第2章-机械系统设计-new.

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1、1第第2 2章章 机械部件的选择与设计机械部件的选择与设计概述概述传动部件传动部件导向支承部件导向支承部件旋转支承旋转支承轴系部件轴系部件机座或架体机座或架体2机械系统组成：机械系统组成：减速装置减速装置、丝杠螺母副丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副蜗轮蜗杆副等各种线性传动部等各种线性传动部件以及件以及连杆机构连杆机构、凸轮机构凸轮机构等非线性传动部件等非线性传动部件导向支承部件导向支承部件旋转支承部件旋转支承部件轴系及架体轴系及架体为确保机械系统的传动精度和工作稳定性要求：为确保机械系统的传动精度和工作稳定性要求：无间隙无间隙低摩擦低摩擦低惯量低惯量2.0 2.0 机械部件的选择与设计机械部件的选择与设

2、计绪论绪论高刚度高刚度高谐振频率高谐振频率适当的阻尼比适当的阻尼比3采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件件缩短传动链，提高传动与支承刚度缩短传动链，提高传动与支承刚度选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、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。量，尽可能提高加速能力。缩小反向死区误差缩小反向死区误差改进支承及架体的结构设计以提高刚性、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声减少振动、降低噪声 42.1 2.1 机械传动部件的选择与设计机械传动部件

3、的选择与设计常用的机械传动部件：常用的机械传动部件：螺旋传动螺旋传动齿轮传动齿轮传动同步带传动同步带传动高速带传动高速带传动各种非线性传动部件各种非线性传动部件主要功能是传递主要功能是传递转矩和转速转矩和转速，实质上是一种转矩、转速变换实质上是一种转矩、转速变换器。器。2.1.1 机械传动部件及其功能要求机械传动部件及其功能要求传动机构技术要求：传动机构技术要求： 1)1)精密化精密化2)2)高速化高速化3)3)小型化、轻量化小型化、轻量化5传动机构及其功能（：为选择）6丝杠螺母机构又称螺旋传动机构丝杠螺母机构又称螺旋传动机构, ,用来将旋转运动变换为直线运用来将旋转运动变换为直线运动或将直线

4、运动变换为旋转运动。动或将直线运动变换为旋转运动。 传递能量为主螺旋传动机构的传递能量为主螺旋传动机构的( (如螺旋压力机、千斤顶等如螺旋压力机、千斤顶等) ) 传递运动为主的螺旋传动机构传递运动为主的螺旋传动机构( (如工作台的进给丝杠如工作台的进给丝杠) ) 调整零件之间相对位置的螺旋传动机构调整零件之间相对位置的螺旋传动机构2.1.2 丝杠螺母机构丝杠螺母机构7丝杠螺母机构分为丝杠螺母机构分为: : 滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。滑动丝杠螺母机构结滑动丝杠螺母机构结构简单、加工方便、构简单、加工方便、制造成本低、具有自制造成本低、具有自锁功能，但其摩擦阻锁功能，

5、但其摩擦阻力矩大、传动效率低力矩大、传动效率低(30(304040) )。滚珠丝杠螺母机构滚珠丝杠螺母机构虽然结构复杂、制虽然结构复杂、制造成本高，但其最造成本高，但其最大优点是摩擦阻力大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高矩小、传动效率高(92(929898) )，81)1)螺母固定、丝杆转动并移动螺母固定、丝杆转动并移动 2)2)丝杆转动、螺母移动丝杆转动、螺母移动 3)3)螺母转动、丝杆移动螺母转动、丝杆移动 4)4)丝杆固定、螺母转动并移动丝杆固定、螺母转动并移动5)5)差动传动方式差动传动方式9101 1滚珠丝杠副的组成及特点滚珠丝杠副的组成及特点滚珠丝杠副是一种新型螺旋传动机构，其具有螺

