滚珠丝杠螺母副.ppt

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1、机械传动部件的选择与设计机械传动部件的选择与设计第二节第二节机电一体化系统对机械系统的要求：机电一体化系统对机械系统的要求：高定位精度、良好的动态响应高定位精度、良好的动态响应支承部件：导向支承、旋转支承支承部件：导向支承、旋转支承轴系轴系架体架体传动部件传动部件线性传动：齿轮、丝杠螺母、蜗轮蜗杆线性传动：齿轮、丝杠螺母、蜗轮蜗杆非线性传动：连杆机构、凸轮机构非线性传动：连杆机构、凸轮机构机机械械系系统统无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼等谐振频率、适当的阻尼等具体要求：具体要求：机电一体化系统不仅仅是一个机电系统，更是一个自动控制系统，因

2、此要有快速性、准确性和稳定性。2.1 机械系统部件的设计要求采取的措施：l低摩擦：采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；低摩擦：采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；l短短传传动动链链：缩缩短短传传动动链链，提提高高传传动动与与支支承承刚刚度度；丝丝杠杠预紧；预紧；l最最佳佳传传动动比比：选选择择最最佳佳传传动动比比，提提高高分分辨辨率率，降降低低等等效转动惯量；效转动惯量；l反向死区误差小：缩小反向死区；反向死区误差小：缩小反向死区；l高刚性：改进支承结构，提高刚度，减小振动和噪声。高刚性：改进支承结构，提高刚度，减小振动和噪声。一、机械传动部件及其功能要求一、机械传动部件及其功能要求2

3、.2 机械传动部件的选择与设计对传动机构的要求：对传动机构的要求：1）精密化）精密化2）高速化）高速化3）小型化、轻量化）小型化、轻量化传动的目的：传递转矩与转速。传动的目的：传递转矩与转速。传动方式：螺旋传动、齿轮传动、传动方式：螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、非线性传动等同步带传动、非线性传动等二、丝杠螺母传动二、丝杠螺母传动aa）滑动丝杠螺母机构滑动丝杠螺母机构滑动丝杠螺母机构滑动丝杠螺母机构：优点：优点：优点：优点：a)a)结构简单结构简单结构简单结构简单b)b)加工方便加工方便加工方便加工方便c)c)成本低成本低成本低成本低d)d)具有自锁功能具有自锁功能具有自锁功能具有自锁功能缺点

4、：缺点：缺点：缺点：a)a)摩擦阻力较大摩擦阻力较大摩擦阻力较大摩擦阻力较大b)b)传动效率低传动效率低传动效率低传动效率低(30%40%)(30%40%)丝杠螺母机构主要用来将旋转运动变换为直线运动或将丝杠螺母机构主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。丝杠螺母机构主要分为直线运动变换为旋转运动。丝杠螺母机构主要分为滑动丝杠滑动丝杠螺母机构螺母机构和和滚珠丝杠螺母机构滚珠丝杠螺母机构。bb）滚动丝杠螺母机构滚动丝杠螺母机构滚动丝杠螺母机构滚动丝杠螺母机构：优点：优点：优点：优点：a)a)传动效率高（传动效率高（传动效率高（传动效率高（92%98%92%98%）b)b)摩擦

5、阻力小摩擦阻力小摩擦阻力小摩擦阻力小c)c)传动精度高传动精度高传动精度高传动精度高缺点：缺点：缺点：缺点：a)a)结构复杂结构复杂结构复杂结构复杂b)b)成本高成本高成本高成本高c)c)无自锁功能无自锁功能无自锁功能无自锁功能二、丝杠螺母传动二、丝杠螺母传动1 1）螺母固定，丝杠转动并移动螺母固定，丝杠转动并移动螺母固定，丝杠转动并移动螺母固定，丝杠转动并移动：特点特点特点特点：结构简单，传动精度较高，螺母支撑杆可消除：结构简单，传动精度较高，螺母支撑杆可消除：结构简单，传动精度较高，螺母支撑杆可消除：结构简单，传动精度较高，螺母支撑杆可消除附加轴向窜动，刚性较差，适用于工作行程较小的场合。

