传动系统与机械本体设计课件

第四章传动系统与机械本体设计传动系统中影响伺服性能的因素基本传动形式介绍及选取原则常见减速器选取原则常见“转动——移动”机构选取原则机械本体设计原则第四章传动系统与机械本体设计传动系统中影响伺服性能的因素传动系统中影响伺服性能的因素摩擦：引起系统误差（半闭环时）；振荡（全闭环时）产生爬行现象。解决办法：改滑动为滚动；加强润滑；提高刚度；微振“动力润滑”传动间隙：引起系统误差（半闭环时）；振荡（全闭环时）带来冲击。解决办法：引入调隙、预紧机构:将主动件（或被动件）分为两体，使其分别与被动件（或主动件）前后两个侧面分别贴合。详见参考教材第二章。刚度：引起结构谐振解决办法：增大结构的固有频率;采用力矩电机直接驱动；增大系统阻尼。质量、转动惯量：使系统响应变慢，固有频率减小，易产生共振。解决办法：采用密度低强度高的材料；采用型材或空心结构；合理分配各级传动比。传动系统中影响伺服性能的因素摩擦：引起系统误差（半闭环时）；传动系统中影响伺服性能的因素齿侧间隙示意图传动系统中影响伺服性能的因素齿侧间隙示意图传动系统中影响伺服性能的因素双片薄齿轮错齿调整法1、2-齿轮；3-凸耳；4-弹簧；

5、6-螺母；7-螺钉传动系统中影响伺服性能的因素双片薄齿轮错齿调整法1、2-齿轮基本传动形式介绍串联式：优点：工作空间大，控制简单。缺点：刚度低，承载能力低，位置精度低。传统形式，应用广泛。并联式：优点：刚度高，承载能力强，位置精度高。缺点：工作空间小，控制复杂，杆件间容易干涉。兴起于上世纪70年代，有一定应用。混联式：综合串并联的特点，取长补短。基本传动形式介绍串联式：典型串联机构X向移动块y向移动块z向移动块基本传动形式介绍典型串联机构X向移动块y向移动块z向移动块基本传动形式介绍典型并联机构驾驶舱内驾驶舱液压缸基本传动形式介绍典型并联机构驾驶舱内驾驶舱液压缸基本传动形式介绍串、并联机构对比5-DOF串联手臂肩回转肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回转3-PTT并联平移机构手爪动平台运动输入部件基本传动形式介绍串、并联机构对比5-DOF串联手臂肩回转肩俯仰肘俯仰腕俯仰大混联式机构分体式：用于工业制造。用并联操作手实现刀具进给，用串联工作台实现待加工件的进给。一体式：串+并、并+串、并+并。基本传动形式介绍混联式机构分体式：用于工业制造。用并联操作手实现刀具进给，用混联式机构超大活动范围射电天文望远镜一体式中并＋并形式基本传动形式介绍混联式机构超大活动范围射电天文望远镜一体式中并＋并形式基本常见的传动机构转动——转动的减速器行星轮减速器：回差大、可以小型化。谐波减速器：回差小，可以购买组件。同步带轮传动：适于平行轴较长距离传动。转动——移动的机构滚珠丝杠-丝母：精度高；需要配以导轨或光轴。齿轮-齿条：结构形式简单；轴向尺寸大。同步带：刚度低，质量轻，适合高速传动。常见的传动机构转动——转动的减速器行星轮减速器常见传动机构参数：减速比、最大连续输出转矩、最大允许输入转速、效率、回差、最大允许径向力、轴向力、转动惯量（折算到输入轴）通常与电机配套轴承输出轴行星轮中心轮行星轮架行星轮减速器常见传动机构参数：轴承输出轴行星轮中心轮行星轮架谐波减速器常见传动机构三大组件：柔轮、刚轮、波发生器类型：圆筒形扁平型工作形式：波发生器输入柔轮固定，刚轮输出（推荐）刚轮固定，柔轮输出中技克美谐波传动有限公司波发生器柔轮刚轮谐波减速器常见传动机构三大组件：波发生器柔轮刚轮导程、精度、寿命。长细比不能过大厂商：THK、天津松川滚珠丝杠传动常见传动机构导程、精度、寿命。长细比不能过大滚珠丝杠传动常见传动机构导轨丝杠电机及齿形带横梁丝杠参数：导程、精度、寿命。长细比不能过大厂商：THK、天津松川滚珠丝杠传动常见传动机构导轨丝杠电机及齿形带横梁丝杠参数：滚珠丝杠传动常见传动机构齿轮齿条传动厂商：米斯米、KHK常见传动机构齿轮齿条传动厂商：米斯米、KHK常见传动机构同步带传动种类：T型齿、圆弧齿同步带材料：橡胶、聚氨酯、尼龙织物厂商：宁波伏龙、上海西域、美国EP常见传动机构同步带传动种类：T型齿、圆弧齿常见传动机构直线单元的支撑导向形式导轨：滚动导轨、液体静压导轨、气浮导轨。指标：各方向的额定载荷、使用寿命、径向预压规格、精度规格、两根轨道平行度及垂直方向误差允许值。