机电一体化系统设计课件——第2章(3)：机械系统的部件选择与设计(齿轮

三、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当齿轮传动系统传递转矩时，要求要有足够的刚度，其转动惯量尽量小，精度要求较高；齿轮传动比i应满足驱动部件与负载之间的位移及转矩、转速的匹配要求。为了降低制造成本，采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减小啮合间隙。（1）总减速比的确定选定执行元件（步进电机）步距角、系统脉冲当量、和丝杠基本导程L0之后，其减速比i应满足以下关系：3600Li（2）齿轮传动链的级数和各级传动比的分配齿轮副级数的确定和各级传动比的分配，按以下三种不同原则进行：1）最小等效转动惯量原则2）质量最小原则3）输出轴的转角误差最小原则2、谐波齿轮传动谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大（几十到几百）、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等优点。故在工业机器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到广泛的应用。（1）工作原理钢轮柔轮波发生器谐波减速器中三大部件（2）谐波齿轮传动的传动比rgHgHrHrgZZi柔轮的齿数刚轮的齿数波形发生器的角速度柔轮的角速度刚轮的角速度rgHrgZZ1）当柔轮固定时（ωr=0）设zr=200,zg=202时，iHg=101说明刚轮与波发生器转向相同。rgHgHHrgZZirgggHHgzzzi：波发生器与钢轮传动比2）当刚轮固定时（ωg=0）设zr=200,zg=202时，iHg=-101说明柔轮与波发生器转向相反。rgHHgZZ0grrrHHrzzzi比：波发生器与柔轮的传动圆柱齿轮传动3、常用的齿轮传动间隙的调整方法1）偏心套调整法2）轴向垫片调整法3）双片薄齿轮错齿调整法斜齿轮传动双片薄齿轮错齿调整法偏心套（轴）调整法特点：结构简单，但其侧隙不能自动补偿。偏心套电机减速箱小齿轮大齿轮轴向垫片调整法特点：结构简单，但其侧隙不能自动补偿。小齿轮大齿轮垫片双片薄齿轮错齿调整法①周向弹簧式②可调拉簧式周向弹簧式特点：输出扭矩小，适用于读数装置而不适用于驱动装置1-短柱；2-弹簧；3、4-薄片齿轮可调拉簧式薄片齿轮薄片齿轮凸耳弹簧螺母螺钉斜齿轮传动①垫片错齿调整法特点：结构比较简单，调整较费时，且齿侧隙不能自动补偿。薄片齿轮薄片齿轮宽齿轮垫片②轴向压簧错齿调整法调整螺母弹簧薄片齿轮宽齿轮特点：齿侧隙可以自动补偿，但轴向尺寸较大，结构欠紧凑。四、挠性传动部件•同步齿形带传动•钢带传动•链条传动•钢丝绳及尼龙绳传动等打印机中同步带传动驱动轴驱动轴从动轮伺服电动机电动机齿轮字车字车驱动同步带色带驱动带压带轮色带驱动轮带传动的类型、结构A-Aα2α1βdd2dd1213平带V带多楔带圆带(a)摩擦型Ld（b）啮合型同步齿型带特点：优点：•传动效率高（可达98%），能吸振，噪声低，传动平稳，能高速运行，维护保养方便等；缺点：•带在带轮上有相对滑动，不能保证准确的传动比；传动效率较低，带的寿命较短；传动的外廓尺寸大；带传动需要张紧，支承带轮的轴和轴承受力较大。五、机械传动系统方案的选择在设计过程中要综合考虑控制装置、机械传动部分和伺服电机的这几部分的相互影响。数控机床进给系统有以下几种选择：1）齿轮-----丝杠传动2）联轴器--丝杠传动3）齿轮-----齿条传动4）蜗轮-----蜗杆传动5）同步带传动齿轮-----丝杠传动特点：采用齿轮的目的是达到一定的降速比要求；必须采取消除间隙的措施尽量减少齿轮侧隙；机械结构比较复杂。联轴器--丝杠传动锥环无键连接或高精度十字联轴器连接电机特点：具有较高的传动精度和传动刚度，并大大简化了机械结构；适用于加工中心和精度要求较高的数控机床中。齿轮-----齿条传动若工作行程大于4m，则传动系统刚度难以保证，可选择齿条传动；蜗轮-----蜗杆传动可改变传动方向，但结构复杂，一般尽量不采用此种传动方式同步带传动××电机同步带特点：机械机构比较简单，可避免齿轮传动时引起的振动和噪声；适用于低扭矩特性要求的场所；安装时中心距要求严格，且同步带与带轮的制造工艺复杂。表2-1传动机构及其功能基本功能传动机构运动的变换动力的变换形式行程方向速度大小形式丝杠螺母√√√齿轮齿条√√蜗轮蜗杆√√√