【正文】 種近代新型先進的機械基礎件。它在具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間元件，當絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺旋槽滾動，滾珠在絲杠上滾過數(shù)圈后，通過回程引導裝置，逐個滾回最初的起點，構(gòu)成了一個閉環(huán)的循環(huán)回路。同步齒形帶傳動與一般帶傳動相比的特點有：傳動過程中無相對滑動，可保持恒定的傳動比，傳動精度較高。此方案結(jié)構(gòu)簡單、可以自動補償因磨損而產(chǎn)生齒隙，但由于彈簧剛度有限，所以此種結(jié)構(gòu)僅用于小扭矩傳動，而且彈簧剛度必須要加以校核。這種齒輪一般用于中小功率傳動中高速級的被動齒輪。所以通常不能取消傳動鏈。位置控制分辨高，可靠性好。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1－ST2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線）如圖所示，與普通的單相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性（圖中T′－S曲線）不同?？招谋无D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。而通過解直流電機的動態(tài)特性方程得到：只有當阻尼比(式中：為電器時間常數(shù)、為機械時間常數(shù))時，系統(tǒng)的過渡過程才是穩(wěn)定而不振蕩的，而且轉(zhuǎn)速沒有超調(diào)。②轉(zhuǎn)子為圓周多極磁化的永磁鐵，靠與定子繞組產(chǎn)生的電磁力相互吸引或相斥來實現(xiàn)運行的永磁型步進電機（基本特點為：控制功率小、效率高、造價低、無勵磁也具有保持力、電機頻率響應低、步距角較大）。本節(jié)我們將結(jié)合本課程設計介紹這三種電機的特點、適用場合與幾種常用電機型號，在第四章介紹電機相應的設計計算。177。 ⑤控制方式可以是開環(huán)、閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)。 ⒋培養(yǎng)學生的團隊合作精神。167。在此階段，設計人員需要完成全部零部件圖紙設計。即：總體設計階段、技術(shù)設計階段和施工設計階段（亦稱：外部、內(nèi)部、制造銷售階段）。 ⑶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計 部件是可以完成一定功能的整體，部件設計方案可以有一定的選擇性，同時又要滿足整體設計的功能要求，即部件的精度要滿足整體精度的分配；部件大小應限制在整體設計給定的空間內(nèi)；部件間要有可靠的接口。這其中主要包括系統(tǒng)對環(huán)境（溫度、濕度）的要求、抗干擾性、使用安全性和平均無故障時間等較具體的要求。 機電一體化系統(tǒng)的功能要求 機電一體化系統(tǒng)的種類繁多，任何一個具體的系統(tǒng)都要完成其具體的使用功能，這是不言而喻的。限于編者水平，又沒有同類教材參考，難免存在缺點和不足，謬誤之處懇切希望專家及同行批評指正。在有條件的情況下，利用AutoCAD或CAXA電子圖板，還可實現(xiàn)對學生進行現(xiàn)代設計手段的訓練。因此，作為聯(lián)系機械設計理論教學與畢業(yè)設計環(huán)節(jié)的重要的過渡性實踐教學手段的專業(yè)課程設計環(huán)節(jié)，對于學生設計能力的初步培養(yǎng)是非常重要的。所以，我們在綜合上述幾門專業(yè)課的基本內(nèi)容上，開設了綜合性的課程設計環(huán)節(jié)。、167?，F(xiàn)在，機電一體化已成為當今世界機械電子工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是振興我國機械電子工業(yè)的根本途徑。 ⑶智能化要求 控制工程理論尤其是模糊控制理論的發(fā)展與實際應用，使機電一體化系統(tǒng)具有了主動測量、閉環(huán)控制、能夠自主分析與決策的智能化特點。