6、附加轴向窜动，刚性较差，适用于工作行程较小的场合。附加轴向窜动，刚性较差，适用于工作行程较小的场合。附加轴向窜动，刚性较差，适用于工作行程较小的场合。按丝杠和螺母相对运动情况分为四种类型：按丝杠和螺母相对运动情况分为四种类型：按丝杠和螺母相对运动情况分为四种类型：按丝杠和螺母相对运动情况分为四种类型：二、丝杠螺母传动二、丝杠螺母传动2 2）丝杠转动，螺母移动丝杠转动，螺母移动丝杠转动，螺母移动丝杠转动，螺母移动：特特特特点点点点：结结结结构构构构紧紧紧紧凑凑凑凑，丝丝丝丝杠杠杠杠刚刚刚刚性性性性要要要要求求求求高高高高。要要要要限限限限制制制制螺螺螺螺母母母母转转转转动动动动，故需导向装置，丝

7、杠刚性好，适用于行程较大的场合。故需导向装置，丝杠刚性好，适用于行程较大的场合。故需导向装置，丝杠刚性好，适用于行程较大的场合。故需导向装置，丝杠刚性好，适用于行程较大的场合。二、二、丝杠螺母传动丝杠螺母传动3 3）螺母转动，丝杠移动螺母转动，丝杠移动螺母转动，丝杠移动螺母转动，丝杠移动：特点特点特点特点：结构复杂，占用空间大，传动时需限制：结构复杂，占用空间大，传动时需限制：结构复杂，占用空间大，传动时需限制：结构复杂，占用空间大，传动时需限制螺母移动和丝杠转动。螺母移动和丝杠转动。螺母移动和丝杠转动。螺母移动和丝杠转动。二、二、丝杠螺母传动丝杠螺母传动4 4）丝杠固定，螺母转动并移动丝杠固

8、定，螺母转动并移动丝杠固定，螺母转动并移动丝杠固定，螺母转动并移动：特点特点特点特点：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使用不方便，应用较少。用不方便，应用较少。用不方便，应用较少。用不方便，应用较少。二、二、丝杠螺母传动丝杠螺母传动5 5）差动传动差动传动差动传动差动传动：特点特点特点特点：调节方便，可实现微动或快速移动，应：调节方便，可实现微动或快速移动，应：调节方便，可实现微动或快速移动，应：调节方便，可实现微动或快速移动，应用广泛。用广泛。用广泛。用广泛。二、二、丝杠螺母传动丝杠螺

9、母传动 设螺杆设螺杆设螺杆设螺杆2 2左、右两段螺纹的旋向相同左、右两段螺纹的旋向相同左、右两段螺纹的旋向相同左、右两段螺纹的旋向相同,且导且导且导且导程分别为程分别为程分别为程分别为P Ph1h1和和和和P Ph2h2 。当螺杆。当螺杆。当螺杆。当螺杆2 2转动转动转动转动 角时角时角时角时,可动可动可动可动螺母螺母螺母螺母1 1的移动距离的移动距离的移动距离的移动距离L L为为为为 如果如果如果如果P Ph1h1 与与与与P Ph2h2相差很小相差很小相差很小相差很小,则则则则 L L很小。因此差很小。因此差很小。因此差很小。因此差动螺旋常用于各种动螺旋常用于各种动螺旋常用于各种动螺旋常用

10、于各种微动装置微动装置微动装置微动装置中。中。中。中。二、二、丝杠螺母传动丝杠螺母传动 若螺杆若螺杆若螺杆若螺杆2 2左、右两段螺纹的旋向相反左、右两段螺纹的旋向相反左、右两段螺纹的旋向相反左、右两段螺纹的旋向相反,则当则当则当则当螺杆螺杆螺杆螺杆2 2转动转动转动转动 角时角时角时角时,可动螺母可动螺母可动螺母可动螺母1 1的移动距离为的移动距离为的移动距离为的移动距离为 可见可见可见可见,此时差动螺旋变成快速移动螺旋此时差动螺旋变成快速移动螺旋此时差动螺旋变成快速移动螺旋此时差动螺旋变成快速移动螺旋,即螺即螺即螺即螺母母母母1 1相对固定端快速趋近或离开。这种螺旋装置相对固定端快速趋近或离

11、开。这种螺旋装置相对固定端快速趋近或离开。这种螺旋装置相对固定端快速趋近或离开。这种螺旋装置用于要求用于要求用于要求用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置快速夹紧的夹具或锁紧装置快速夹紧的夹具或锁紧装置快速夹紧的夹具或锁紧装置中。中。中。中。二、二、丝杠螺母传动丝杠螺母传动三、滚珠丝杠副传动部件三、滚珠丝杠副传动部件1、滚珠丝杠副的组成及特点、滚珠丝杠副的组成及特点（1）组成）组成滚珠丝杠螺母副的组成：滚珠丝杠螺母副的组成：带螺纹槽的丝杠带螺纹槽的丝杠 带螺纹槽的螺母带螺纹槽的螺母 滚珠滚珠 反向器反向器（2）特点）特点优点：优点：1）传动效率高（）传动效率高（0.9)2）轴向刚度高）轴向刚度高3）

