【正文】 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第二章 機(jī)械受控模塊 ? 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 ? 第二節(jié) 滾珠絲杠螺母副 ? 第三節(jié) 諧波齒輪減速器 ? 第四節(jié) 軸系 ? 第五節(jié) 導(dǎo)軌及支撐件 ? 第六節(jié) 并聯(lián)機(jī)構(gòu) ? 第七節(jié) 數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)要求 第二章 機(jī)械受控模塊 ? 機(jī)械受控模塊包含機(jī)械傳動(dòng)裝置與支撐導(dǎo)向等部件 ? 在機(jī)電一體化系統(tǒng)中起傳遞運(yùn)動(dòng)和負(fù)載、匹配轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速、隔離環(huán)境溫度和振動(dòng)以及支撐和防護(hù)等作用 ? 主要介紹在機(jī)電一體系統(tǒng)中常用的一些機(jī)械傳動(dòng)部件、軸系、導(dǎo)軌及支撐件。 機(jī)械傳動(dòng)裝置 ? ? ? 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 一、分類及選用 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 二、齒輪系傳動(dòng)比最佳分配條件 最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則 443 1 1 4 2 1J J i J J i? ? ? ?，222 4 1 21 3 1 1 1 12 2 2 2 21 2 1 1 122 111 241112212421121()1( 1 )J01 2 012 2J J J iJ J J J i J Ji i i i iiJ J iiiiiiiii? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ????? ? ? ????令 可 解 得 ：設(shè)各齒輪材料相同，厚度相同，齒輪 1和 3一樣大，則有 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 二、齒輪系傳動(dòng)比最佳分配條件 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 齒輪傳動(dòng) 間隙的調(diào)整目的 ： 提高齒輪傳動(dòng)的精度和消除齒輪傳動(dòng)的正反轉(zhuǎn)誤差。 調(diào)整方法： 1. 剛性調(diào)整法 2. 柔性調(diào)整法 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 1. 剛性調(diào)整法 調(diào)整中心距法、選擇裝配法、帶錐度齒輪法和斜齒輪法 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 1. 剛性調(diào)整法 調(diào)整中心距法、選擇裝配法、帶錐度齒輪法和斜齒輪法 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 2. 柔性調(diào)整法 通過(guò)雙齒輪中間加入彈性元件，使雙齒輪分別貼緊其嚙合齒輪的兩側(cè)，以消除齒輪的間隙。 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 2. 柔性調(diào)整法 通過(guò)雙齒輪中間加入彈性元件，使雙齒輪分別貼緊其嚙合齒輪的兩側(cè)，以消除齒輪的間隙。 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 2. 柔性調(diào)整法 通過(guò)雙齒輪中間加入彈性元件，使雙齒輪分別貼緊其嚙合齒輪的兩側(cè)，以消除齒輪的間隙。 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 2. 柔性調(diào)整法 通過(guò)雙齒輪中間加入彈性元件，使雙齒輪分別貼緊其嚙合齒輪的兩側(cè)，以消除齒輪的間隙。 第一節(jié) 齒輪系及蝸桿副 三、齒輪副間隙的消除 2. 柔性調(diào)整法 齒輪傳動(dòng)中各級(jí)齒輪的傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)精度影響程度不同，設(shè)各級(jí)齒輪間隙分別為 ，則歸算到負(fù)載軸上的總間隙為： 后級(jí)的間隙比前級(jí)的間隙影響大，最后一級(jí)間隙對(duì)系統(tǒng)的精度影響最大，應(yīng)此，對(duì)于減速傳動(dòng)，保證最后一級(jí)精度最為重要。 12, ,..., n? ? ?第二節(jié) 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副 是一種新型螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ， 其螺桿和螺母的螺紋滾道間置滾珠 ， 當(dāng)螺桿或螺母?jìng)鲃?dòng)時(shí) ， 滾動(dòng)沿螺紋滾道滾動(dòng) ， 使螺桿和螺母作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)為滾動(dòng)摩擦 ，提高了傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度 。 絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式 絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)將 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 A、 按功能分為： ? 有傳遞能量 （ 千斤頂 ， 螺旋壓力機(jī) ） ； ? 