机械制造自动化技术辅助资料

1、机械制造自动化技术辅导资料一主 题：第一章 概论关于机电一体化的概念、背景、目的、主要技术，机电一体化系统的组成要素、设计原那么的辅导资料。学习时间：2010年10月18日10月24日内 容：我们这周主要学习第一章的内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对机电一体化系统的概念、组成要素及设计原那么的理解，使同学们对机电一体化系统设计的主要技术、开展状况有一定的了解，该辅导资料主要是让同学们在学习网络课件的根底上拓宽知识面，加深对课本的理解。一、学习要求1了解机电一体化的开展状况；2了解机电一体化系统设计的目的；3理解机电一体化的概念；4掌握机电一体化系统构成要素及个要素之间的连接；5掌握机电一

2、体化系统设计的主要技术；6. 理解机电一体化系统设计的四大原那么。二、主要内容1机电一体化的开展状况机电一体化技术概述机电一体化技术是当代科学技术开展最为活泼的领域之一。随着计算数学、工程力学、机械动力学、电子信息技术及计算机技术的飞速开展，极大地丰富和开展了传统设计技术的内容，改变了其固有的模式和方法，特别是设计观念的更新，从面向制造的设计转变为面向用户的设计，大大拓宽了设计师的思维空间，使产品更具有创新性和适用性。目前世界上普遍认为机电一体化技术可以分成两大类，即生产过程的机电一体化和机电产品的机电一体化。机电产品的机电一体化是机电一体化的核心，是生产过程机电一体化的物质根底。传统的机电产

3、品加上微机控制即可转变为新一代的产品，而新产品较旧产品具有功能强、性能好、精度高、体积小、重量轻、更可靠、更方便、经济效益显著等优点。机电一体化产品小到儿童玩具、家用电器、办公设备，大到数控机床、机器人、自动化生产线、航空航天器，因此，可以说机电一体化技术几乎涉及到社会的各个方面。其中，生产过程的机电一体化包括产品设计、加工、装配、检验的自动化，生产过程自动化，经营管理自动化等。其高级形式是计算机集成制造系统(CIMS)，主要涉及计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺设计(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)、CADCAPPCAM集成系统、柔性制造系统(FMS)等方面2机电一体化系统设计的目

4、的1提高精度 机电一体化技术使机械传动部件减少，因而使由机械磨损、配合间隙及变形而引起的误差大为减小。同时，由于机电一体化技术采用电子技术实现自动检测和自动控制，校正和补偿由各种干扰因素造成的动态误差，从而到达单纯机械装备所不能实现的工作精度。2增强功能 现代高新技术的引入，使机械产品具有多种复合功能，成为机电一体化产品和系统的一个显著特点。3提高生产效率 机电一体化系统可以有效地减少生产准备时间和辅助时间，缩短新产品的开发周期，提高产品的合格率，减少操作人员，从而提高生产效率，降低生产本钱。4节约能源，降低能耗 通过采用低能耗的驱动机构、最正确调节控制和提高能源利用率等措施，机电一体化产品和

5、系统可以取得良好的节能效果。5提高平安性、可靠性 机电一体化系统通常具有自动检测、监控子系统，因而可以对各种故障和危险自动采取保护措施并及时修正参数，提高系统的平安可靠性。6改善操作性和实用性 机电一体化系统的各相关子系统的动作顺序和功能协调关系由控制系统决定。随着计算机技术和自动控制技术的开展，可以通过简便的人机界面操作，实现复杂的功能控制和良好的使用效果。7减轻劳动强度，改善劳动条件 减轻劳动强度包括繁重的体力劳动和复杂的脑力劳动。机电一体化系统能够由计算机完成设计制造和生产过程中极为复杂的人的智力活动和资料记忆查找工作，同时又能通过过程控制自动运行，从而替代人的紧张和单调重复操作以及在危

6、险环境下的工作。8简化结构，减轻重量机电一体化系统采用先进的电力电子器件和传动技术，替代老式笨重的电气控制和机械变速结构，由微处理器和集成电路等微电子元件和程序逻辑软件，完成过去靠机械传动链来实现的关联运动，从而使机电一体化产品和系统的体积小，结构简化，重量减轻。9降低价格由于机械结构简化，材料消耗减少，制造本钱降低，而且电子器件的价格下降迅速，因此机电一体化产品和系统的价格日趋低廉，而使用性能、维修性能日趋完善，使用寿命不断延长。10增强柔性应用功能为了满足市场多样性的要求，机电一体化系统可以通过编制用户程序来实现机电产品工作方式的改变，适应各种用户对象及现场参数变化的需要。3机电一体化的概

7、念机电一体化是机械技术、电子技术和信息技术等相关技术有机结合的一种新形式，是电子技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。机电一体化打破了传统机械工程、电子工程、信息工程、控制工程、光学工程等学科的分类。形成了融机械工程、电子工程、信息工程等多学科为一体，从系统的角度分析、解决问题的一门新兴交叉学科。4机电一体化系统构成要素及要素之间的连接1构成要素一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。机械本体结构组成要素是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动局部动力组成要素依据

