机械一体化第二章.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,一常用的机械传动部件及其功能要求,二、丝杠螺母机构基本传动形式,三、,滚珠丝杠传动部件,四、齿轮传动部件,1、,齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择,2,、各级传动比的最佳分配原则,3、,谐波齿轮传动,（自学）,4、齿轮传动间隙的调整方法,五、挠性传动部件,六、,间歇传动部件,2-2,机械传动部件的设计与选择,4,齿轮传动间隙的调整方法,（1）,圆柱齿轮传动,偏心套调整法,特点是结构简单，,但其烟隙不能自动补偿,。,4,齿轮传动间隙的调整方法,（1）圆柱齿轮传动,轴向垫片调整法,分度圆弧齿厚沿轴线方向,略有锥度，特点同上。,4,齿轮传动间隙的调整方法,（1）圆柱齿轮传动,双片薄齿轮错齿调整法,该方法受到周向圆弧槽及弹簧尺寸限制，故仅适用于读数装置而不适用于驱动装置,4,齿轮传动间隙的调整方法,（2）斜齿轮传动,垫片错齿调整法 轴向压簧错齿调整法,待点是齿侧隙可以自动补偿，但轴向尺寸较大，结构欠紧凑。,五挠性传动部件,1同步带传动,优点：,传动比准确,传动效率高（可达0.98）,能吸振,噪音低,传动平稳,能高速传动,维护保养方便,缺点：,但安装精度要求高,中心距要求严格,具有一定的蠕变性,同步带应用实例,同步带与带轮,采用了承载后无弹性变形的高强力材料以保证带的节距不变。,五挠性传动部件,2、钢带传动,钢带传动的特点：,钢带与带轮间接触面积大,无间隙,摩擦阻力大无滑动.,结构简单紧凑、运行可靠、噪音低、驱动力大、寿命长.,钢带,无蠕变,。,3、绳轮传动,绳轮传动特点：,结构简单,传动刚度大,结构柔软,成本较低、噪音低,但带轮较大、安装面积大、加速度不易太高、,有蠕变,。,钢带传动与,绳轮传动实例,挠性传动方式比较,六间歇传动部件,常用的间歇传动部件有：,棘轮传动,槽轮传动,蜗形凸轮传动等,基本要求：,移位迅速,移位过程中运动无冲击,停位准确可靠,六间歇传动部件,1、棘轮传动机构,特点：结构简单、制造容易。但传动有噪声、易磨损,棘爪每往复,次推过的棘轮齿数,与棘轮转角的关系如下：,=360,kZ,式中,棘轮回转角(根据工作要求而定),k,棘爪每往复一次推过的棘轮齿数,Z,棘轮齿数,棘轮传动机构形式,内齿式、外齿式、端齿式,六间歇传动部件,2、槽轮传动机构,六间歇传动部件,2、槽轮传动机构,优点：,结构简单,转位迅速,从动件在较短时间内能转过较大的角度,传动效率高,转位时间和静止时间之比为定值。,缺点：,有冲击,定位精度不高，要定位精度高必须另加定位装置,制造装配精度要求高,六间歇传动部件,3、蜗形凸轮传动机构,六间歇传动部件,3、蜗形凸轮传动机构,特点：,能够得到在实际中所能遇到的任意的转位时间与静止时间之比，其工作时间系数,K,工作,比槽轮机构的要小；,能够实现转盘所要求的各种运动规律；,与槽轮机构比较，能够用于工位数较多的设备上，而不需加入其它的传动机构；,在一般情况下凸轮棱边的定位精度已能满足要求，而不需其它定位装置；,有足够高的刚度；,装配方便；,不足之处是它的加工工作量特别大，因而成本较高。,2-3 导向支承部件的设计与选择,一、,导轨副,的组成、种类及其应满足的要求,1、组成,导轨副主要由,承导件,1和,运动件,2两大部分组成,一、,导轨副,的组成、种类 及其应满足的要求,2、导轨副的种类,按 运 动 方 向 分,：直线运动导轨和回转运动导轨,按接触面摩擦性质分,：滑动导轨、滚动导轨、流体介,质摩擦导轨、弹性摩擦导轨等,按 结 构 形 式 分,：开式导轨和闭式导轨,常用导轨副的结构,注：导轨性能主要体现在,结构工艺性、方向精度、摩擦力、对温度,变化的敏感性、承载能力、耐磨性及成本上,（见表2-9）,3、导轨副应满足的基本要求,机电一体化系统对导轨的基本要求,导向精度高,刚性好,运动轻便平稳,耐磨性好,温度变化影响小,结构工艺性好等。