6、旋槽的滚珠丝杠副是一种新型螺旋传动机构，其具有螺旋槽的丝杆与螺母之间装有中间传动元件丝杆与螺母之间装有中间传动元件滚珠。滚珠。2.1.3 滚珠丝杠传动部件滚珠丝杠传动部件11优点优点: :摩擦阻力矩小、传动效率高摩擦阻力矩小、传动效率高轴向刚度高轴向刚度高( (即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙向间隙) )运动平稳运动平稳; ;定位精度和重复定位精度高定位精度和重复定位精度高; ;不易磨损不易磨损; ;使用寿命长使用寿命长. .缺点缺点: :由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用作升降传动由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用作升降传动机构时，需要采

7、取制动措施。机构时，需要采取制动措施。121314 2 2滚珠丝杠副的典型结构类型滚珠丝杠副的典型结构类型滚珠丝杠副的结构类型可以从螺纹滚道的截面形状、滚珠的滚珠丝杠副的结构类型可以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循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区别 (1) (1)螺纹滚道型面螺纹滚道型面( (法向法向) )的形状及主要尺寸的形状及主要尺寸单圆弧型单圆弧型双圆弧型15(2)(2)滚珠的循环方式滚珠的循环方式 内循环和外循环内循环和外循环内循环方式的优点是内循环方式的优点是滚珠循环的回路短、流畅性滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺好、效率高、

8、螺母的径向尺寸也较小。寸也较小。缺点是反向器加工困难、装缺点是反向器加工困难、装配调整也不方便。配调整也不方便。16浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副。1-反向器；2-弹簧套；3-丝杆；4-碟簧片17外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杆螺纹滚道，外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杆螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。从结构上看，外循环有在螺母体内或体外作循环运动。从结构上看，外循环有以下三种形式：以下三种形式：1)1)螺旋槽式螺旋槽式182)2)插管式插管式19 3)3)端盖式端盖式20 3 3滚珠丝杠副的主要尺寸参数滚珠丝杠副的主要尺寸参数 公称直径：公称

9、直径： 基本导程基本导程 ( (或螺距或螺距) )： 行程：行程：螺纹大径：螺纹大径：丝杆螺纹小径丝杆螺纹小径滚珠直径滚珠直径螺母螺纹大径螺母螺纹大径螺母螺纹小径螺母螺纹小径丝杆螺纹全长丝杆螺纹全长1dhPlt0d2dbd2D3Dsl 第一、第二和第三圈第一、第二和第三圈( (或列或列) )分别承受轴向载荷分别承受轴向载荷的的5050、3030和和2020左右。左右。因此，工作圈因此，工作圈( (或列或列) )数一数一般取般取2.5(2.5(或或2)2)3.5(3.5(或或3)3)。滚珠总数滚珠总数N N一般不超过一般不超过150150个。个。21 4 4滚珠丝杠副的精度等级及标注方法滚珠丝杠

10、副的精度等级及标注方法 1)1)精度等级：精度等级：根据GB/T17587.3-1998（与ISO 3408-3：1992同）标准，将滚珠丝杠副的精度分成为1、2、3、4、5、7、10共七个等级，最高级为1级，最低级为10级。 2)2)标注方法：标注方法：GB/T17587.1-1998规定滚珠丝杠的标识符号应按下图给定顺序排列的内容标注。2223 尺寸系列，国际标准化组织(ISODIS3408-2-1991)和GB/T 17587.2-1998中规定： 公称直径(mm)：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，160及200。 公称基本导程(mm)

11、：1，2，25，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40。尽可能 优先选用：2.5，5，10，20及40。24 行程偏差的验收检验项目（GB/T 17587.3-1998（与ISO3408-3：1992）同）25行程偏差和变动量（部分）2627 (1) (1)双螺母螺纹预紧调整式双螺母螺纹预紧调整式结构简单、刚性好、预紧可靠，使用结构简单、刚性好、预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行中调整方便，但不能精确定量地进行调整。调整。1-锁紧螺母；2-调整螺母；3、4-滚珠螺母5 5 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧28 (2) (2)双螺母齿