8、系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。测试传感局部感知组成要素对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理局部职能组成要素将来之测试传感局部的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构运动组成要素根据控制及信息处理局部发出的指令，完成规定的动作和功能。2各要素之间的连接构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利的进行物质、能量和信息的传递与交换，各要素或系统连接处必须具备一

9、定的“联系条件，即接口。机电一体化系统是有许多接口将系统的构成要素联系为一体的系统，接口的性能决定了系统的性能。5机电一体化系统设计的主要技术1机械技术机械技术是机电一体化的根底，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。2计算机与信息技术其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术

10、。3系统技术系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的假设干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各局部有机连接的保证。4自动控制技术其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。5传感检测技术传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统到达高水平的保证。6伺服传动技术包括电动、气

11、动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。6机电一体化系统设计的四大原那么构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原那么。(1) 接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑标准

12、才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。(2) 能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。(3) 信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以到达信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。(4) 运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输

13、以及以运动控制为目的的优化。三、重要考点一选择题1. 构成机电一体化系统的各要素或子系统连接处必须具备一定的“联系条件，这些联系条件称为 。A.传输口 B.接口 C.通道 D.信道答案：B2. 工业三大要素为 。A.物质 B.能量 C.信息 D.动力答案：ABC二简答题1机电一体化系统的现代设计方法主要是那几种？答：机电一体化系统的现代设计方法，主要包括以下几种：1计算机辅助设计与并行工程2虚拟产品设计3快速响应设计4绿色设计5反求设计6网络合作设计机械制造自动化技术辅导资料二主 题：第二章第一、二节 “机械系统部件的设计、“机械传动部件的选择与设计的辅导资料。学习时间：2021年10月25日

14、10月31日内 容：我们这周主要学习第二章第一、二节“机械系统部件的设计、“机械传动部件的选择与设计的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们在学习了课件的根底上进一步熟悉机械系统部件的设计，学会选择与设计机械的传动部件。一、学习要求1了解机械系统部件的设计要求；2了解根本的机械传动部件及其功能要求；3掌握丝杠螺母机构的根本传动形式；4掌握滚珠丝杠副传动部件的选择与设计；5掌握齿轮传动部件的设计；6了解挠性传动部件；7了解间歇传动部件。二、主要内容1机械系统设计概述机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动的能量流等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。其核心

15、是由计算机控制的，包括机械、电力、液压、光学等技术的伺服系统。它的主要功能是完成一系列的机械运动。每一个机械运动可单独由控制电动机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统需要由计算机协调和控制，以完成其功能要求。因此机电一体化机械系统的设计要考虑产品的总体布局、机构选型、结构造型的合理化和最优化。本周学习的内容主要是机械系统设计中的机械传动部件的选择与设计。对机械系统设计的要求主要包括以下几个方面：低摩擦、短传动链、最正确传动比、反向死区误差小、高刚性等。由于课件上面已经详细讲解这里就不在讲解。2机电一体化机械传动设计的任务及特点机械传动设计的任务是把动力机产生的机械能传递到执行机

16、械上去, 机电一体化系统中机械传动系统的设计就是面向机电伺服系统的机械传动系统设计。根据机电有机结合的原那么, 机电一体化系统中采用了调速范围大、可无级调速的控制电机, 从而节省了大量用于进行变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件, 减少了产生误差的环节, 提高了传动效率, 因此使机械传动设计也得到了很大的简化, 其机械传动方式也由传统的串联或串并方式演变为并联的传动方式, 即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成, 各个运动之间的传动关系那么由计算机来统一协调和控制。因此机电一体化机械传动系统具有传动链短、转动惯量小、尽可能采用线性传递、无间隙传递等设计特点。3滚珠

17、丝杠副传动特性滚珠丝杠传动系统是一个一滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动的体系，以传动形式分为两种：将回转运动转化成为直线运动；将直线运动转化成回转运动。其特性主要包括以下几个方面：1传动效率高 滚珠丝杠传动系统的传递效率高达90%至98%，为传统的滑动丝杠系统的2至4倍，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动运动可逆。2运动平稳滚珠丝杠传动系统为为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高，启动时无颤抖、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。3高精度滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精

18、度。4高耐用性钢球滚动接触均经硬化处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。5同步性好由于运动平稳，反响灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。6高可靠性与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一段的润滑和防尘，在特殊场合可在无润滑状态下工作。7无间隙与高刚性滚珠丝杠传动系统采用哥德式沟槽形状、使钢珠与沟槽到达最正确接触以便轻易运转。假设参加适当的预紧力，消除轴向间隙，可使用滚珠有更佳的刚性，减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，到达更高的精度

19、。4齿轮传动的特点齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动轮齿轮直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。5齿轮传动的类型1圆柱齿轮传动用于平行轴间的传动，一般传动比单级可到8,最大20，两级可到45,最大6

