辦法：增大結(jié)構(gòu)的固有頻率;采用力矩電機直接驅(qū)動；增大系統(tǒng)阻尼。質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量：使系統(tǒng)響應(yīng)變慢，固有頻率減小，易產(chǎn)生共振。解決辦法：采用密度低強度高的材料；采用型材或空心結(jié)構(gòu)；合理分配各級傳動比。傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素摩擦：引起系統(tǒng)誤差（半閉環(huán)時）；傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素齒側(cè)間隙示意圖傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素齒側(cè)間隙示意圖傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法1、2-齒輪；3-凸耳；4-彈簧；

5、6-螺母；7-螺釘傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法1、2-齒輪基本傳動形式介紹串聯(lián)式：優(yōu)點：工作空間大，控制簡單。缺點：剛度低，承載能力低，位置精度低。傳統(tǒng)形式，應(yīng)用廣泛。并聯(lián)式：優(yōu)點：剛度高，承載能力強，位置精度高。缺點：工作空間小，控制復(fù)雜，桿件間容易干涉。興起于上世紀70年代，有一定應(yīng)用。混聯(lián)式：綜合串并聯(lián)的特點，取長補短?；緜鲃有问浇榻B串聯(lián)式：典型串聯(lián)機構(gòu)X向移動塊y向移動塊z向移動塊基本傳動形式介紹典型串聯(lián)機構(gòu)X向移動塊y向移動塊z向移動塊基本傳動形式介紹典型并聯(lián)機構(gòu)駕駛艙內(nèi)駕駛艙液壓缸基本傳動形式介紹典型并聯(lián)機構(gòu)駕駛艙內(nèi)駕駛艙液壓缸基本傳動形式介紹串、并聯(lián)機構(gòu)對比5-DOF串聯(lián)手臂肩回轉(zhuǎn)肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回轉(zhuǎn)3-PTT并聯(lián)平移機構(gòu)手爪動平臺運動輸入部件基本傳動形式介紹串、并聯(lián)機構(gòu)對比5-DOF串聯(lián)手臂肩回轉(zhuǎn)肩俯仰肘俯仰腕俯仰大混聯(lián)式機構(gòu)分體式：用于工業(yè)制造。用并聯(lián)操作手實現(xiàn)刀具進給，用串聯(lián)工作臺實現(xiàn)待加工件的進給。一體式：串+并、并+串、并+并?；緜鲃有问浇榻B混聯(lián)式機構(gòu)分體式：用于工業(yè)制造。用并聯(lián)操作手實現(xiàn)刀具進給，用混聯(lián)式機構(gòu)超大活動范圍射電天文望遠鏡一體式中并＋并形式基本傳動形式介紹混聯(lián)式機構(gòu)超大活動范圍射電天文望遠鏡一體式中并＋并形式基本常見的傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動——轉(zhuǎn)動的減速器行星輪減速器：回差大、可以小型化。諧波減速器：回差小，可以購買組件。同步帶輪傳動：適于平行軸較長距離傳動。轉(zhuǎn)動——移動的機構(gòu)滾珠絲杠-絲母：精度高；需要配以導(dǎo)軌或光軸。齒輪-齒條：結(jié)構(gòu)形式簡單；軸向尺寸大。同步帶：剛度低，質(zhì)量輕，適合高速傳動。常見的傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動——轉(zhuǎn)動的減速器行星輪減速器常見傳動機構(gòu)參數(shù)：減速比、最大連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩、最大允許輸入轉(zhuǎn)速、效率、回差、最大允許徑向力、軸向力、轉(zhuǎn)動慣量（折算到輸入軸）通常與電機配套軸承輸出軸行星輪中心輪行星輪架行星輪減速器常見傳動機構(gòu)參數(shù)：軸承輸出軸行星輪中心輪行星輪架諧波減速器常見傳動機構(gòu)三大組件：柔輪、剛輪、波發(fā)生器類型：圓筒形扁平型工作形式：波發(fā)生器輸入柔輪固定，剛輪輸出（推薦）剛輪固定，柔輪輸出中技克美諧波傳動有限公司波發(fā)生器柔輪剛輪諧波減速器常見傳動機構(gòu)三大組件：波發(fā)生器柔輪剛輪導(dǎo)程、精度、壽命。長細比不能過大廠商：THK、天津松川滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)導(dǎo)程、精度、壽命。長細比不能過大滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)導(dǎo)軌絲杠電機及齒形帶橫梁絲杠參數(shù)：導(dǎo)程、精度、壽命。