机电装备设计复习.doc

Chapter 2机电装备传动系统的分类：主传动系统、普通进给传动系统、伺服驱动进给传动系统分类：按动力源类型分：1.交流电动机驱动：单速、调速（多速、变频调速）、交流伺服电动机 2直流电动机驱动 3.液压驱动按变速的连续性分：有级变速（滑移齿轮变速、变换齿轮变速、离合器变速） 无级变速【机械摩擦无极变速器、液压无级变速器、无级变速电动机（直流电动机、交流变频调速电动机）】布局形式：集中传动布局：适用于普通精度的大中型机床分离传动式： 适用于中小型高速精密机床变速机构在传动链中的位置：变速机构在前，降速机构在后转速图：转速图的拟定：变速组及其传动副数的确定：前多后少 基本组和扩大组的确定：前密后疏 合理分配传动比的数值：先慢后快主传动系统的几种特殊变速形式：1.采用多速电动机、2.采用交换齿轮变速、3.采用公用齿轮主轴的计算转速：主轴能传递全功率的最低转速进给传动系统的基本要求：有足够的静刚度和动刚度2.具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给时不爬行，1.运动平稳，灵敏度高3.抗震性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声3.具有足够宽的调速范围，保证所要求的进给量（进给范围、数列），以适应不同的加工材料，使用不同刀具，满足不同的零件加工要求，能传动较大的转矩5.进给系统的传动精度和定位精度高6.结构简单，加工和装配工艺性好。调整维修方便，操纵轻便灵活。消除爬行的措施：一、提高传动系统刚度（1.在条件允许的情况下，适当提高传动系统或组件的刚度，缩小各传动轴的跨度，合理布置轴上零件的位置2.尽量缩短传动链，减小传动件数量和弹性变形量3.合理分配传动比，使多数传动件受力较小，变形也小4.对于丝杠螺母机构，应采用整体螺母结构，以提高丝杠螺母的接触刚性和传动刚性）二、减少摩擦力的变化电伺服驱动机械传动系统：传动速比的确定：总速比的分配：1.最小等效转动惯量原则2.重力最轻原则3.输出轴转角误差最小原则直齿圆柱齿轮传动间隙的消除：1.偏心套调整2.垫片调整3.双齿轮错齿调整微量进给装置：在超精密机床和超精密加工中，为使机床微位移的分辨率进一步提高，为进行机床和加工误差的在线补偿，以提高加工的形状精度，为进行某些特殊的非轴对称表面加工，都需要微量进给装置。分为：机械结构弹性变形微量进给装置、压电和电致伸缩传感器微量进给装置。同步带传动标号：DA 980 XH 300 DA：对称双面齿带形式代号；980：节线长度代号；XH：型号；300：宽度代号MXL:最轻型 XXL:超轻型 XL:特轻型 L:轻型 H：重型 XH:特重型 XXH:最重型谐波齿轮传动速比：1、 当刚轮固定、波发生器为主动件，柔轮为从动件时2、 当柔轮固定、波发生器为主动件，刚轮为从动件时3、 当波发生器固定、柔轮为主动件，刚轮为从动件时4、当波发生器固定、刚轮为主动件，柔轮为从动件时、滚珠螺旋传动亦称滚珠丝杠副，它是在丝杠和螺母滚道之间放入适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦取代滑动摩擦，从而提高传动效率和传动精度。按滚珠循环方式分为：内循环（固定式和浮动式）、外循环（螺旋槽式和插管式）按预紧方式分为：双螺母垫片式(D)、双螺母螺纹式(L)、双螺母齿差式(C)、单螺母变位导程式(B)、单螺母增大钢球直径式(Z)轴系：定义：轴系由轴、轴承和安装于轴上的传动体、密封件及定位件组成。功能：支承旋转零件、传递转矩和运动。组成：轴系按其在传动链中所处的地位不同可分为传动轴轴系和主轴轴系，一般对传动轴的要求不高，对主轴有较高的要求。整体要求：保证在一定的载荷与转速下，主轴组件精确而稳定地绕其轴心旋转，并长期地保持这种性能。热特性与热变形1）温升和热变形轴系组件热产生的原因：运动件摩擦、搅油热量、加工区热量和环境热辐射等。2）热位移：使主轴工作端截面形心相对固定坐标产生的位移。3）轴系主要热特性参数主要特性参数：热源强度、温升和工作部分的热位移。常见的有以下几种典形的配置形式：速度型、刚度型和刚度速度型速度型：主轴前后轴承都采用具有良好高速性能的角接触球轴承(双联或三联)。适用于高速轻载精密机床，如高速镗削单元、高速CNC车床。 刚度型：前支承采用双列短圆柱滚子轴承承受径向载荷和60角接触双列调心推力球轴承承受轴向载荷。后支承采用双列短圆柱滚子轴承。