20、0，三级可到200，最大300。传递功率可到10万千瓦,转速可到10万转分，圆周速度可到300米/秒。单级效率为。直齿轮传动适用于中、低速传动。斜齿轮传动运转平稳，适用于中、高速传动。人字齿轮传动适用于传递大功率和大转矩的传动。圆柱齿轮传动的啮合形式有3种:外啮合齿轮传动，由两个外齿轮相啮合，两轮的转向相反；内啮合齿轮传动，由一个内齿轮和一个小的外齿轮相啮合，两轮的转向相同；齿轮齿条传动，可将齿轮的转动变为齿条的直线移动，或者相反。2锥齿轮传动用于相交轴间的传动。单级传动比可到6，最大到8，传动效率一般为0.940.98。直齿锥齿轮传动传递功率可到370千瓦，圆周速度5米秒。斜齿锥齿轮传动运转

21、平稳，齿轮承载能力较高，但制造较难，应用较少。曲线齿锥齿轮传动运转平稳，传递功率可到3700千瓦，圆周速度可到40米秒以上。3双曲面齿轮传动用于交错轴间的传动。单级传动比可到10，最大到100，传递功率可到750千瓦，传动效率一般为,圆周速度可到30米秒。由于有轴线偏置距，可以防止小齿轮悬臂安装。广泛应用于汽车和拖拉机的传动中。4螺旋齿轮传动用于交错间的传动，传动比可到5，承载能力较低，磨损严重，应用很少。5蜗杆传动交错轴传动的主要形式，轴线交错角一般为90。蜗杆传动可获得很大的传动比，通常单级为880,用于传递运动时可达1500；传递功率可达4500千瓦;蜗杆的转速可到3万转分；圆周速度可到

22、70米秒。蜗杆传开工作平稳，传动比准确，可以自锁，但自锁时传动效率低于。蜗杆传动齿面间滑动较大,发热量较多，传动效率低，通常为。6圆弧齿轮传动用凸凹圆弧做齿廓的齿轮传动。空载时两齿廓是点接触，啮合过程中接触点沿轴线方向移动,靠纵向重合度大于1来获得连续传动。特点是接触强度和承载能力高，易于形成油膜，无根切现象，齿面磨损较均匀，跑合性能好；但对中心距、切齿深和螺旋角的误差敏感性很大，故对制造和安装精度要求高。7摆线齿轮传动用摆线作齿廓的齿轮传动。这种传动齿面间接触应力较小，耐磨性好，无根切现象，但制造精度要求高，对中心距误差十分敏感。仅用于钟表及仪表中。8行星齿轮传动具有动轴线的齿轮传动。行星齿

23、轮传动类型很多,不同类型的性能相差很大,根据工作条件合理地选择类型是非常重要的。常用的是由太阳轮、行星轮、内齿轮和行星架组成的普通行星传动，少齿差行星齿轮传动，摆线针轮传动和谐波传动等。行星齿轮传动一般是由平行轴齿轮组合而成，具有尺寸小、重量轻的特点，输入轴和输出轴可在同一直线上。其应用愈来愈广泛。6轮系的概念、分类及传动比的计算1轮系的概念及分类轮系是由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统，按轮系中各齿轮的几何轴线是否固定可分为定轴轮系、周转轮系及混合轮系。定轴轮系：在轮系运动时，其各轮轴线的位置固定不动的轮系。周转轮系：在运转过程中,至少有一个齿轮的几何轴线是绕另一个齿轮几何轴线转动的轮系。

24、2平面定轴轮系传动比的计算特点：轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行；传动比有正负之分: 首末两轮转向相同为“+，相反为“-。1传动比大小设为输入轴，为输出轴；各轮的齿数用Z来表示；角速度用w表示；首先计算各对齿轮的传动比：所以：结论： 定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比；2传动比方向在计算传动比时，应计入传动比的符号： 首末两轮转向相同为“+，相反为“-。公式法为式中：m为外啮合圆柱齿轮的对数三、重要考点一选择题1. 各级传动比的最正确分配原那么 。A. 重量最轻原那么 B. 输出轴转角误差最小原那么 C. 等效传动惯量最小原那么

25、 答案：ABC2. 滚珠丝杠外循环方式有 。A.螺旋槽式 B.插管式 C.弹簧式 D. 端盖式答案：ABD二简答题1为满足机械系统部件的设计要求需要采取是那几个方面的措施？答：为满足机械系统部件的设计要求需要采取的措施为：1低摩擦2短传动链3最正确传动比4反向死区误差小5高刚性机械制造自动化技术辅导资料三主 题：第二章第三、四节 “导向支承部件的选择与设计、“旋转支承部件的选择与设计的辅导资料。学习时间：2021年11月1日11月7日内 容：我们这周主要学习第二章第三、四节 “导向支承部件的选择与设计、“旋转支承部件的选择与设计的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们在学习了课件的根底上进一步