,对精度要求高的直线运动导轨，还要求：,导轨的承载面与导向面严格分开；,当运动件较重时必须设有卸荷装置；,运动件的支承，必须符合三点定位原理。,3、导轨副应满足的基本要求,（1）导向精度,导向精度是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。,导向精度的高低主要取决于：,导轨的结构类型；,导轨的几何精度相接触精度；,导轨的配合间隙，油膜厚度和油膜刚度；,导轨和基础件的刚度和热变形等。,直线运动导轨的几何精度，一般有下列几项规定：,导轨在垂直平面内的直线度,（见图）,；,导轨在水平平面内的直线度；,两导轨面间的平行度；,直线运动导轨的几何精度,2、导轨副应满足的基本要求,（2）刚度,导轨的刚度就是抵抗载荷的能力。抵抗恒定载荷纳能力称为,静刚度,；抵抗交变载荷的能力称为,动刚度,。,导轨变形,自身变形,由作用在导轨面上的,零、部件重量,(包括自重)而引起，,它主要由导轨的类型、尺寸以及材料等有关。因此，,为了加强导轨自身刚度，常用,增大尺寸和合理布置筋,和筋板,等办法解决。,局部变形,发生在载荷集中的地方,，必须,加强导轨的局部刚度,。,接触刚度,在两个平面接触处，由加工造成的,微观不平度,造成，,产生接触变形。对于活动接触面，,需施加预载荷,。,一般根据精刨、磨削、刮研 等加工方法按标准规定。,2、导轨副应满足的基本要求,（3）,精度的保持性,它主要由导轨的,耐磨性,决定,。,导轨的耐磨性是指导轨在长期使用后，应能保持一定的导向精度。,导轨的耐磨性，主要取决于,导轨的结构、材料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力情况等。,提高导轨的精度保持性，必须进行,正确的润滑与保护,。,采用独立的润滑系统,自动润滑,已被普遍采用。防护方法很多，目前多采用,多层金属薄板伸缩式防护罩,进行防护,。,2、导轨副应满足的基本要求,(4)运动的灵活性和低速运动的平稳性,机电一体化系统和计算机外围设备等的精度和运动速度都比较高，因此，其导轨应具有较好的灵活性和平稳性，,工作时应轻便省力，速度均匀，低速运动或微量位移时不出现爬行现象；高速运动时应无振动,。,为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措施：,采用,滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨,等；,在普通滑动导轨上,使用含有极性添加剂的导轨油,；,用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法来,提高传动系统的刚度,。,2、导轨副应满足的基本要求,(5)对温度的敏感性和结构工艺性。,导轨在环境温度变化的情况下，应能正常工作，既不“卡死”，亦不影响系统的运动精度。,导轨对温度变化的敏感性，主要取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择,。,结构工艺性是指系统在正常工作的条件下，,应力结构简单，制造容易，装拆、调整维修及检测方便,，从而最大限度的降低成本。,3导轨副的设计内容,根据工作条件，,选择合适的导轨类型,；,选择导轨的截面形状,，以保证导向精度；,选择适当的导轨结构及尺寸,，使其在给定的载荷及工作温度范围内有良好的耐磨性以及运动轻便和低速平稳性。,选择导轨的补偿及调整装置,，经长期使用后通过调整能够保持所需要的导向精度；,选择合理的耐磨涂料、润滑方法及防护装置,，使导轨有良好的导向精度；,制订保证导轨所必需的技术条件,，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。,二、,滑,动导轨副的结构及其类型选择,1、,导轨副的截面形状及其特点,每种又分为凸形和凹形两类。凸形导轨不易积存切屑等脏物，也不易储存润滑油。宜在低速下工作；凹形导轨则相反，可用于高速，但必须有良好的防护装置，以防切屑等脏物落入导轨。