【正文】 安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。 特點：雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 4）雙推 —— 自由式 結(jié)構(gòu)與特點： 一端安裝 止推軸承 與 深溝球軸承 的組合，另一端懸空呈自由 狀態(tài)，故軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動系統(tǒng)。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 （ 2）軸承的組合安裝支承示例 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 （ 3）制動裝置 超越離合器 1－外圈 2－星輪 3－滾柱 4－活銷 5－彈簧 1） 制動原因：因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置。 2）常用的制動裝置有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。選購滾珠絲杠副時可同時選購相宜的超越離合器。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 圖 電磁 —— 摩擦制動裝置原理圖 3）制動實例 A：結(jié)構(gòu)組成 B：制動原理 運動部件 摩擦離合器 電磁線圈 鐵心 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 滾珠絲杠副的密封與潤滑 1螺旋彈簧鋼帶式伸縮套管； 2波紋管密封套 原因：滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)人滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維持其傳動精度、延長其使用壽命。 密封圈類型：接觸式和非接觸式兩種，其裝在滾珠螺母的兩端。 非接觸式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋之間略有間隙，故又稱迷宮式密封圈。 接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂兩類。潤滑脂一般在裝配時放進(jìn)滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤滑，商使用潤滑油時應(yīng)注意經(jīng)常通過注油孔注油。防護(hù)套的形式有折疊式密封套、伸縮套管和伸縮擋板。其材料有耐油塑料、人造革等。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 滾動螺旋傳動的設(shè)計計算 （ 1）滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。例如，當(dāng)允許有間隙存在時（如垂直運動）可選用具有單圓弧螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必須有預(yù)緊或使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整間隙及預(yù)緊力時，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 （ 2）滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇 選用滾珠絲杠副時通常主要選擇的公稱直徑 d0和基本導(dǎo)程 l0。 ① 公稱直徑 d0應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選擇。螺紋長度 ls在允許的情況下要盡量短，一般 ls/d0小于 30為宜； ② 基本導(dǎo)程 l0應(yīng)按承載能力、傳動精度及傳動速度選取， l0大承載能力也大， l0小傳動精度較高。要求傳動速度快時，可選用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 （ 3）滾珠絲杠副的選擇步驟 選用時，必須知道實際的工作條件（已知參量）： * 最大的工作載荷 Fmax（或平均工作載荷 Fcp（ N）作用下的使用壽命 T（ h））； * 絲杠的長度（或螺母的有效行程） l（ mm）； * 絲杠的轉(zhuǎn)速 n（或平均轉(zhuǎn)速 ncp）（ r/min）； * 滾道的硬度 HRC及絲杠的工況。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 m a x3 FffLF WHQ ?1）承載能力選擇 計算作用于絲杠軸向最大動載 FQ，然后根據(jù) FQ值選擇絲杠副的型號。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 2） 壓桿穩(wěn)定性核算 ? ? m ax22 FKlEIfF skk ?? ? 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 3）剛度的驗算 IEMlESFlL??????2200 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 （五）齒輪傳動 齒輪傳動形式及其傳動比的最佳匹配 1）常用的齒輪減速裝置傳動形式 圖 常用減速裝置傳動形式 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 2）齒輪傳動系總傳動比的確定 在伺服系統(tǒng)中 ,通常采用 負(fù)載角加速度最大原則 選擇總傳動比 ,以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度 。 傳動模型如圖 21所示。 圖中： Jm —— 電動機(jī) M轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動 慣量； θm —— 電動機(jī) M的角位移； JL —— 負(fù)載 L的轉(zhuǎn)動慣量； θL —— 負(fù)載 L的角位移； TLF —— 摩擦阻抗轉(zhuǎn)矩； i —— 齒輪系 G的總傳動比。 JmiJLMGL?m?LTLF電機(jī)、傳動裝置和負(fù)載的傳動模型 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 根據(jù)傳動關(guān)系有 式中 : —— 電動機(jī)的角位移 、 角速度、 角加速度； —— 負(fù)載的 角位移 、 角速度 、角加速度 。 LmLmLmi???????????????mmm ??? ??? 、LLL ??? ??? 、 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 TLF換算到電動機(jī)軸上的阻抗轉(zhuǎn)矩為 TLF /i ； JL換算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量為 JL /i2。 設(shè) Tm為電動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 , 在忽略傳動裝置慣量的前提下 ,根據(jù)旋轉(zhuǎn)運動方程 ,電動機(jī)軸上的合轉(zhuǎn)矩 Ta為： LmLFmmLLmmLmLFmaJiJTiTiiJJiJJiTTT????????????222)()(?????????