合肥工业大学机电一体化PPT2

1、LOGOContents传动部件的选择与设计传动部件的选择与设计导向支承部件的选择与设计导向支承部件的选择与设计旋转支承的选择与设计旋转支承的选择与设计轴系部件的选择与设计轴系部件的选择与设计机座与机架机座与机架v 机电一体化系统的构成基础机电一体化系统的构成基础机械构件机械构件及其传动部件及其传动部件v 控制部件、接口电路、功率放大电路、执控制部件、接口电路、功率放大电路、执行元件、机械传动部件、导向支承件以及行元件、机械传动部件、导向支承件以及传感元件等部分均与机械部分相关，而最传感元件等部分均与机械部分相关，而最主要的是机械传动部件，导向支承件部件。主要的是机械传动部件，导向支承件部件。

2、Hot Tip机电一体化机械系统的特殊要求 机电一体化的机械系统与一般机械系统相比，具机电一体化的机械系统与一般机械系统相比，具有一定的特殊要求：有一定的特殊要求：（1 1）较高的定位精度。）较高的定位精度。（2 2）良好的动态响应特性。）良好的动态响应特性。 响应快、稳定性好。响应快、稳定性好。（3 3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。（4 4）高的谐振频率、合理的阻尼比。）高的谐振频率、合理的阻尼比。 这表明了机械系统部件选择与设计时的特点和要求这表明了机械系统部件选择与设计时的特点和要求。 常用的机械传动方式有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动。

3、 其主要功能是传递转矩和转速，因此，它实质上是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。 因此，应设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件。普通车床普通车床 CA614012345678910111213141516171819202122232425261110BYG5802步进电动机内六角圆柱头螺钉M84542圆锥销5301连接法兰盘11防尘罩12刀架滑板11套筒1开槽盘头螺钉M61612121滚珠丝杠螺母副1连接座圆锥销530平底推力球轴承8203轴开槽沉头螺钉M512刻度盘1124124手轮螺母座内螺纹圆锥销52

4、5技术要求1.安装后应使步进电动机输出轴中心线与丝杠中心线保持一致。2.滚珠丝杠的安装按普通车床精度JB/T987-1999要求进行。3.丝杠转动应平稳、轻快、无阻滞现象。4.滚珠丝杠螺母副应定期加注HJ-20润滑油。5.滚珠丝杠螺母副采用双螺母预紧，其预紧力约为最大轴向负荷的三分之一。6.锥销与两机件上的锥孔必须完全密切配合，用涂色法检查。7.步进电动机与拖板联接方式有多种，此为其中一种，允许采用其它方式联接。 审核材 料C6140数控车床 横向进给机构名 称制图校对序号比例重量数量备 注共2张 第1张图号? 30H7/h6?17M7/h6弹簧垫圈平键4430B陈 波王玉琳尹志强合肥工业大学

5、机械电子工程教研室2006.8A-A图6-2 C6140数控车床横向进给机构2006.82006.8CBB-BC向局部AA套筒45HT200滚珠丝杠4545HT200330410GB/T70.1-2000272829GB/T117-2000GB/T301-1995GB/T118-2000GB/T117-2000床鞍GB/T67-2000GB/T95-1985GB/T1096-1979GB/T1096-1979GB/T68-2000定位圆柱销520压板压板GB/T117-20001413011234567891011序号名 称数量 材 料备 注内六角圆柱头螺钉M8303132331897922:

6、118012131415161718192064170506728293231333621222324252630?110内螺纹圆锥销5252GB/T118-2000HT20-103534GB/T70.1-2000镶条145内六角圆柱头螺钉M6204GB/T70.1-20001内六角圆柱头螺钉M620GB/T70.1-2000平键55162735145FL2004圆螺母M301.5GB/T812-19882圆螺母M201.5GB/T812-1988平垫圈1GB/T97.2-1985A3?56H7/h6HT200?15216?17k6? 17H7/h6?16H7/h6?17H7/h6501:13

7、436调整垫片1A301-1142006.8345106789121113231615171819202122序号名 称数量 材 料备 注制图校对审核比例重量陈 波共2张 第2张图 号BBB-B114深沟球轴承 6204GB/T292-1994111弹簧垫圈1套筒11减速箱体1滚珠丝杠 螺母支架 圆锥销 835螺母座1124步进电动机4121GB/T5780-2000平键 552530齿XL型带宽25mm角接触球轴承7305C21轴用弹性挡圈11 同步带2尹志强王玉琳1.安装后应使减速箱输出轴的中心线与丝杠中心线保持一致。2.纵向进给机构的装配按JB/T987-1999普通车床精度要求进行。3

8、.丝杠转动应平稳、轻快、无阻滞现象。4.滚珠丝杠螺母副应定期加注HJ-20润滑油。5.滚珠丝杠螺母副采用双螺母预紧，其预紧力约为最大轴向负荷的三分之一。6.减速步进电动机与拖板联接有多种方式，此为其中一种，允许采用其它方式。技术要求42轴承挡盖2006.82006.8图6-3 C6140数控车床纵向进给机构合肥工业大学机械电子工程教研室CCC-CAA向（去除电机）1130同步带带轮HT20-10轴承挡盖十字槽盘头螺钉M310HT20-10FL4006-1130/12001200242526272829303132圆螺母M6021减速箱端盖六角头螺栓M625支承端盖六角螺母M6GB/T41-20