,1、,导轨副的截面形状及其特点,三角形(分对称、不对称两类),该导轨在垂直载荷的作用下，,磨损后能自动补偿,不会产生间隙，故,导向精度较高,。,压板面,仍需有间隙调整装置,。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90。,如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以,使力的作用方向尽可能垂直于导轨面,。,导轨,水平与垂直方向误差相互影响,，给制造、检验和修理带来困难,。,1、,导轨副的截面形状及其特点,燕尾形,此类导轨磨损后,不能自动补偿间隙，需设调整间隙装置,。,两燕尾面起压板面作用，用,一根攘条就可调节水平与垂直方向的间隙，,高度小，结构紧凑，可以承受颠精力矩,。,但,刚度较差，摩擦力较大，制造、检验和维修都不方便,。,用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的场合。,1、,导轨副的截面形状及其特点,矩形,矩形导轨的特点是,结构简单，制造、检验和修理方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广泛,。,矩形导轨的导向,精度没有三角形导轨高，磨损后不能自动补偿，须有调整间隙装置,，,水平和垂直方向上的位置各不相关,，安装调整均较方便。,在导轨的材料、裁荷、宽度相同情况下，,矩形导轨的摩擦阻力和接触变形都比三角形导轨小,。,1、,导轨副的截面形状及其特点,圆形导轨,制造方便，可达到精密配合,，,但,磨损后很难调整和补偿间隙,。,圆柱形导轨有两个自由度，,适用于同时作直线运动相转动的地方,。若要限制转动。可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩，亦可采用双圆柱导轨。回转导轨用于承受轴向载荷的场合,。,2 导轨副的组合形式,(1)双三角形导轨,由于结构对称，驱动元件可对称地放在两导轨中间，并且两条导轨磨损均匀，磨损后相对位置不变，能自动补偿垂直和水平方向的磨损，故,导向性和精度保持性都高，接触刚度好,。,工艺性差,，对导轨的四个表面刮削或磨削也难以完全接触，如果床身和运动部件热变形不同也很难保证四个面同时接触。因此,多用于精度要求较高的机床设备,。,2 导轨副的组合形式,(2)矩形和矩形组合,承载面1和导向面2分开。因而制造与调整简单。,用镶条调节，接触刚度低。,闭式结构有辅助导轨面3，其间隙用压板调节。,精度低，承载大 加工测量方便，导向精度高,热变形大,热变形小，精度高,2 导轨副的组合形式,(3)三角形和矩形组合,兼有三角形导轨的导向性好、矩形导轨的制造方便、刚性好等优点,，并避免了由于热变形所引起的配合变化。,但,导轨磨损不均匀,，一般是三角形导轨比矩形导轨磨损快，磨损后又不能通过调节来补偿故对位置精度有影响。,闭合导轨有压板面，,能承受颠覆力矩,。,这种组合有,v,矩、棱矩两种形式。,v,矩组合导轨易储存润滑油，低、高速都能采用；棱矩组合不能储存润滑油，只用于低速移动。,2 导轨副的组合形式,(4)三角形和平面导轨组合,它具有三角形和矩形组合导轨的基本特点，,但由于没有闭合导轨装置，因此只能用于受力向下的场合。,2 导轨副的组合形式,(5)燕尾形导轨及其组合,其特点是制造、调试方便；,燕尾与矩形组合，兼有调整方便和能承受较大力矩的优点，多用于横梁、立校和摇臂等导轨。,3导轨副间隙的调整,常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。,对燕尾形导轨可采用镶条(垫片)方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。,对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整。,斜镶条的调整,采用斜镶条调整的优点是：,镶条两侧面与导轨面全部接触，故刚性好，,斜镶条必须加工成斜形，因此制造困难，,使用可靠，调整方便，故应用较广。,4导轨副材料的选择,导轨常用材料有,铸铁、钢、有色金屑和塑料等。