12、运动平稳，传动精度高）运动平稳，传动精度高4）磨损小，寿命长）磨损小，寿命长缺点：缺点：1）不能自锁）不能自锁2）结构复杂）结构复杂3）成本高）成本高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（1）螺纹滚道型面的形状及主要尺寸）螺纹滚道型面的形状及主要尺寸 双圆弧型双圆弧型单圆弧型单圆弧型主要尺寸：主要尺寸：理想接触角理想接触角 =450单圆弧型单圆弧型特点：接触角随轴向载荷的变化而变化特点：接触角随轴向载荷的变化而变化双圆弧型双圆弧型特点：特点：角基本保持不变，加工成本高角基本保持不变，加工成本高（2）滚珠的循环方式）滚珠的循环方式v内循环内循环v外循环外循环1）内循环）内循环滚

13、珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。滚珠在循环的过程中始终没有脱离丝杠。丝杠丝杠螺母螺母滚珠滚珠反向器反向器 在在螺螺母母2的的侧侧面面孔孔内内装装有有接接通通相相邻邻滚滚道道的的反反向向器器4，利利用用反反向向器器引引导导滚滚珠珠3越越过过丝丝杠杠1的的螺螺纹纹顶顶部部进进入入相相邻邻滚滚道道，形形成成一个循环回路。一个循环回路。浮动式反向器的循环浮动式反向器的循环浮动式反向器的循环浮动式反向器的循环丝杠丝杠螺母螺母滚珠滚珠反向器反向器 反反向向器器弧弧面面上上加加工工有有圆圆弧弧槽槽，槽槽内内安安装装碟碟片片4，外外有有弹弹簧簧套套2.借借助助拱拱形形片片簧簧的的弹弹力力，始始终终给给反反向

14、向器器一一个个径径向向推推力力，使使位位于于回回珠珠圆圆弧弧槽内的滚珠与丝杠槽内的滚珠与丝杠3表面保持一定的压力。表面保持一定的压力。特点：特点：l滚珠循环回路短，流畅性好，效率高；滚珠循环回路短，流畅性好，效率高；l螺母的径向尺寸小，螺母的径向尺寸小，加工困难，装配调加工困难，装配调整不易；整不易；l适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密适用于高速、高灵敏度、高刚度的精密进给系统。进给系统。2）外循环）外循环 滚珠在循环反向时离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内滚珠在循环反向时离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。或体外作循环运动。螺母螺母滚珠滚珠丝杠丝杠螺旋槽螺旋槽螺旋槽螺旋槽回路管道回路管道

15、特点：特点：l滚珠循环回路长，流畅性差，效率低；滚珠循环回路长，流畅性差，效率低；l工艺简单，工艺简单，螺母的径向尺寸大，螺母的径向尺寸大，易易于制造；于制造；l挡珠器刚性差，易磨损。挡珠器刚性差，易磨损。螺旋槽式螺旋槽式在在螺螺母母的的外外表表面面铣铣出出螺螺纹纹凹凹槽槽，槽槽的的两两端端钻钻出出两两个个与与螺螺纹纹滚滚道道相相切切的的通通孔孔，螺螺纹纹滚滚道道内内装装入入两两个个档档珠珠器器4引引导导滚滚珠珠3通通过过,通通过过这这两两个个通通孔孔，应应用用套套筒筒1盖盖住住凹凹槽槽，构构成成滚滚珠珠的的循循环环回回路。路。插管式插管式插管插管 用用一一插插管管代代替替螺螺纹纹凹凹槽槽，弯

16、弯管管的的两两端端插插入入与与螺螺纹纹滚滚道道相相切切的的两两个个内内孔孔，用用弯弯管管的的端端部部引引导导滚滚珠珠进进入入弯弯管管，构构成成滚滚珠珠的的循循环环回路。回路。端盖式端盖式特点：特点：应用较少，常以单螺母形式用作升降传应用较少，常以单螺母形式用作升降传动机构。动机构。盖板盖板螺母螺母在螺母体在螺母体1上上钻钻出出纵纵向向孔孔作作为为滚滚珠珠回回程程滚滚道道，螺螺母母两两端端装装有有两两块块端端盖盖，滚滚珠珠的的回回程程道道口口就就在在端端盖上。盖上。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直径丝杠大径丝杠大径丝杠小径丝杠小径滚珠直径滚珠直径螺母小径螺母小