26、熟悉旋转支承部件的特点与分类，熟悉导轨副的特点、种类，学会选择与设计导向部件。一、学习要求1熟悉导轨副的组成、种类及其应满足的要求；2掌握滑动、滚动导轨副的结构与选择；3了解静压导轨副的工作原理；4了解旋转支承部件的种类及根本要求；5熟悉圆柱支承、圆锥支承及填入式滚动支承。二、主要内容1关于三种导轨副的综合评价导轨副质量对机电一体化产品如：数控机床的刚度, 加工精度和使用寿命具有很大的影响, 作为机床进给系统的重要环节, 不同类型的机床对导轨的要求不同, 数控机床的导轨比普通机床的导轨要求更高。且希望其高速进给时不发生振动, 低速进给时不出现爬行, 灵敏度高。耐磨性好, 可在重载下长期连续工作

27、, 精度保持性好等, 这是机电一体化产品的设计中必须考虑的问题。下面对三种导轨副进行比拟:1滑动导轨副滑动导轨在机床上应用的历史最为久远, 至今在各类机床产品上广为应用, 尤其是普通机床, 它往往采用铸铁件或镶钢导轨制成。为了提高导轨的耐磨寿命和精度, 一般对导轨外表进行外表淬火及磨削加工, 现代机床尤其是数控机床常用塑料滑动导轨。塑料滑动导轨具有摩擦因数低, 且动、静摩擦因数差值小, 减振性好, 具有良好的阻尼性, 耐磨性好, 有自润滑作用。塑料滑动导轨常用在导轨副的运动导轨上, 与之相配的金属导轨采用铸铁或钢质材料。塑料导轨分为注塑导轨和贴塑导轨, 导轨上的塑料常用环氧树脂耐磨涂料和聚四氟

28、乙烯导轨软带。注塑导轨 导轨注塑或抗磨涂层的材料是以环氧树脂和二硫化钼为基体, 参加增塑剂, 混合成膏状为一组分, 固化剂为另一组分的双组分塑料。这种涂料附着力强, 具有良好的可加工性, 可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削加工。也有良好的摩擦性和耐磨性, 而且抗压强度比聚四氟乙烯导轨软带要高, 固化时体积不收缩, 尺寸稳定。特别是可在调整好固定导轨和运动导轨间的相关位置精度后注入涂料。可节省许多加工时间, 特别适用于重型机床和不能用导轨软带的复杂配合型面。贴塑导轨 在导轨滑动面上贴一层抗磨的塑料软带, 与之相配的导轨滑动面经淬火和磨削加工。软带以聚四氟乙烯为基材, 添加合金粉和氧化物制成。塑料软带

29、可切成任意大小和形状, 用胶粘剂粘贴在导轨基面上。由于这类导轨软带用粘贴方法, 故称为贴塑导轨。一般说来, 滑动塑料导轨最显著的特点是具有优良的刚性, 吸振性( 抑制刀具切削时产生的振动)和阻尼性( 防止导轨系统启动或停止时的振动) , 适宜切削负载大的机床使用。且本钱较低, 经济实用。2滚动导轨副滚动导轨的特点是: 磨擦系数小, 磨擦系数一般在0. 0025至0. 005 的范围内,动、静摩擦系数根本相同, 启动阻力小, 不易产生冲击, 低速运动稳定性好; 定位精度高, 运动平稳, 微量移动准确, 磨损小, 精度保持性好, 寿命长; 抗振性差, 对防护要求高, 结构复杂, 制造较困难, 一般

30、由专业厂制造, 本钱较高。滚动导轨尤其是直线滚动导轨, 这十几年被大量采用, 随着数控机床高速化趋势的出现, 而被应用得越广泛。与滑动导轨不同的是, 由于滚动导轨采用了钢球或滚柱作为滚动体, 其与导轨的接触特点为点接触或线接触, 具有较小的摩擦系数。又由于滚动导轨在组装过程中施加了一定的预加负荷,有较好的导轨的阻尼特性, 但这种阻尼特性较之传统滑动导轨的阻尼特性有一定差距。直线滚动导轨与传统滑动导轨的较大的滑动接触面积比拟, 响应更迅速, 快速移动速度更高, 对复杂曲面工件的高速加工更有利。3静压导轨副静压导轨的工作原理是利用一定压力的油液进入导轨的工作油腔, 把工作台浮起来, 形成一层油膜,

31、 使导轨间的金属外表不接触, 实现导轨之间的纯液体摩擦。液体静压导轨一般把移动的导轨分成假设干个区域, 每个区域在移动部件上都开有油腔, 保证在全部行程范围内导轨正常工作。油腔不外露, 压力油经节流器流入油腔。液体静压导轨是将具有一定压力的油液经节流器输送到导轨面的油腔, 形成承载油膜, 将相互接触的金属外表隔开, 实现液体摩擦, 因此具有许多优点。其主要优点是: 1) 摩擦系数小, 一般为,机械效率高;2) 导轨面之间建立起一层很薄的油膜, 油膜具有良好的润滑性和吸振性, 因此静压导轨比其它滑动和滚动导轨寿命提高许多倍, 甚至长期使用无磨损, 且工作运动平稳;3) 相对运动速度的变化对油膜厚

