机械系统设计

1、上，并将电机上，并将电机2安装在偏心套安装在偏心套1(或偏或偏12341233 4 5 6 712345678rghghrhrgzzigrhgzrz0rrghghhrgzzi0grggrhgzzzzz1rggghhgzzzi0grghhrhrgzzi0rgrrghrzzzzz1grrrhhrzzzi200rz202gz101hgi100hri最大回差减速比机型（指柔轮内径，单位为mm)单级、卧式安装通用谐波减器1cp2ctacpkp 1actkt21cfdfrtkfac/21许ff1c 丝杠侧螺母a 螺母b调整垫片预拉方向预拉方向预紧方向垫片预紧方向丝杠侧螺母侧丝杠侧螺母侧承载滚珠间隔钢球导程

2、导程+导程丝杠侧螺母侧预拉方向预拉方向aaf3/2aaf)(sin2 . 131mdqaaadqsin/10zfqazaofaf3/2aoaokf3/2aakf3/2bbkfbaoaoaafabafffafbf0b3/23/23/2aoaoakfkfkf3/23/22aoaffaoaoafff38aoaoaaao21推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧。推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧。1轴向刚度较高；轴向刚度较高；2预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命比方案预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命比方案 2低；低；3适宜中速、精度高，并可用双推适宜中速、精度高，并可用双推单推组合。单

3、推组合。 推力轴承和深沟球轴承的组合装在滚珠丝杠的两端推力轴承和深沟球轴承的组合装在滚珠丝杠的两端并施加预紧。并施加预紧。1轴向刚度最高；轴向刚度最高；2预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高3适宜高速、高刚度、高精度。适宜高速、高刚度、高精度。一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端自一端安装深沟球轴承和推力轴承的组合，一端自由。由。1轴向刚度低，与螺母位置有关；轴向刚度低，与螺母位置有关；2双推端可预拉伸安装；双推端可预拉伸安装；3适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。丝杠。 hlmahfcfkkkf f

4、khkakmffkhkak 41067. 1hmcalnfcmnhlcf aacc min/10rn 03. 0nfkkkfmahfc456038000 . 10 . 12 . 1nlnfchmca204221067. 11500010045601067. 144ac0dcrf22) (leifacrgpae206ai4744am1018. 2640459. 064di3/252792221093. 6)2 . 13/2(1018. 210206)(leifacr45 . 22 65sffmcrscfcrncrnnmax10960)2 . 132(0459. 092

5、7. 39910) (991022212ldfnccr10000max nncr0lcgjtpeapfl220214da4132djccj8 . 3)408112tan(102503800)tan(230dftmmgdtpedpfgjtpeapflc2492232934122212010752. 60459. 0103 .83)14. 3(8 . 3)106(160459. 01020614. 338001064 1642mplll5 .1310610752. 62 . 1320mmm1503. 02121l939. 0)408112tan()112tan()tan(tan231a)c)b)a

6、)b)c)1 234箭头粗细表示受力大小矩形导轨 梯形导轨3hzs10l60nl2llslznhlkpcffffflawacthp3k)(50 kmk )(100 kmk 3/106 . 358hrcfh滚道实际硬度hfcftfafwftfcfcfafwfwfnbkkk22kbn2.4.3、数控机床的主传动系统、数控机床的主传动系统1、主传动及变速主传动及变速 现代数控机床的主运动广泛采用无级变速传动，用交现代数控机床的主运动广泛采用无级变速传动，用交流调速电机或直流调速电机驱动，能方便地实现无级变速，流调速电机或直流调速电机驱动，能方便地实现无级变速，且传动链短、传动件少。根据数控机床的类型

7、与大小，其主且传动链短、传动件少。根据数控机床的类型与大小，其主传动主要有以下三种形式传动主要有以下三种形式 带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动 通过带传动的主传动通过带传动的主传动 由主轴电机直接驱动的主传动由主轴电机直接驱动的主传动2、主轴部件主轴部件 主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗振性和热变形对加工质量有直接影响。特别是数控机床在加工过程热变形对加工质量有直接影响。特别是数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响就更为严重。数控机床主轴部中不进行人工调整，这些影响就更为严重。数控机床主轴部件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内