9、00GB/T1096-1979内螺纹圆柱销630GB/T120.1-2000GB/T117-2000内六角圆柱头螺钉M825GB/T70.1-2000内螺纹圆锥销6301212GB/T70.1-2000轴1GB/T812-1988GB/T818-20003381内六角圆柱头螺钉M620GB/T894.1-19861支承座? 60H7/h6? 62H7200C620-1数控车床 纵向进给机构BB34开槽锥端紧定螺钉M58373839444041424345序号名 称数量 材 料备 注353612356891011121314151617181920212223242526272829303132

10、33343536473840424344483747垫片内六角圆柱头螺钉M830HT20-104545防护罩1.5mm铁皮内六角圆柱头螺钉M612GB/T70.1-2000HT20-10GB/T118-2000平垫圈GB/T97.2-1985滚珠丝杠螺母副套筒45A31.5mm铁皮HT20-10支承端盖A31.5mm铁皮2内螺纹圆柱销630GB/T120.1-20001减速箱轴12垫片2GB/T71-19858GB/T70.1-2000平键 5525GB/T1096-19791125齿XL型同步带带轮454145平键 6655GB/T1096-19791474648内六角圆柱头螺钉M1032G

11、B/T70.1-200044GB/T95-1985内螺纹圆锥销530GB/T118-20002弹簧垫圈GB/T70.1-200044GB/T95-1985内六角圆柱头螺钉M830GB/T70.1-20004内六角圆柱头螺钉M630A31.5mm铁皮1GB/T276-1994? 1301651051560? 25k6? 25k6? 62H7? 25H7/h6? 25H7/h6? 25H7/h6? 25H7/h6? 20k6? 47H745? 30H7/h6? 19H7/h62003201121121047545? 74? 6240? 921181203946A3A31:1? 100S7/h601

12、-2数数控控车车床床 3.1-密封环 2、3-回珠器 4-丝杠 5-螺母 6-滚珠1)螺纹滚道型面螺纹滚道型面(法向法向)形状及尺寸形状及尺寸单圆弧型双圆弧型bba) 单圆弧型滚道bb) 双圆弧型滚道b1.1.丝杆，丝杆，2.2.螺母，螺母，3.3.滚珠，滚珠，4.4.反向器，反向器，5.5.弹簧片弹簧片浮动式反向器浮动式反向器内循环内循环方式方式24315 外循环方式外循环方式3.滚珠丝杠副的主要尺寸参数滚珠丝杠副的主要尺寸参数 根据根据GB/T17587.3-1998GB/T17587.3-1998标准，滚珠丝杠副的精度分成标准，滚珠丝杠副的精度分成1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、

13、7 7、1010共七个等级，其中最高精度为共七个等级，其中最高精度为1 1级，最级，最低精度为低精度为1010级级;2;2级和级和4 4级不优先采用。一般数控机床选择级不优先采用。一般数控机床选择3 3、4 4、5 5，普通机床选择，普通机床选择5 5、7 7、10.10.公称直径公称直径: :6,8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,160,200.6,8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,160,200.基本导程基本导程: :1,2,1,2,2.52.5,3,4,3,4,5 5,6,8,6,8,1010,1

14、2,16,12,16,2020,25,32,25,32,4040.(.(优先选用红色优先选用红色) )滚珠丝杠副在负载时，其滚珠与滚道面接触点处将滚珠丝杠副在负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回轴向间隙会引起空回，这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。统的稳定性。单螺母丝杠副的间隙消除相当困难单螺母丝杠副的间隙消除相当困难。实际应用中，常采用的调整预紧方法有双螺母螺纹实际应用中，常采用的调整预紧方法有双螺母螺纹预紧调整式、双螺母齿差预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、双螺母

15、齿差预紧调整式、双螺母垫片调整预紧式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位调整预紧式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自顶紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。导程自顶紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。v双螺母螺纹预紧式如图，其中，螺母如图，其中，螺母3 3的外端有凸缘，面螺母的外端有凸缘，面螺母4 4的外端虽无凸缘，但制有的外端虽无凸缘，但制有螺纹，并通过二个圆螺母固定。调整时旋转圆螺母螺纹，并通过二个圆螺母固定。调整时旋转圆螺母2 2消除轴向间隙并产消除轴向间隙并产生一定的预紧力，然后用锁紧螺母生一定的预紧力，然后用锁紧螺母1 1锁紧。预紧后两个螺母中的滚珠相锁紧。预紧后两个螺母中的滚珠相向受力向受力(

16、(如图如图b b所示所示) )，从而消除轴向间隙。其特点是结构简单、刚性好、，从而消除轴向间隙。其特点是结构简单、刚性好、预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。v双螺母垫片式预紧调整双螺母垫片式预紧调整v双螺母齿差预紧式特点：能消除使用和磨损产生的间隙或弹性变形特点：能消除使用和磨损产生的间隙或弹性变形 但结构复杂、轴向刚度较差，适合轻载的场合但结构复杂、轴向刚度较差，适合轻载的场合v弹簧式自动预紧调整弹簧式自动预紧调整如下图所示，两端分别安装止推轴承与深沟球轴承的组合，并施加预紧力，其轴向刚度最高。该方式适合于高刚度、高转速、