光轴、直线轴承丝杠导轨导轨支撑梁滑块直线单元的支撑导向形式导轨：丝杠导轨导轨支撑梁滑块传动系统的设计思路根据任务要求确定总体传动形式：串联？并联？混联？各关节型式？如何分布？选择传动机构：转动降速？转动——移动？确定支撑形式：导轨？光轴？单端？双端？确定预紧（消除间隙）方式：轴承预紧、同步带预紧、齿轮啮合预紧机架设计：本着增大刚度、减小质量（惯量）的原则。传动系统的设计思路根据任务要求确定总体传动形式：传动系统设计实例1化学发光免疫分析仪系统示意图加样机构任务：将试剂和样本分别加入轨道一中的反应杯内重复性位置精度：0.1mm样本区试剂区传动系统设计实例1化学发光免疫分析仪系统示意图加样机构任务：第一关节第二关节第三关节传动系统设计实例1加样机构关节分布问题：1、关节分布顺序如何确定？2、何种传动方式更适合本系统？3、支撑形式如何确定？4、如何设计更容易保证形位公差？第一关节第二关节第三关节传动系统设计实例1加样机构关节分布问分体式的光轴座有何优点？一体式的光轴座有何优点？传动系统设计实例1分体光轴座支撑形式光轴座支撑形式选择分体式的光轴座有何优点？传动系统设计实例1分体光轴座支撑形式同步带传动一体式光轴座常见传动机构同步带传动一体式光轴座常见传动机构改进前光轴座安装方式支撑形式选择改进前光轴座安装方式支撑形式选择改进后的光轴座安装方式支撑形式选择改进后的光轴座安装方式支撑形式选择同步带预紧方式1预紧形式设计同步带预紧方式1预紧形式设计同步带预紧方式2调整螺钉张紧轮锁紧螺母同步带预紧方式2调整螺钉张紧轮锁紧螺母齿轮齿条预紧方式预紧形式设计齿轮齿条预紧方式预紧形式设计隔离病房护理机器人传动系统设计实例传动系统设计实例2隔离病房护理机器人传动系统设计实例传动系统设计实例25-DOF串联手臂肩回转肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回转力传感器手指电机带轮夹持器隔离病房护理机器人传动系统设计实例25-DOF串联手臂肩回转肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回肩回转关节（刚轮输出）肩回转关节（刚轮输出）肩俯仰关节（柔轮输出）肩俯仰关节（柔轮输出）传动系统设计实例3遥操作辅助正骨医疗机器人系统设计将断骨复位的机器人，指标如下：1、轴向负载：70千克力，另两个方向20千克力2、工作空间：满足接骨要求。3、重复性位置精度：0.1mm4、与其他机构尺寸无干涉传动系统设计实例3遥操作辅助正骨医疗机器人系统设计将断骨复位牵引复位用的并联机器人传动系统设计实例3牵引复位用的并联机器人传动系统设计实例3PARALLELMACHINETOOLSPARALLELMACHINETOOLSPARALLELROBOTSPPARALLELROBOTSP传动系统与机械本体设计课件CARSIMULATORSCARSIMULATORS第四章传动系统与机械本体设计传动系统中影响伺服性能的因素基本传动形式介绍及选取原则常见减速器选取原则常见“转动——移动”机构选取原则机械本体设计原则第四章传动系统与机械本体设计传动系统中影响伺服性能的因素传动系统中影响伺服性能的因素摩擦：引起系统误差（半闭环时）；振荡（全闭环时）产生爬行现象。解决办法：改滑动为滚动；加强润滑；提高刚度；微振“动力润滑”传动间隙：引起系统误差（半闭环时）；振荡（全闭环时）带来冲击。解决办法：引入调隙、预紧机构:将主动件（或被动件）分为两体，使其分别与被动件（或主动件）前后两个侧面分别贴合。详见参考教材第二章。刚度：引起结构谐振解决办法：增大结构的固有频率;采用力矩电机直接驱动；增大系统阻尼。质量、转动惯量：使系统响应变慢，固有频率减小，易产生共振。解决办法：采用密度低强度高的材料；采用型材或空心结构；合理分配各级传动比。传动系统中影响伺服性能的因素摩擦：引起系统误差（半闭环时）；传动系统中影响伺服性能的因素齿侧间隙示意图传动系统中影响伺服性能的因素齿侧间隙示意图传动系统中影响伺服性能的因素双片薄齿轮错齿调整法1、2-齿轮；3-凸耳；4-弹簧；