32、度和刚度的影响小; 4) 消除了工作台低速运动的“爬行现象, 且可降低对导轨材料的要求。其缺点是结构较复杂, 且需备置单独的供油系统。静压导轨由于承受载荷的要求不同, 按导轨结构形式可分为开式和闭式两大类。按供油情况可分为定量式静压导轨和定压式静压导轨。开式静压导轨：压力油经节流器进入导轨的各个油腔，使运动部件浮起，导轨面被油膜隔开，油腔中的油不断地通过封油边而流回油箱。当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了回油阻力，使油腔中的油压升高，以平衡外载荷。闭式静压导轨：在上、下导轨面上都开有油腔，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳。定压式静压导轨：是指节流器进口处的油

33、压压强ps是一定的，这是目前应用较多的静压导轨。定量式静压导轨：指流经油腔的润滑油流量是一个定值，这种静压导轨不用节流器，而是对每个油腔均有一个定量油泵供油。由于流量不变，当导轨间隙随外载荷的增大而变小时，那么油压上升，载荷得到平衡。载荷的变化，只会引起很小的导轨间隙变化，因而油膜刚度较高，但这种静压导轨结构复杂1旋转支承部件的分类如下图，旋转支承部件按摩擦性质分为：滑动支承、滚动支承、气体(或液体)支承、弹性支承。其中的滑动摩擦支承按其结构特点又可分为：圆柱支撑、圆锥支撑、球面支撑、顶针支承；滚动摩擦支承按其结构特点又可分为：填入式滚珠支承、刀口支承。a圆柱支承；b圆锥支承；c球面支承；d顶

34、针支承；e填入式滚珠支承； f刀口支承；g 气、液体摩擦支承；h弹簧支承。2对旋转支承部件的要求 1方向精度和置中精度高 方向精度是指运动件转动时，其轴线与承导件的轴线产生倾斜的程度。置中精度是指在任意截面上，运动件的中心与承导件的中心之间产生偏移的程度；2 摩擦阻力矩小；3许用载荷大；4对温度变化的敏感性低；5耐磨性高；6磨损后可补偿；7抗振性好；8本钱低。三、重要考点一选择题1. 导轨间隙的调整方法有 。A. 压板法 B. 润滑 C. 镶条法 D. 垫片答案：AC2. 对滚动导轨副的根本要求是 。答案：ABCD二简答题1为提高导轨副耐磨性的措施有哪些？答：为提高导轨副耐磨性的措施采取的措施

35、有：1采用镶装导轨镶钢导轨、镶塑料导轨和镶有色金属导轨；2提高导轨的精度与改善外表粗糙度；3减小导轨单位面积上的压力即压强。机械制造自动化技术辅导资料四主 题：第二章第五、六节 “轴系部件的选择与设计、“机电一体化系统的机座或机架的辅导资料。学习时间：2021年11月8日11月14日内 容：我们这周主要学习第二章第五、六节 “轴系部件的选择与设计、“ 机电一体化系统的机座或机架的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们在学习了课件的根底上进一步熟悉轴系部件的特点，熟悉轴的特点、种类及设计，了解机座、机架的结构设计。一、学习要求1知道轴系设计的根本要求；2熟悉轴系用轴承的类型与选择；3了解机座或机

36、架的作用及根本要求；4了解机座或机架的结构设计要点。二、主要内容1轴系部件概述轴系由轴及安装在轴上的齿轮、带轮等传到部件组成，其主要作用是传递转矩及传动精确的回转运动，它直接承受外力。任何回转机械都具有轴系结构，因而轴系结构设计是机器设计中最丰富、最需具有创新意识的内容之一，轴系性能的优劣直接决定了机器的性能与使用寿命。由于轴承的类型很多，轴上零件的定位与固定方式多样，具体轴系的种类很多。概括起来主要有：(1)两端单向固定结构；(2)一端双向固定、一端游动结构；(3)两端游动结构(一般用于人字齿轮传动中的一根轴系结构设计)。根据轴的回转转速、轴上零件的受力情况，决定轴承的类型；再根据机器的工作

37、环境决定轴系的总体结构；轴上零件的轴向定位与固定、周向的固定来设计机器的轴系，是机器设计的重要环节。为了设计出适合于机器的轴系，有必要熟悉常见的轴系结构，在此根底上才能设计出正确的轴系结构，为机器的正确设计提供核心的技术支持。2轴的定义、分类(1)轴的定义进行回转运动，用来支撑旋转，并传递运动和动力的机械零件称为轴，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等；同时它又通过轴承和机架联接，所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动，形成一个以轴为基准的组合件，即轴系部件。因此要设计出正确的轴系结构，必须熟悉轴的结构及设计。(2)轴的分类按照轴的受载情况不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。1转轴：既传递转矩又承受弯矩