8、刀具自动装夹、主件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具自动装夹、主轴的定向停止等问题。轴的定向停止等问题。2）电主轴的轴承）电主轴的轴承 目前电主轴采用的轴承主要有陶瓷球轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴目前电主轴采用的轴承主要有陶瓷球轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承。承。3）电主轴的冷却）电主轴的冷却 采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却，即采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却，即将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带走主轴高速旋转产生的热量。走主轴高速旋转产生的热量。

9、4）电主轴的驱动）电主轴的驱动 当前，电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机，由于是用在高速当前，电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机，由于是用在高速加工机床上，启动时要从静止迅速升速至每分钟数万转乃至数十万转，启加工机床上，启动时要从静止迅速升速至每分钟数万转乃至数十万转，启动转矩大，因而启动电流要超出普通电机额定电流动转矩大，因而启动电流要超出普通电机额定电流57倍。其驱动方式倍。其驱动方式有变频器驱动和矢量控制驱动器驱动两种。有变频器驱动和矢量控制驱动器驱动两种。5）电主轴的基本参数）电主轴的基本参数 电主轴的基本参数包括：套筒直径、最高转速、输出功率、转矩和电主轴的基本参数包括：套筒

10、直径、最高转速、输出功率、转矩和刀具接口等，其中套筒直径为电主轴的主要参数。刀具接口等，其中套筒直径为电主轴的主要参数。分类及特点：分类及特点：直线电动机按原理分为直流直线电动机、交直线电动机按原理分为直流直线电动机、交流直线异步电动机、直线步进电动机和交流直线同步电动机。流直线异步电动机、直线步进电动机和交流直线同步电动机。以前以前 3种应用较多。种应用较多。 1、直流直线电动机、直流直线电动机 直流供电的直线电动机。由一套磁极和一组绕组构成。直流供电的直线电动机。由一套磁极和一组绕组构成。绕组中的电流有的通过电刷和换向片结构引入，称刷型；有绕组中的电流有的通过电刷和换向片结构引入，称刷型；

11、有的不经换向器和电刷，直接用导线引入，称无刷型。直流直的不经换向器和电刷，直接用导线引入，称无刷型。直流直线电动机从结构上还可分为动极式和动圈式两种。直流直线线电动机从结构上还可分为动极式和动圈式两种。直流直线电动机由于推力与电枢电流成正比，速度与电枢电压成正比，电动机由于推力与电枢电流成正比，速度与电枢电压成正比，故具有良好的线性控制特性，它与闭环控制系统配合，可以故具有良好的线性控制特性，它与闭环控制系统配合，可以进行精密的调节和控制，适用于自动控制系统，例如计算机进行精密的调节和控制，适用于自动控制系统，例如计算机磁盘驱动器的磁头定位系统。磁盘驱动器的磁头定位系统。2、交流直线异步电动机

12、、交流直线异步电动机 由旋转式异步电动机演变而来。其工作原理和旋转式异由旋转式异步电动机演变而来。其工作原理和旋转式异步电动机相同。主要由原边和副边两部分组成，嵌有线圈的步电动机相同。主要由原边和副边两部分组成，嵌有线圈的部分为原边。当多相绕组中通入电流后，电机气隙中就产生部分为原边。当多相绕组中通入电流后，电机气隙中就产生一个磁场行波，切割副边的导体而感生电流。此电流与磁场一个磁场行波，切割副边的导体而感生电流。此电流与磁场作用产生电磁力使原边和副边发生相对运动。直线异步电动作用产生电磁力使原边和副边发生相对运动。直线异步电动机可以做成原边固定、副边可动的短副边型和副边固定、原机可以做成原边

13、固定、副边可动的短副边型和副边固定、原边可动的短原边型两种结构。短原边型所用线圈数量少，比边可动的短原边型两种结构。短原边型所用线圈数量少，比较经济较经济,应用较多应用较多;短副边型常用于金属物体的投射。直线异短副边型常用于金属物体的投射。直线异步电动机常在工业自动化系统中作为操作杆的动力，用它操步电动机常在工业自动化系统中作为操作杆的动力，用它操作自动门窗、自动开关和阀门以及各种机械手，也可用于电作自动门窗、自动开关和阀门以及各种机械手，也可用于电气铁路高速列车的牵引和鱼雷发射等。气铁路高速列车的牵引和鱼雷发射等。3、直线步进电动机、直线步进电动机 作直线步进运动的电动机。按其电磁推力产生的

