机电一体化技术-机械传动培训课程

机电一体化技术机械传动概述机电一体化设备进给传动方案双矩形导轨导向方式低速爬行现象进给传动“滚动化”的必要性直线滚动导轨圆形导轨滚动导轨块和直线轴承导轨滚珠丝杠螺母副滚珠花键支承部件滚珠丝杠与进给电机的连接直线电机转动惯量机械传动

传统的机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种转矩和转速的变换器，其目的是使驱动电动机与负载之间在转矩和转速上得到合理的匹配。 在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了机械传动中的变速机构，大大简化了传动链。机电一体化系统中的机械传动装置已成为伺服系统的组成部分。 机电一体化机械系统应具有良好的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。机电一体化技术机械传动概述机电一体化设备进给传动方案机电一体化技术机械传动概述旋转编码器伺服电机联轴器 减速器旋转编码器联轴器旋转编码器丝杠螺母传动齿轮齿条传动蜗轮蜗杆传动光电编码器旋转变压器直线编码器 光栅磁栅感应同步器双矩形导轨导向方式

导向面 窄式导向窄式导向采用一根导轨的两侧进行导向

导向面 宽式导向宽式导向分别采用两根导轨的一个侧面机电一体化技术机械传动导轨

进行导向 为提高导轨的耐磨性，常采用镶钢导轨，经过处理后，耐磨性可比灰铸铁提高5~10倍。镶钢导轨一般采用螺栓或焊接的方式固定在基础件上。低速爬行现象

在低速进给运动时，速度有时为0.05mm/min，微小位移达0.001mm/次，这时，运动部件的速度如下图曲线所示。运动部件不是连续的匀速运动，而是时走时停，这种现象称为爬行。产生的爬行的原因主要是由摩擦系数随相对运动速度不同而造成的。为避免爬行现象的出现，可同时采取几项措施，包括：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、塑料导轨等。机电一体化技术机械传动导轨压板塑料导轨移动部件床身垫片tv

常用的塑料导轨材料有： 塑料导轨软带、金属塑料复合导轨板和塑料涂层。

“滚动化”是滚珠丝杠和滚动导轨。 机电一体化设备为获得高的加工精度，要求进给运动有：高的传动精度、高的灵敏度、高的稳定性。 普通滑动导轨和丝杠存在着摩擦力大，低速爬行，高速振动，灵敏度低缺点，因此，不适宜应用在机电一体化设备的进给传动中。 滚动丝杠和滚动导轨具有：摩擦力小﹑传动灵活﹑无爬行、传动效率高。 预紧后可消除间隙，提高传动刚度。进给传动“滚动化”的必要性机电一体化技术机械传动导轨滑块（通过安装孔用螺栓固定在移动部件上） 安装孔机电一体化技术机械传动导轨

安装孔 滚珠 导轨（通过安装孔用 螺栓固定在床身上） 直线滚动导轨由专业生产厂家生产。一条导轨上有两个支承滑块，支承滑块固定在运动部件上，导轨整体安装在机床的基础件上。当滑块移动时，滑块内的滚珠在导轨上的圆弧沟槽滚动并形成循环。直线滚动导轨在制造时已消除了间隙，因而刚度和精度都较高。 滚动导轨由于滑动件与支承件之间是滚动摩擦，因此，摩擦系数小，且动、静摩擦系数差别小，低速运动平稳，无爬行，运动灵活，定位精度高。直线滚动导轨

结构组成机电一体化技术机械传动导轨安装方式

移动部件 滑块 导轨 床身机电一体化技术机械传动导轨直线滚动导轨形式机电一体化技术机械传动导轨直线滚动导轨形式机电一体化技术机械传动导轨直线滚动导轨形式机电一体化技术机械传动导轨弧形滚动导轨X-Y十字工作台机电一体化技术机械传动导轨线性球轴承座圆形导轨机电一体化技术机械传动导轨

圆形导轨又称直线运动球轴承，这种轴承只能在导轨轴上作直线往复运动，而不能旋转。滚珠与导轨轴外圆柱面为点接触，因而许用载荷较小，但运动轻便灵活、精度较高、价格低、维护方便，广泛应用于机床、测量装置、电子仪器、输送机械、医疗诊断仪器等轻载设备和装置。

在轴承外套筒和挡圈上开有轴向切口，能任意调整轴承与导轨间的间隙可调式线性球轴承

开放式线性球轴承 在轴承外套筒和挡圈上开有轴向扇形切口，轴承与导轨间的间隙可调封闭式线性球轴承 轴承与导轨间的间隙不可调直线轴承导轨滚动导轨块和直线轴承导轨机电一体化技术机械传动导轨滚动导轨块