38、，是机器中最常见轴。2传动轴：只传递转矩，如汽车传动轴。3心轴：只承受弯矩，不受转矩。心轴可以转动，也可以是固定轴。转动心轴工作时轴承受弯矩，且轴转动；固定心轴工作时轴承受弯矩，且轴固定。按照轴线几何形状的不同，轴又可分为曲轴、直轴和挠性轴。1直轴 为各轴段轴线为同一直线的轴，直轴又可分为光轴和阶梯轴两类。根据其内部状况，分为实心和空心轴，直轴一般都是实心的，根据机器结构和要求在轴中安装其他零件或减小轴的质量，也可做成空心的。空心轴内外径比值在，以保证轴的刚度及扭转稳定性。2曲轴 为轴段轴线不在同一直线上的轴，主要用于有往复式运动的机械中。3挠性轴又称钢丝软轴 常用在农业机械中，它由几层紧贴在

39、一起的钢丝卷绕而成，可将运动和转矩传递到空间任意位置。3轴的设计对一般用途的轴，满足强度约束条件, 具有合理的结构和良好的工艺性即可。对于静刚度要求高的轴，如机床主轴，工作时不允许有过大的变形，那么应按刚度约束条件来设计轴的尺寸。对于高速或载荷作周期变化的轴，为防止发生共振，那么需按临界转速约束条件进行轴的稳定性计算。轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面内容：1轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面要求，合理确实定轴的结构形式和尺寸。2轴的工作能力计算指轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。为了保证轴具有足够的承载能力，要根据轴的工作要求对轴进行强度计算，以防止轴的

40、断裂和塑性变形。对刚度要求高和受力较大的细长轴，应进行刚度计算，以防止产生过大的弹性变形。对高速轴应进行振动稳定性计算，以防止产生共振。在轴的设计过程中，结构设计和设计计算应交叉进行，边设计边修改，并无固定的步骤，要根据具体情况来定。一般可按如下步骤来设计。 1根据工作要求选择轴的材料和热处理方式。 2按扭转确定约束条件或同类机器类比，初步确定轴的最小直径。 3考虑轴上零件的定位和装配及轴的加工等条件，进行轴的结构设计，画出草图，确定轴的几何尺寸，得到轴的跨距和力的作用点。 4根据结构尺寸和工作要求，进行强度计算。如不满足要求，那么修改初定的最小轴径，重复 3，4步骤，直到满足设计要求。轴结构

41、设计的结果具有多样性。不同的工作要求、不同的轴上零件的装配方案以及轴的不同加工工艺等，都将得出不同的轴的结构型式。因此，设计时，必须对其结果进行综合评价，确定较优的方案。4轴承的游隙选择轴承游隙是指一个轴承圈相对于另一个轴承圈径向移动的总距离(径向内部游隙)或轴向移动的总距离(轴向内部游隙)。轴承游隙可分为：工作游隙：轴承实际工作运转条件下的游隙，其大小对轴承的滚动疲劳寿命、温升、噪声等有影响。原始游隙：轴承未安装前的游隙游隙值分为根本组、小游隙组(C2)、大游隙组(C3、C4)。大游隙组适用于内、外圈配合过盈量较大，或者内外圈温差大，深沟球轴承需要承受较大轴向载荷或需要改善调心性能，或需要提

42、高轴承极限转速和降低轴承摩擦力矩等场合。小游隙组适用于较高的旋转精度，需要严格控制外壳孔的轴向位移以及需要减小振动和噪音的场合。选择轴承游隙时，一般游隙组为零或者略为正为宜。轴承游隙的选择正确与否，对机械运转精度、轴承寿命、摩擦阻力、温升、振动与噪声有很大的影响。如向心轴承游隙的选择过小时，会使承受负荷的滚动体个数增加，接触应力降低，运转较平稳，但同时摩擦阻力加大，温升也增加。相反，亦如是。因此，我们在选择轴承游隙时需要考虑以下几个因素：1轴承和轴外壳孔相配合的松紧度会影响游隙值的变化。一般在安装之后会使游隙值降低。2轴承运转过程中，由于轴与外壳的散热条件不同，导致温差，游隙值下降。3由于轴与

43、外壳材料膨胀系数不同，导致游隙值增加或减少。通常，向心轴承最适宜的工作游隙为标准中所规定的根本组的游隙。在特殊的条件下，不能采用根本组的游隙值时，可以采用辅助游隙值。适宜的安装游隙有助于滚动轴承的正常工作。游隙过小，滚动轴承温度升高，无法正常工作；游隙过大，轴系部件振动大，滚动轴承噪声大。三、重要考点一选择题1. 以下轴承不是标准轴承的是 。A. 深沟球轴承 B. 静压轴承 C. 圆锥滚子轴承 D. 动压轴承答案：BD2. 铸造机座时合理的开孔和加盖是为了 。A.提高机座精度 B.提高机座耐磨性 C.提高机座刚度 答案：C二简答题1轴系设计的根本要求有哪些？答：轴系设计的根本要求有：1旋转精度