則 (21) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 在式 (21)中 ,若改變總傳動比 i,則 也隨之改變 。 根據(jù) 負(fù)載角加速度最大的原則 ,令 ,則 解得 若不計摩擦 ,即 TLF＝ 0, 則 L??mLmLFmLFJJTTTTi ???????????2mLmL JiJJJi ??2或(22) L??0/ ??? iL???(22) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 式表明 , 得到傳動裝置總傳動比 i的最佳值的時刻就是 JL換算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量正好等于電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 Jm的時刻 , 此時 , 電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 一半用于加速負(fù)載 ,一半用于加速電動機(jī)轉(zhuǎn)子 , 達(dá)到了慣性負(fù)載和轉(zhuǎn)矩的最佳匹配 。 mLmL JiJJJi ??2或 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 齒輪系統(tǒng)的總傳動比確定后 ， 根據(jù)對傳動鏈的技術(shù)要求 ， 選擇傳動方案 ， 使驅(qū)動部件和負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩 、 轉(zhuǎn)速達(dá)到合理匹配 。 若總傳動比較大 ， 又不準(zhǔn)備采用諧波 、 少齒差等傳動， 需要確定傳動級數(shù) ， 并在各級之間分配傳動比 。 單級傳動比增大使傳動系統(tǒng)簡化 ， 但大齒輪的尺寸增大會使整個傳動系統(tǒng)的輪廓尺寸變大 。 可按下述 三種原則適當(dāng)分級 ， 并在各級之間分配傳動比 。 3） 傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 a、 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 利用該原則所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng) ， 換算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小 。 齒輪系傳遞的功率不同 , 其傳動比的分配也有所不同 。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 對于 n級齒輪系 ,有 由此可見 , 各級傳動比分配的結(jié)果應(yīng)遵循 “ 前小后大 ” 的原則 。 ). . . . . .4,3,2(2221222/1)12(2121)1(12nkiiiinknnnnkn??????????????? （ 23） （ 24） （ 1）小功率傳動裝置 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 例 21 設(shè)有 i=80, 傳動級數(shù) n=4的小功率傳動 , 試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比 。 解： 121)12(21421444??? ????i)280(2 1222/424)12(?? ??i1 4 3 )280(2 1542/43 ??i)280(2 15824 ??i 驗算 i= i1 i2 i3 i4≈80。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 ? 若以傳動級數(shù) n為參變量 , 齒輪系中折算到 電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量 Je與 第一級主動齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 J1之比 為 Je/J1, 其變化與總傳動比 i的關(guān)系如圖 23所示 。 ?可利用 Je/J1 與 i的關(guān)系確定傳動級數(shù) 。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 圖 23 小功率傳動裝置確定傳動級數(shù)曲線 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 ? (2) 大功率傳動裝置 大功率傳動裝置傳遞的扭矩大 ,各級齒輪副的模數(shù) 、齒寬 、 直徑等參數(shù)逐級增加 ,各級齒輪的轉(zhuǎn)動慣量差別很大 。 大功率傳動裝置的 傳動級數(shù)及各級傳動比 可依據(jù)圖2 圖 2 圖 26來確定 。 傳動比分配的基本原則仍應(yīng)為 “ 前小后大 ” 。 圖 2 圖 25及圖 26的用法參見 例 22。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 圖 24 大功率傳動裝置確定傳動級數(shù)曲線 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 圖 25 大功率傳動裝置確定 第一級 傳動比曲線 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 圖 26 大功率傳動裝置確定各級傳動比曲線 10ik86421 2 3 4 6 8 101246810ik － 11 2 3 4 6 8BA 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 例 22 設(shè)有 i=256的大功率傳動裝置 , 試按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則分配傳動比 。 解：查 圖 24, 得 n=3, Je/J1=70； n=4, Je / J1 =35； n=5, Je / J1 =26。 兼顧到 Je / J1值的大小和傳動裝置的結(jié)構(gòu) , 選 n＝ 4。 查圖 25, 得 i1＝ 。 查圖 26, 在橫坐標(biāo) ik1上 A線交于第一點 ,在縱坐標(biāo) ik 軸上查得 i2＝。 通過該點作水平線 與 B曲線相交得第二點 i3＝ 。由第二點作垂線與 A曲線相交得第三點 i4＝ 。 驗算 i1 i2 i3 i 4＝ 。滿足設(shè)計要求 。 10ik86421 2 3 4 6 8 101246810ik － 11 2 3 4 6 8BA 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 b、 質(zhì)量最小原則 （ 1） 小功率傳動裝置 對于小功率傳動系統(tǒng)，使各級傳動比滿足： 即可使傳動裝置的重量最輕。 上述結(jié)論對于大功率傳動系統(tǒng)是不適用的 ，因其傳遞扭矩大 ， 故要考慮齒輪模數(shù) 、 齒輪齒寬等參數(shù)要逐級增加的情況 。 n iiii ???? ?321 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及功能 （ 2） 大功率傳動裝置 大功率減速傳動裝置按質(zhì)量最小原則確定的各級傳動比表現(xiàn)為 “ 前大后小 ” 的傳動比分配方式 。 減速齒輪傳動的后級齒輪比前級齒輪的轉(zhuǎn)矩要大得多 ,同樣傳動比的情況下齒厚 、 質(zhì)量也大得多 ,因此 減小后級傳動比就相應(yīng)減少了大齒輪的齒數(shù)和質(zhì)量 。 大功率減速傳動裝置的各級傳動比可以按圖