17、高精度的精密丝杠传动系统。但随温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不对称。 如下图所示，一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合，另一端仅安装深沟球轴承，其轴向刚度较低，使用时应注意减少丝杠热变形的影响。双推端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、传动精度较高的长丝杠传动系统。 如下图所示，一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合，另一端悬空呈自由状态，故轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装的丝杠传动系统。滚珠丝杠副的润滑与密封滚珠丝杠副的润滑与密封v润滑：润滑：主要有脂润滑和滴油润滑。主要有脂润滑和滴油润滑。v密封：密封：接触式密封（动或静密封）和非接接触式密封

18、（动或静密封）和非接触式密封（触式密封（迷宫式密封）。迷宫式密封）。v防尘与防护：防尘与防护：折叠式防尘套、伸缩式防尘折叠式防尘套、伸缩式防尘套、伸缩挡板防尘装置等。套、伸缩挡板防尘装置等。滚珠丝杠副的选择方法滚珠丝杠副的选择方法1）滚珠丝杠副结构形式的确定）滚珠丝杠副结构形式的确定 依据预紧条件和防尘条件决定滚珠丝杠副的结构依据预紧条件和防尘条件决定滚珠丝杠副的结构形式。形式。 单圆弧螺纹滚道的单螺母丝杠副单圆弧螺纹滚道的单螺母丝杠副以动力传动以动力传动为主，允许传动存在一定间隙，且垂直安装。常为主，允许传动存在一定间隙，且垂直安装。常用在高精度压力设备上（导向精度由导轨保证）。用在高精度压

19、力设备上（导向精度由导轨保证）。 单圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副单圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副主要用在传主要用在传递轻载荷、对传递动力的平稳性和丝杆刚度要求递轻载荷、对传递动力的平稳性和丝杆刚度要求比高（预紧力较小）的小型设备上。比高（预紧力较小）的小型设备上。 双圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副双圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副主要用于重主要用于重载，以传递动力和运动为主，对传递动力和运动载，以传递动力和运动为主，对传递动力和运动的平稳性有较高的要求，传递精度高、丝杠刚度的平稳性有较高的要求，传递精度高、丝杠刚度大防尘效果好的高精度机器设备上。大防尘效果好的高精度机器设备上。2）滚珠丝杠副基本结构尺寸的选择

20、）滚珠丝杠副基本结构尺寸的选择v 主要依据滚珠丝杠副传递的最大载荷、运动特性（传递速主要依据滚珠丝杠副传递的最大载荷、运动特性（传递速度）和范围（有效行程）、传递精度要求，选定滚珠丝杠度）和范围（有效行程）、传递精度要求，选定滚珠丝杠副的公称直径、基本导程以及传递精度等级。副的公称直径、基本导程以及传递精度等级。v 公称直径公称直径d d0 0大，承载能力强；反之，承载能力弱。应根据大，承载能力强；反之，承载能力弱。应根据轴向最大载荷选择；轴向最大载荷选择；v 基本导程基本导程l l0 0大，承载能力强，传动速度快，传动精度降低；大，承载能力强，传动速度快，传动精度降低；反之，承载能力减弱，传

21、动速度慢，传动精度高。按承载反之，承载能力减弱，传动速度慢，传动精度高。按承载能力、传动精度及传动速度选择；能力、传动精度及传动速度选择；v 螺纹长度螺纹长度l ls s应尽量短；应尽量短；v 传递精度：决定设备静态定位和运动精度、动态响应特性、传递精度：决定设备静态定位和运动精度、动态响应特性、动态稳定特性。动态稳定特性。3）滚珠丝杠副的选择设计验算步骤）滚珠丝杠副的选择设计验算步骤v 依据最大工作载荷依据最大工作载荷(N)或平均工作载荷或平均工作载荷(N)作用下的使用寿作用下的使用寿命命T(h)、丝杆有效工作行程、丝杆有效工作行程(mm)、丝杠转速、丝杠转速(r/min)或平或平均转速均转

22、速(r/min)、滚道硬度、滚道硬度HRC以及工况等实际工作条件，以及工况等实际工作条件，进行一系列的验算。进行一系列的验算。v 承载能力计算与滚珠丝杠副型号选择承载能力计算与滚珠丝杠副型号选择 在最大静载荷和动载荷条件下，进行弯曲强度、接触应力在最大静载荷和动载荷条件下，进行弯曲强度、接触应力强度、疲劳强度等验算，综合决定选择滚珠丝杠副型号。强度、疲劳强度等验算，综合决定选择滚珠丝杠副型号。v 压杆稳定性验算或校核压杆稳定性验算或校核 压杆稳定性验算或校的基本要求是不影响滚珠丝杠副的精压杆稳定性验算或校的基本要求是不影响滚珠丝杠副的精度和变形附加载荷产生的摩擦阻力超过极限值。度和变形附加载荷

23、产生的摩擦阻力超过极限值。v 刚度验算刚度验算 结构刚度（与支承方式相关）和接触刚度（导轨滚道）。结构刚度（与支承方式相关）和接触刚度（导轨滚道）。 * * *由此才能完成滚珠丝杠副的选择设计工作由此才能完成滚珠丝杠副的选择设计工作。v齿轮传动部件的作用：转矩、转速和转向齿轮传动部件的作用：转矩、转速和转向的变换器。的变换器。v齿轮传动目的：齿轮传动目的：1 1）降速；）降速；2 2）使丝杠和工）使丝杠和工作台转动惯量比重最小；作台转动惯量比重最小；（1 1）机电一体化系统中，常用的齿轮传）机电一体化系统中，常用的齿轮传动部件：动部件： 定轴传动轮系、行星齿轮传动轮系、谐定轴传动轮系、行星齿轮