44、：指装配后，在无负载、低速旋转的条件下，轴前端的径向跳动量和轴向窜动量，其大小取决于轴系各组成零件及支承部件的制造精度与装配调整精度。2刚度与抗振性：刚度反映了轴系组件抵抗静、动载荷变形的能力。轴系的振动有强迫振动和自激振动二种形式。振动原因有轴系组件质量不匀引起的动不平衡、轴的刚度及单向受力等；它们直接影响旋转精度和轴承寿命。3刚度与抗振性：刚度反映了轴系组件抵抗静、动载荷变形的能力。轴系的振动有强迫振动和自激振动二种形式。振动原因有轴系组件质量不匀引起的动不平衡、轴的刚度及单向受力等；它们直接影响旋转精度和轴承寿命。4轴上零件合理布置 轴上传动件的布置是否合理对轴系性能影响较大。传动齿轮应

45、尽可能安置在靠近支承处，以减少轴的弯曲和扭转变形。如主轴上装有两对齿轮，均应尽量靠近前支承，并使传递扭矩大的齿轮副更靠近前支承，使主轴受扭转局部的长度尽能缩短。在传动齿轮的空间布置上，也应尽量防止弯曲变形的重叠。机械制造自动化技术辅导资料五主 题：第三章第一、二、三节 “执行元件的种类、特点及根本要求、“常用的控制用电动机、“直流DC与交流AC伺服电机及驱动的辅导资料。学习时间：2021年11月15日11月21日内 容：我们这周主要学习第三章第一、二、三节“执行元件的种类、特点及根本要求、“常用的控制用电动机、“直流DC与交流AC伺服电机及驱动的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们在学习了课

46、件的根底上进一步熟悉直流、交流伺服电机及驱动特点，了解常用控制电机的分类，伺服电机的特点、分类，了解执行元件的种类、特点及根本要求。一、学习要求1了解执行元件的种类、特点及根本要求；2了解常用控制用电机、伺服电机的分类、特点；3熟悉直流电机的原理、特点及驱动；4熟悉交流电机的原理、特点及驱动。二、主要内容1伺服电机控制技术概述近年来，伺服电机控制技术正朝着数字化、智能化的方向开展。伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的开展历程。(1)伺服控制系统1开环伺服系统开环伺服系统不设

47、置检测反响装置，不构成运动反响控制回路，电动机按装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反响和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械局部的传动精度，难以到达高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、本钱低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型设备。2半闭环伺服系统半闭环伺服系统采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反响信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反响回路之外，其刚度等非

48、线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比拟方便。定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满足的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。3全闭环伺服系统闭环伺服系统主要由比拟环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反响修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检

49、测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比拟高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比拟复杂。(2)伺服电机控制的优点1低频特性好步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性缺乏，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。2速度响应快步进电机从静止加速到额定转速需要200400ms。交流伺服系统的速度响应较快，有的交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。3控制精度高交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保

50、证。的步进电机的脉冲当量的1/655。4过载能力强步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩到达额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。5矩频特性佳步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600rpm。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速以内，都能输出额定转矩。2直流伺服电机的组成及工作原理标准的直流伺服电机内部包括了一个直流电动机、一组变速齿轮组、一个反响可调电位器

51、及一块电子控制板。其中，高速转动的电动机提供了原始动力，带动变速齿轮组，使之产生高扭矩的输出。齿轮组的变速比越大，伺服电动机的输出扭矩也越大，也就越能承受更大的重量，但转动的速度也越低。一般标准的伺服电动机有三条连接线，分别为：电源线、地线及控制线。电源线与地线用于提供内部电动机及控制线路所需的能源，电压通常介于4V与6V之间。甚至伺服电动机在重负载时也会拉低放大器的电压，所以整个系统的电源供给比例必须合理。直流伺服电动时机接收由外部传来的PWM控制信号，PWM信号由伺服电动机控制线传输进入伺服电动机内部电子控制板上的信号调制芯片，获得直流偏置电压；然后，直流偏置电压与电位器的电压比拟，获得电

52、压差输出；最后，由正负极性的电压差输出到电动机驱动芯片决定电动机的转动方向。当电动机转动时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为零，电动机停止转动。也有360度连续旋转的直流伺服电机，其转动时不带动电位器旋转，而是电位器给一个特定值。3交流伺服电机的原理、分类及特点交流电动机分定子绕组和转子导体.转子导体形状像鼠笼导体与导体之间用硅钢片，有的交流电动机转子也有绕组。交流伺服电机转子是高阻抗的金属合金制成的，定子上的线圈有两组，分励磁线圈和力矩线圈，励磁线圈以固定的频率给转子励磁，力矩线圈负责提供转动的力矩，这两组线圈都在驱动器的发动下工作。自带的叫：旋转编码器，精密度是：分度数转动一周

