机电一体化的传动机构设计 .docxVIP

PAGE PAGE 1 机电一体化的传动机构设计 机电一体化系统中的机械设计要遵循机电结合、机电互补的原则，满意高精度、快速响应速度和稳定性的要求。详细包括两大部分的内容：一是机械传动装置的设计，一是机械结构的设计。  机电一体化对机械系统的基本要求：  （1）、转动惯量（J）小  （2）、刚度（K）大  （3）、阻尼（B）合适  机械系统的组成：传动机构、导向机构、执行机构。  传动装置功能：传递运动（速度、位移）和动力（力、力矩）  滚珠丝杠：丝杠和螺母的螺纹滚道间置滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，使丝杠和螺母作相对运动时为滚动摩擦。  在螺母（或丝杠）上有滚珠返回的通道，与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。  滚珠丝杠按滚珠的循环方式不同分为内循环类型和外循环类型  滚珠丝杠的特点：   1、传动效率高  2、运动具有可逆性  3、传动精度高  4、磨损小，使用寿命长  5、制造工艺简单，成本高  6、不能自锁  调整滚珠丝杠轴向间隙的结构形式：垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式、 变位螺距调隙式  滚珠丝杠的主要尺寸：公称直径（滚珠中心圆直径）、导程(或螺距)、螺旋升角、滚珠直径、螺纹滚道半径、丝杠外径、丝杠内径、螺母外径、螺母内径等。  滚珠丝杠的公差等级：依据JB316.2-91《滚珠丝杠副精度》标准规定分为5个等级：1、2、3、4、5级（有的参考书称7个等级，另外有7、10级），1级最高，5级最低。一般动力传动选4、5级，数控机床、精密机械或仪器选1、2、3级。  为保证滚珠丝杠副传动的刚度和精度，应选择合适的支承方式，选用轴承组合，一般常用推力轴承和向心球轴承。  四种典型的支承方式：  (1)、单推—单推  (2)、双推—双推  (3)、双推—简支  (4)、双推—自由  滚珠丝杠设计计算：  (1)、求出计算载荷  =K Fm K为工况系数 Fm平均工作载荷（N）  (2)、依据寿命计算出额定动载荷   （3）、查滚珠丝杠副系列中的额定动载荷 ，使 ，初选几个规格（或型号），列出其主要参数  （4）、验算传动效率、刚度、稳定性等  滚珠丝杠副传动刚度由三部分组成：滚珠丝杠的拉压刚度、滚珠丝杠与螺母接触刚度、滚珠丝杠轴承与轴承座的支承刚度  （1）拉压刚度  a、一端固定，一端自由   b、两端固定   （2）接触刚度KN   （3）支承刚度包括轴承轴向刚度、轴承支座刚度、螺母支座刚度这三部分刚度，一般难以精确计算，依据结构而定。  滚珠丝杠副传动的力学模型可以简化为如下所示的弹簧质量系统：   传动系统的传动刚度为：   齿轮传动作用：用来传递转矩和转速。  齿轮传动优点：  1、瞬时传动比恒定，传动精确度高；  2、强度大能承受重载，结构较紧凑；  3、满意主轴进给速度要求，增大主轴转矩。  齿轮传动缺点：  1、齿侧间隙对传动精度影响；  2、齿轮的磨损引起反转误差的渐渐扩大。  齿轮传动的类型：  1、直齿圆柱齿轮传动  a 偏心轴套调整法  b 轴向垫片调整法  c 双片薄齿轮错齿调整法  2、斜齿轮传动  3、齿轮齿条传动  4、锥齿轮传动  (a) 轴向压簧调整法  (b) 周向弹簧调整法  齿轮传动传动链的级数和级比的选择总原则：尽量采纳较大传动比的单级传动。  多级传动时，遵循如下的原则：  1、最小等效转动惯量原则  2、输出轴转角误差最小原则  3、重量最轻原则  谐波齿轮传动原理是利用行星轮系传动原理，波发生器转动，迫使柔性齿轮产生可掌握的变形波（近似谐波），并和刚轮作用引起齿间相对位移，传递运动和动力。  谐波齿轮由三个基本构件组成：波发生器、柔轮、刚轮，其实质是一种新型减速器。  谐波齿轮传动优点：  1、传动比大：1.002～1.02或50～500；  2、承载力量高；  3、传动平稳，精度高；  4、体积小，噪声低  谐波齿轮传动缺点：  1、柔轮周期性变形，易疲惫破坏；  2、转动惯量和启动力矩大，不相宜于小功率传动；  3、不能用于传动比较小场合（小于35）； 4、散热差 谐波齿轮广泛应用于机电一体化产品中，如机器人、机器仪表、雷达中用作运动传递；在冶金、化工、起重运输设备中传递运动和转矩。  同步齿形带传动的特点：  1、传动比比精确?????，传动效率高；  2、工作平稳，能汲取振动；  3、传动比范围大；  4、中心距严格，成本高；  5、不需润滑，耐油、耐高温，维护便利。  同步齿形带由强力层和基体（带齿、带背）组成