常使用铸铁铸铁、铸铁钢的导轨,(1)铸铁,铸铁具有,耐磨性和减振性好，热稳定性高，易于铸造和切削加工，成本低,等特点，因此在滑动导轨中被广泛采用。,常用的铸铁有：,灰铸铁,，常用的是,HT2040(,一级铸铁)，硬度以,HB180-,200较为合适。,适当增加铸铁中含碳量和含磷量，减少含硅量，可提高导轨的耐磨性,。,若灰口铸铁不能满足耐磨性要求，可使用,耐磨铸铁,。常用的耐磨铸铁有：高磷铸铁、低合金铸铁、孕育铸铁。,4导轨副材料的选择,(2)钢,为了,提高导轨的耐磨性,，可以来用淬硬的钢导轨。,淬火的钢导轨都是,镶装或焊接,上去的。,淬硬钢导轨的耐磨性比不淬硬铸铁导轨高5一,l0,倍。,一般要求的导轨，,常用的钢有45号、40,Cr、T8A,、,T10A、GCr,15,SiMn,等,。,要求高的导轨，常采用的钢有,20,Cr、20CrMnTi、15,号,等,。,4导轨副材料的选择,(3)有色金属,常用的有色金属有黄铜,HPb59-1，,锡青铜,ZQSn663，,铝青铜,ZQAl92，,锌合金,ZZn,一,Al10,一5，超硬铝,Lc4、,铸铝,Zl16,等，其中,以铝青铜较好,。,4导轨副材料的选择,(4)塑料,镶装塑料导轨具有,耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温度适应范围广(-200,+260)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点,。,塑料导轨,多与不淬火的铸铁导轨搭配,。,用作,导轨的塑料有锦纶和酚醛夹布塑料；环氧树脂耐磨涂料；以聚四氟乙烯为基体的塑料,。,聚四氟乙烯(,PTFE),是现有材料中干摩擦系数(,P004),最小的一种,。但是，纯聚四氟乙烯机械强度低，刚性差，极不耐磨。因此需加入填充剂以增加其耐磨性。由于填充剂不同，就可得到不同性能的导轨材料。,在以聚四氟乙烯为基体的各种塑料中，以,D,导轨板件能较好，它是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材。与滚动导轨相比，具有寿命长，结构简单，使用方便，吸振性好，刚性好，成本低等优点。,4导轨副材料的选择,(5)导轨材料的搭配,5提高导轨副耐磨性的措施,(1)采用镶装导轨,镶钢导轨,镶装塑料导轨,喷涂塑料导轨,镶装有色金属导执,5提高导轨副耐磨性的措施,(2)提高导轨的精度与改善表面粗糙度,其目的是减少导轨的摩擦和磨损，从而提高耐磨性。,(3)减小导轨单位面积上的压力(即比压),减轻运动部件的重量和增大导轨支承面的面积。,减小两导轨面之间的中心距，可以减小外形尺寸和减轻运动部件的重量。但减小中心距受到结构尺寸的限制，同时，中心距太小，将导致运动不稳定。,降低导轨比压的另办法，是采用卸荷装置，即在导轨载荷的相反方向，增加弹簧或液压作用力。,三、静压导轨副工作原理,静压导轨是将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与导向支承件之间，运动件浮在压力油或气体薄膜之上，与导向支承件脱离接触，至使摩擦阻力(力矩)大大降低。,运动件受外载荷作用后，介质压力会反馈升高，以支承外载荷。,三、静压导轨副工作原理,要提高静压导轨的刚度，可提高供油,(,或气,),的系统压力,P,，,加大油,(,气腔,),受力面积，减小导轨间隙。,一般情况下，气体静压导轨比液体静压导轨的刚度低。,要提高静压导轨的导向精度，必须提高导轨表面加工的几何精度相接触精度，进入节流器的精滤过的油液中的杂质微粒的最大尺寸应小于导轨间隙。,三、静压导轨副工作原理,卸荷导轨工作原理,四、滚动导轨副的类型与选择,1,直线运动滚动导轨副的特点及要求,特点：,（1）摩擦系数小(0.0030.005)，运动灵活。,（2）动、静摩擦系数基本相同，因而启动阻力小，而不易产生爬行。,（3）可以预紧，刚度高。,（4）寿命长。,（5）精度高。,（6）润滑方便，可以采用脂润滑。一次装填，长期使用。