机电一体化第2章 机械系统设计(2滚珠丝杠).pptVIP

第二章 机电一体化系统的机械系统部件的选择与设计 了解伺服控制对机械传动系统的要求 了解系统传动精度的主要影响因素和减小传动误差的主要措施 了解机械系统数学模型的建立方法，掌握惯量、阻尼、刚度、间隙等参数对机械传动系统特性的影响 掌握机电一体化系统中，常用传动机构的特点及其选用和设计方法。 本 章 内 容 1. 机械系统 机械系统一般由减速装置、丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支承部件、旋转支承部件、轴系及架体等机构组成。 4. 满足要求的措施 1)采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件。 2)缩短传动链，提高传动与支承刚度。 3)选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力。 4)缩小反向死区误差。 5)改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声。 传动机构的技术要求： 1)精密化 对某种特定的机电一体化系统(或产品)来说，应根据其性能的需要提出适当精密度要求。 2)高速化 产品工作效率的高低，直接与机械传动部件的运动速度相关。 3)小型化、轻量化 提高运动灵敏度(快速响应性)、减小冲击、降低能耗。为与微电子部件的微型化相适应，也要尽可能做到使机械传动部件短小轻薄化。 丝杠螺母机构又称螺旋传动机构。主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。 以传递能量为主的有螺旋压力机、千斤顶等 以传递运动为主的有工作台的进给丝杠， 还有调整零件之间相对位置的螺旋传动机构等。 1反向器 2螺母 3丝杆 4滚珠 1. 滚珠丝杠副的特点 传动效率高 运动平稳 工作寿命长 定位精度和重复定位精度高 同步性好 可靠性高 不能自锁 制造工艺复杂 2. 滚珠丝杠副的典型结构类型 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。 (1) 螺纹滚道型面(法向)的形状及主要尺寸 (2)滚珠的循环方式 内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杆表面保持接触 优点是滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小。 缺点是反向器加工困难、装配调整也不方便。 外循环：滚珠在循环返向时，离开丝杆螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。 可分螺旋帽式 、插管式 、端盖式。 优点是结构简单、工艺性好。 缺点是滚道吻接和弯曲处四角不易准确制作而影响其性能，故应用较少。常以单螺母形式用作升降传动机构。 3.滚珠丝杠副的主要尺寸参数 4.滚珠丝杠的精度等级及标注方法 主要尺寸 标称直径、导程、螺旋升角等。 精度等级 标准规定分为7个等级：1、2、3、4、5、7、10级），1级最高，10级最低。 标注方法 国标。按图2-11给定顺序标注 5.滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧 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。 当丝杠改变转动方向时，间隙会使运动产生空回，从而影响机构的传动精度和系统稳定性。通常采用双螺母预紧或单螺母（大滚珠、大导程）的方法，减小或消除轴向间隙，提高滚珠丝杠副的刚度。 (1)双螺母螺纹预紧调整式 (2)双螺母齿差项紧调整式 (3)双螺母垫片调整预紧式 双螺母中一个活动另一个固定，用弹簧使其间始终具有产生轴向位移的推动力，从而获得预紧力。结构复杂、轴向刚度低，适合用于轻载场合。 6. 滚珠丝杠副支承方式的选择 (1)支承方式 1）单推—单推 1．轴向刚度较高； 2．预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命比双推-双推式低； 3．适宜中速、精度高，并可用双推—单推组合。 2）双推—双推 1．轴向刚度最高； 2．预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高 3．适宜高速、高刚度、高精度。 3）双推—简支 1．轴向刚度不高，与螺母位置有关； 2．双推端可预拉伸安装； 3．适宜中速、精度较高的长丝杠。 4）双推—自由 1．轴向刚度低，与螺母位置有关； 2．双推端可预拉伸安装； 3．适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。 (2) 轴承的组合安装支承示例 7. 滚珠丝杠副的密封与润滑 类型：防尘密封圈或防护套密封 润滑剂：润滑油和润滑脂 作用：使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率，从而维持其传动精度、延长其使用寿命。 8. 滚珠丝杠副的选择方法 根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构型式。 (2)滚珠丝杠副结构尺寸的选择 主要依据滚珠丝杠副传递的最大载荷、运动特性（传递速度）和范围（有效行程）、传递精度要求，选定滚珠丝杠副的公称直径、基本导程以及传递精度等级