長細比不能過大廠商：THK、天津松川滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)導(dǎo)軌絲杠電機及齒形帶橫梁絲杠參數(shù)：滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)齒輪齒條傳動廠商：米斯米、KHK常見傳動機構(gòu)齒輪齒條傳動廠商：米斯米、KHK常見傳動機構(gòu)同步帶傳動種類：T型齒、圓弧齒同步帶材料：橡膠、聚氨酯、尼龍織物廠商：寧波伏龍、上海西域、美國EP常見傳動機構(gòu)同步帶傳動種類：T型齒、圓弧齒常見傳動機構(gòu)直線單元的支撐導(dǎo)向形式導(dǎo)軌：滾動導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌。指標：各方向的額定載荷、使用壽命、徑向預(yù)壓規(guī)格、精度規(guī)格、兩根軌道平行度及垂直方向誤差允許值。光軸、直線軸承絲杠導(dǎo)軌導(dǎo)軌支撐梁滑塊直線單元的支撐導(dǎo)向形式導(dǎo)軌：絲杠導(dǎo)軌導(dǎo)軌支撐梁滑塊傳動系統(tǒng)的設(shè)計思路根據(jù)任務(wù)要求確定總體傳動形式：串聯(lián)？并聯(lián)？混聯(lián)？各關(guān)節(jié)型式？如何分布？選擇傳動機構(gòu)：轉(zhuǎn)動降速？轉(zhuǎn)動——移動？確定支撐形式：導(dǎo)軌？光軸？單端？雙端？確定預(yù)緊（消除間隙）方式：軸承預(yù)緊、同步帶預(yù)緊、齒輪嚙合預(yù)緊機架設(shè)計：本著增大剛度、減小質(zhì)量（慣量）的原則。傳動系統(tǒng)的設(shè)計思路根據(jù)任務(wù)要求確定總體傳動形式：傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1化學(xué)發(fā)光免疫分析儀系統(tǒng)示意圖加樣機構(gòu)任務(wù)：將試劑和樣本分別加入軌道一中的反應(yīng)杯內(nèi)重復(fù)性位置精度：0.1mm樣本區(qū)試劑區(qū)傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1化學(xué)發(fā)光免疫分析儀系統(tǒng)示意圖加樣機構(gòu)任務(wù)：第一關(guān)節(jié)第二關(guān)節(jié)第三關(guān)節(jié)傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1加樣機構(gòu)關(guān)節(jié)分布問題：1、關(guān)節(jié)分布順序如何確定？2、何種傳動方式更適合本系統(tǒng)？3、支撐形式如何確定？4、如何設(shè)計更容易保證形位公差？第一關(guān)節(jié)第二關(guān)節(jié)第三關(guān)節(jié)傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1加樣機構(gòu)關(guān)節(jié)分布問分體式的光軸座有何優(yōu)點？一體式的光軸座有何優(yōu)點？傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1分體光軸座支撐形式光軸座支撐形式選擇分體式的光軸座有何優(yōu)點？傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1分體光軸座支撐形式同步帶傳動一體式光軸座常見傳動機構(gòu)同步帶傳動一體式光軸座常見傳動機構(gòu)改進前光軸座安裝方式支撐形式選擇改進前光軸座安裝方式支撐形式選擇改進后的光軸座安裝方式支撐形式選擇改進后的光軸座安裝方式支撐形式選擇同步帶預(yù)緊方式1預(yù)緊形式設(shè)計同步帶預(yù)緊方式1預(yù)緊形式設(shè)計同步帶預(yù)緊方式2調(diào)整螺釘張緊輪鎖緊螺母同步帶預(yù)緊方式2調(diào)整螺釘張緊輪鎖緊螺母齒輪齒條預(yù)緊方式預(yù)緊形式設(shè)計齒輪齒條預(yù)緊方式預(yù)緊形式設(shè)計隔離病房護理機器人傳動系統(tǒng)設(shè)計實例傳動系統(tǒng)設(shè)計實例2隔離病房護理機器人傳動系統(tǒng)設(shè)計實例傳動系統(tǒng)設(shè)計實例25-DOF串聯(lián)手臂肩回轉(zhuǎn)肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回轉(zhuǎn)力傳感器手指電機帶輪夾持器隔離病房護理機器人傳動系統(tǒng)設(shè)計實例25-DOF串聯(lián)手臂肩回轉(zhuǎn)肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回肩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（剛輪輸出）肩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（剛輪輸出）肩俯仰關(guān)節(jié)（柔輪輸出）肩俯仰關(guān)節(jié)（柔輪輸出）傳動系統(tǒng)設(shè)計實例3遙操作輔助正骨醫(yī)療機器人系統(tǒng)設(shè)計將斷骨復(fù)位的機器人，指標如下：1、軸向負載：70千克力，另兩個方向20千克力2、工作空間：滿足接骨要求。