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機(jī)電一體化第六章機(jī)械技術(shù)(存儲(chǔ)版)

2025-03-29 20:15上一頁面

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【正文】 — 小時(shí)為單位的額定壽命。在設(shè)計(jì)這類設(shè)備時(shí),應(yīng)予以足夠的重視。但生產(chǎn)鑄鐵支承件需要制作木模、芯盒等,制造周期長,成本高,故適宜于成批生產(chǎn)。 三、支承件 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 4.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土 主要用于制造不常移動(dòng)的大型機(jī)械的機(jī)身、底座、立柱等支承件。 3.布置焊接支承件的筋板,除局部截面考慮強(qiáng)度外,主要從剛度的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。用作氣浮導(dǎo)軌的基底很理想。目前常用的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然和人造花崗巖、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等。 三、支承件 nBKKK???22 ??K?Bn? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 2.應(yīng)具有較小的熱變形和熱應(yīng)力 設(shè)備在工作時(shí)由于傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪、軸承,以及導(dǎo)軌等因摩擦而發(fā)熱,電動(dòng)機(jī)、強(qiáng)光燈、加熱器等熱源散發(fā)出的熱量,都將傳到支承件上,由于熱量分布,散發(fā)的不均勻,支承件各處溫度不同,由此產(chǎn)生熱變形、影響系統(tǒng)原有精度。前者運(yùn)動(dòng)摩擦和安裝基準(zhǔn)平均作用比后者要小,但其靜剛度比后者稍差。 ( 7)具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力 裝配調(diào)整容易,因此降低了對(duì)配件加工精度要求。提高導(dǎo)軌的耐磨性,使其在較長時(shí)期內(nèi)保持一定的導(dǎo)向精度,就能延長設(shè)備的使用壽命。中高頻感應(yīng)淬火, 淬硬層為 2~3mm,硬度可達(dá)HRC48~55,耐磨性可提高二倍,但在導(dǎo)軌全長上依次淬火易產(chǎn)生變形,全長上同時(shí)淬火需要相應(yīng)的設(shè)備。導(dǎo)軌的間隙如依靠 刮研 來保證,要費(fèi)很大的勞動(dòng)量,而且導(dǎo)軌經(jīng)長期使用后,會(huì)因磨損而增大間隙,需要及時(shí)調(diào)整,故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。疲勞和壓潰是滾動(dòng)導(dǎo)軌失效的主要原因,為此應(yīng)控制滾動(dòng)導(dǎo)軌承受的最大載荷和受載的均勻性。開式導(dǎo)軌一般受溫度變化的影響較小。通常在設(shè)計(jì)軸系時(shí)要求: ( 1)旋轉(zhuǎn)精度 ( 2)剛度 ( 3)抗振性 ( 4)熱變形 ( 5)軸上零件的布置合理 一、軸系的支承部件 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 1. 軸系用軸承的類型與選擇 在設(shè)計(jì)軸系選擇軸承時(shí),我們應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn): ( 1)滿足使用性能要求,包括承載能力、旋轉(zhuǎn)精度、剛度及轉(zhuǎn)速等; ( 2)滿足安裝空間要求; ( 3)維護(hù)保養(yǎng)方便; ( 4)使用環(huán)境,如溫度、環(huán)境氣氛對(duì)軸承的影響; ( 5)性價(jià)比。 ? 臨界轉(zhuǎn)速可按公式計(jì)算: crn crnn ?m ax109 60)32(9910) (991022212??????ldfn ccr?10000m ax ?? nn cr四、滾珠螺旋傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) ( 5)剛度驗(yàn)算: 滾珠絲杠在工作負(fù)載 F( N) 和轉(zhuǎn)矩 T( Nm) 共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量 ( m) 為 式中: A— 絲杠的截面積, (m2); — 絲杠的極慣性矩, (m4); G— 鋼的切變模量,對(duì)于鋼 G=; T— 轉(zhuǎn)矩( Nm) 四、滾珠螺旋傳動(dòng) 0L?cGJTpEApFL?220 ???? 214 dA?? 4132 dJ c??cJ )408112tan(102503800)tan(239。 四、滾珠螺旋傳動(dòng) 39。hLmAHFC FKKK? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) — 載荷系數(shù),按表 1選取; — 硬度系數(shù),按表 2選?。? — 精度系數(shù),按表 3選?。? — 平均工作載荷( N)。為了提高軸向剛度,絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合,僅當(dāng)軸向載荷很小時(shí),才用向心推力軸承。 當(dāng) 時(shí) 又因?yàn)? 所以 四、滾珠螺旋傳動(dòng) aF bF 0?B? 3/23/23/2 aoaoA kFkFkF ?? 3/23/2 2 aoA FF ?aoaoA ??? ?? Aao ?? 21? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 目前制造的單螺母式滾珠絲杠副的軸向間隙達(dá),而雙螺母式的經(jīng)加預(yù)緊力調(diào)整后基本上能消除軸向間隙。 通常采用 雙螺母預(yù)緊 或 單螺母(大滾珠、大導(dǎo)程)的方法 ,把彈性變形控制在最小限度內(nèi),以減小或消除軸向間隙,并可以提高滾珠絲杠副的剛度。 四、滾珠螺旋傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) ( 5)同步性好 用幾套相同的滾珠絲桿副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的運(yùn)動(dòng)部件,可得到較好的同步運(yùn)動(dòng)。為延長工作壽命,可設(shè)置潤滑件和密封件。 三、諧波齒輪傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 2 諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算 式中: 、 、 分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度; 、 分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。 1 諧波齒輪傳動(dòng)的工作原理 三、諧波齒輪傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 諧波傳動(dòng)由三個(gè)主要構(gòu)件所組成,即具有內(nèi)齒的剛輪 l、具有外齒的柔輪 2和波發(fā)生器 3。錐齒輪 4在壓簧 5的作用下可軸向移動(dòng),從而消除了其與嚙合的錐齒輪 l之間的齒側(cè)間隙。