第二讲机电一体化的机械结构.ppt

第二讲机电一体化的机械结构
第一页，本课件共有74页
第2章　机械传动部件与支承技术
机电一体化系统对机械传动的要求
　机械传动部件的分类
　丝杠螺母机构的传动形式
　齿轮传动部件
　
双螺母垫片调隙式结构
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(b)螺纹调隙式
其中一个螺母的外端有凸缘而另一个螺母的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸出套筒外，并用两个圆螺母固定着。旋转圆螺母时，即可消除间隙，并产生预拉紧力，调整好后再用另一个圆螺母把它锁紧。
双螺母螺纹调隙式结构
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(c)齿差调隙式
在两个螺母的凸缘上各制有圆柱齿轮，两者齿数相差一个齿，并装入内齿圈中，内齿圈用螺钉或定位销固定在套筒上。调整时，先取下两端的内齿圈，当两个滚珠螺母相对于套筒同方向转动相同齿数时，一个滚珠螺母对另一个滚珠螺母产生相对角位移，从而使滚珠螺母对于滚珠丝杠的螺旋滚道相对移动，达到消除间隙并施加预紧力的目的。
双螺母齿差调隙式结构
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除了上述三种双螺母加预紧力的方式外，还有单螺母变导程自预紧及单螺母钢球过盈预紧方式等方式。
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（5）滚珠丝杆副支承方式
丝杠的轴承组合及轴承座的连接刚性不足时将严重影响滚珠丝杠传动副的传动精度和刚度，为了提高轴向刚度，常用止推轴承为主的轴承组合来支承丝杠，当轴向载荷较小时，也可用向心推力球轴承来支承丝杠。
单推—单推式：在支承座内安装向心推力轴承，外边安装止推轴承
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数控机床主轴支承轴承
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双推—双推式：刚度最好，但容易造成两端支承的预紧力不对称
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双推—简支式：左端安装双止推轴承，右端只安装双向心轴承，轴向刚度不高。
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双推—自由式：一端安装双止推轴承，另一端自由状态，轴向刚度和承载能力低，适于轻载，低速的垂直安装。
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轴承的类型与选择
标准滚动轴承：
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（6）滚珠丝杠副的选择方法
（1）结构型式的选择：
　　根据防尘防护条件及对调整间隙和预紧的要求来选择。
例如：当允许有间隙时（如垂直运动），可选择具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副；
当必须有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构；
当具有良好的防尘条件，且只需要在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构；
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滚珠丝杠副的选择方法
（2）结构尺寸的选择
公称直径d0：轴向最大载荷
基本导程l0：设计要求
螺纹长度ls：在满足l0的条件下尽可能短
螺距t：传动精度、传动速度
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③滚珠丝杠副的精度
滚珠丝杠副的精度等级为1、2、3、4、5、7、10级精度，代号分别为1、2、3、4、5、7、10。其中1级为最高，依次逐级降低。
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齿轮传动部件
齿轮传动部件的功能是改变转矩、转速和转向，最常用的是减速箱。
　
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齿轮传动在机床中的应用
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有关齿轮的几个重要概念
渐开线：将绕在圆柱上的线绳拉直展开时，线端点的轨迹称为渐开线。齿轮的齿面就是渐开线。
模数m：表示齿轮的大小和齿的肥馊。两个直径相同的齿轮，模数m不相同，则不能啮合。模数m为“分度圆上的齿距（周节）除以圆周率”即m＝d/z。
中心距a：两个相互啮合齿轮的节圆（d）的半径之和，也可表示为：在模数和齿数不变时可采用变位齿轮来改变中心距a。
分度圆d：d＝m×z
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齿轮传动部件是转矩、转速和转向的变换器，常用的齿轮减速箱有一级、二级和三级等。
用于伺服系统的齿轮减速器是一个力矩变换器，其输入电机为高速低转矩，而输出为低速高转矩。传动转矩时不但要有足够的刚度，还要求转动惯量尽可能小，以便获得同一加速度时所需要的转矩小。
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传动比的选择：
使负载加速度最大原则
额定转矩为Tm、转子转动惯量为Jm的直流伺服电机通过减速比为i的齿轮减速器带动转动惯量为JL、负载转矩为TLF的负载，其最佳传动比计算：

　设其加速转矩为Ta，则
当时　　　　，加速