24、传动轮系、谐波齿轮传动轮系。波齿轮传动轮系。 1 1）定轴轮系传动）定轴轮系传动i=i i12i12iZ ZZ Zi=1-2132H2213Z 2当柔轮固定时，Z -Zgi=r=gZgZrHng+2Z Z =ngr齿轮传动齿轮传动 齿轮齿条传动齿轮齿条传动2）行星齿轮传动轮系 主要由传动齿轮、定位齿轮、行星齿轮和行星架等组成。i=i i12i12iZ ZZ Zi=1-2132H2213Z 2当柔轮固定时，Z -Zgi=r=gZgZrHng+2Z Z =ngr3）谐波齿轮传动工作原理工作原理主要组成元件主要组成元件工作过程工作过程实用产品实用产品谐波齿轮传动过程（2）齿轮传动最佳传动比配置的基本

25、要求 配置传动比的目的：满足驱动元件与负载之间的、相互匹配的基本要求。 由于机电一体化系统的传动负载、传动特性、传动精度、工作条件差异很大，齿轮传动部件传动比的配置应主要依主要依据不同系统的实际工作情况与要求进行配置据不同系统的实际工作情况与要求进行配置。 在一般情况下，可重点考虑如下几方面内容： 运动参量匹配 传递形式与类型 功率/力/力矩匹配 结构强度与刚度 转动惯量 系统响应特性（静态/动态） 传递精度传递间隙、平稳性、低速震荡（爬行现象） 对于多级多级传动，为了结构紧凑、动态性能及传动精度，需对各级传动比合理分配对各级传动比合理分配！ （3）各级传动比最佳分配原则 1）重量最轻原则重量

26、最轻原则 小功率传动装置各级传动比（小功率传动装置各级传动比（等传动比分配，等传动比分配，等模数原则等模数原则） 大功率传动装置各级传动比确定，应遵循大功率传动装置各级传动比确定，应遵循“先先大后小大后小”原则，再由经验、类比方法和结构设计紧原则，再由经验、类比方法和结构设计紧凑等方法确定。凑等方法确定。（不等传动比分配，不等模数原则）（不等传动比分配，不等模数原则）2）输出转角误差最小原则v为了提高机电一体化系统中齿轮传动为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统传递运系统传递运动精度动精度，各级传动比应按，各级传动比应按“先小后大先小后大”原则分配，原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及

27、回转误以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对差对输出转角精度输出转角精度的影响。设齿轮传动系统中各的影响。设齿轮传动系统中各级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的总转角级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的总转角误差为误差为 ，则：，则：v 式中：式中： 第第k个齿轮所具有的转角误差；个齿轮所具有的转角误差；v 第第k个齿轮的转轴至第个齿轮的转轴至第n级输出轴的传动比。级输出轴的传动比。)/(1maxnkknkikknimax3）等效转动惯量最小原则v各传动轴转动惯量等效到电机轴上的等效转动各传动轴转动惯量等效到电机轴上的等效转动惯量最小。惯量最小。( (机械传动部分响应特性最佳原则机械传

28、动部分响应特性最佳原则) )。 JJ23i电动机1J4i12J2221421321iiJiJJJJmev减速传动装置减速传动装置传动比分配原则传动比分配原则是设计减速器的指是设计减速器的指导思想和基本方法。导思想和基本方法。v在实际减速器设计中，应结合减速器的具体要求，在实际减速器设计中，应结合减速器的具体要求，认真分析、论证方案实现的可行性、经济性、可认真分析、论证方案实现的可行性、经济性、可靠性等指标，并对减速器的靠性等指标，并对减速器的转动惯量、结构尺寸、转动惯量、结构尺寸、精度要求精度要求等进行合理协调，尽可能达到合理的匹等进行合理协调，尽可能达到合理的匹配，达到减速器具有配，达到减速

29、器具有体积小、重量轻、运转平稳、体积小、重量轻、运转平稳、启动频繁和动态特性好，传动精度高、误差最小启动频繁和动态特性好，传动精度高、误差最小等基本要求。等基本要求。 齿轮传动比的计算齿轮传动比的计算 如图所示，设齿轮传动副的传动比为 ，若为一对齿轮减速传动，则 ，其中 、 为主动齿轮的转速和齿数， 、 为从动齿轮的转速和齿数。i1221zznni1n1z2n2z 如果主动齿轮由步进电动机驱动，其步距角为 (/脉冲 )，已知脉冲当量为（mm/脉冲），滚珠丝杠导程为 （mm），则可用下式来计算传动比： 从步进电动机到滚珠丝杠通常为减速传动，其目的是为了获得整量化的脉冲当量或将步进电动机的输出转矩

30、进行放大。 如果没有这些要求，最好将步进电动机与滚珠丝杠直接相联，有利于简化结构、降低噪音、提高精度。对于进给伺服系统，通常传递的转矩不是很大，一般取齿轮模数m =（1）mm；但因为传动精度要求较高，所以齿数z1、z2不要取得太小。hPih360P 重点掌握圆柱齿轮传动间隙调整方法。 偏心套(轴)调整法 如右图所示，1为偏心套，特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。齿轮传动间隙的调整目的调整目的： 提高齿轮传动的精度和消除齿轮传动的正反转误差。常用圆柱齿轮传动齿侧间隙的调整方法调整方法: 偏心套筒或偏心轴齿侧间隙调整法轴向垫片齿侧间隙调整法轴向垫片齿侧间隙调整法 如右图所示，齿轮如右图所示，齿