14、原理可以分作直线步进运动的电动机。按其电磁推力产生的原理可以分为反应式和永磁感应子式两大类。为反应式和永磁感应子式两大类。反应式直线步进电动机：其定子是一条开有均匀齿槽反应式直线步进电动机：其定子是一条开有均匀齿槽的导轨的导轨,动子是一个绕有三相绕组的动子是一个绕有三相绕组的e形铁心。每个铁心柱上形铁心。每个铁心柱上都开有和定子齿距相等的齿槽，且各相铁心柱上的齿槽相对都开有和定子齿距相等的齿槽，且各相铁心柱上的齿槽相对于定子齿槽依次错开于定子齿槽依次错开13齿距。如果输入三相绕组电脉冲的齿距。如果输入三相绕组电脉冲的顺序依次为顺序依次为 abca，则动子就会向左作步进运动。如，则动子就会向左作

15、步进运动。如果通电顺序改为果通电顺序改为acba，则动子就向右作步进运动。，则动子就向右作步进运动。在结构上也可以把在结构上也可以把 e形铁心固定，让齿条作为动子。齿条的形铁心固定，让齿条作为动子。齿条的运动将与上述运动方向相反。运动将与上述运动方向相反。 永磁感应子式直线步进电动机：定子由软铁材永磁感应子式直线步进电动机：定子由软铁材料制成，上面铣有均匀间隔的齿槽；动子由永久磁铁加料制成，上面铣有均匀间隔的齿槽；动子由永久磁铁加上两个带齿的电磁铁组成。两个电磁铁上的齿相互错开上两个带齿的电磁铁组成。两个电磁铁上的齿相互错开一定距离。在电磁铁线圈不通电时，动子位置由永久磁一定距离。在电磁铁线圈

16、不通电时，动子位置由永久磁铁决定。而在两个电磁铁按一定顺序轮流通电时，将使铁决定。而在两个电磁铁按一定顺序轮流通电时，将使动子以一定齿距作步进运动。如果对两个电磁铁不是轮动子以一定齿距作步进运动。如果对两个电磁铁不是轮流通电，而是使其中的电流一个按正弦变化，一个按余流通电，而是使其中的电流一个按正弦变化，一个按余弦变化弦变化,则可使动子运动平滑则可使动子运动平滑,步距很小。其步距（位置）步距很小。其步距（位置）分辨率可以达到分辨率可以达到0.01mm以下。在要求高精度定位的以下。在要求高精度定位的场合，例如绘图仪、磁头定位机构、激光定位器和数控场合，例如绘图仪、磁头定位机构、激光定位器和数控系

17、统中得到较多的应用。系统中得到较多的应用。直线电机的应用：直线电机的应用： 1、应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；、应用于自动控制系统，这类应用场合比较多； 2、作为长期连续运行的驱动电机；、作为长期连续运行的驱动电机； 3、应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。、应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。高速磁悬浮列车磁悬浮列车是直线电机实际应用的最典型的例子，目前，高速磁悬浮列车磁悬浮列车是直线电机实际应用的最典型的例子，目前，美、英、日、法、德、加拿大等国都在研制直线悬浮列车，其中日本进美、英、日、法、德、加拿大等国都在研制直线悬浮列车，其中日本进展

18、最快。直线电机驱动的电梯世界上第一台使用直线电机驱动的电梯是展最快。直线电机驱动的电梯世界上第一台使用直线电机驱动的电梯是1990年年4月安装于日本东京都关岛区万世大楼，该电梯载重月安装于日本东京都关岛区万世大楼，该电梯载重600kg，速度为速度为105m/min，提升高度为，提升高度为 22.9m。如果建筑物的高度增至。如果建筑物的高度增至1000米左右，就必须使用无钢丝绳电梯，这种电梯采用高温超导技术米左右，就必须使用无钢丝绳电梯，这种电梯采用高温超导技术的直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有高性能永磁材料，就如的直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有高性能永磁材料，就如磁悬浮列车一样，采用无线电波或光控技术控制。超高速电动机在旋转磁悬浮列车一样，采用无线电波或光控