3、重復(fù)性位置精度：0.1mm4、與其他機構(gòu)尺寸無干涉?zhèn)鲃酉到y(tǒng)設(shè)計實例3遙操作輔助正骨醫(yī)療機器人系統(tǒng)設(shè)計將斷骨復(fù)位牽引復(fù)位用的并聯(lián)機器人傳動系統(tǒng)設(shè)計實例3牽引復(fù)位用的并聯(lián)機器人傳動系統(tǒng)設(shè)計實例3PARALLELMACHINETOOLSPARALLELMACHINETOOLSPARALLELROBOTSPPARALLELROBOTSP傳動系統(tǒng)與機械本體設(shè)計課件CARSIMULATORSCARSIMULATORS第四章傳動系統(tǒng)與機械本體設(shè)計傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素基本傳動形式介紹及選取原則常見減速器選取原則常見“轉(zhuǎn)動——移動”機構(gòu)選取原則機械本體設(shè)計原則第四章傳動系統(tǒng)與機械本體設(shè)計傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素摩擦：引起系統(tǒng)誤差（半閉環(huán)時）；振蕩（全閉環(huán)時）產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。解決辦法：改滑動為滾動；加強潤滑；提高剛度；微振“動力潤滑”傳動間隙：引起系統(tǒng)誤差（半閉環(huán)時）；振蕩（全閉環(huán)時）帶來沖擊。解決辦法：引入調(diào)隙、預(yù)緊機構(gòu):將主動件（或被動件）分為兩體，使其分別與被動件（或主動件）前后兩個側(cè)面分別貼合。詳見參考教材第二章。剛度：引起結(jié)構(gòu)諧振解決辦法：增大結(jié)構(gòu)的固有頻率;采用力矩電機直接驅(qū)動；增大系統(tǒng)阻尼。質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量：使系統(tǒng)響應(yīng)變慢，固有頻率減小，易產(chǎn)生共振。解決辦法：采用密度低強度高的材料；采用型材或空心結(jié)構(gòu)；合理分配各級傳動比。傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素摩擦：引起系統(tǒng)誤差（半閉環(huán)時）；傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素齒側(cè)間隙示意圖傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素齒側(cè)間隙示意圖傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法1、2-齒輪；3-凸耳；4-彈簧；

5、6-螺母；7-螺釘傳動系統(tǒng)中影響伺服性能的因素雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法1、2-齒輪基本傳動形式介紹串聯(lián)式：優(yōu)點：工作空間大，控制簡單。缺點：剛度低，承載能力低，位置精度低。傳統(tǒng)形式，應(yīng)用廣泛。并聯(lián)式：優(yōu)點：剛度高，承載能力強，位置精度高。缺點：工作空間小，控制復(fù)雜，桿件間容易干涉。興起于上世紀70年代，有一定應(yīng)用?；炻?lián)式：綜合串并聯(lián)的特點，取長補短。基本傳動形式介紹串聯(lián)式：典型串聯(lián)機構(gòu)X向移動塊y向移動塊z向移動塊基本傳動形式介紹典型串聯(lián)機構(gòu)X向移動塊y向移動塊z向移動塊基本傳動形式介紹典型并聯(lián)機構(gòu)駕駛艙內(nèi)駕駛艙液壓缸基本傳動形式介紹典型并聯(lián)機構(gòu)駕駛艙內(nèi)駕駛艙液壓缸基本傳動形式介紹串、并聯(lián)機構(gòu)對比5-DOF串聯(lián)手臂肩回轉(zhuǎn)肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回轉(zhuǎn)3-PTT并聯(lián)平移機構(gòu)手爪動平臺運動輸入部件基本傳動形式介紹串、并聯(lián)機構(gòu)對比5-DOF串聯(lián)手臂肩回轉(zhuǎn)肩俯仰肘俯仰腕俯仰大混聯(lián)式機構(gòu)分體式：用于工業(yè)制造。用并聯(lián)操作手實現(xiàn)刀具進給，用串聯(lián)工作臺實現(xiàn)待加工件的進給。一體式：串+并、并+串、并+并。基本傳動形式介紹混聯(lián)式機構(gòu)分體式：用于工業(yè)制造。用并聯(lián)操作手實現(xiàn)刀具進給，用混聯(lián)式機構(gòu)超大活動范圍射電天文望遠鏡一體式中并＋并形式基本傳動形式介紹混聯(lián)式機構(gòu)超大活動范圍射電天文望遠鏡一體式中并＋并形式基本常見的傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動——轉(zhuǎn)動的減速器行星輪減速器：回差大、可以小型化。