直线轴承导轨安装

滚动导轨块安装丝杠发兰螺母滚珠

丝杠螺母副将旋转运动转变成直线运动，用较小的驱动力矩就可获得较大的轴向牵引力。数控机床进给系统采用滚珠丝杠螺母副的目的在于：由于丝杠和螺母之间有滚珠，因此摩擦系数小，且动静摩擦系数相差小，低速无爬行。在施加预紧后，轴向刚度好，定位精度高。 进给电机驱动丝杠旋转时，和运动部件固定在一起的螺母作直线运动，螺母内的滚珠在丝杠带圆弧的螺旋滚道内滚动，并在螺母内不断循环。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分成内循环和外循环两大类。机电一体化技术机械传动丝杠滚珠丝杠螺母副

组成

带圆弧的 螺旋滚道螺母内循环：滚珠在循环过程中，滚珠始终保持和丝杠接触，这种方外循环：滚珠在循环过程中，滚珠在换向时与丝杠脱离接触。机电一体化技术机械传动丝杠外循环式结构紧凑。 由于丝杠与螺母之间存在间隙，因此，当丝杠由正转变为反转的瞬时， 螺母必须先克服该间隙才能运动，则该间隙称反向间隙。反向间隙的存在降 低了运动精度和丝杠螺母副的刚度，间隙消除的方法采用双螺母，通过调整 两个螺母之间的微量轴向位移，消除间隙。通常采用垫法调隙式、螺纹调隙 式和齿差调隙式。

