精密机械学电子教案-第10章

1精密机械学基础课程电子教案精密机械学基础多媒体系列CAI课件授课教师：马惠萍联系方式：Email：哈工大电气工程及自动化学院自动化测试与控制系10.1

滚珠丝杠机构第10章直线运动机构GB/T17587.3-1998GB第10章直线运动机构10.1

滚珠丝杠机构10.1

滚珠丝杠机构主要是选用标准件---熟悉各种规格性能特点---摩擦阻力小，灵敏，无爬行现象；防护脏物进入，复杂，成本高；仪器中应用广泛。第10章直线运动机构10.1

滚珠丝杠机构一.滚珠丝杠副的结构和选型外循环式滚珠丝杠副回转运动直线运动结构型式和类型外循环式滚珠丝杠副内循环式滚珠丝杠副内循环式滚珠丝杠副：径向尺寸小，结构紧凑，滚珠滚畅性好，故传动效率高；反向器制造工艺复杂，难以精确加工丝杠螺母反向器滚珠内循环式滚珠丝杠副主要参数：公称直径d0、导程、旋向、钢球直径、接触角、

负载钢球的圈数、精度等级GB/T1758.3-1998二.滚珠丝杠副标注方法（1,2,3,4,5,7,10级，1级最高）GD2004GD2004LH-2-P4循环方式：内循环返向器固定式预紧方式：双螺母垫片预紧公称直径：20mm公称导程：4mmLH螺纹旋向：左旋2负载钢球圈数：2圈例如:P4类型：定位滚动螺旋副精度等级：4级--二.滚珠丝杠副标注方法（1,2,3,4,5,7,10级，1级最高）三.滚珠丝杠选用和校核计算校核：选用：工作条件、受载情况寿命：额定静载荷：GB/T17587.3-1998四、滚珠丝杠副设计10.4实例分析交流伺服高速输送装置：伺服电机通过联轴器直接驱动滚珠丝杠，滚珠螺母带动工作台做直线方向的高速输送运动，工作台的运动靠直线导轨机构导向，工作台最高运动速度vmax=1m/s，期望寿命30000h，伺服电机额定转速n=3000r/min，丝杠硬度60HRC，丝杠轴向承受载荷1300N，工作中有轻微冲击。设计选择滚珠丝杠。（1）.计算导程（2）.确定丝杠外径根据导程20mm，查表10-2初定型号GD6320-4，丝杠外径d1=60mm，（3）.寿命校核151.作用：将旋转运动转换为直线运动;2.组成：螺杆、螺母、机架；3.功能：可实现测量、调整、传递运动和动力一.概述l10.2螺纹丝杠机构16右旋螺纹

左旋螺纹174.特点：5.类型：可实现很高的精度；降速比大（适于微调、精读）；传动平稳，能自锁；效率低；(1)示数螺旋传动(2)传力螺旋：以传递动力为主;如千斤顶、起重器、压力机18(3)一般螺旋传动:以传递运动为主，要求有较高的运动精度－三角形螺纹卡盘传动灵活，使用方便19二.基本形式：1.

螺母不动,螺杆边转边移动特点：消除了轴向跳动，刚性差，占用轴向空间大，适于较短行程；应用：20举例设计:锯齿形螺纹21222.

螺杆转动,螺母移动特点：结构紧凑，刚性较大，适于行程较长场合；固体胶防转机构232.

螺杆转动,螺母移动举例设计:导向杆243.

差动螺旋253.

差动螺旋举例设计:263.

差动螺旋(P60)273.

差动螺旋283.

差动螺旋29三.设计计算（1）直径d(按结构查表)（2）螺距P（3）螺杆长度L（4）结构设计1.

精密仪器仪表用滑动螺旋传动设计计算滑动螺旋传动多采用梯形或锯齿形螺纹，且常用右旋螺纹。传力和调整螺纹要求自锁时，应采用单线螺纹。传导螺旋可采用多线螺纹。测量、调整及光学仪器上用的螺旋传动采用三角形螺纹302.机械设备常用的滑动螺旋传动设计计算(1)耐磨性计算强度计算公式：中径d2公式为：整体式螺母：1.2-2.5剖分式螺母：2.5-3.5螺距螺距螺纹工作高度31(2)螺纹的强度计算-－螺母弯曲应力：剪应力：螺纹工作高度h32(3)螺杆的强度计算（第四强度理论）(4)自锁条件的计算:

升角λ

(摩擦角)(5)螺杆稳定性的计算(受压)临界载荷:不失稳的条件：简化:长度系数：一般支承＝1一端固定，一段自由＝233（例题10-1）：图示为螺旋千斤顶，其螺杆材料为Q275，螺母材料为ZQSn10-1（锡青铜），采用锯齿形螺纹B508整体螺母，螺母高度H=80mm，千斤顶总起高度L1=200mm,螺杆头部高度B=75mm。试求此千斤顶允许举起的最大重量。(1)耐磨性条件：(2)螺母螺纹强度：弯曲应力：剪应力：34(3)螺杆的强度计算:(4)螺杆稳定性的计算(受压)：(5)自锁条件的计算:

升角λ

(摩擦角)35四.消除螺旋传动回差的措施

1.

