机械部分的教案

机械部分的教案第1页/共57页第二章机械系统设计§2.2传动机构设计一.无侧隙齿轮传动机构（一）直齿圆柱齿轮传动机构1.偏心轴套调整法偏心轴套电动机第2页/共57页2.双片薄齿轮错齿调整法

§2.2传动机构设计

第3页/共57页§2.2传动机构设计

（二）斜齿轮传动机构1.垫片调整法第4页/共57页2.轴向压簧调整法§2.2传动机构设计

宽齿轮应为人字形齿轮第5页/共57页（三）锥齿轮传动机构§2.2传动机构设计

1.轴向压簧调整法第6页/共57页§2.2传动机构设计

2.周向弹簧调整法第7页/共57页§2.2传动机构设计

（四）齿轮齿条传动机构小齿轮1、6分别与齿条7啮合,与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合,通过预载装置4向齿轮3上预加负载,使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动,从而带动小齿轮1、6转动,其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右两侧,消除了齿侧间隙。第8页/共57页§2.2传动机构设计

三.滚珠丝杠副传动机构（一）工作原理及结构内循环式：滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触第9页/共57页§2.2传动机构设计

外循环式：滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环，可分为螺旋槽式、插管式和端盖式三种。上图为螺旋槽式第10页/共57页§2.2传动机构设计

插管式外循环第11页/共57页§2.2传动机构设计

端盖式外循环第12页/共57页§2.2传动机构设计

（二）滚珠丝杠副的特点

1.传动效率高，可达90%~95%，而滑动丝杠副的传动效率约为30%~40%。

2.运动具有可逆性，直线运动与回转运动可互相转换。

3.系统刚度好。

4.传动精度高，滚珠丝杠副可加工出高精度，又由于其摩擦力小,工作时螺杆的热变形小，螺杆尺寸稳定，并且经预紧后，可得到无间隙传动，因而具有较高的传动精度与定位精度。

5.使用寿命长、可靠性高

6.不能自锁，用于垂直升降传动时，需附加制动装置。

7.制造工艺复杂，成本较高。通过预紧获得高传动刚度第13页/共57页§2.2传动机构设计

（三）滚珠丝杠副轴向间隙的调整和加预紧力的方法

1.垫片调隙式第14页/共57页§2.2传动机构设计

2.螺纹调隙式第15页/共57页§2.2传动机构设计

3.齿差调隙式当两个螺母按同方向转过一个齿时,其相对轴向位移为

Ph为导程。如果z1=99,z2=100,Ph=5mm,则ΔL=0.5μm。可见,这种方法的特点是调整精度很高,工作可靠,但结构复杂,加工工艺和装配性能较差。第16页/共57页§2.2传动机构设计

（四）滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级及标注方法

1.主要尺寸标称直径D0：滚珠中心圆直径。 如南京工艺装备厂生产的FFZD405-3-D3/1400*900滚珠丝杠副的标称直径D0为40mm，导程为5mm，承载滚珠为3圈，D级精度，检验1~3项，右旋，丝杠全长为1400mm，螺纹长900mm。各相关尺寸可由设计手册或厂家网站查得。

2.精度等级分为C、D、E、F、G、H级，C级最高，H级最低

3.标注方法第17页/共57页§2.2传动机构设计

（五）滚珠丝杠副的安装支承方式的选择a图为一端固定、一端自由，刚度最低b图为一端固定、一端游动，刚度较高

c图为两端推力轴承，刚度较高d图为两端固定，刚度最高第18页/共57页§2.2传动机构设计

第19页/共57页§2.2传动机构设计

第20页/共57页§2.2传动机构设计

第21页/共57页§2.2传动机构设计

（六）滚珠丝杠副的设计计算第22页/共57页§2.2传动机构设计

例：试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副，已知平均工作载荷Fm=3800N，丝杠工作长度L=1.2m，平均转速nm=100r/min，最大转速nmax=10000r/min，使用寿命Lh’=15000h，丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58~62HRC，传动精度要求σ=±0.03mm第23页/共57页§2.2传动机构设计

第24页/共57页§2.2传动机构设计

四.锥环无键联轴器定心性好、承载能力高、传递功率大、转速高、寿命长、具有过载保护、能承受振动和冲击、使用方便。第25页/共57页§2.2传动机构设计

五.软轴传动由几层紧密缠绕在一起的弹簧钢丝层构成，相邻钢丝层的缠绕方向相反。传动时一层钢丝拧紧，另一层钢丝拧松，从而钢丝层互相压紧在一起，传递转矩。适合灵活在两个轴线不重合的轴间传动，能弯曲绕过障碍物。第26页/共57页§2.2传动机构设计