,（7）由专业厂生产，可以外购选用。,四、滚动导轨副的类型与选择,1,直线运动滚动导轨副的特点及要求,缺点：,（1）导轨面与滚动体是点接触或线接触，所以抗振性差，接触应力大；,（2）对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高，若滚动体的直径不一致，导轨表面有高低，会使运动部件倾斜，产生振动，影响运动精度；,（3）结构复杂，制造因难，成本较高；,（4）,对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。,四、滚动导轨副的类型与选择,1,直线运动滚动导轨副的特点及要求,基本要求：,（1）,导向精度。是导轨副最基本的性能指标。,（2）,耐磨性。是衡量滚动导轨副性能的主要指标之一。,（3）,刚度。选用最合适的导轨类型，尺寸及其组合。,（4）,工艺性。导轨副要便于装配、调整、测量、防尘、润滑和维护保养。,四、滚动导轨副的类型与选择,2,滚动导轨副的分类,四、滚动导轨副的类型与选择,2,滚动导轨副的分类,（1）滚动体不循环的滚动导轨副,滚动体可以是滚珠、滚针或圆柱滚子。,共同特点是：,滚动体不循环，因而行程不能太长；,导轨结构简单，制造容易，成本较低；,但有时难以施加预紧力，刚度较低，抗振性能差；,不能承受冲击载荷。,滚动体不循环的滚动导轨副,滚动体不循环的滚动导轨副比较,滚珠导轨副,滚针和滚柱导轨副,摩擦阻力小，但承载能力差。,刚度低；,不能承受大的颠覆力矩和水平力；,滚珠接触部位，容易压出凹坑，使导轨副丧失精度。,适用于载荷不超过,200,N,小型部件。,设计时尽量使驱动力和外加载荷作用点位于两条导轨副的中间。,承荷能力比滚珠导轨副高近10倍；,刚度也比滚珠导轨副高；,交叉滚柱导轨副(图,e),四个方向均能受载，导向性能也高。,滚针和滚柱对导轨面的平行度误差比较敏感，,容易侧向偏移和滑动，引起磨损加剧。,四、滚动导轨副的类型与选择,2,滚动导轨副的分类,（2）滚动体循环的滚动导轨副,滚动体可以是滚珠、滚针或圆柱滚子。,共同特点是：,滚动体循环，因而行程无限制；,导轨结构复杂，装卸调整不方便；,有标准化的滚动导轨块。,标准化滚动导轨副不同予紧方式,精度、刚度低,精度、刚度低,精度、刚度高,四、滚动导轨副的类型与选择,2,滚动导轨副的分类,（3）滚动轴承导轨,滚动轴承导轨与滚珠、滚柱导轨的主要区别是：,它不仅起着滚动体的作用，而且还代替了导轨。,主要特点是：,摩擦力矩小，运动平稳、灵活，,承载能力大,调节方便,导轨面积小，加工工艺性好，能长久地保持较高的精度,精度直接受到轴承精度的影响,滚动轴承导轨,2-4,旋转支承的类型与选择,一旋转支承的种类及基本要求,按其相互摩擦的性质可分为:,滑动支撑,滚动支撑,弹性支撑,气体,(,或液体,),摩擦支承,。,滑动摩擦支承按其结构特点可分为：,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可分为：,填入式滚珠支承,刀口支承,各种支承的结构简图,2-4,旋转支承的类型与选择,一旋转支承的种类及基本要求,对支承的要求应包括：,（,1,）方向和置中精度；,（,2,）摩擦阻力矩的大小；,（,3,）许用载荷；,（,4,）对温度变化的敏感性；,（,5,）耐磨性以及磨损后补偿的可能性；,（,6,）抗振性；,（,7,）成本。,2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,特点：,（,1,）具有较大的接触表面，承受载荷较大。方向和置中精度；,（,2,）方向精度和置中精度较差；,（,3,）摩擦阻力矩较大；,（,4,）圆柱支承是滑动摩擦支承中应用最广泛的一种,2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,当需要准确的轴向定位时，常在运动件的中心孔和止推面之间放一滚珠作轴向定位。,2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,对置中精度和方向精度要求很高时，应采用,运动学式圆柱支承,。