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,但其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。 二、齒輪傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (1) 最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則 利用該原則所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),換算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為最小。 (1). 最佳總傳動(dòng)比 首先把傳動(dòng)系統(tǒng)中的工作負(fù)載、慣性負(fù)載和 摩擦負(fù)載綜合為系統(tǒng)的總負(fù)載,方法有: (a) 峰值綜合:若各種負(fù)載為非隨機(jī)性負(fù)載,將各負(fù)載的峰值取代數(shù)和。 同步帶傳動(dòng) 圖 62 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 4. 同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則 同步帶傳動(dòng)主要失效形式有: (a) 承載繩斷裂 原因是帶型號(hào)過小和小帶輪直徑過小等。 (b) 節(jié)距制 即同步帶的主要參數(shù)是帶齒節(jié)距,按節(jié)距大小不同,相應(yīng)帶、輪有不同的結(jié)構(gòu)尺寸。 (b) 高轉(zhuǎn)矩同步帶傳動(dòng) 又稱 HTD帶 (High Torque Drive) 。機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 第六章 機(jī)械技術(shù) 概述 機(jī)械傳動(dòng) 支撐部件 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性,機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)提出以下要求: (1) 高精度 精度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,尤其是機(jī)電一體化產(chǎn)品,其技術(shù)性能、工藝水平和功能比普通的機(jī)械產(chǎn)品都有很大的提高,因此高精度是對(duì)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的首要要求。主要用于中、小功率的同步帶傳動(dòng),如各種儀器、計(jì)算機(jī)、輕工機(jī)械均采用這種同步帶傳動(dòng)。目前僅前蘇聯(lián)及東歐各國仍采用模數(shù)制。工業(yè)用同步帶帶輪形狀如下右圖所示。 同步帶傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 1. 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比及其分配 機(jī)電一體化的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng),主要考慮它的動(dòng)力學(xué)特性??砂聪率鋈N原則適當(dāng)分級(jí),并在各級(jí)之間分配傳動(dòng)比。 二、齒輪傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 3 齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法 (1) 圓柱齒輪傳動(dòng) (a) 偏心套 (軸 )調(diào)整法 如右圖所示,將相互嚙合的一對(duì)齒輪中的一個(gè)齒輪 4裝在電機(jī)輸出軸上,并將電機(jī)2安裝在偏心套 1(或偏心軸 )上,通過轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套 (偏心軸 )的轉(zhuǎn)角,就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒輪的中心距,從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)間隙。 二、齒輪傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) (3) 錐齒輪傳動(dòng) (a) 軸向壓簧調(diào)整法 軸向壓簧調(diào)整法原理如圖 615,在錐齒輪 4的傳動(dòng)軸 7上裝有壓簧 5,其軸向力大小由螺母 6調(diào)節(jié)。 二、齒輪傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)比大 (幾十 ~幾百 )、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn),故在工業(yè)機(jī)器人、航空、火箭等機(jī)電一體化系統(tǒng)中日益得到廣泛的應(yīng)用。為了有利于柔輪的力平衡和防止輪齒干涉,剛輪和柔輪的齒數(shù)差應(yīng)等于波發(fā)生器波數(shù) (即波發(fā)生器上的滾輪數(shù) )的整倍數(shù),通常取為等于波數(shù)。為了在滾珠與滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合,可設(shè)置預(yù)緊裝置。因此可達(dá)到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。滾珠絲杠副的軸向間隙是承載時(shí)在滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。如果這時(shí)作用有外力 ,則螺母 A從 X點(diǎn)向 X1點(diǎn)、螺母 B從 X點(diǎn)向 X2點(diǎn)移動(dòng)由于和成正比關(guān)系,假設(shè)其比例系數(shù)為 k,則有 ,并且螺母 A和 B的變形量分別為: 由于在外力作用下螺母 A和 B的變形量相同(方向相反),所以 四、滾珠螺旋傳動(dòng) aoF 3/2aoao kF??3/2AA kF?? 3/2BB kF?? 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 而且,當(dāng)僅有外力 作用時(shí), 隨著 的增加使 接近零時(shí),則外力幾乎全被螺母 A吸收。 (3). 標(biāo)注方法 四、滾珠螺旋傳動(dòng) 機(jī)電一體化 第六章 機(jī)械技術(shù) 5. 滾珠絲杠副的安裝 絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零件的連接剛性,對(duì)滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和精度都有很大影響,需在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)認(rèn)真考慮。 一般的設(shè)計(jì)步驟及方法如下: (1).絲杠副的計(jì)算載荷 Fc(N) 四、滾珠螺旋傳動(dòng) 39。 5.對(duì)于低速( )傳動(dòng),只按額定靜載荷計(jì)算即可。 ][S?cf支承方式 有關(guān)系數(shù) 雙推 — 自由 F— O 雙推 — 簡支 F— S 雙推 — 雙推 F— F 3~4 ~ — 2 2/3 — 機(jī)電一體化 第六章
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