53、发出的脉冲数。交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，今朝运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速率低，且随着功率增大而快速降低。故而适合做低速平顺运行的应用。同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另外一种重要的运行方式。同步电动机的功率因子可以调节，在不要求调速的场所，应用大型同步电动机可以提高运行效率。最近几年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始患上到较多地应用。 同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁

54、电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以到达改善电网功率因子或者调节电网电压的目的。异步电机负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。平凡异步电机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他电源连接。因此，它具有结构简略，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，本钱较低等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式，以适应不同环境条件的需要。异步电机运行时

55、，必须从电网吸取无功励磁功率，使电网的功率因子变坏。因此，对驱动球磨机、压缩机等大功率、低转速的机械装备，常采用同步电机。因为异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差(交流换向器电动机除外)。对要求较宽广和光滑调速范围的交通运输机械、轧机、大型机床、印染及造纸机械等，采用直流电机较经济、方便。但随着大功率电子器件及交流调速系统的成长，今朝适用于宽调速的异步电机的调速性能及经济性已可与直流电机的相媲美。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比拟，主要优点有： 创业家资料库1odFe1d7T#gR,a创业家资料库gs rT1V;rEK#T(1) 无电刷和换向器，因此工作可靠，对维

56、护和调养要求； Z$sr/_;q0E9P5?9L,q0(2) 定子绕组散热比拟方便；创业家资料库+aKQa-z)a O3n(3) 惯量小，易于提高系统的快速性； $mgiyc0l1B5A;X.h#s)tr0(4) 适应于高速大力矩工作状态； 创业家资料库OJh q:w B2K创业家资料库?n GQ4F!d6AC;W/(5) 同功率下有较小的体积和重量。 三、重要考点一选择题1. 以下属于执行元件的是 。A. 步进电机 B. 直流电机 C. 液压马达 D. 动压轴承答案：ABC2. 以下电机属于旋转磁场型旋转电动机的是 。A.同步电动机 B.步进电机 C.直流电动机 答案：AB二简答题1.对控制

57、用电动机的根本要求有哪些？答：对控制用电动机的根本要求有：1性能密度大。即功率密度和比功率大；2快速性好。即加速转矩大，频响特性好；3位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳无爬行现象，分辨力高，振动噪声小；4适应起、停频繁的工作要求；5可靠性高、寿命长。机械制造自动化技术辅导资料六主 题：第三章第四节 “步进电机及驱动的辅导资料。学习时间：2021年11月22日11月28日内 容：我们这周主要学习第三章第四节“步进电机及驱动的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们在学习了课件的根底上进一步熟悉步进电机的特点与分类，掌握步进电机的工作原理、运行特性及性能指标，掌握步进电机的驱动与控制。一、学习

58、要求1熟悉步进电机的特点与分类；2掌握步进电机的工作原理；3掌握步进电机的运行特性及性能指标；4掌握步进电机的驱动与控制。二、主要内容1步进电机的分类及应用步进电机是一种将电脉冲转化为角位移、直线位移的控制微电机。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度称为“步距角，其旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而到达调速的目的。由于步进电机无需反响就形成了开环控制系统，且没有积累误差，使系统结构大大简化，使用维护更加方便，本钱较低，因此步进电动机在开环

59、控制系统中获得广泛应用。(1)步进电机的分类步进电机按工作原理可分为永磁式、磁阻式也叫反响式及永磁感应子式三种根本类型。永磁式步进电机定子上有多相绕组，转子由永久磁铁构成，其磁化方向为辐向磁化，无激磁时有保持转矩。转子极数与定子每相的极数相同。依转子材质区分，其步进角有45、90及7.5、11.25、15、18等几种。永磁式步进电动机消耗功率小，制造本钱低、起动频率和运行频率都较低。磁阻式步进电动机在定、转子铁心的内外外表上设有按一定规律分布的相近齿槽，利用这两种齿槽相对位置变化引起磁路磁阻的变化产生转矩。其步矩角可做到115，甚至更小，精度容易保证，起动和运行频率较高，但功耗较大，效率较低。

60、永磁感应子式步进电动机又称混合式步进电动机。是永磁式步进电动机和反响式步进电动机两者的结合，转子由轴向磁化的磁铁制成，磁极做成复极的形式，兼有两者的优点。精确度高、转矩大、步进角度小。 (2)步进电机的应用步进电动机多用于数控车床和机器人系统中。在现代工业，特别是航空、航天、电子等领域中，要求完成的工作量大，任务复杂，精度高，利用人工操作不仅劳动强度大，生产效率低，且难以到达所要求的精度，还有一些工作环境是对人体健康有害的或人类无法到达的，这就需要数控机床和机器人来完成这些工作。另外，在计算机外设和办公室自动化设备中也大量运用步进电机，如磁盘驱动、打印机、绘图仪和复印机等。2步进电动机的开展历