17、径螺母大径螺母大径（1 1）公称直径）公称直径）公称直径）公称直径d do o 指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径，它是滚珠丝时包络滚珠球心的圆柱直径，它是滚珠丝杠副的特征尺寸。杠副的特征尺寸。（2）基本导程）基本导程Ph 定义：定义：丝杠相对螺母旋转丝杠相对螺母旋转2弧度弧度时，螺母上基准点的轴向位移时，螺母上基准点的轴向位移;导程小导程小精度高精度高承载能力小承载能力小（3）行程）行程 转动滚珠丝杠或滚珠螺母时，滚珠转动滚珠丝杠或滚珠螺母时，滚珠丝杠或滚珠螺母的轴向位移量。丝杠或滚珠螺母的轴向位移量。（4）滚珠直径）滚珠直径 db滚珠直

18、径大，则承载能力也大。滚珠直径大，则承载能力也大。应根据轴承厂提供的尺寸选用应根据轴承厂提供的尺寸选用（5）滚珠个数）滚珠个数N N过多，流通不畅，易产生过多，流通不畅，易产生阻塞；阻塞；N过少，承载能力小，滚珠过少，承载能力小，滚珠自载加距磨损和变形自载加距磨损和变形一般取：一般取：N150（6）滚珠的工作圈（或列）数）滚珠的工作圈（或列）数 j 由于第一、第二、第三由于第一、第二、第三圈（或列）分别承受轴向载荷圈（或列）分别承受轴向载荷的的50%、30%、20%左右，因左右，因此工作圈（或列）数一般取此工作圈（或列）数一般取:j=2.53.54、滚珠丝杠副的精度等级及标注方法、滚珠丝杠副的

19、精度等级及标注方法（1）精度等级）精度等级 根据根据GB/T17587.3-1998（与（与ISO 3408-3：1992同）标准同）标准：将滚珠丝杠副的精度分成为七个等级：将滚珠丝杠副的精度分成为七个等级1、2、3、4、5、7、10，1级为最高级为最高 按实际使用要求，在每一精度等级内指定了行程偏差和按实际使用要求，在每一精度等级内指定了行程偏差和变动量允差大小。变动量允差大小。行程偏差的验收检验项目行程偏差的验收检验项目（2）标注方法）标注方法滚珠丝杠副滚珠丝杠副滚珠丝杠滚珠丝杠 规格：规格：R40-10B2-FSV-185-340-0.018R：右右旋旋；40：公公称称直直径径40毫毫米

20、米；10：导导程程10毫毫米米；B2：每每列列2.5圈圈滚滚珠珠，共共2列列；F：法法兰兰型型螺螺母母；S：单单螺螺母母；V：插插管管式式外外循循环环；185：丝丝杠杠螺螺纹纹部部分分长长度度185毫毫米米；340：丝丝杠杠总总长长340毫毫米米；0.018：任任意意300毫毫米米内内的导程误差是的导程误差是0.018毫米。毫米。（3）尺寸系列）尺寸系列公称直径系列（公称直径系列（mm）6、8、10、12、16、20、25、32、40公称导程系列（公称导程系列（mm）1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12.注意：注意：尽可能优先选用公称导程为尽可能优先选用公称导程为4、5、6、8系列的

21、滚珠丝杠螺母副系列的滚珠丝杠螺母副（4）推荐采用的精度等级）推荐采用的精度等级u数控机床、精密机床和精密仪器等用于开环和数控机床、精密机床和精密仪器等用于开环和半闭环进给系统，根据定位精度和重复定位精半闭环进给系统，根据定位精度和重复定位精度的要求可选用度的要求可选用1、2、3级；级；u一般传动可选用一般传动可选用4、5级；级；u全闭环系统可选用全闭环系统可选用2、3、4级。级。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 预紧目的：预紧目的：提高刚度提高刚度保证反向传动精度保证反向传动精度轴向间隙调整的目的：轴向间隙调整的目的：采用方法：采用方法：（1）双螺母螺纹预紧调