这种轴承配置的主轴部件，适用于中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床。速度刚度型：前支承采用三联角接触球轴承，后轴承采用双列短圆柱滚子轴承。 三支承主轴：Chapter 4机电装备支撑件热变形可分为：自由状态热变形和非自由状态热变形。每类热变形又可分为：由于均匀温升引起的直线伸长和由于温差或变形差而引起的弯曲变形。Chapter 5导轨组合形式：双矩形组合：承载能力较大，但导向性稍逊，多用于普通精度机床和重型机床。由一条导轨的两侧导向称为窄式组合，由两条导轨的外侧导向宽式组合。导轨受热膨胀时宽式矩形导轨比窄式的变形量大，调整时应留有较大侧向间隙，因而导向性较差。双三角组合：导向性和精度保持性都高，但由于超定位，加工、检验和维修都比较困难。矩-三角组合：兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点，承载能力优于双三角组合，导向性优于双矩形组合，工艺性介于二者之间。矩形燕尾形组合：兼有调整方便和能承受较大力矩的优点，多用于横梁、立柱和摇臂等的导轨。双圆柱导轨：常用于只受轴向力的场合。滚动导轨与滑动导轨相比具有以下特点。(1) 摩擦因数小(0.0030.005)，运动灵活；(2) 动、静摩擦因数很接近，因而起动阻力小，低速运动平稳性好，且不易发生爬行(3)可以预紧，刚度高。4) 寿命长。(5) 精度高。定位精度可达0.10.2m，重复精度可达0.2m。(6) 润滑方便，可以采用润滑脂，一次装填，长期使用。(7) 由专业厂生产，可外购选用。 (8) 结构比较复杂、制造比较困难、成本比较高。(9) 抗振和抗冲击能力差，对灰尘屑末较敏感，必须有良好的防护装置。 滚动导轨广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器等。滚珠导轨，由于它的承载能力与滚珠直径平方成正比，与滚珠数目成正比，一次应优先加大滚珠的直径。第五章 机电装备伺服系统设计一主要静态特性1）静态距角特征 定义：静态时（步进电机某相绕组通电时，转子处于不动状态），电磁转矩T与失调角之间的关系，即Tf（）。2）最大静态转矩Tmax 即静态矩角特性的电磁转矩最大值。3）最大启动转矩Tq 即静态矩角特性的交点电磁转矩。4）启动频率定义：步进电机在带载状态下，能够不失步启 动的最高频率fst。一般空载启动频率比带载高。 设计中启动转矩TqTL。5）惯频特性一般说来，步进电动机负载转动惯量增加，启动频率下降。步进电动机带动纯惯性负载时，启动频率和负载转动惯量之间的关系，称为启动惯频特性。 二伺服系统设计分为伺服传动系统的动力学方法和控制理论方法。三第7章 金属切削机床与数控化机床非一般机电装备，是用来生产其他机械的工作母机。机床在精度、刚度、动态特性方面有特殊要求。 一精度1.几何精度：机床在空载条件下，不运动或运动速度较低时的精度。2.运动精度：机床的主要零、部件一工作状态的速度运动时的精度。3.传动精度：机床传动系统各末端执行件之间相对运动的协调性和准确性。4.定位精度：机床的定位部件运动到达规定位置的精度。5.工作精度：机床加工规定的试件所能达到的加工精度。6.精度保持性：在规定的工期间内，保持机床所要求的精度。二运动功能关系式表示机床的运动个数、形式（直线或回转运动）、功能（主运动、进给运动、非成型运动，分别用下标户p、f、a表示）及排列顺序。例： 三影响几何运动功能分配的因素为：坯料的形式、加工的尺寸比例和工件的重量。四刀具交换方式分类：利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换机械手交换刀具 五3 带刀库的自动换刀系统 1)目的：为了满足复杂零件的加工工序高度集中的要求，一般多采用刀库式自动换刀装置。 2) 组成：由刀库和刀具交换机构组成。3) 形式：盘形刀库 链式刀库 格子箱刀库三种典型换刀装置（1）直接在刀库与主轴(或刀架)之间换刀的自动换刀装置（2）用机械手在刀库与主轴之间换刀的自动换刀装置（3）用机械手和转塔配合刀库进行换刀的自动换刀装置第7章 物流系统设计一料仓时尚料装置功用和组成 单件毛坯的尺寸较大，形状较复杂、难于自动定向时，采用料仓上料机构。人工或专门的定向装置不断地将单件毛坯以一定方位装入料仓中，再由料仓送料机构自动地将单件毛坯从料仓送到机床上； 料仓式上料装置应用在大量和大批生产中； 所运送的毛坯可以是锻件、铸件或由棒料加工成的毛坯和半成品； 由于料仓是上料机构需要