机械传动部件的选择与设计.pptx

机械传动部件的选择与设计机械传动部件的选择与设计第二节第二节一、机械传动部件及其功能要求一、机械传动部件及其功能要求常用的机械传动部件包括：常用的机械传动部件包括：n螺旋传动螺旋传动n 齿轮传动齿轮传动n 同步带传动同步带传动n 高速带传动高速带传动n 各种非线性传动等各种非线性传动等传动机构及其功能传动机构及其功能 基本功能基本功能传动机构传动机构运动的变换运动的变换动力的变换动力的变换形式形式行程行程方向方向 速度速度 大小大小形式形式丝杠螺母丝杠螺母齿轮齿轮齿轮齿条齿轮齿条链轮链条链轮链条带、带轮带、带轮杠杆机构杠杆机构凸轮机构凸轮机构蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆间歇机构间歇机构 应设计和选择传动间隙小、应设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件。平稳、传递转矩大的传动部件。机械传动部件的功能要求：机械传动部件的功能要求：1、精密化、精密化2、高速化、高速化3、小型化、轻量化、小型化、轻量化二、滚珠丝杠副传动部件二、滚珠丝杠副传动部件1、滚珠丝杠副的组成及特点、滚珠丝杠副的组成及特点（1）组成）组成螺母螺母滚珠滚珠丝杠丝杠螺旋槽螺旋槽螺旋槽螺旋槽回路管道回路管道滚珠丝杠螺母副的组成：滚珠丝杠螺母副的组成：带螺纹槽的丝杠带螺纹槽的丝杠 带螺纹槽的螺母带螺纹槽的螺母 滚珠滚珠 反向器反向器（2）特点）特点优点：优点：1）传动效率高（）传动效率高（0.9)2）轴向刚度高）轴向刚度高3）运动平稳，传动精度高）运动平稳，传动精度高4）磨损小，寿命长）磨损小，寿命长缺点：缺点：1）不能自锁）不能自锁2）结构复杂）结构复杂2、滚珠丝杠副的典型结构类型、滚珠丝杠副的典型结构类型（1）螺纹滚道型面的形状及主要尺寸）螺纹滚道型面的形状及主要尺寸 双圆弧型双圆弧型单圆弧型单圆弧型主要尺寸：主要尺寸：理想接触角理想接触角 =450R=1.04rbe=sin(R-rb)单圆弧型单圆弧型特点：接触角随轴向载荷的变化而变化特点：接触角随轴向载荷的变化而变化双圆弧型双圆弧型特点：特点：角基本保持不变，加工成本高角基本保持不变，加工成本高（2）滚珠的循环方式）滚珠的循环方式v内循环内循环v外循环外循环1）内循环）内循环滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。丝杠丝杠螺母螺母滚珠滚珠反向器反向器浮动式反向器的循环浮动式反向器的循环丝杠丝杠螺母螺母滚珠滚珠反向器反向器特点：特点：l滚珠循环回路短，流畅性好，效率高；滚珠循环回路短，流畅性好，效率高；l螺母的径向尺寸小，螺母的径向尺寸小，加工困难，装配调加工困难，装配调整不易；整不易；l适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密进给系统。进给系统。2）外循环）外循环滚珠在循环过程中脱离过丝杠滚珠在循环过程中脱离过丝杠螺母螺母滚珠滚珠丝杠丝杠螺旋槽螺旋槽螺旋槽螺旋槽回路管道回路管道特点：特点：l滚珠循环回路长，流畅性差，效率低；滚珠循环回路长，流畅性差，效率低；l工艺简单，工艺简单，螺母的径向尺寸大，螺母的径向尺寸大，易易于制造；于制造；l挡珠器刚性差，易磨损。挡珠器刚性差，易磨损。螺旋槽式螺旋槽式 插管式插管式插管插管 端盖式端盖式特点：特点：应用较少，常以单螺母形式用作升应用较少，常以单螺母形式用作升降传动机构。降传动机构。盖板盖板螺母螺母3、滚珠丝杠副的主要尺寸参数、滚珠丝杠副的主要尺寸参数公称直径公称直径丝杠大径丝杠大径丝杠小径丝杠小径滚珠直径滚珠直径螺母小径螺母小径螺母大径螺母大径（1 1）公称直径）公称直径）公称直径）公称直径d do o 指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径，它是滚珠丝时包络滚珠球心的圆柱直径，它是滚珠丝杠副的特征尺寸。