一般包括如下幾個方面： ⑴系統(tǒng)的功能設計 機電一體化系統(tǒng)的功能是用來改變物質(zhì)、信號或能量的形式、狀態(tài)、位置或特征，其所實現(xiàn)運動的自由度、軌跡、行程、精度、速度、等性能指標，通常要根據(jù)工作對象的性質(zhì)，特別是根據(jù)系統(tǒng)所能實現(xiàn)的功能指標來確定的。可靠性設計的核心是減少故障和及時修復。③在這個階段，設計者需要進行大量的調(diào)研、計算（原理計算）并結(jié)合標準部件選型與總體初步布局，隨時評價總體原理方案的可行性與最優(yōu)性。⑧圖12并未畫出施工設計階段。如：計算；繪圖；試驗；設計資料的選?。痪帉懠夹g(shù)文件等。 ②可以顯示運動位置參數(shù)（角度和直線移動位置）。360176。 第二章 常用機電元器件167。另一方面，步進電機自身的動態(tài)特性和驅(qū)動方式對快速動作及工作可靠性影響很大，它的動態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩是隨控制脈沖頻率的不同而改變的，脈沖頻率增加，動態(tài)轉(zhuǎn)矩變小，這稱為步進電機的矩—頻特性。直流伺服電機具有線性的靜態(tài)機械特性，有良好的起動、制動和調(diào)速性能。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。因此，當定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重。 常用機械傳動元件和裝置 機械傳動的目的是使驅(qū)動電機與負載之間在扭矩和轉(zhuǎn)速上得到合理匹配、改變負載的運動形式或（和）運動方向。該齒輪的兩部分之間可以沿周向相互錯動。通過轉(zhuǎn)動偏心套來改變齒輪的中心距。齒形帶通常是以鋼絲為強力層，聚胺脂或橡膠為基體，工作面上帶齒的環(huán)狀帶。 中心距要求嚴格，安裝要求較高。二、滾珠絲杠副的規(guī)格南京工藝裝備廠天津太敬集團（需上網(wǎng)）華珠機械有限公司博特精密絲杠制造有限公司一、滾動導軌副特點 直線滾珠導軌是為適應數(shù)控機械需要而發(fā)展的一種導軌形式。機床防護罩已有專業(yè)生產(chǎn)廠生產(chǎn)，使用時可根據(jù)實際需要訂貨加工。應用范圍：用于速度反饋，位置搜索等。直線式感應同步器的結(jié)構(gòu)由定子和滑尺兩部分組成（見右圖）。由此可見，在勵磁繞組中加上一定的交變勵磁電壓，感應繞組中會感應出相同頻率的感應電壓，其幅值大小隨著滑尺移動作余弦規(guī)律變化。當測量長度大于250㎜時，可以采用多塊定尺接長，相鄰定尺間隔可用塊規(guī)或激光測長儀進行調(diào)整，使總長度上的累積誤差不大于單塊定尺的最大偏差。計量光柵是用于數(shù)控機床的精密檢測元件，是閉環(huán)系統(tǒng)中另一種用得較多的測量裝置，用作位移或轉(zhuǎn)角的測量，測量精度可達幾微米。標尺光柵和指示光柵均由窄矩形不透明的線紋和與其等寬的透明間隔組成。相反，距相交點越遠的區(qū)域，兩光柵不透明黑線的重疊部分越少，黑線占據(jù)的空間增大，因而擋光面積增大，擋光效應增強，只有較少的光線透過光柵而使這個區(qū)域出現(xiàn)暗帶。在總體設計過程中要：確定運動參數(shù)、主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)、主要動力參數(shù)及總體結(jié)構(gòu)布局等。b. 起、制動或拐角處的自動加減速。）。目前，閉環(huán)系統(tǒng)的分辨率多數(shù)為1μm，定位精度可達177。后支撐為普通園柱形滑動軸承。園柱形密珠軸承支撐，滑動軸承止推 如圖3—7，徑向力由長密珠軸承承受，軸向力由滑動軸承承擔，滑動止推軸承同時亦可視為圓形平面導軌。后支撐采用向心推力軸承（或圓錐滾子軸承），用來承受軸向力。另外園回轉(zhuǎn)工作臺的分度值一般較小，通常要求傳動機構(gòu)有較大的降速比，以提高靈敏度和準確性。 直線移動工作臺的支承與傳動一、直線移動工作臺的傳動形式絲杠螺母傳動系統(tǒng) 這是典型常用數(shù)控方式傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的運動是在一定時間內(nèi)，將負載移動一段距離。