22、整法）双螺母螺纹预紧调整法锁紧螺母锁紧螺母 调整螺母调整螺母左螺母左螺母右螺母右螺母特点：特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量调整调整方便，但不能精确定量调整（2）双螺母齿差预紧调整法）双螺母齿差预紧调整法套筒套筒丝杠丝杠内齿轮内齿轮外齿轮外齿轮特点：特点：可实现定量调整，使用中调整方便；可实现定量调整，使用中调整方便；可可进进行行精精密密微微调调（如如0.002mm），使使用用中调整较为方便。中调整较为方便。（3）双螺母垫片预紧调整法）双螺母垫片预紧调整法 结构简单，刚性高，预紧可靠，但使结构简单，刚性高，预紧可靠，但使用中调整不

23、方便用中调整不方便 1-1-垫片；垫片；2-2-螺母螺母（4）弹簧式自动调整预紧式）弹簧式自动调整预紧式 能消除在使用过程中由于磨损或弹性变形产能消除在使用过程中由于磨损或弹性变形产生的间隙，但结构复杂，轴向刚度低生的间隙，但结构复杂，轴向刚度低；适用于轻；适用于轻载场合。载场合。（5）单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚）单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式珠过盈预紧式 结构简单紧凑，但使用中不能调整，制造困难结构简单紧凑，但使用中不能调整，制造困难 6、滚珠丝杠副支承方式的选择、滚珠丝杠副支承方式的选择 采用采用推力轴承推力轴承为主的轴承组合为主的轴承组合来提高轴向刚度来提高轴向刚度。

24、1 1）双推）双推）双推）双推-自由式自由式自由式自由式 特点：特点：轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统；当丝杠垂直安装速的垂直安装丝杠传动系统；当丝杠垂直安装时，必须采用制动装置。时，必须采用制动装置。（1 1）支承方式）支承方式一一端端安安装装推推力力轴轴承承与与深深沟沟球球轴轴承承的的组组合合，另另一一端端悬悬空空呈呈自自由由状状态态，故故轴轴向向刚刚度度和和承承载载能能力力低低，多多用用于于轻轻载载2）双推）双推-简支式简支式 特点：特点：预紧力小，轴承寿命较高，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统适

25、用于中速、精度较高的长丝杠传动系统 一一端端安安装装推推力力轴轴承承与与深深沟沟球球轴轴承承的的组组合合，另另一一端端仅仅安安装装深深沟沟球球轴轴承承，其其轴轴向向刚刚度度较较低低3）单推）单推-单推式单推式特点：特点：轴向刚度较高，预紧力大，寿命低轴向刚度较高，预紧力大，寿命低推推力力轴轴承承分分别别装装在在滚滚珠珠丝丝杠杠的的两两端端并并施施加加预预紧紧力力。其其特特点点是是轴轴向刚度高向刚度高4）双推）双推-双推式双推式 特点：特点：适合于高刚度，高速度，高精度的精密丝杠适合于高刚度，高速度，高精度的精密丝杠传动系统。传动系统。两两端端分分别别安安装装推推力力轴轴承承与与深深沟沟球球轴轴

26、承承的的组组合合，并并施施加加预预紧紧力力，其轴向刚度高。其轴向刚度高。轴承的组合安装支承示例简易单推简易单推简易单推简易单推-单推式支承单推式支承单推式支承单推式支承双推双推双推双推-简支支承方式简支支承方式简支支承方式简支支承方式 双推双推双推双推-自由式支承自由式支承自由式支承自由式支承四种支承方式的比较：四种支承方式的比较：支承方式支承方式刚度刚度承载能力承载能力双推双推-自由自由双推双推-简支简支单推单推-单推单推双推双推-双推双推低低高高低低高高7、滚珠丝杠副的选择方法、滚珠丝杠副的选择方法（1）滚珠丝杠副结构的选择）滚珠丝杠副结构的选择 根据防尘防护条件以及对调隙及根据防尘防护条

27、件以及对调隙及预紧的要求，选择适当的结构型式。预紧的要求，选择适当的结构型式。（2）滚珠丝杠副结构尺寸的选择）滚珠丝杠副结构尺寸的选择1）公称直径）公称直径d0 公称直径应根据轴向最大载公称直径应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择；荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择；公称直径的大小与承载能力有关，一般推荐公称直径的大小与承载能力有关，一般推荐公称直径的大小与承载能力有关，一般推荐公称直径的大小与承载能力有关，一般推荐2）基本导程）基本导程Ph Ph应按承载能力及传动精度、传动应按承载能力及传动精度、传动速度选取；速度选取；要求传动速度快时，可选用较大要求传动速度快时，可选用较大导程的滚珠丝杠副。