径向调节法副螺母主螺母开槽螺母卡簧式螺母对开螺母362.

轴向调节法副螺母主螺母锁紧螺母373.

单面接触法滚动直线导轨副是一种标准化的导向部件，可以提供高精度的直线运动导向功能。10.3滚动直线导轨副10.3.1结构与工作原理10.3滚动直线导轨副10.3.2直线导轨副的选型与设计10.3滚动直线导轨副10.3.2直线导轨副的选型与设计10.3滚动直线导轨副10.4.1滚珠丝杠副设计10.4实例分析10.4.3直线导轨选型实例10.4实例分析44(习题10-1):螺旋千分尺如图所示。圆锥标尺刻有100条刻线，如果每条刻线对应的螺杆轴向位移为0.005mm。螺杆采用单头螺纹，试求其螺距p。45(习题10-2):要求设计一微动装置中的差动螺杆。可动螺母的行程为2mm，手柄转动为8周，螺杆的公称直径d=14mm。现从GB193-81中查出公称直径d=14mm时，螺杆的可选螺距为：粗牙p=2;细牙p=1.5，p=1.25，p=1。其单位都为mm。试选择所需螺距p1和p2。46(习题10-3):如图所示，滑板由差动螺旋带动在导轨上移动，螺纹1为M12×1.25,螺纹2为M10×0.75。（1）1和2螺纹均为右旋，手柄按所示方向回转一周时，滑板移动距离多少？方向如何？（2）1为左旋，2为右旋，滑板移动距离多少？方向如何？47(附加习题1):如图所示螺旋机构中,已知螺旋副A为右旋，螺距PA=2.8mm，螺旋副B为左旋，螺距PB=3mm，C为移动副。试问：螺杆1转多少转时，才能使螺母2相对构件3移动10.6mm。48(附加习题2):如图所示的差动螺旋机构中，A部位为左螺旋副，螺距PA=5mm，B部位为右螺旋副，螺距PB=6mm，当螺杆沿箭头方向转10时，试求螺母C的移动量SC及移动方向。49(附加习题3):如图所示为一差动螺旋装置。螺旋1上有大小不等的两部分螺纹，分别与机架2和滑板3的螺母相配；滑板3又能在机架2的导轨上左右移动，两部分螺纹的螺距如图所示。（1）若两部分的螺纹均为右旋，当螺旋按图示的方向回转一周时，滑板在导轨上移动多少距离？方向如何？（2）若M16×1.5的螺旋为左旋,M12×1为右旋，其它条件不变，此时滑板将移动多少距离？方向如何？7.5

应用实例一.棱镜分光多波长高温计目镜部件连接设计二.仪器的测量原理辐射测温原理：若物体的温度高于绝对零度（摄氏零下273.15度(-273.15℃)

）,其表面向外界发射出热辐射,其辐射能取决于物体的温度；普朗克定律：高温计原理：采用光学系统成像并接收辐射通量,并用光电探测器将光信号转换为电信号,经计算得到物体表面的温度。二.仪器的测量原理辐射测温原理：若物体的温度高于绝对零度（摄氏零下273.15度(-273.15℃)

）,其表面向外界发射出热辐射,其辐射能取决于物体的温度；普朗克定律：高温计原理：采用光学系统成像并接收辐射通量,并用光电探测器将光信号转换为电信号,经计算得到物体表面的温度。物镜组件1-4147~160目镜组件7-10185场栏反射镜5分划场镜6准直物镜组件组合棱镜暗箱物镜反射镜17光谱镜面棱镜分光多波长高温计结构设计（见图册P19图1）(大作业2)：见机械学基础综合训练图册P19页“棱镜分光多波长高温计”；图1和图2光路图；要求：3号图纸1张，画物镜或目镜部件图

（1）光路图1中光学零件7、8、9、10、11固定在金属镜框中并能与箱体联接；光学零件尺寸及