六.同步齿形带传动传动精度高、效率高、能传递较大力第27页/共57页七.谐波齿轮减速器

由波发生器、刚轮和柔轮构成，传动时柔轮产生的弹性变形波近似于谐波，故称谐波齿轮减速器。§2.2传动机构设计

第28页/共57页§2.2传动机构设计

第29页/共57页§2.2传动机构设计

柔轮和刚轮的齿距相同，但齿数不等，设刚轮齿数为100，柔轮齿数为98，当刚轮固定，波发生器以速度n1转动，则柔轮转速n2满足：

当波发生器转1圈（360°）时，柔轮啮合了100个齿，转动故，柔轮转动方向与波发生器相反。谐波齿轮减速器的工作过程特点：传动比大，可达50～500；同时啮合的齿效多，承载能力大；侧隙小，传动平稳，传动精度高；体积小；传动效率较高。谐波齿轮减速器广泛应用于雷达、机器人、数控机床、电动自行车中。第30页/共57页§2.3导向机构设计

一.分类滑动导轨：结构简单、刚度好、抗振性好

滚动导轨：磨损小、定位精度高、灵敏度高、运动平稳可靠导轨用于支承与导向，直接决定了设备直线运动的精度。二.导轨的基本要求3.耐磨性好5.抗疲劳和压溃2.刚度好4.低速运动平稳6.结构工艺性好1.导向精度高第31页/共57页§2.3导向机构设计

三.滚动直线导轨1.特点：承载能力大，其圆弧滚道承载能力可达平面滚道的13倍；刚性好；寿命长(摩擦系数约为滑动导轨的1/50)；传动平稳可靠；具有结构自调整能力，装配调整容易。

2.分类

1）按滚动体形状分：滚珠式与滚柱式

第32页/共57页2）按导轨截面形状分：矩形和梯形3）按滚道沟槽形状分：单圆弧和双圆弧第33页/共57页§2.3导向机构设计

3.滚动直线导轨的设计计算第34页/共57页§2.3导向机构设计

第35页/共57页§2.3导向机构设计

第36页/共57页§2.3导向机构设计

第37页/共57页第38页/共57页§2.3导向机构设计

4.滚动直线导轨的其它形式1）圆柱形滚动直线导套副运动轻便、灵活、精度高、维护方便、常用于轻载移动、输送系统。第39页/共57页§2.3导向机构设计

2）滚珠花键副12条滚珠列中6条用于承载，6条用于滚珠循环，可自动定心，运动精度与承载能力较大。第40页/共57页§2.3导向机构设计

四.塑料导轨塑料导轨既降低成本，又提高了抗振性、耐磨性、低速运动平稳性。（一）塑料导轨软带以聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼、石墨等混合烧结，并做成软带状。1.特点

1）摩擦系数低且稳定，比铸铁导轨低1个数量级。

2）动静摩擦系数相近，低速平稳性好。

3）抗振性好

4）耐磨性好，即使无润滑也能工作。

5）耐高温、低温、强酸、强碱、强氧化剂及各种有机溶剂。

6）维修方便

7）结构简单、成本低第41页/共57页§2.3导向机构设计

2.使用将软带粘在导轨面上即可第42页/共57页§2.3导向机构设计

（二）金属塑料复合导轨板内层钢背保证机械强度与承载能力，多孔中间层由铜丝网或球形青铜粉构成，再用真空浸渍使塑料进入孔或网中。特点：摩擦特性优良、耐磨损、承载能力第43页/共57页§2.3导向机构设计

应用实例：第44页/共57页§2.3导向机构设计

（三）塑料涂层若只有一个摩擦面磨损严重，则可把磨损部分切除，涂上配好的胶状塑料涂层，利用模具或另一摩擦面使涂层固化即可。右图所示为SOLON3-1型镗铣加工中心导轨上调整间隙用的楔铁，调好精度后，注入塑料涂层，免去了大量刮研工作量。第45页/共57页§2.4执行机构设计

一.对执行机构的要求响应速度快、动态特性好、动静态精度高、动作灵敏、效率高、体积小、质量轻、可靠性好二.微动机构是在一定范围内精确、微量地移动或实现特定的进给运动的机构。1.手动机械式第46页/共57页2.热变形式§2.4执行机构设计

某机床微动机构第47页/共57页3.磁致伸缩式§2.4执行机构设计

特点：重复精度高、无间隙、刚度好、惯量小、稳定性好、结构简单、紧凑；但位移量很小，如100mm长铁钴钒棒仅能伸长7μm第48页/共57页三.定位机构

XH754型卧式加工中心分度工作台第49页/共57页四.数控机床自动回转刀架第50页/共57页五.工业机器人末端执行器

1.

机械夹持器

1）圆弧开合型§2.4执行机构设计

第51页/共57页2）圆弧平行开合型§2.4执行机构设计

第52页