这种支承是用五个适当的支点，限制其运动件的五个自由度,使运动件只保留一个绕其轴线转动的自由度。,2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,圆柱支撑摩擦阻力矩的确定,式中,P,径向载荷(,N)；,d,轴颈直径(,cm)；,f,诱导摩擦系数。,新的未经研配的轴颈:,f,1.57f；,对于研配的轴颈：,f,1.27f；,轴颈和轴承均用较硬材料,f,f,2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,圆柱支撑摩擦阻力矩的确定,式中:,Q,轴向载荷(,N)；,d,1,轴肩直径(,cm)：,d,2,轴颈直径(,cm),2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,圆柱支撑摩擦阻力矩的确定,式中,a,轴端球面与止推面的接触,半径，其值按赫兹公式确定：,2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,圆柱支撑摩擦阻力矩的确定,当支承同时承受径向载荷,P,和轴向裁荷,Q,时，其支承中的摩擦力矩等于两种作用载荷所产生的摩擦阻力矩之和,2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,置中精度和方向精度,用最大定中心误差和轴的最大偏角来衡量,孔的形状偏差（,mm）,轴的形状偏差（,mm）,孔的最大极限尺寸(,mm),轴的最小极限尺寸(,mm),L,支承的长度(,mm),2-4,旋转支承的类型与选择,二圆柱支承,温度的变化对支承间隙的影响,轴承和轴颈材料相同时，温度对支承间隙影响较小。,但为了减小摩擦和损失，常采用线膨胀系数相似的不同材料，,如淬火钢(,0.000012度)和铸铁(,0.0000104度)，,或合金钢(,0.000020度)和黄铜(,0.0000192度)。,2-4,旋转支承的类型与选择,三圆锥支承,圆锥支承常用于铅垂轴，且承受轴向力。,为保证较高的置中精度，通常角取得较小，但此时即使轴向载荷不大，也会在接触面上产生很大的法向压力,一般取2在4,-15,之间，4,多用于精密支承。圆锥支承在装配时，常进行成对研配，以保证轴与轴套锥面的良好接触。,2-4,旋转支承的类型与选择,四填入式滚动支承,滚动支承摩擦阻力矩小，,耐磨性好，,承载能力较大，,温度剧烈变化时影响小，,能在振动条件下工作，,可在高速度、重载情况下使用，,成本较高。,2-4,旋转支承的类型与选择,五其他支承,球面支承,接触表面很小，宜于低速、轻载场合采用,2-4,旋转支承的类型与选择,五其他支承,顶针支承,接触表面很小，宜于低速、轻载场合采用,2-4,旋转支承的类型与选择,五其他支承,刀口支承,多用于摆动角度不大的场合。其主要优点是摩擦和磨损很小。,刀口和支座常用淬火钢或玛瑙制成。,2-4,旋转支承的类型与选择,五其他支承,弹性支承,弹性支承的弹性阻力矩极小，,能在振动情况下工作，宜用,于精度不高的摆动机构。,例如机械钟摆结构。,2-5,轴系部件的设计与选择,一轴系设计的基本要求,旋转精度,刚度,抗振性,热变形,轴上零件的布置,通过带轮将运动传入轴系尾部时，应该采用卸荷式结构，使带的拉力不直接作用在轴端；,传动齿轮应尽可能安置在靠近支承处，以减少轴的弯曲和扭转变形。,在传动齿轮的空间布置上，也应尽量避免弯曲变形的重叠。,2-5,轴系部件的设计与选择,二,提高轴系性能的措施,1提高轴系的旋转精度,主要措施有：,（1）提高轴颈与架体(或箱体)支承的加工精度；,（2）用选配法提高轴承装配与预紧精度；,（3）轴系组件装配后对输出端轴的外径、端面及内孔通,过互为基准进行精加工。,2.提高轴系组件的抗振性,主要措施有：,（,1,）提高轴系组件的固有振动频率、刚度和阻尼,（,2,）消除或减少强迫振动振源的干扰作用。,（,3,）采用吸振、隔振和消振装置。