主動輪通過鋼帶、齒形帶、鋼索與負載相連接，其移動距離決定于主動輪半徑R。 “單推—單推”式 這種支撐方式屬于簡支梁形式。因此，一般要求螺母在徑向應有調(diào)整環(huán)節(jié)，這類支撐形式軸向剛度大，承載力強，由于機械變形造成失動量少。是一種能承受很大軸向力的特殊軸承。立式對于銑削平面凸輪、加工坐標孔組較為合適（如圖323），臥式銑削端面凸輪、園柱凸輪、圓周方向的孔組及其他異型凸輪較適宜。其中加工對象的精度、形狀、工藝路線和方法尤為重要。 主要參數(shù)選擇與結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系 對于本課程設計來說，與結(jié)構(gòu)尺寸直接相關(guān)的主要參數(shù)包括：步距角、傳動比及傳動比分配、齒輪模數(shù)、回轉(zhuǎn)分度工作臺的主軸直徑、絲杠直徑等。當然結(jié)構(gòu)布局方式對總體尺寸的影響是不言而喻的。這些結(jié)構(gòu)件主要完成相對運動和傳動。所以在各方面都應體現(xiàn)出設計的明確性。這是一項包括內(nèi)容全面的概念。盡可能多的思考有可能實現(xiàn)原理方案的各種結(jié)構(gòu)。而運動形式的簡單及可靠。原理變換這里主要指物理原理及技術(shù)物理效應的變換。因此，軸系中軸承的選擇或設計；軸承的調(diào)整、定位；軸上傳動元件的安裝、固定等問題，就成為軸系設計的關(guān)鍵。目前較普遍的采用莫氏錐度標準。五、軸承配置、精度選擇及配合主軸軸承的配置主要是指選擇軸承的類型和推力軸承的布置。而形位公差一般取尺寸公差的。六、軸承間隙的調(diào)整 為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應能調(diào)整，調(diào)整的效果應使軸承獲得合適的負間隙（過盈），形成一定的予緊力，使軸承內(nèi)部產(chǎn)生接觸變形，使剛度、回轉(zhuǎn)精度、壽命、噪音、抗震性都有所改善。若剛度不足其撓度和傾角扭轉(zhuǎn)過大，使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化。這里所指的軸向定位是指軸在箱體上的定位。在傳動軸或主軸上裝有皮帶輪時，一定要考慮載荷的大小及是否需要設置卸載結(jié)構(gòu)。絲杠的精度等級根據(jù)制造誤差的大小，經(jīng)檢定后分為四個等級：普通級（P）、標準級（B）、精密級（J）、超精級（C），其中P級常用于普通傳動，而B級常用于一般數(shù)控機械的位置定位，J 級用于精密機床的數(shù)字控制高精度使用。二、滾珠絲杠的支承安裝方式 這里主要是指軸承的配置、支承形式及軸承的予緊三個方面。加防護套后會使絲杠有效空間長度增加。而對于傳遞運動的齒輪兩個方面都很重要。 當多聯(lián)齒輪不便于做成整體時，可以用組合齒輪，即每個齒輪都做成單片的然后用浮動連接、焊接鉚接、鍵連接等方法聯(lián)結(jié)在一起變?yōu)榻M合齒輪。 導軌是機械上不可缺少的導向部件，它的制造精度直接影響到機械本身及被加工對象的精度。一、直線移動部件分類按照摩擦性質(zhì)分：普通滑動摩擦導軌副、流體靜壓導軌（液、氣）、滾動摩擦導軌副按照截面形狀分：三角形、矩形、圓型、燕尾形（可以任意兩兩組合）按照結(jié)構(gòu)特點分：開式導軌（力封式）、閉式導軌（自封式）二、各種摩擦性質(zhì)的導軌特點普通滑動導軌：摩擦力較大、工藝簡單、結(jié)構(gòu)簡單、承載能力高、磨損較快、低速容易出現(xiàn)爬行。彈性導軌：基本原理是利用一對彈簧片一端固定、另一端與動導軌相連，在外力作用下依靠彈簧片變形是動導軌移動。壓板調(diào)整：用于防止傾覆。密封防護問題是決定機械正常運動、保持可靠工作、運轉(zhuǎn)及移動的靈敏，減少磨損、減少發(fā)熱的關(guān)鍵設計問題。一般常用單獨的油管將油引到軸承處。一、結(jié)構(gòu)設計中的工藝性及材料問題 在結(jié)構(gòu)設計中必須考慮結(jié)構(gòu)的工藝性，在保證使用功能的前提下，力求所設計的結(jié)構(gòu)制造加工容易、方便、提高生產(chǎn)率、降低材料消耗，是生產(chǎn)成本降低到最低，要注意以下幾點：1全面考慮結(jié)構(gòu)工藝性：使設計的結(jié)構(gòu)即要制造工藝方便，又要使制造者方便，更多的考慮是要使人方便。