《机电一体化》多媒体课件第二章

MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组第二章机械系统一、机电一体化机械系统的组成和功用二、传动机构三、导向机构四、执行机构MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组一、机械系统的组成和功用1、传动机构2、导向机构3、执行机构MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组一、机械系统的组成和功用1、传动机构功能：不仅是转速和转矩的变换器，而且已成为伺服系统的一部分，要根据伺服控制的要求进行选择设计，以满足整个机械系统良好的伺服性能。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组2、导向机构作用：是支撑和导向。3、执行机构作用：根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定操作，要有较高的灵敏度、精确度，良好的重复性和可靠性。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组机电一体化产品对机械系统的基本要求1、良好的稳定性2、高精度3、快速响应性好。稳定是前提，精度和快速响应性是关键MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组二、传动机构常用传动结构：1、滚珠丝杠副2、同步带传动副3、谐波齿轮传动副4、挠性传动结构5、间歇机构6、滚珠花键机构。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组1滚珠丝杠副传动机构结构MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组1滚珠丝杠副工作原理与结构丝杠和螺母的螺纹滚道间有滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，相对运动时产生滚动摩擦。在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，与螺纹滚动形成循环回路。螺母滚珠丝杠回程引导装置MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚珠丝杠副特点：①传动效率高。达到90%~95%。②运动具有可逆性。回转运动直线运动效率相同③系统刚度好。④传动精度高。⑤使用寿命长。⑥不能自锁。需要设置制动装置⑦工艺复杂MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚珠丝杠副的结构类型可以从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区别。滚珠丝杠的视频MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组A.滚珠丝杠副的螺纹滚道型面(法向)的形状有单圆弧型和双圆弧型，如图所示。滚道型面与滚珠接触点的法线与丝杠轴向的垂线间的夹角α称作接触角，一般为45°。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚道法向截形示意图D滚珠螺母rsrn滚珠丝杠＝45°(a)(b)＝45°滚珠丝杠rnrs滚珠螺母rnrsAMECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组B滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。(a)内循环。内循环方式的滚珠在循环过程中与丝杠表面保持接触。优点：回路短，流畅性好，效率高，径向尺寸小缺点：反向器加工困难，装配调整不方便。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组内循环12341—螺母；2—滚珠；3—滚珠返回沟槽；4—丝杠MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组(b)外循环。外循环方式中的滚珠在循环返回时,离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。从结构上看，外循环有三种形式。端盖式、螺旋槽式、插管式。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组螺母套筒端盖式示意图在螺母上钻出纵向孔，作为滚珠回程滚道，两端有套筒盖板。滚道吻接和弯曲处圆角不易准确制作，而影响其性能。一般用作升降传动机构。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组端盖式外循环121—螺母；2—端盖MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组套筒螺母滚珠挡珠器螺旋槽式示意图在螺母的外圆表面洗出螺纹凹槽，槽的两端钻出两个与螺纹滚道相切的通孔，两个挡珠器。工艺简单，径向尺寸小，易于制造；挡珠器刚性差，易磨损。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组螺旋槽式外循环12341—螺母；2—套筒；3—滚珠；4—挡珠器MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组弯管压板螺纹滚道滚珠插管式示意图用弯管代替螺纹凹槽，弯管的两端插入与螺纹滚道相切两个内孔，用弯管的端部引导滚珠进入弯管。结构简单，容易制造，但径向尺寸较大，弯管端部比较容易磨损。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组图3-23插管式外循环12341—外加压板；2—管；3—螺母；4—滚珠MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法滚珠丝杠副的轴向间隙：是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。轴向间隙消除方法——双螺母预紧法MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组常用的消除轴向间隙的方法旋转圆螺母消除轴向间隙并产生一定的预紧力，再用锁紧螺母锁紧。双螺母螺纹预紧调隙式凸缘螺纹MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组图3-25双螺母预紧21、2—螺母1MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组双螺母齿差预紧调隙式调整时，先卸下两端的内齿轮；当二个螺母相对于套筒同方向各转到一个齿后；再将两内齿轮固定。可以实现定量调整，精密微调。圆柱齿轮MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组当两个螺母按同方向转过一个齿时,其相对••••式中,Ph为导程。如果z1=99,z2=100,Ph=8mm,则•ΔL=0.8μm。•特点: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。21211221)()11(zzPPzzzzPzzLhhhMECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组特点：结构紧凑刚度高预紧可靠应用广，但使用中调整不方便，也不很准确，适用于一般精度的传动机构。双螺母垫片预紧调隙式垫片MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组弹簧自动调整预紧式特点：能消除使用过程中由于磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂、轴向刚度低。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组注意：(a)预紧力大小必须合适，应不超过最大轴向负载的三分之一。(b)要特别注意减小丝杠安装部分的间隙，这些间隙用预紧的方法是无法消除的，而它对传动精度有直接影响。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组滚珠丝杠副的安装(a)支撑副的选择为了提高轴向刚度，常采用止推轴承组合来支撑丝杠。目前常用的轴承组合有