31、轮1和和2相啮合，其相啮合，其分度圆弧齿厚分度圆弧齿厚沿轴线方沿轴线方向略有锥度，这样就可以用轴向垫片向略有锥度，这样就可以用轴向垫片3使齿轮使齿轮1沿轴向移动，沿轴向移动，从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向垫片从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向垫片3的厚度应的厚度应使得齿轮使得齿轮1和和2之间既齿侧间隙小，运转又灵活。特点同偏之间既齿侧间隙小，运转又灵活。特点同偏心套心套(轴轴)调整法。调整法。1325 这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个作成宽齿轮。另这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个作成宽齿轮。另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿

32、轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区.斜齿轮传动齿侧间隙调整斜齿轮传动齿侧间隙调整2.1.5 挠性传动部件v在机电一体化系统中在机电一体化系统中 ，除滚珠丝杠副、齿，除滚珠丝杠副、齿轮传动副外，还有轮传动副外，还有同步齿形带传动同步齿形带传动、纲带纲带传动、链条传动、钢丝绳传动、链条传动、钢丝绳/ /尼龙绳尼龙绳传动等。传动等。v特点：特点：结构简单、可实现高速传动、传动结构简单、可实现高速传动、传动功率较低、传动效率高、传动平稳、吸振功率较

33、低、传动效率高、传动平稳、吸振且噪音低、维修使用方便，但安装精度要且噪音低、维修使用方便，但安装精度要求高。求高。v应用：应用：主要应用在高速、低载、运转平稳、主要应用在高速、低载、运转平稳、低噪的环境中。低噪的环境中。同步齿形带传动同步齿形带传动同步带传动与类型同步带传动与类型 二、同步带的规格与参数 同步带按带齿的形状可分为梯形齿和圆弧齿两大类，梯形齿周节制同步带，其形状如图3-10所示。图3-10 梯形齿同步带 1同步带的型号与尺寸 同步带的型号如表3-10所示，齿形与齿宽尺寸如表3-11 所示(指导书)。 2同步带的主要参数 （1）节距pb 带的节距为相邻两齿对应齿间沿节线度量方向所测

34、得的距离。同步带的节距系列如表3-10所示。 （2）带宽bs 各种型号同步带的标准带宽系列中，最大尺寸的标准带宽为该型号同步带的基本宽度。带宽系列如表3-11 所示。 （3）节线长度lp 同步带上通过强力层中心、长度不发生变化的中心线称为节线，节线长度为带的公称带长。其基本尺寸与极限偏差如表3-12 和表3-13 所示。三、带轮的结构和主要参数1带轮结构 同步带轮有整体式和组合式两种结构。 小直径带轮一般做成整体形式，如图小直径带轮一般做成整体形式，如图3-11所示，通常由所示，通常由齿圈齿圈1、挡圈、挡圈2和轮毂和轮毂3组成。组成。 图3-11 整体式同步带轮1齿圈 2挡圈 3轮毂图3-12

35、 组合式同步带轮a）幅板结构 b）带锥度锁定套结构 中等以上直径带轮常中等以上直径带轮常采用组合式结构，如采用组合式结构，如图图3-12所示，其中图所示，其中图a为幅板结构，图为幅板结构，图b为为锥度锁定套结构。锥度锁定套结构。 带轮的两端面常制有挡圈，以防工作时同步带滑落。挡圈的厚度一般取13mm，按带的厚度和长度来选。2带轮主要参数 （1）直边带轮齿廓 直边带轮齿廓形状如图3-13所示，其参数如表3-14 所示。 （2）带轮宽度 带轮的宽度可比同步带稍宽些。无挡圈时，带轮工作宽度比带宽大310 mm；有挡圈时，一般大12 mm。各种型号的标准带轮宽度如表3-15所示。 （3）带轮齿数和直径

36、 带轮直径系列如表3-16所示。若带轮齿数为z，则节圆直径 带轮齿数不宜过少，否则会使同时啮合的齿数减少，导致带齿承载过大，而且当节距Pb一定时，带轮直径将减小，又使带的弯曲应力增大。故带轮存在最少齿数限制，如表3-17 所示。 （4）带轮的材料 带轮材料一般采用铸铁或钢，高速、小功率时可采用塑料或轻合金。b/dzp四、同步带的设计计算 在进行同步带传动设计时，一般给定的原始数据有：传递的功率 ；主、从动轮的转速 和 （或传动比 ）；传动系统的位置和工作条件等。其设计方法和步骤如下： 1. 确定带的设计功率 (3-14) 式中 工作情况系数，如表3-18所示； 传递的功率，单位为kW。P1n2