非金屬材料也必須給予足夠的重視，非金屬材料的應用日益發(fā)展對于材料。單件、少量可用焊接制造。防止措施有兩種：一是堵，家密封裝置，防止油外流。因而針對不同運動和速度及周圍的工作條件和環(huán)境，必須選擇不同方法和結(jié)構(gòu)進行設計，直至達到要求為止。偏心調(diào)整：用于滾動軸承導軌。用于計量儀器的測頭。液體靜壓導軌：工作原理與靜壓軸承相同；結(jié)構(gòu)復雜、成本高、工藝性不好、導向精度高、承載能力較大（但不能承受沖擊載荷）、無摩擦、無磨損。導軌上的摩擦力直接影響到輸入扭距的大小及能源消耗。 要保證齒輪的正確嚙合，齒輪在軸上的位置必須有可靠的定位和固定。常用的等級有877DC、766DC、655DC，當精度等級由766提高到655時，制造成本將大大提高。 齒輪上傳遞運動，力和力矩，改變運動方向和變速用的機械元件在機械領域內(nèi)應用十分廣泛。鎖緊裝置可以由超離合器和電磁摩擦離合器等元件組件。螺距由定位精度要求確定，傳動精度越高，螺距越應選小。 滾動絲杠副作為把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的機械元件廣泛應用在各種機械上，尤其在數(shù)控裝置及數(shù)控機床上應用更廣泛。在選擇定位方式時應注意：①軸的長度較長時，要考慮受熱伸長，宜一端固定。一、軸與傳動件的連接 齒輪、皮帶、鏈輪、離合器等與軸連接一般使用平鍵或花鍵。軸承間隙的調(diào)整量應當能在各方面準確的控制，調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復雜。一般選擇C級軸承。對于回轉(zhuǎn)工作臺，由于主軸回轉(zhuǎn)速度較低，因此主軸推力軸承可布置在后支承上。莫氏錐度的號碼越小，大端內(nèi)徑D越小，長度L也越小。通常，主軸內(nèi)孔直徑按照需要通過的最大棒料直徑確定或按照主軸前端錐孔直徑確定。 如果您熟悉并掌握這幾種變換的技巧，通過不同的各類組合及分解，就可以創(chuàng)造出新的產(chǎn)品。結(jié)合方式的變換改變靜止件和運動件之間的結(jié)合方式和關(guān)系，可以使性能得到改變。形狀變換改變結(jié)構(gòu)件的形狀，可得到不同的結(jié)構(gòu)布局，同時也使性能得以改善。二、正確選擇材料 不僅要正確選擇材料的力學性能及硬度性能，而且應當結(jié)合毛坯工藝、加工工藝，探討材料加工的難易程度。結(jié)構(gòu)布局要明確、結(jié)構(gòu)件構(gòu)形要明確、制造工藝要明確、使用、包裝、運輸?shù)纫矐鞔_。 支承件：主要是設計出起固定、支承載荷作用的結(jié)構(gòu)件。第四章 結(jié)構(gòu)設計 所謂結(jié)構(gòu)設計就是將滿足功能原理方案的設計原理圖轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)實體的結(jié)構(gòu)圖的設計過程。因此，當總傳動比較大時，可采用二級降速的方法減小單個齒輪（蝸輪）的直徑，從而達到減小整體尺寸的目的。 四、除按系統(tǒng)的輸入、輸出、物料、信息、能量轉(zhuǎn)換來分析確定設計對象的功能和技術(shù)效應外，還要給自己提出問題，促進創(chuàng)造思維，如： 有那些可以采用的原理和技術(shù)效應 每種原理都有那些結(jié)構(gòu)形式，能否實現(xiàn) 每種原理有那些優(yōu)點、缺點、實現(xiàn)的可能性有多大 能否改變運動形式，傳動方法、零件形狀 能否組合。另一種布局是分度回轉(zhuǎn)工作臺，只有兩個互相垂直的底面，即能使園工作臺面水平使用，也可以垂直使用，稱為復合式（如圖323（b）與圖324（b））。內(nèi)外環(huán)的厚度在出廠時已調(diào)整好，裝配后用壓緊元件壓緊后即可獲得需要的剛度。這種支撐形式具有部分補償作用。組合方式可以是 “單推—單推”（圖319（a））， “單錐—單錐”（圖319（b））。它說明電機的轉(zhuǎn)動慣量在主動輪傳動中比在齒輪齒條、絲杠螺母傳動中起更重要的作用。直線位移的速度與電機的角速度之間有下列關(guān)系：