5、6-螺母；7-螺钉传动系统中影响伺服性能的因素双片薄齿轮错齿调整法1、2-齿轮基本传动形式介绍串联式：优点：工作空间大，控制简单。缺点：刚度低，承载能力低，位置精度低。传统形式，应用广泛。并联式：优点：刚度高，承载能力强，位置精度高。缺点：工作空间小，控制复杂，杆件间容易干涉。兴起于上世纪70年代，有一定应用。混联式：综合串并联的特点，取长补短。基本传动形式介绍串联式：典型串联机构X向移动块y向移动块z向移动块基本传动形式介绍典型串联机构X向移动块y向移动块z向移动块基本传动形式介绍典型并联机构驾驶舱内驾驶舱液压缸基本传动形式介绍典型并联机构驾驶舱内驾驶舱液压缸基本传动形式介绍串、并联机构对比5-DOF串联手臂肩回转肩俯仰肘俯仰腕俯仰大臂小臂肘肩腕腕回转3-PTT并联平移机构手爪动平台运动输入部件基本传动形式介绍串、并联机构对比5-DOF串联手臂肩回转肩俯仰肘俯仰腕俯仰大混联式机构分体式：用于工业制造。用并联操作手实现刀具进给，用串联工作台实现待加工件的进给。一体式：串+并、并+串、并+并。基本传动形式介绍混联式机构分体式：用于工业制造。用并联操作手实现刀具进给，用混联式机构超大活动范围射电天文望远镜一体式中并＋并形式基本传动形式介绍混联式机构超大活动范围射电天文望远镜一体式中并＋并形式基本常见的传动机构转动——转动的减速器行星轮减速器：回差大、可以小型化。谐波减速器：回差小，可以购买组件。同步带轮传动：适于平行轴较长距离传动。转动——移动的机构滚珠丝杠-丝母：精度高；需要配以导轨或光轴。齿轮-齿条：结构形式简单；轴向尺寸大。同步带：刚度低，质量轻，适合高速传动。常见的传动机构转动——转动的减速器行星轮减速器常见传动机构参数：减速比、最大连续输出转矩、最大允许输入转速、效率、回差、最大允许径向力、轴向力、转动惯量（折算到输入轴）通常与电机配套轴承输出轴行星轮中心轮行星轮架行星轮减速器常见传动机构参数：轴承输出轴行星轮中心轮行星轮架谐波减速器常见传动机构三大组件：柔轮、刚轮、波发生器类型：圆筒形扁平型工作形式：波发生器输入柔轮固定，刚轮输出（推荐）刚轮固定，柔轮输出中技克美谐波传动有限公司波发生器柔轮刚轮谐波减速器常见传动机构三大组件：波发生器柔轮刚轮导程、精度、寿命。长细比不能过大厂商：THK、天津松川滚珠丝杠传动常见传动机构导程、精度、寿命。长细比不能过大滚珠丝杠传动常见传动机构导轨丝杠电机及齿形带横梁丝杠参数：导程、精度、寿命。长细比不能过大厂商：THK、天津松川滚珠丝杠传动常见传动机构导轨丝杠电机及齿形带横梁丝杠参数：滚珠丝杠传动常见传动机构齿轮齿条传动厂商：米斯米、KHK常见传动机构齿轮齿条传动厂商：米斯米、KHK常见传动机构同步带传动种类：T型齿、圆弧齿同步带材料：橡胶、聚氨酯、尼龙织物厂商：宁波伏龙、上海西域、美国EP常见传动机构同步带传动种类：T型齿、圆弧齿常见传动机构直线单元的支撑导向形式导轨：滚动导轨、液体静压导轨、气浮导轨。指标：各方向的额定载荷、使用寿命、径向预压规格、精度规格、两根轨道平行度及垂直方向误差允许值。光轴、直线轴承丝杠导轨导轨支撑梁滑块直线单元的支撑导向形式导轨：丝杠导轨导轨支撑梁滑块传动系统的设计思路根据任务要求确定总体传动形式：串联？并联？混联？各关节型式？如何分布？选择传动机构：转动降速？转动——移动？确定支撑形式：导轨？光轴？单端？双端？确定预紧（消除间隙）方式：轴承预紧、同步带预紧、齿轮啮合预紧机架设计：本着增大刚度、减小质量（惯量）的原则。传动系统的设计思路根据任务要求确定总体传动形式：传动系统设计实例1化学发光免疫分析仪系统示意图加样机构任务：将试剂和样本分别加入轨道一中的反应杯内重复性位置精度：0.1mm样本区试剂区传动系统设计实例1化学发光免疫分析仪系统示意图加样机构任务：第一关节第二关节第三关节传动系统设计实例1加样机构关节分布问题：1、关节分布顺序如何确定？2、何种传动方式更适合本系统？3、支撑形式如何确定？4、如何设计更容易保证形位公差？第一关节第二关节第三关节传动系统设计实例1加样机构关节分布问分体式的光轴座有何优点？一体式的光轴座有何优点？传动系统设计实例1分体光轴座支撑形式光轴座支撑形式选择分体式的光轴座有何优点？传动系统设计实例1分体光轴座支撑形式同步带传动一体式光轴座常见传动机构同步带传动一体式光轴座常见传动机构改进前光轴座安装方式支撑形式选择改进前光轴座安装方式支撑形式选择改进后的光轴座安装方式支撑形式选择改进后