37、nidAPKPAKP 2. 选择带型和节距 根据 和 由图3-14选择带型，图中水平坐标为带的设计功率 （kW），垂直坐标为小带轮的转速 (r/min)。当所得交点落在两种节距的分界线上时，尽可能选择较小的节距。dP1ndP1n图3-14 同步带选型图 3. 确定小带轮齿数 和小带轮节圆直径 应使 ， 可由表3-17查得，在带速 和安装尺寸允许时， 尽可能选用较大值。小带轮节圆直径 = ，见表3-16 ；小带轮节圆直径初定后应验算带速，不合适则重取。同步带的速度 应满足： （3-15） 极限带速 为：MXL、XXL、XL型， = 4050 m/s；L、H型， = 3540m/s；XH、XXH型

38、， = 2530 m/s。 1zminzb1p zv11601000d nvmaxv1z1dminz1z1dvmaxvmaxvmaxvmaxv 4. 确定大带轮齿数 和大带轮节圆直径 当给定传动比 后，大带轮齿数 = ；大带轮节圆直径 。计算结果应圆整为整数，并验算圆整后的传动比；若传动比超差，则应重选齿数，直至满足要求。 5. 初选中心距 、带的节线长度 、带的齿数 若中心距 未给定，则可根据下式进行初选： 0.7（ + ） 2（ + ） （3-16） 则带的节线长度为： （3-17） 再由节线长度 根据表3-12或表3-13选取接近 的 标准值，并选择对应的带齿数 。2z2di2z1zi2

39、1did0a0pLbz0a1d2d0a1d2d2210 p0120()2()4ddLadda20pLpLbz 6. 计算实际中心距 设计同步带传动时，中心距 应该可调整，以便获得适当的张紧力。中心距的调整范围如表3-20所示。此时，实际中心距为： （3-18） 7. 校验带与小带轮的啮合齿数 (3-19） 式中 为取整函数。一般情况下，应保证 =6。对于MXL、XXL和XL型，至少应保证 = 4。当 时， 可增大 ，或 不变时减小节距 。ap0 p02LLaamzb 11m212ent()22p zzzzzaent( )xmzzmminmzzmminmzzmmina1dbp 8. 计算基准额定

40、功率 （3-20） 式中 所选型号同步带在基准宽度下所允许传递的额定功率，单位为kW； 带宽为 时的许用工作拉力，单位为N，如表3-21 所示； 带宽为 时的单位长度的质量，单位为kg/m，如表3-21所示； 同步带的线速度，单位为m/s。 9. 确定实际所需同步带宽度 （3-21） 式中 选定型号的基准宽度，如表3-21 所示； 小带轮啮合齿数系数，如表3-22 所示。由上式求得最小宽度后，根据表3-11选择最接近的标准带宽 。0P2a0()1000Tm vvPaT0Pbs0mvbs0sbsb1/1.14dz0PbK Ps0zKbs0sb10. 带的工作能力验算 用下式来计算同步带的额定功率

41、 ，若结果满足 （带的设计功率），则带的工作能力合格。 （3-22）式中 啮合系数，如表3-22所示； 齿宽系数， ； 基准带宽为 时的许用工作拉力，单位为N，如表3-21 所示； 带宽为 时的单位长度的质量，单位为kg/m，如表3-21所示； 同步带的线速度，单位为m/s。 同步带传动副的选型与计算实例，请参照第六章第一节有关内容。PdPP23szwa()10bPK K Tmv vbs0zKwKaTmv1.14ws(/)Kbbs0bs0bs0导轨支承部件的作用导轨支承部件的作用：支承和限制运动部件按给定运动规支承和限制运动部件按给定运动规律要求和规定运动方向作直线或回转运动，这样的部件通常律

42、要求和规定运动方向作直线或回转运动，这样的部件通常称作导轨副，简称导轨。称作导轨副，简称导轨。主要由主要由定导轨、动导轨、辅助导轨、间隙调整元件以及工定导轨、动导轨、辅助导轨、间隙调整元件以及工作介质作介质/ /元件元件等组成。等组成。导向支承部件的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。这样的部件通常被称为导轨副，简称导轨。组成:1-支承件 2-运动件 导轨副的导轨副的种类种类 按运动方式可分为：直线运动导轨、回转运动导轨。按运动方式可分为：直线运动导轨、回转运动导轨。 按接触表面的摩擦性质可分为：滑动导轨、滚动导按接触表面的摩擦性质可分为：滑动导轨、滚动导轨、流体介质

43、摩擦导轨等轨、流体介质摩擦导轨等。 导轨副的结构形式是多种多样的，依据不同的要导轨副的结构形式是多种多样的，依据不同的要求可设计或选用不同形式的导轨副。常见导轨副的求可设计或选用不同形式的导轨副。常见导轨副的结构形式如下。结构形式如下。1）导向精度要求及影响因素 导向精度（要求）：导向精度（要求）：指动导轨沿给定方向作直线运动时应保指动导轨沿给定方向作直线运动时应保证的准确程度，主要是指动导轨沿支承导轨运动的直线度或证的准确程度，主要是指动导轨沿支承导轨运动的直线度或圆度。圆度。 因此，在设计或选用导轨副时，重点考虑因此，在设计或选用导轨副时，重点考虑影响导向精度的主影响导向精度的主要因素要因

44、素有：有：v 导轨结构类型。导轨结构类型。v 导向导向几何精度几何精度（直线度）和接触精度（平面度和接触面积）。（直线度）和接触精度（平面度和接触面积）。v 导轨运动配合精度（间隙）。导轨运动配合精度（间隙）。v 油膜厚度和油膜刚度。油膜厚度和油膜刚度。v 导轨和机架的结构刚度和接触刚度。导轨和机架的结构刚度和接触刚度。v 导轨和机架的热变形（热敏感性）。导轨和机架的热变形（热敏感性）。v 装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。2）导轨的刚度要求）导轨的刚度要求v导轨的刚度（要求）导轨的刚度（要求）：导轨抵抗外载荷的能力，导

