第二讲机电一体化的机械结构.ppt

主要内容
第1章概论
第2章机械系统的部件选择与设计
第3章机电一体化中的执行元件
第4章微机控制系统及接口设计
第5章机电一体化系统中的检测传感器
第6章机电一体化系统的控制策略
第7章典型机电一体化系统实例分析
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第二章机电一体化系统的机械结构
第2章机械传动部件与支承技术
机电一体化系统对机械传动的要求
机械传动部件的分类
丝杠螺母机构的传动形式
齿轮传动部件
柔性传动机构
间歇传动部件
导向支承部件的设计与选择
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第二章机电一体化系统的机械结构
机电一体化对机械系统的要求
传统的机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置,是一种扭矩和转速变换器,其目的是使驱动电动机与负载之间在扭矩和转速上得到合理的匹配。
在机电一体化系统中,普遍采用计算机控制和具有动力、变速与执行等多重功能的伺服电动机。伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了机械传动中的变速机构,大大简化了传动链。
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第二章机电一体化系统的机械结构
机电一体化系统中的机械传动部分已成为伺服系统的组成部分,必需根据伺服控制的要求进行设计和选择。
例如,在数控机床的设计中,把机械传动部分放在电动机调速系统中统一考虑,以提高整个系统的动态特性。
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第二章机电一体化系统的机械结构
机电一体化机械系统应具有良好的伺服性能,要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小、并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。
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第二章机电一体化系统的机械结构
机械传动部件的分类
机械传动部件分类
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第二章机电一体化系统的机械结构
丝杠螺母机构的传动形式
丝杠螺母机构又称螺旋传动机构,用来将旋转运动变为直线运动或将直线运动变为旋转运动。
A、按功能分为:
    有传递能量(千斤顶,螺旋压力机);
    有传递运动(工作台的进给丝杠);
    调整位置(螺旋测微器)。
B、按运动副分为:
  滑动摩擦机构:结构简单,成本低,具有自锁功能,但摩擦力大,传动效率低;
滚动摩擦机构:结构复杂,成本高,摩擦力小,传动效率高。
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第二章机电一体化系统的机械结构
滚珠丝杠传动部件
1)滚珠丝杠副的组成
在螺母的内壁和丝杠的外壁分别加工一条螺旋形的滚道,在滚道中装入滚珠,在螺母的滚道两端装一个挡住滚珠的螺母(螺母内壁有滚珠槽,反向器),就构成了滚珠丝杠传动部件。
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第二章机电一体化系统的机械结构
2)滚珠丝杠副的特点
1)传动效率高,摩擦损失小。滚珠丝杠副的传动效率η=~,比常规的丝杠螺母副提高3~4倍。因此,功率消耗只相当于常规的丝杠螺母副的1/4~1/3。
2)给予适当预紧,可消除丝杠和螺母的螺纹间隙,反向时就可以消除空行程死区,定位精度高,刚度好。
3)运动平稳,无爬行现象,传动精度高。
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第二章机电一体化系统的机械结构
4)运动具有可逆性,可以从旋转运动转换为直线运动,也可以从直线运动转换为旋转运动,即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5)磨损小,使用寿命长。
6)制造工艺复杂。滚珠丝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)不能自锁。特别是对于垂直丝杠,由于自重惯力的作用,下降时当传动切断后,不能立刻停止运动,故常需添加制动装置。
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第二章机电一体化系统的机械结构