滚珠循环方式内循环

反向器插管滚珠丝杠螺母副类型单螺母内循环式双螺母消隙内循环式单螺母外循环式双螺母外循环垫片消隙式机电一体化技术机械传动丝杠滚珠丝杠支承

一端固定一端自由机电一体化技术机械传动丝杠机电一体化技术机械传动丝

杠一端固定一端移动机电一体撤化技术机械泻传动丝杠两端固定δ=AE丝杠预紧机电一体节化技术机械刮传动丝杠预紧垫片F预紧螺母千分表δ丝杠弹性港模量变形量潮预紧力F预紧力源的大小自是通过炸测量丝杠探的变形爱量来获充得的。丝杠截吼面积预紧就是躲传动部件妹在承载彩前，在装配熔或调试筋阶段预先施加黄载荷使之产生微衡量变形炎。预紧能消除喜传动间隙，减库小承载柳传动时的变形培，提高传动刚度来；预紧卸还能抵消传动裙时的热变形，提悼高传动蹲精度。预紧的外化施力要适当，过大比的话会增加附加裕摩擦力劈燕矩，不利于鼓快速性垄的提高。机械欺传特动机电一体惧化技术花键轴劲的外圆解上均布3条凸起朽的轨道，制在外筒祸内有循四环的滚引珠。外筒和花键享轴之间既葛可以轴带勾筒，也可以筒带须轴作回转励移动，又富可以作灵活、轻柳便的相对孤的直线运课动，所以滚珠花晴键即是一螺种传动装柄置，又是一种直砌线运动支凯承。可用帆于机器人、机潮床、机银电一体再化设备具和自动搬运车等征各种机械别。花键轴外筒支承部件滚珠花疲键花键轴机电一滑体化技西术机械戏传动支承部淘件密珠轴丘承密珠轴强承是一袍种新型的送滚动摩蚂擦支承，由内版、外圈和密集的滚江珠组成。滚珠在尼才龙保持架的空隙矩中以近吃似与多头螺墓旋线的印形式径向轴承推力轴承滚珠排旱列方式密珠轴承排列，羊滚珠的革密集具有误张差平均念效应，有昏利于提希高回转轴的惩精度。精密分度皮头主轴系龄统保持架机电一纠体化技锯术机械如传蕉动支承部鼓件空气静压燃轴承圆柱径谣向和端映面推力吼空气静齿压轴承径向轴承毫的轴套为差外鼓形，可自动表调整定真心。方甩法是先蔑通气使轴套自乔动将位置骆调好后再炊固定。这样可片提高前袄后轴套娘的同轴留度，从而保什证转轴标的回转刷精度。双半球忙空气轴戒承主轴转轴前后轴承嫩均为半长球状，泥既是径悼向轴承又是止躺推力轴承鞭，由于轴充承的球形气浮芬面具有自扮动调心作近用，因此可负以提高迎前后轴睬承的同兽轴度，以性提高转野轴的回础转精度恢。机械借传动传动部工件同步齿句形带同步齿责形带传纱动是综牢合了带理传动、齿轮传动槐和链传动滔特点的一朴种新型传妹动。带的工作垃表面制有袄带齿，它泡与有相应谱齿形的带轮霸相啮合，艇用来传递味运动和动他力。与一般带皱传动相比扮较，同步格齿形带传茅动具有如陵下特点愉：传动阿比准确赢，传动缎效率高；工作固平稳，能晶吸收振动陪；不需润滑，维券护保养劫方便；灵中心距为要求严森格，安装精蛙度要求斜高。同步带的秤齿形一般架为梯形，渠材料为聚氨酯揉橡胶和肚氯丁橡行胶，带嫂轮材料夏一般采用钢、牌塑料或轻疯合金。机电一析体化技危术同步齿形煮带的主要雀参数是带狼齿的节距pbpb机械兔传动传动部腾件谐波齿砌轮变速扑器组成及趟工作原勉理谐波齿译轮传动眉是一种迎新型传梁动装置白，主要有波涌形发生醒器、柔渠轮和刚牛轮组成慎。柔轮嫌具有外齿，刚怜轮具有内闭齿，刚轮杏的齿数zg比柔轮的齿数zr略多。柔赖轮的轮缘搏极簿，刚铺度很小，昂在未装配前唤，柔轮是翼圆形的，效由于波形届发生器的直径比柔帖轮内圆的悦直径略大蒸，所以当察波形发生器装入柔雅轮的内圆眠时，就迫韵使柔轮变逃形，呈椭圆形。夕波发生盐器有滚厦轮式、语凸轮式恳和偏心给盘式。当波发生盼器转动时凉，柔轮和仰刚轮上的攻齿依次进入啮合扣，柔轮气的旋转塑方向与呜波发生仙器的旋跌转方向相反。陷谐波齿轮乱传动既可壁以做成减恒速器，也可以做成爸增速器。窜波形发生样器、柔轮卵和刚轮三者任意一拼个固定，森其余二个摔一个为主崇动，另一个为从动伍，应用广失泛的是刚仁轮固定，订波发生器主动，柔以轮从动的毕形式。单蹦级减速的督减速比i＝75～500（i＝zr/zg－zr）。机电一体缎化技术与一般齿漫轮传动相刮比，谐波齿轮传手动具有口：传动竟比大、旧承载能力大、川传动精度翅高、传动告平稳无冲击槽的特点扰。波发生器柔轮刚轮柔性轴符承机电一照体化技桌术机械分传动传动部绵件波发生器卷﹕它与输入赢轴相联，垄对柔轮的齿圈台的变形狱起产生博和控制丘的作用沈。它由一个迷椭圆形凸担轮和一个揭薄壁的柔性轴承组号成。柔性愈轴承不同绍于普通轴承﹐它的适外环很薄堆﹐容易产掌生径向变形﹐在鬼未装入掉凸轮之喉前环是纪圆形的塔，装上揭之底后为竹椭例圆形姑。柔轮﹕有薄壁杯秤形﹑薄壁惹圆筒形或腾平嵌式等宽多种。牙薄壁圆碧筒形柔萌轮的开赵口端部外面婚有齿圈﹐烦它随波发酒生器的转动而变形谷﹐筒底部旋分与输出释轴联接。刚轮﹕它是一脖个刚性千的内齿搅轮。双悠波谐波传动炼的刚轮通成常比柔轮浮多2齿。佩谐波齿轮减彻速器多以作刚轮固定躺，外部与箱体联接嫌。波发生有器输入轴刚轮轴承柔轮输出轴柔轮外齿圈波发生器内齿圈刚轮机电一芦体化技鲁术机械理传动传动部件谐波齿轮扇变速器在训机器人中姨的应用伺服电机滚珠丝拥杠伺服电中机联轴器联轴器座机电一体泽化技术机械围传动传动方材式滚珠丝译杠与进虽给电机停的连接伺服电葡机同步齿遇形带机械花传栋动机电一领体化技毙术直线永磁故同步电动从机是在定子侧，肢沿全行匆程方向禾的一条腔直线，一铃块接一宜块交替左地安装N、S永磁体，昏而动子下浮方的全长这上，对应地安潜装含铁心民的通电绕脂组，动子必须敏带电缆一起运动晒。当动子的三旱相绕组据中通入却三相对炊称正弦电流后扁，产生气盗隙磁场。医当三相电流妄随时间弄变化时抚，气隙碌磁场将按A、B、C相序沿嚷直线运使动，该磁场钱称为行袋波磁场摘。永磁溉体的励磁磁悔场与行携波磁场览相互作委用便会产生啦电磁推臭力。在脆电磁推刷力的作用下睁，由于贫定子固渡定不动纲，那么动子就尖会沿行波病磁场运动府的相反方向捡作直线筒运动。传动方庆式直线电机机电一牵体化技决术机械贞传伶动传动方式直线电机耀在进给运李动中的应忽用1—直线电枣机磁铁永组件2—直线电根机滑块趟组件3—工作台4—滑座5—直线光栅叔扫描头6—直线滚岔动导轨7—直线光栅进给驱动采沸用直线电聋机与旋转牢电机传动芹方式的最窃大区别是卷取消了电蛇动机到工作台之懒间的一切雄中间环节璃，减少了泡传动链。阻其优点是爽，响应快归（加速度缴一般可达5~1南0g）、传踏动刚度券高、定概位精度迹高。转动惯量1.圆柱体怖转动惯地量mdJ214mdJ=机电一体她化技术机械城传割动特性⎛L⎞J=(m