45、轨抵抗外载荷的能力，会影响导向部件的导向精度（运动精度）。会影响导向部件的导向精度（运动精度）。v通常分为：通常分为：静刚度静刚度 抵抗恒定载荷的能力。抵抗恒定载荷的能力。 动刚度动刚度 抵抗交变载荷的能力。抵抗交变载荷的能力。v每一类刚度都包括：结构刚度、接触刚度、局部每一类刚度都包括：结构刚度、接触刚度、局部刚度。刚度。v在一般情况下，为减轻或平衡外力的影响，可采在一般情况下，为减轻或平衡外力的影响，可采用用加大导轨尺寸加大导轨尺寸或或添加辅助导轨添加辅助导轨的方法提高刚度。的方法提高刚度。3）精度保持性要求（）精度保持性要求（耐磨性耐磨性） 精度保持性要求：精度保持性要求：指导轨副表面的

46、耐磨性（耐磨指导轨副表面的耐磨性（耐磨能力）应达到导轨面的使用寿命要求。能力）应达到导轨面的使用寿命要求。 主要包括：主要包括：初期耐磨性和耐磨精度保持性初期耐磨性和耐磨精度保持性两部分，两部分，以及以及耐磨精度失效特性耐磨精度失效特性。v初期耐磨性初期耐磨性摩擦副初期磨损阶段特性。摩擦副初期磨损阶段特性。v耐磨精度保持性耐磨精度保持性摩擦副正常磨损阶段特性。摩擦副正常磨损阶段特性。v耐磨精度失效特性耐磨精度失效特性摩擦副剧烈磨损阶段特性。摩擦副剧烈磨损阶段特性。4）导轨运动灵活性和低速运动平稳性要求）导轨运动灵活性和低速运动平稳性要求 主要包括：主要包括：灵活性灵活性和和低速运动平稳性。低速

47、运动平稳性。 灵活性灵活性 指对系统控制指令的反映能力。指对系统控制指令的反映能力。 低速运动平稳性低速运动平稳性 指平稳匀速运动时运动部件的波动指平稳匀速运动时运动部件的波动误差（低速时的误差（低速时的“爬行现象爬行现象”）。）。5）温度敏感性和结构工艺性要求）温度敏感性和结构工艺性要求 温度敏感性温度敏感性 指导轨在环境温度和导轨运动摩擦发热指导轨在环境温度和导轨运动摩擦发热的影响下，导轨运动灵活性、平稳性、导向精度产生变化的影响下，导轨运动灵活性、平稳性、导向精度产生变化的反映程度。的反映程度。 工艺性要求工艺性要求 结构简单、制造容易、装配调整、维修结构简单、制造容易、装配调整、维修维

48、护、检测方便，生产成本低。维护、检测方便，生产成本低。 注意：以上这些导轨运动副应达到的要求仅是导轨设计中注意：以上这些导轨运动副应达到的要求仅是导轨设计中最基本的要求，在导轨设计中，还应依据导轨应用的实际最基本的要求，在导轨设计中，还应依据导轨应用的实际情况，采取相应的措施，尽可能的满足。情况，采取相应的措施，尽可能的满足。（3）导轨副的设计内容与步骤导轨副的设计内容与步骤1）依据导轨副使用的工作条件，选择合理的结构形式。依据导轨副使用的工作条件，选择合理的结构形式。2）选择导轨副的截面形状，保证导轨的导向精度。选择导轨副的截面形状，保证导轨的导向精度。 3）依据导轨的载荷和工作温度范围，选

49、择导轨的具体结构及尺依据导轨的载荷和工作温度范围，选择导轨的具体结构及尺寸参数，保证具有足够的刚度、良好的耐磨性、运动灵活性、寸参数，保证具有足够的刚度、良好的耐磨性、运动灵活性、平稳性。平稳性。4 4）具有合理的误差自动补偿或调整装置，在导轨长期使用后）具有合理的误差自动补偿或调整装置，在导轨长期使用后（超过导轨规定的平均无故障工作时间），通过调整进一步（超过导轨规定的平均无故障工作时间），通过调整进一步保持导轨的导向精度。保持导轨的导向精度。 5）选用合理的耐磨材料、润滑方法以及防护装置，使导轨尽可选用合理的耐磨材料、润滑方法以及防护装置，使导轨尽可能的处于良好工作状态，减少导轨副的磨损。

50、能的处于良好工作状态，减少导轨副的磨损。 6 6）制定必要的技术条件（关键件的制造工艺规范、装配调整技）制定必要的技术条件（关键件的制造工艺规范、装配调整技术条件、检测验收技术条件、使用维护操作规范、维修维护术条件、检测验收技术条件、使用维护操作规范、维修维护工艺流程与规范等）。工艺流程与规范等）。二、滑动导轨副的结构及其选择 常见滑动导轨副的截面形状常见滑动导轨副的截面形状（1）三角形导轨v导轨尖顶朝上的称导轨尖顶朝上的称三角形导轨三角形导轨。尖顶朝下的称。尖顶朝下的称V形导形导轨轨。该导轨在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿，。该导轨在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导