28、导程的滚珠丝杠副。Ph大，大，承载能力大承载能力大Ph小，小，传动精度高传动精度高基本导程的选择原则：基本导程的选择原则：在满足数控机床加工精度的在满足数控机床加工精度的条件下，导程应尽可能取大些条件下，导程应尽可能取大些.四、齿轮传动部件四、齿轮传动部件 当当齿齿轮轮传传动动系系统统传传递递转转矩矩时时，要要求求要要有有足足够够的刚度，其转动惯量尽量小，精度要求较高；的刚度，其转动惯量尽量小，精度要求较高；齿齿轮轮传传动动比比 i 应应满满足足驱驱动动部部件件与与负负载载之之间间的的位位移及转矩、转速的匹配要求。移及转矩、转速的匹配要求。（1 1）齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择）齿轮传

29、动形式及其传动比的最佳匹配选择）齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择）齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择（2）各级传动比的分配）各级传动比的分配1）最小等效转动惯量原则）最小等效转动惯量原则2）质量最小原则）质量最小原则3）输出轴的转角误差最小原则）输出轴的转角误差最小原则三种原则的选择：三种原则的选择：1）对对于于以以提提高高传传动动精精度度和和减减小小回回程程误误差差为为主主的的降降速速齿齿轮轮传传动动链链，可可按按输输出转角误差最小原则设计；出转角误差最小原则设计；2）对于要求运动平稳、启停频繁和动）对于要求运动平稳、启停频繁和动态性能好的伺服减速传动链，可按最态性能好的伺服减速传动链

30、，可按最小等效转动惯量和输出轴转角误差最小等效转动惯量和输出轴转角误差最小原则进行设计；小原则进行设计；3）对对于于要要求求质质量量尽尽可可能能小小的的降降速速传传动动链链，可按质量最小原则进行设计；可按质量最小原则进行设计；4）对对于于传传动动比比很很大大的的齿齿轮轮传传动动链链，可可把定轴轮系和行星轮系结合使用；把定轴轮系和行星轮系结合使用；5）对对于于相相当当大大的的传传动动比比，并并且且要要求求传传动动精精度度与与传传动动效效率率高高、传传动动平平稳稳、体体积积小小重重量量轻轻时时，可可选选用用新新型型的的谐谐波波齿齿轮轮传传动。动。2 2、谐波齿轮传动、谐波齿轮传动 谐谐波波齿齿轮轮

31、传传动动具具有有结结构构简简单单、传传动动比比大大（几几十十到到几几百百）、传传动动精精度度高高、回回程程误误差差小小、噪噪声声低低、传传动动平平稳稳、承承载载能能力力强强、效效率率高高等等优优点点。故故在在工工业业机机器器人人、航航空空、火火箭箭等等机机电电一一体体化化系系统统中中日日益益得得到到广广泛泛的的应应用。用。（1 1 1 1）工作原理）工作原理）工作原理）工作原理钢轮钢轮柔轮柔轮波发生器波发生器圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动3、常用的齿轮传动间隙的调整方法、常用的齿轮传动间隙的调整方法1）偏心套调整法）偏心套调整法2）轴向垫片调整法）轴向垫片调整法3）双片薄齿轮错齿调整法）双片薄齿轮错

32、齿调整法斜齿轮传动斜齿轮传动双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法偏心套（轴）调整法偏心套（轴）调整法特点：特点：结构简结构简单，但单，但其侧隙其侧隙不能自不能自动补偿。动补偿。偏心套偏心套电机电机减速减速箱箱小齿轮小齿轮大齿轮大齿轮将将相相互互啮啮合合的的一一对对齿齿轮轮中中的的一一个个齿齿轮轮4装装在在电电动动机机输输出出轴轴上上，并并将将电电动动机机2安安装装在在偏偏心心套套1上上，通通过过转转动动偏偏心心套套的的转转角角，就就可可调调节节两两啮啮合合齿齿轮轮的的中中心心距距，从从而而消消除除圆圆柱柱齿齿轮轮啮合的齿侧间隙。啮合的齿侧间隙。轴向垫片调整法轴向垫片调整法小齿轮小齿轮大齿轮

