《机电一体化》多媒体课件第二_...

MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组第二章机械系统一、概述二、传动机构设计三、导向机构设计四、执行机构设计MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组一、机械系统的组成和功用1、传动机构2、导向机构3、执行机构MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组机电一体化产品对机械系统的基本要求1、高精度2、快速响应性好3、良好的稳定性。稳定是前提，精度和快速响应性是关键MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组机械系统的组成1、传动机构功能：不仅是转速和转矩的变换器，而且已成为伺服系统的一部分，要根据伺服控制的要求进行选择设计，以满足整个机械系统良好的伺服性能。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组2、导向机构作用：是支撑和导向。3、执行机构作用：根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定操作，要有较高的灵敏度、精确度，良好的重复性和可靠性。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组二、传动机构设计传动机构性能要求：转动惯量小摩擦小阻尼合适刚度大抗振性能好间隙小1.转动惯量大会使机械负载增大、系统响应性能变慢、灵敏度降低、固有频率下降，容易谐振。同时，使电气驱动部件谐振频率降低，阻尼增大。2.刚度大，失动量小。提高刚度可增加闭环系统的稳定性。3.阻尼越大，最大振幅越小，衰减越快。但定位精度降低，易产生爬行；稳态误差大，精度降低。。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组二、传动机构设计常用传动结构：1、无侧隙齿轮传动机构2、滚珠丝杠副传动机构3、软轴传动机构4、同步带传动机构5、谐波齿轮减速器6、间歇机构。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组1无侧隙齿轮传动机构由于机电一体化产品中的传动机构具有自动换向功能，例如数控机床中的进给系统经常处于自动变向状态，反向时如果驱动链中的齿轮等传动副存在间隙，就会使进给运动的反向滞后于指令信号，从而影响其驱动精度。因此必须采取措施消除齿轮传动中的间隙，以保证机构的双向传动精度。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组电机1是通过偏心轴套2装到壳体上，通过转动偏心轴套的转角，就能够方便地调整两啮合齿轮的中心距，从而消除了圆柱齿轮正、反转时的齿侧隙。图7-26偏心轴套式消除间隙结构1-电动机2-偏心轴套21（一）圆柱齿轮传动(1)偏心轴套调整法MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组图7-28圆柱薄片齿轮可调拉簧错齿调整法1、2-齿轮3、8-凸耳4-弹簧5、6-螺母7-螺钉354672138(2)双片薄齿轮错齿法MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组薄片齿轮由平键和轴连接，互相不能相对回转。斜齿轮1和2的齿形拼装在一起加工。装配时，将垫片厚度增加或减少Δt，然后再用螺母拧紧。这时两齿轮的螺旋线就产生了错位，其左右两齿面分别与宽齿轮的齿面贴紧，从而消除了间隙。图7-29斜齿薄片齿轮垫片错齿调整法薄片斜齿轮2宽齿轮薄片斜齿轮1垫片tΔβ（二）斜齿轮传动(1)垫片调整法MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组其特点是齿侧隙可以自动补偿，但轴向尺寸较大，结构不紧凑。图7-30斜齿薄片齿轮轴向压簧错齿调整法调压螺母宽齿轮薄片斜齿轮2薄片斜齿轮1轴向压簧(2)轴向压簧错齿调整法MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组（三）锥齿轮传动机构(1)轴向压簧调整法MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组(2)周向压簧调整法MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组（四）齿轮齿条传动机构MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组1滚珠丝杠副传动机构结构MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组1滚珠丝杠副工作原理与结构丝杠和螺母的螺纹滚道间有滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，相对运动时产生滚动摩擦。在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，与螺纹滚动形成循环回路。螺母滚珠丝杠回程引导装置MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚珠丝杠副特点：①传动效率高。达到90%~95%。②运动具有可逆性。回转运动直线运动效率相同③系统刚度好。④传动精度高。⑤使用寿命长。⑥不能自锁。需要设置制动装置⑦工艺复杂MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚珠丝杠副的结构类型可以从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区别。滚珠丝杠的视频MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组A.滚珠丝杠副的螺纹滚道型面(法向)的形状有单圆弧型和双圆弧型，如图所示。滚道型面与滚珠接触点的法线与丝杠轴向的垂线间的夹角α称作接触角，一般为45°。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚道法向截形示意图D滚珠螺母rsrn滚珠丝杠＝45°(a)(b)＝45°滚珠丝杠rnrs滚珠螺母rnrsAMECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组B滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。(a)内循环。内循环方式的滚珠在循环过程中与丝杠表面保持接触。优点：回路短，流畅性好，效率高，径向尺寸小缺点：反向器加工困难，装配调整不方便。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组内循环12341—螺母；2—滚珠；3—滚珠返回沟槽；4—丝杠MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组(b)外循环。外循环方式中的滚珠在循环返回时,离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。从结构上看，外循环有三种形式。端盖式、螺旋槽式、插管式。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组螺母套筒端盖式示意图在螺母上钻出纵向孔，作为滚珠回程滚道，两端有套筒盖板。滚道吻接和弯曲处圆角不易准确制作，而影响其性能。一般用作升降传动机构。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组端盖式外循环121—螺母；2—端盖MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组套筒螺母滚珠挡珠器螺旋槽式示意图在螺母的外圆表面洗出螺纹凹槽，槽的两端钻出两个与螺纹滚道相切的通孔，两个挡珠器。工艺简单，径向尺寸小，易于制造；挡珠器刚性差，易磨损。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子