有傳遞運(yùn)動(dòng) （ 工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠 ） ； ? 調(diào)整位置 （ 螺旋測(cè)微器 ） 。 B、 按運(yùn)動(dòng)副分為： ? 滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 成本低 ， 具有自鎖功能 ， 但摩擦力大 ， 傳動(dòng)效率低； ? 滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，摩擦力小，傳動(dòng)效率高，無(wú)自鎖功能，傳動(dòng)距離和速度有限； ?液浮摩擦性 ?電螺母絲杠型 滾珠絲杠傳動(dòng)部件 1）滾珠絲杠副的組成 ? 在螺母的內(nèi)壁和絲杠的外壁分別加工一條螺旋形的滾道，在滾道中裝入滾珠，在螺母的滾道兩端裝一個(gè)擋住滾珠的螺母（螺母內(nèi)壁有滾珠槽，反向器），就構(gòu)成了 滾珠絲杠傳動(dòng)部件 。 2）滾珠絲杠副的特點(diǎn) 1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副的傳動(dòng)效 率 η ＝ ～ ，比常規(guī)的絲杠螺母副提高 3～ 4倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)的絲杠螺母副的 1/4～1/3。 2）給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空行程死區(qū)，定位精度高，剛度好。 3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。 4）運(yùn)動(dòng)具有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。 5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)。 6）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。 7）不能自鎖。特別是對(duì)于垂直絲杠，由于自重慣力的作用，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立刻停止運(yùn)動(dòng)，故常需添加制動(dòng)裝置。 （ 3） 滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型滾珠循環(huán)方式滾道截面形狀單圓弧型：雙圓弧型:內(nèi)循環(huán)：外循環(huán)：絲桿和螺母的滾道都是一個(gè)半圓弧絲桿和螺母的滾道分別由兩個(gè)1/ 4圓 弧滾珠循環(huán)時(shí)始終與絲桿表面保持接觸滾珠循環(huán)時(shí)離開(kāi)絲桿表面，在螺母體內(nèi)或體外循環(huán)單圓弧形與雙圓弧形的特點(diǎn) 顯然 ， 單圓弧型滾珠絲杠幅存在一定的傳動(dòng)間隙 ， 因此， 傳動(dòng)精度稍差 ， 但滾道加工容易 。 如圖所示 ， 左邊為單圓弧型 ， 可以看到 ， 螺桿和螺母的螺紋都是半圓弧型， 顯然它們之間的間隙比較大 ， 因此其傳動(dòng)誤差就較大。 圖右邊是 1/4圓弧型螺紋 ， 雙圓弧型滾珠絲杠幅傳動(dòng)間隙相對(duì)較小 ， 傳動(dòng)精度高 ， 但滾道加工困難些 。 內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)方式的特點(diǎn) ? 滾珠內(nèi)循環(huán)方式的反向器的轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)整滾珠的循環(huán)方向，滾珠循環(huán)回路短、流暢性好；而且螺母的徑向尺寸也較?。ǚ聪蚱骺梢宰龅暮苄。５聪蚱鞯募庸だщy，而且裝配調(diào)整也比較困難。 內(nèi)循環(huán)方式 滾珠絲杠內(nèi)循環(huán)方式 滾珠絲杠內(nèi)循環(huán)的 反向器 外循環(huán)方式 ?而外循環(huán)方式中滾道循環(huán)道路長(zhǎng)，在高頻浮動(dòng)中達(dá)到回珠圓弧槽進(jìn)出口自動(dòng)對(duì)接，通道流暢，摩擦小，更適合于高速高靈敏度高剛性的精密進(jìn)給系統(tǒng)。 滾珠絲杠外循環(huán)結(jié)構(gòu)圖 （ 4）調(diào)整軸向間隙方式 常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)型式有以下三種。 (a)墊片調(diào)隙式 通常用螺釘來(lái)連接滾珠絲杠兩個(gè)螺母的凸緣，并在凸緣間加墊片。調(diào)整墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)拉緊力的目的。 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性好、剛度高以及裝卸方便。但調(diào)整費(fèi)時(shí)，并且在工作中不能隨意調(diào)整，除非更換厚度不同的墊片。 4321 圖718 雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)2單螺母 3螺母座 4調(diào)整墊片雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu) (b)螺紋調(diào)隙式 其中一個(gè)螺母的外端有凸緣而另一個(gè)螺母的外端沒(méi)有凸緣而制有螺紋，它伸出套筒外，并用兩個(gè)圓螺母固定著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時(shí)，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)拉緊力，調(diào)整好后再用另一個(gè)圓螺母把它鎖緊。 圖719 雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu)