2.1_2.2_機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、 2.1 機(jī)械系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)要求機(jī)電一體化系統(tǒng)要求快速響應(yīng)性、高的精度和穩(wěn)定性 無間隙低摩擦低慣量高剛度適當(dāng)?shù)淖枘岜葯C(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械零件的要求絕大多數(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)都具有伺服功能，機(jī)械零件必須根據(jù)伺服控制的要求進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)高諧振頻率 1) 采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件； 2) 縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度； 3) 選用最佳傳動(dòng)比以達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能提高加速能力； 4) 縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動(dòng)間隙、減少支承變形的措施； 5) 改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛性、減少振動(dòng)、降低噪聲。 采取措施：2.2 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械

2、傳動(dòng)部件的功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配選擇傳動(dòng)間隙小，精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件要求：精密化、高速化、小型、輕量化 1、螺旋傳動(dòng)滑動(dòng)摩擦式螺旋傳動(dòng)滑動(dòng)摩擦式螺旋傳動(dòng)滾動(dòng)摩擦式螺旋傳動(dòng)滾動(dòng)摩擦式螺旋傳動(dòng)按運(yùn)動(dòng)方按運(yùn)動(dòng)方式分為式分為絲桿螺母副滾珠絲桿螺母副滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn) 傳動(dòng)比大傳動(dòng)比大 驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)、 自鎖自鎖 傳動(dòng)效率低，傳動(dòng)效率低， 磨損快磨損快滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的形式及應(yīng)用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的形式及應(yīng)用 螺母固定、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)螺母固定、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：螺母本身起著支承作用，簡化了結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)：螺母本身起著

3、支承作用，簡化了結(jié)構(gòu)，消除了螺桿與軸承之間可能產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)，消除了螺桿與軸承之間可能產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)，容易獲得較高的傳動(dòng)精度容易獲得較高的傳動(dòng)精度 缺點(diǎn)：所占軸向尺寸較大缺點(diǎn)：所占軸向尺寸較大(螺桿行程的兩倍加螺桿行程的兩倍加上螺母厚度上螺母厚度)，剛性較差，剛性較差 使用場(chǎng)合：工作行程短使用場(chǎng)合：工作行程短螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊(所占軸向尺寸取決于螺母所占軸向尺寸取決于螺母厚度及行程大小厚度及行程大小)，剛度較大，剛度較大 適用：工作行程較長適用：工作行程較長螺母移動(dòng)、絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的移動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且占用空間大，應(yīng)用較少絲桿固定

4、、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)傳動(dòng)方式簡單、緊湊，但在多數(shù)情況下，使用不方便，應(yīng)用很少 絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)的類型和特點(diǎn)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)設(shè)螺桿設(shè)螺桿3左、右兩段螺紋的旋向左、右兩段螺紋的旋向相同相同，且導(dǎo)程，且導(dǎo)程分別為分別為Ph1和和Ph2。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng) 角時(shí)，可動(dòng)角時(shí)，可動(dòng)螺母螺母2的移動(dòng)距離為的移動(dòng)距離為 如果如果Ph1與與Ph2相差很小，則相差很小，則z很小。因此差動(dòng)螺很小。因此差動(dòng)螺旋常用于各種旋常用于各種微動(dòng)裝置微動(dòng)裝置中。中。)(221hhPPl差動(dòng)螺旋傳動(dòng)差動(dòng)螺旋傳動(dòng) 若螺桿若螺桿3左、右兩段螺紋的旋向左、右兩段螺紋的旋向相反相反，則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)

5、角時(shí)，可動(dòng)螺母角時(shí)，可動(dòng)螺母2的的移動(dòng)距離為移動(dòng)距離為 此時(shí)差動(dòng)螺旋變成此時(shí)差動(dòng)螺旋變成快速移動(dòng)螺旋快速移動(dòng)螺旋，即，即螺母螺母2相對(duì)螺母相對(duì)螺母1快速趨近或離開。這快速趨近或離開。這種螺旋裝置用于要求種螺旋裝置用于要求快速夾緊的夾具快速夾緊的夾具或鎖緊或鎖緊裝置中。裝置中。)(221hhPPl 2、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu) (1)滾珠絲杠副的工作原理滾珠絲杠副的工作原理 具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠滾珠作為中間傳動(dòng)件，以作為中間傳動(dòng)件，以減少減少摩擦摩擦，當(dāng)絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相，當(dāng)絲杠回轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相對(duì)于螺母上的滾道滾動(dòng)，因此對(duì)于螺

6、母上的滾道滾動(dòng)，因此絲杠與螺母之間基本上為絲杠與螺母之間基本上為滾動(dòng)滾動(dòng)摩擦摩擦。為。為 了防止?jié)L珠從螺母中了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能循環(huán)流動(dòng)循環(huán)流動(dòng)滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠副的特點(diǎn)滾珠絲杠副的特點(diǎn) 傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高 摩擦損失小滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率摩擦損失小滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 為為 0. 92 0. 96 給予給予適當(dāng)預(yù)緊適當(dāng)預(yù)緊，可，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向，反向時(shí)就可以消除空行程死區(qū)，定位精度高，剛度好時(shí)就可以消除空行程死區(qū)，定位精度高，剛度好 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬

7、行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高 運(yùn)動(dòng)具有運(yùn)動(dòng)具有可逆性（可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳可逆性（可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)效率也高達(dá)動(dòng)效率也高達(dá)90%以上）以上） 磨損小，使用壽命長（滾珠、絲桿、滾珠都經(jīng)過淬磨損小，使用壽命長（滾珠、絲桿、滾珠都經(jīng)過淬硬）硬） 制造工藝復(fù)雜制造工藝復(fù)雜 不能自鎖不能自鎖（2）滾珠螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式與類型）滾珠螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式與類型 螺紋滾道法向截形螺紋滾道法向截形 它是指通過滾珠中心且它是指通過滾珠中心且垂垂直直于滾道螺旋面的平面和于滾道螺旋面的平面和滾道表面滾道表面交線交線的形狀。的形狀。 接觸角：滾珠與滾道表接觸角：滾珠與滾道表面

8、在接觸點(diǎn)處的面在接觸點(diǎn)處的公法線公法線與與過滾珠中心的螺桿過滾珠中心的螺桿直徑線直徑線間的夾角間的夾角 理想接觸角為理想接觸角為45o 滾珠循環(huán)方式滾珠循環(huán)方式 滾珠的循環(huán)方式可分為滾珠的循環(huán)方式可分為內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)和和外循環(huán)外循環(huán) 內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中始終與螺桿保持接觸始終與螺桿保持接觸的循環(huán)的循環(huán)在螺母在螺母1的側(cè)孔內(nèi)，裝有接通的側(cè)孔內(nèi)，裝有接通相鄰滾道的反向器。相鄰滾道的反向器。外循環(huán)：滾珠在返回時(shí)與外循環(huán)：滾珠在返回時(shí)與螺桿脫離接觸螺桿脫離接觸的循環(huán)的循環(huán)稱為外循環(huán)。稱為外循環(huán)。 3. 滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) 公稱直徑（公稱直徑（d d0）: :它指滾珠與螺

9、紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它是滾珠絲杠副的特征（或名義）尺寸。 基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程( (P Ph)()(或螺距或螺距t t) )：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)6.28弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。 行程：行程：它指絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)任意弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。 此外還有絲杠螺紋大徑d1、絲桿螺紋底徑d2、滾珠直徑DW、螺母螺紋底徑D2、螺母螺紋內(nèi)徑D3、絲杠螺紋全長等。滾珠絲杠副的精度滾珠絲杠副的精度 滾珠絲杠副的精度等級(jí)為滾珠絲杠副的精度等級(jí)為1, 2, 3, 4 , 5，7, 10級(jí)精度，代號(hào)分別為級(jí)精度，代號(hào)分別為1, 2, 3, 4, 5, 7, 10 其中其中

10、1級(jí)為最高級(jí)為最高，依次逐級(jí)降低，依次逐級(jí)降低滾珠絲桿副的標(biāo)識(shí)(5)滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整 1、 墊片調(diào)隙式墊片調(diào)隙式 通常用螺釘來連接滾珠絲杠通常用螺釘來連接滾珠絲杠兩個(gè)螺母的凸緣，并在凸兩個(gè)螺母的凸緣，并在凸緣間加墊片。緣間加墊片。調(diào)整墊片的調(diào)整墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，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)以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)拉緊力的目的拉緊力的目的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、可靠性好、優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、可靠性好、剛度高以及裝卸方便。剛度高以及裝卸方便。缺點(diǎn)：調(diào)整費(fèi)時(shí)，并且在工作缺點(diǎn)：調(diào)整費(fèi)時(shí)，并且在工作中不中不 能隨意調(diào)整，除非更能隨意調(diào)整，除非更換厚度不同的

11、墊片換厚度不同的墊片 2、螺紋調(diào)隙式螺紋調(diào)隙式 其中一個(gè)螺母的外端有凸其中一個(gè)螺母的外端有凸緣而另一個(gè)螺母的外端沒緣而另一個(gè)螺母的外端沒有凸緣而制有螺紋，它伸有凸緣而制有螺紋，它伸出套筒外，并用兩個(gè)圓螺出套筒外，并用兩個(gè)圓螺母固定著。母固定著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時(shí)，旋轉(zhuǎn)圓螺母時(shí)，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)拉緊力，調(diào)整好后再用另拉緊力，調(diào)整好后再用另一個(gè)圓螺母把它鎖緊一個(gè)圓螺母把它鎖緊。 2、 齒差調(diào)隙式齒差調(diào)隙式 在兩個(gè)螺母的凸緣上各在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱齒輪，制有圓柱齒輪，兩者齒數(shù)兩者齒數(shù)相差一個(gè)齒相差一個(gè)齒，并裝人內(nèi)齒，并裝人內(nèi)齒圈中，內(nèi)齒圈用螺釘或定圈中，內(nèi)齒圈用螺釘或定

12、位銷固定在套筒上。調(diào)整位銷固定在套筒上。調(diào)整時(shí)，先取下兩端的內(nèi)齒圈，時(shí)，先取下兩端的內(nèi)齒圈，當(dāng)兩個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套當(dāng)兩個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套筒同方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同齒數(shù)時(shí)，筒同方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同齒數(shù)時(shí)，一個(gè)滾珠螺母對(duì)另一個(gè)滾一個(gè)滾珠螺母對(duì)另一個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)角位移珠螺母產(chǎn)生相對(duì)角位移，從而使?jié)L珠螺母對(duì)于滾珠從而使?jié)L珠螺母對(duì)于滾珠絲杠的螺旋滾道相對(duì)移動(dòng)，絲杠的螺旋滾道相對(duì)移動(dòng)，達(dá)到消除間隙并施加預(yù)緊達(dá)到消除間隙并施加預(yù)緊力的目的力的目的4、彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向制作一個(gè)Ph 的導(dǎo)程突變量，從而使二列滾珠產(chǎn)生軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，預(yù)緊力的大小取決于Ph 和單列滾珠

13、的徑向間隙。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難（5）單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式滾珠絲桿副的支承方式為提高剛度，常以推力軸承為主的軸承組合來支承絲桿當(dāng)載荷較少時(shí)，也可用角接觸球軸承來支承1、單推-單推（只有軸向約束）2、雙推-雙推（徑向約束和軸向約束）3、雙推-簡支4、雙推-自由1) 簡易單推-單推式支承 3) 雙推-自由式支承因滾珠絲杠傳動(dòng)效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動(dòng)力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃?dòng)的自鎖、制動(dòng)或重力平衡裝置。超越離合器 1-外圈 ； 2-星輪 ； 3-滾柱：4-活銷 ； 5-彈簧制動(dòng)裝置 當(dāng)主軸7作上、下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁線圈2通電并吸引鐵心1，從而打開摩擦離合器4，此時(shí)電動(dòng)機(jī)5通過減速齒輪、滾珠絲杠副6托動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件（主軸頭）7作垂直上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，電磁線圈2也同時(shí)斷電，在彈簧3的作用下摩擦離合器4壓緊制動(dòng)輪，使?jié)L珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而防止運(yùn)動(dòng)部件因自重而下降。單推單推-