33、大齿轮垫片垫片齿齿轮轮1和和齿齿轮轮2啮啮合合，其其分分度度圆圆弧弧齿齿厚厚沿沿轴轴线线方方向向略略有有锥锥度度，这这样样就就可可以以用用轴轴向向垫垫片片3使使齿齿轮轮2沿沿轴轴向向移移动动，从从而而消消除除两齿轮的齿侧间隙。两齿轮的齿侧间隙。特点：特点：结构简单，但其侧隙不能自动补偿。结构简单，但其侧隙不能自动补偿。双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法周向弹簧式周向弹簧式可调拉簧式可调拉簧式 其其方方法法是是将将其其中中一一个个做做成成宽宽齿齿轮轮，另另一一个个用用两两个个薄薄片片齿齿轮轮组组成成，采采取取措措施施是是使使一一个个薄薄齿齿轮轮的的左左齿齿侧侧和和另另一一个个薄薄齿齿轮轮的

34、的右右齿齿侧侧分分别别紧紧贴贴在宽齿轮齿槽的左右两侧，以消除齿侧间隙。在宽齿轮齿槽的左右两侧，以消除齿侧间隙。五、挠性传动部件五、挠性传动部件l同步齿形带传动同步齿形带传动l钢带传动钢带传动l链条传动链条传动同步带传动同步带传动驱动轴驱动轴驱动轴驱动轴从动轮从动轮伺服电动机伺服电动机电动机齿轮电动机齿轮字车字车字车驱动同步带字车驱动同步带色带驱动带色带驱动带压带轮压带轮色带驱动轮色带驱动轮带传动的类型、结构带传动的类型、结构特点：特点：优点：优点：l传传动动效效率率高高（可可达达98%），能能吸吸振振，噪噪声声低低，传传动动平平稳稳，能能高高速速运运行行，维维护护保保养养方方便等；便等；缺点：

35、缺点：l带带在在带带轮轮上上有有相相对对滑滑动动，不不能能保保证证准准确确的的传传动动比比；传传动动效效率率较较低低，带带的的寿寿命命较较短短；传传动动的的外外廓廓尺尺寸寸大大；带带传传动动需需要要张张紧紧，支支承带轮的轴和轴承受力较大。承带轮的轴和轴承受力较大。棘轮传动机构棘轮传动机构棘轮传动机构棘轮传动机构1 1、机构组成、机构组成六、间歇传动机构六、间歇传动机构它它主主要要有有摇摇杆杆、棘棘爪爪、棘棘轮轮、止动爪和机架组成。止动爪和机架组成。摇杆逆时针摆动摇杆逆时针摆动棘爪插入棘爪插入齿槽齿槽棘轮转过角度棘轮转过角度制制动爪划过齿背动爪划过齿背摇杆顺时针摆动摇杆顺时针摆动棘爪划过棘爪划过

36、脊背脊背制动爪阻止棘轮作逆制动爪阻止棘轮作逆时针转动时针转动棘轮静止不动棘轮静止不动因此当摇杆作连续的往复摆动因此当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇转动。时，棘轮将作单向间歇转动。2 2、工作过程、工作过程工作原理：拨盘的连续运动转换工作原理：拨盘的连续运动转换为槽轮的单向间歇运动。为槽轮的单向间歇运动。槽轮每转动一次和停歇一次槽轮每转动一次和停歇一次构成一个运动循环。构成一个运动循环。6.2 槽轮机构槽轮机构一、槽轮机构的工作原理一、槽轮机构的工作原理2.3 导向支承部件的选择与设计导向支承部件的选择与设计 导导向向支支撑撑机机构构用用于于保保证证运运动动部部件件沿沿着着一一定定的的

37、轨轨迹迹（直直线或圆）运动，并承受运动部件上的载荷。线或圆）运动，并承受运动部件上的载荷。作用：支承、限制运动部件按给定的要求作用：支承、限制运动部件按给定的要求和规定的运动方向运动和规定的运动方向运动组成：承导件、运动件组成：承导件、运动件分类：直线运动导轨副、回转运动导轨副、分类：直线运动导轨副、回转运动导轨副、滑动导轨、滚动导轨滑动导轨、滚动导轨滚动轴承导轨常用导轨形式导轨副应满足的基本要求l基本要求：精度高、刚性好、运动平稳、耐磨性好、工艺性好（1）导向精度 概念 是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。决定因素 导轨的结构类型、几何精度、接