諧波減速器：回差小，可以購買組件。同步帶輪傳動：適于平行軸較長距離傳動。轉(zhuǎn)動——移動的機構(gòu)滾珠絲杠-絲母：精度高；需要配以導(dǎo)軌或光軸。齒輪-齒條：結(jié)構(gòu)形式簡單；軸向尺寸大。同步帶：剛度低，質(zhì)量輕，適合高速傳動。常見的傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動——轉(zhuǎn)動的減速器行星輪減速器常見傳動機構(gòu)參數(shù)：減速比、最大連續(xù)輸出轉(zhuǎn)矩、最大允許輸入轉(zhuǎn)速、效率、回差、最大允許徑向力、軸向力、轉(zhuǎn)動慣量（折算到輸入軸）通常與電機配套軸承輸出軸行星輪中心輪行星輪架行星輪減速器常見傳動機構(gòu)參數(shù)：軸承輸出軸行星輪中心輪行星輪架諧波減速器常見傳動機構(gòu)三大組件：柔輪、剛輪、波發(fā)生器類型：圓筒形扁平型工作形式：波發(fā)生器輸入柔輪固定，剛輪輸出（推薦）剛輪固定，柔輪輸出中技克美諧波傳動有限公司波發(fā)生器柔輪剛輪諧波減速器常見傳動機構(gòu)三大組件：波發(fā)生器柔輪剛輪導(dǎo)程、精度、壽命。長細比不能過大廠商：THK、天津松川滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)導(dǎo)程、精度、壽命。長細比不能過大滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)導(dǎo)軌絲杠電機及齒形帶橫梁絲杠參數(shù)：導(dǎo)程、精度、壽命。長細比不能過大廠商：THK、天津松川滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)導(dǎo)軌絲杠電機及齒形帶橫梁絲杠參數(shù)：滾珠絲杠傳動常見傳動機構(gòu)齒輪齒條傳動廠商：米斯米、KHK常見傳動機構(gòu)齒輪齒條傳動廠商：米斯米、KHK常見傳動機構(gòu)同步帶傳動種類：T型齒、圓弧齒同步帶材料：橡膠、聚氨酯、尼龍織物廠商：寧波伏龍、上海西域、美國EP常見傳動機構(gòu)同步帶傳動種類：T型齒、圓弧齒常見傳動機構(gòu)直線單元的支撐導(dǎo)向形式導(dǎo)軌：滾動導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌。指標：各方向的額定載荷、使用壽命、徑向預(yù)壓規(guī)格、精度規(guī)格、兩根軌道平行度及垂直方向誤差允許值。光軸、直線軸承絲杠導(dǎo)軌導(dǎo)軌支撐梁滑塊直線單元的支撐導(dǎo)向形式導(dǎo)軌：絲杠導(dǎo)軌導(dǎo)軌支撐梁滑塊傳動系統(tǒng)的設(shè)計思路根據(jù)任務(wù)要求確定總體傳動形式：串聯(lián)？并聯(lián)？混聯(lián)？各關(guān)節(jié)型式？如何分布？選擇傳動機構(gòu)：轉(zhuǎn)動降速？轉(zhuǎn)動——移動？確定支撐形式：導(dǎo)軌？光軸？單端？雙端？確定預(yù)緊（消除間隙）方式：軸承預(yù)緊、同步帶預(yù)緊、齒輪嚙合預(yù)緊機架設(shè)計：本著增大剛度、減小質(zhì)量（慣量）的原則。傳動系統(tǒng)的設(shè)計思路根據(jù)任務(wù)要求確定總體傳動形式：傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1化學(xué)發(fā)光免疫分析儀系統(tǒng)示意圖加樣機構(gòu)任務(wù)：將試劑和樣本分別加入軌道一中的反應(yīng)杯內(nèi)重復(fù)性位置精度：0.1mm樣本區(qū)試劑區(qū)傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1化學(xué)發(fā)光免疫分析儀系統(tǒng)示意圖加樣機構(gòu)任務(wù)：第一關(guān)節(jié)第二關(guān)節(jié)第三關(guān)節(jié)傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1加樣機構(gòu)關(guān)節(jié)分布問題：1、關(guān)節(jié)分布順序如何確定？2、何種傳動方式更適合本系統(tǒng)？3、支撐形式如何確定？4、如何設(shè)計更容易保證形位公差？第一關(guān)節(jié)第二關(guān)節(jié)第三關(guān)節(jié)傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1加樣機構(gòu)關(guān)節(jié)分布問分體式的光軸座有何優(yōu)點？一體式的光軸座有何優(yōu)點？傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1分體光軸座支撐形式光軸座支撐形式選擇分體式的光軸座有何優(yōu)點？傳動系統(tǒng)設(shè)計實例1分體光軸座支撐形式同步帶傳動一體式光軸座常見傳動機構(gòu)同步帶傳動一體式光軸座常見傳動機構(gòu)改進前光軸座安裝方式支撐形式選擇改進前光軸座安裝方式支撐形式選擇改進后的光軸座安裝方式支撐形式選擇改進后