51、向精度较高。但压板面仍需有间隙不会产生间隙，故导向精度较高。但压板面仍需有间隙调整装置。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，调整装置。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为一般为90 。v如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。导轨面。v分分对称型对称型和和非对称型非对称型三角形导轨。三角形导轨。v对称型导轨对称型导轨 随顶角增大，导轨承载能力增大，随顶角增大，导轨承载能力增大，但导向精度降低。但导向精度降低。v非对称导轨非对称

52、导轨 主要用在载荷不对称的时候，通过主要用在载荷不对称的时候，通过调整不对称角度，使导轨左右面水平分力相互抵消，提调整不对称角度，使导轨左右面水平分力相互抵消，提高导轨刚度。高导轨刚度。（2) 矩形导轨v 矩形导轨的特点是结构简单，制造、检验和修理方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广泛。v 矩形导轨的导向精度没有三角形导轨高，磨损后不能自动补偿，须有调整间隙装置.（3）燕尾形导轨此类导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设调整此类导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设调整间隙装置。间隙装置。两燕尾面起压板面作用，用一根两燕尾面起压板面作用，用一根镶条镶条就可调节就可调节水平与垂直方向的间隙，且高度

53、小，结构紧凑，水平与垂直方向的间隙，且高度小，结构紧凑，可以承受颠覆力矩。可以承受颠覆力矩。刚度较差，摩擦力较大，制造、检验和维修都刚度较差，摩擦力较大，制造、检验和维修都不方便。不方便。用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受到用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的场合。限制的场合。（4）圆形导轨u圆形导轨制造方便，外圆采用磨削，可达到精密配合;u磨损后很难调整和补偿间隙。若要限制转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩，亦可采用双圆柱导轨。u圆柱导轨用于承受轴向载荷的场合。2.导轨副的组合形式 两条三角形导轨同时起支承和导向作用。v 优点：由于结构对称，驱动元件可对称

54、地放在两导轨中间，并且两条导轨磨损均匀，磨损后相对位置不变，能自动补偿垂直和水平方向的磨损，故导向性和精度保持性都高，接触刚度好。v 缺点：工艺性差，对导轨的四个表面刮削或磨削也难以完全接触，如果床身和运动部件热变形不同，也很难保证四个面同时接触。因此多用于精度要求较高的机床设备。(2)矩形和矩形组合v优点：承载面优点：承载面1和导向面和导向面2分开，因而制造与调整分开，因而制造与调整简单；简单；v缺点：导向面的间隙用镶条调节，接触刚度低。缺点：导向面的间隙用镶条调节，接触刚度低。v采用矩形和矩形组合时，应合理选择导向面。采用矩形和矩形组合时，应合理选择导向面。(3)三角形和矩形组合v 这种组

55、合形式如图所示。这种组合形式如图所示。v 优点：它兼有三角形导轨的导向性好、矩形导轨的制造优点：它兼有三角形导轨的导向性好、矩形导轨的制造方便、刚性好等优点，并避免了由于热变形所引起的配方便、刚性好等优点，并避免了由于热变形所引起的配合变化。合变化。v 缺点：但导轨磨损不均匀、一般是三角形导轨比矩形导缺点：但导轨磨损不均匀、一般是三角形导轨比矩形导轨磨损快，磨损后又不能通过调节来补偿，对位置精度轨磨损快，磨损后又不能通过调节来补偿，对位置精度有影响。有影响。v 这种组合有这种组合有v一矩、棱一矩两种形式。一矩、棱一矩两种形式。v一矩组合导轨易一矩组合导轨易储存润滑抽，低、高速都能采用，棱一矩组

56、合不能储存储存润滑抽，低、高速都能采用，棱一矩组合不能储存润滑油，只用于低速移动。润滑油，只用于低速移动。(4)燕尾形导轨及其组合 特点：特点： 整体式燕尾导轨导向精度高，调整方便，承载能力强，整体式燕尾导轨导向精度高，调整方便，承载能力强，制造困难；制造困难； 装配式导轨，制造调整方便，承载能力与整体式燕尾装配式导轨，制造调整方便，承载能力与整体式燕尾导轨相比较弱；导轨相比较弱； 燕尾导轨与矩形导轨相比，兼有调整方便，承载能力燕尾导轨与矩形导轨相比，兼有调整方便，承载能力较强等。较强等。 为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。燕尾形导轨可

57、采用镶条(垫片)方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整。4.导轨副材料选择导轨副材料选择 导轨副材料选择的基本要求：导轨副材料选择的基本要求： 导轨副材料应具有高的耐磨性、减振性、热稳定导轨副材料应具有高的耐磨性、减振性、热稳定性以及易于生产制造。性以及易于生产制造。 导轨副材料选用与组合：导轨副材料选用与组合： 常用铸铁、钢、有色金属、塑料。常用铸铁、钢、有色金属、塑料。 通常为软通常为软硬材料组合。铸铁硬材料组合。铸铁铸铁、铸铁铸铁、铸铁钢钢导轨、有色金属导轨、有色金属钢导轨、塑料钢导轨、塑料钢导轨等都较钢导轨等都较常见。常见。v铸铁的特点铸铁的特点:耐磨、减震、热稳定性好，易加工耐磨、减震、热稳定性好，易加工v钢的特点：淬硬钢