,2-6,机座或机架,一,机座或机架的作用及基本要求,它既承受其它零部件的重量和工作载荷，又起保证各零部件相对位置的基准作用.,机座多采用铸件，机架多由型材装配或焊接构成。,基本特点是尺寸较大、结构复杂、加工面多，几何精度相相对依置精度要求较高。,一,机座或机架的作用及基本要求,基本要求,1刚度与抗振性,（1）动刚度是衡量抗振性的主要指标，动刚度越大，抗振性越好。,（2）可采取如下措施：提高静刚度,增加阻尼；,在不降低机架或机座静刚度的前提下，减轻重量；,采取隔振措施。,2热变形,(1)控制热源,(2)采用热平衡的办法，控制各处的温差，从而减小其相对变形。,3,稳定性,对铸件机座应进行时效处理来消除产生机座变形的内应力。时效的常用方,法有自然时效和人工时效热处理法和振动法等,4.工艺性、经济性及人机工程等方面的要求,二、机座或机架的结构设计要点,1铸造机座的设计,(1)保证自身刚度,(2)提高机座连接处的接触刚度,(3)机座的模型刚度试验,采用有限元法是目的计算机座或机架刚度的一种最快最好,的方法。,(4)机座的结构工艺性,注意其结构工艺性以便于制造和降低成本。,(5)机座的材料选择,铸铁：工艺性能好，阻尼作用大，良好抗振性，价格低。木模,单件成本高，易出废品。,钢：小批量适应性强，生产周期短，壁薄，重量轻，固有频,率高，需防振，成批成本高。,花岗岩、大理石、天然岩石广泛应用于高精密系统，抗冲击差。,油水渗入易变形。,(1)保证自身刚度,合理选择截面形状和尺寸,(,a),封闭空心截面结构的自身刚度比实心的大；,(,b),无论是实心截面还是空心的封闭截面，都是矩形的抗弯刚度,最大，圆形的最小，而抗扭刚度则相反，圆形最大，矩形,最小；,(,c),保持横截面积不变，减小壁厚、增大轮廓尺寸，可提高刚度；,(,d),封闭截面比不封闭截面的抗扭刚度大的多。,合理布置筋板和加强筋,为了便于铸造清砂及其内部零部件的装配和调整，需要在机座上,开,“,窗口,”,，结果使其刚度显著降低。为了提高其刚度，则应增,加筋板或筋条。,合理的开孔和加盖,开孔应沿机座或机架壁中心线排列，或在中心线附近交错排列，,孔宽(孔径)以不大于机座或机架壁宽的0.25倍为宜。,2.,焊接机架的设计,优点：,（1）,刚度相同情况下减轻重量30%左右；,（2）,改型快，废品极少；,（3）,生产周期短、成本低。,焊接机架接头形式,焊接机架接头形式,作业1（,Chapter 1）,1、机电一体化的定义。,2、,全闭环与半闭环的区别。,3、,图示机电一体化系统构成与功能构成。,4、图示机电一体化系统的内部功能。,5、机电一体化系统接口种类有哪些？,6、,如何评价机电一体化系统？,7、,机电一体化系统的设计方法有哪些？主要用于哪类设计？,8、,机电一体化系统设计有哪几个阶段？,9、,总体方案设计程序如何？,10、,机电一体化系统设计类型有哪些？,11、机电一体化设计准则是什么？,12、机电一体化设计步骤如何？,作业2（,Chapter2-Section1-2）,机械系统一般由那些部件组成？,良好的动态响应特性指的是什么？,机电一体化的发展方向主要体现在哪些方面？,比较五种螺母丝杠传动形式的特点及应用场合？,滚珠丝杠传动的结构类型如何？,滚珠丝杠副轴向调整与预紧方式有哪些？各有何特点？,滚珠丝杠支撑方式有哪些？各自特点如何？,简述滚珠丝杠副的选择方法。,简述齿轮传动中各级传动比的最佳分配原则。,简述谐波齿轮传动的原理及特点。谐波齿轮传动的传动比如何计算？,简述齿轮传动间隙的调整方法？,同步带传动的特点如何？,间歇传动的主要传动部件有哪些？,作业3（,Chapter2-Section3-6）,按接触面摩擦性质，导轨副有哪些种？,导轨副应满足的基本要求是什么？,导轨副截面形状有哪些？其各自特点如何？,简述导轨的调隙方法。,导轨材料如何选择？,提高导轨副耐磨性有哪些措施？,简述滚动导轨副的类型与特点。,简述旋转支撑的类型及特点。,图示圆柱支撑三种受力方式，给出摩擦阻力矩计算公式？,轴系设计的基本要求有哪些？,提高轴系性能的措施是什么？,简述铸造机座保证刚度的措施。,铸造机座的材料有哪些？比较其优缺点。,