38、触精度导轨的结构类型、几何精度、接触精度 几何精度的指标V、H平行度平行度导轨在垂直平面内的直线度导轨在垂直平面内的直线度导轨在水平平面内的直线度导轨在水平平面内的直线度两导轨面间的平行度（扭曲度）两导轨面间的平行度（扭曲度）（2）刚度概念静刚度、动刚度 抵抵抗抗恒恒定定载载荷荷的的能能力力称称为为静静刚刚度度；抵抵抗抗交交变变载载荷荷的的能力称为动刚度。能力称为动刚度。变形的三种基本形式：自身变形、局部变形、自身变形、局部变形、接触变形接触变形l产生自身变形的原因，解决办法l由于作用在导轨面上的零、部件重量（包括自重）而由于作用在导轨面上的零、部件重量（包括自重）而引起，它主要与导轨的类型尺

39、寸以及材料有关。引起，它主要与导轨的类型尺寸以及材料有关。l产生局部变形的原因l接触变形的产生机理l在两个平面接触处。由于加工造成的微观不平度，使在两个平面接触处。由于加工造成的微观不平度，使其实际接触面积仅是名义接触面积的很小一部分，因其实际接触面积仅是名义接触面积的很小一部分，因而产生接触变形。而产生接触变形。（3）精度保持性l由耐磨性决定l取决于导轨的材料、结构、表面情况、受力情况l应进行正确的润滑与防护l多层金属板伸缩式防护罩多种形式的导轨防护罩（4）运动灵活性和低速平稳性l什么是爬行现象？l运动件在低速运行时（如运动件在低速运行时（如0.05mm/min），往往不是作），往往不是作连

40、续的匀速运动，而是时走时停，即爬行。主要原因连续的匀速运动，而是时走时停，即爬行。主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统的刚性不足。是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统的刚性不足。l机电一体化系统和计算机外围设备等精度和运机电一体化系统和计算机外围设备等精度和运动速度都比较高，低速运动或微量位移时不出动速度都比较高，低速运动或微量位移时不出现爬行现象；高速运动时应无振动。现爬行现象；高速运动时应无振动。传动系统带动运动件传动系统带动运动件3在静导轨在静导轨4上运动时，作用在导轨内上运动时，作用在导轨内的摩擦力是变化的。导轨副相对静止时，静摩擦系数较大。的摩擦力是变化的。导轨副相对静止时，

41、静摩擦系数较大。运动开始的低速阶段，动摩擦系数随着导轨副相对滑动速运动开始的低速阶段，动摩擦系数随着导轨副相对滑动速度的增大而降低。直到相对速度增大到某一临界值，动摩度的增大而降低。直到相对速度增大到某一临界值，动摩擦系数才随相对速度的减小而增加。擦系数才随相对速度的减小而增加。l防止出现爬行现象的措施防止出现爬行现象的措施l采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨，贴塑料层导轨等采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨，贴塑料层导轨等l在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；l用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减小传动副等用减小结合面、增大结构尺寸、缩短

42、传动链、减小传动副等l方法来提高传动系统的刚度。方法来提高传动系统的刚度。二、滑动导轨副的结构及选择l1、导轨副的截面形状及特点l2、导轨副的组合形式l3、导轨副间隙的调整l4、导轨副材料的选择l5、提高导轨副耐磨性的措施滚动导轨副的选择及类型l优点：优点：l摩擦系数小l启动阻力小，避免爬行现象l刚度高，精度好l润滑方便l标准件，可外购l缺点缺点：l接触应力大，易震动l对导轨的尺寸精度和表面精度要求高l结构复杂，成本高l需防护措施对滚动导轨副的基本要求l1、导向精度导向精度 保证工作质量；l2、耐磨性耐磨性 保证精度和使用期限；l3、刚度刚度 保证运行平稳；l4、工艺性工艺性 保证装配，维修和保养。滚动导轨副的分类l滚动体不循环l滚动体循环滚动导轨副的类型与选择l1、直线运动导轨副的特点及要求l2、滚动导轨副的分类2.5机电一体化系统的机座或机架l基本要求刚度与抗振性热变形稳定性机座设计要点l保证自身刚度、局部刚度和接触刚度l保证自身刚度的措施：合理选择截面尺寸合理布置肋板和加强筋合理开孔、加盖l提高接触刚度：提高固定接触面的粗糙度预压力合理的结构设计机座的结构工艺性设计机座一般体积较大、结构复杂、成本高l机座材料的选择：铸铁、钢、非金属材料l焊接机架的设计：优点l注意接头形式