杠副的特征尺寸。（2）基本导程）基本导程Ph 定义：定义：丝杠相对螺母旋转丝杠相对螺母旋转2弧度弧度时，螺母上基准点的轴向位移时，螺母上基准点的轴向位移;导程小导程小精度高精度高承载能力小承载能力小（3）行程）行程 丝杠相对螺母旋转任意弧度丝杠相对螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。时，螺母上基准点的轴向位移。（4）滚珠直径）滚珠直径 db滚珠直径大，则承载能力也大。滚珠直径大，则承载能力也大。应根据轴承厂提供的尺寸选用应根据轴承厂提供的尺寸选用（5）滚珠个数）滚珠个数N N过多，流通不畅，易产生过多，流通不畅，易产生阻塞；阻塞；N过少，承载能力小，滚珠过少，承载能力小，滚珠自载加距磨损和变形自载加距磨损和变形一般取：一般取：NQ 注意：注意：当丝杠转速当丝杠转速n10r/min时，时，以最大静载荷以最大静载荷Q0为设计依据。为设计依据。2）传动效率的验算）传动效率的验算3）刚度验算）刚度验算刚度的验算主要是确定丝杠的变形量刚度的验算主要是确定丝杠的变形量丝杠的变形量包括：丝杠的变形量包括：丝杠的拉伸或压缩变形量丝杠的拉伸或压缩变形量 1 滚珠与螺纹滚道间接触变形滚珠与螺纹滚道间接触变形 2 支承滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形支承滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形 3 滚珠丝杠的扭转变形引起的导程的变化滚珠丝杠的扭转变形引起的导程的变化量量 4 螺母座及轴承支座的变形螺母座及轴承支座的变形 5因此因此:滚珠丝杠副刚度的验算，主滚珠丝杠副刚度的验算，主要是验算要是验算 1、2、3之和不应大之和不应大于机床精度要求允许变形量的一于机床精度要求允许变形量的一半，否则，应考虑选用较大直径半，否则，应考虑选用较大直径的滚珠丝杠副。的滚珠丝杠副。在实际设计中，由于预紧的作用，可在实际设计中，由于预紧的作用，可将原机床的刚度提高将原机床的刚度提高4倍。因此只要倍。因此只要 1+2+3=机床精度要求机床精度要求即可认为该丝杠刚度合格。即可认为该丝杠刚度合格。4）稳定性验算）稳定性验算 对已选定尺寸的丝杠在给定的支承对已选定尺寸的丝杠在给定的支承条件下，承受最大轴向负载时，应验算条件下，承受最大轴向负载时，应验算其有没有产生纵向弯曲（失稳）的危险。其有没有产生纵向弯曲（失稳）的危险。产生失稳的临界负载产生失稳的临界负载PK可用下式计算：可用下式计算：式中：式中：丝杠的支承方式丝杠的支承方式支承方式支承方式fz双推双推-双推双推4单推单推-单推单推1双推双推-简支简支2双推双推-自由式自由式0.25临界负载临界负载PK与最大工作负载与最大工作负载Pm之比称为稳之比称为稳定性安全系数定性安全系数nk。nK-许用稳定性安全系数许用稳定性安全系数 一般取：一般取：nk=2.54已知一数控机床上丝杠螺母副上的最大工作载荷为已知一数控机床上丝杠螺母副上的最大工作载荷为2670N，丝杠的转速为丝杠的转速为1500rpm,丝杠硬度丝杠硬度HRC=60，传动系统的定位，传动系统的定位精度为精度为0.015mm。试确定适合该机床的滚珠丝杠螺母副型号。试确定适合该机床的滚珠丝杠螺母副型号。作用于丝杠上的最大动载荷为：作用于丝杠上的最大动载荷为：假设：各型号的滚珠丝杆副的公称直径相同假设：各型号的滚珠丝杆副的公称直径相同170.010.63.5130.91310046G200.021.63.5 100.93295105F3000.010.97 90.94374788E450.0213 80.89300004D240.0713.5 80.95310004C560.072.43.5 80.93280564B300.0713.5 80.92310006A4321稳定性稳定性刚度刚度(um)效率效率检验检验最大动载荷最大动载荷(N.m)基本导程基本导程(mm)型号型号