机电一体化机械受控模块PPT课件

.1，机电一体化系统设计，第2、2章机械控制模块、第1部分齿轮系统和蜗杆第2部分滚珠丝杠螺母对第3部分谐波齿轮减速器第4部分轴第5部分指南和配套件第6部分并联机构第7节数学模型和设计要求。第三章机械控制模块、机械控制模块包括机电一体化系统中的运动和载荷传递、扭矩和速度匹配、环境温度和振动隔离、支撑和保护等功能，还包括机电一体化系统中常用的一些机械传动部件、轴、导轨和支撑。4，2.1机械传动装置，1 .高精度2。快速响应3。优秀的稳定性，5，第一个齿轮系统和蜗杆副，1，分类和选择，6，第一齿轮系统和蜗杆副，2，齿轮系统传动比最佳分配条件，最小等效惯性矩原理，每个齿轮材料相同，厚度相同，齿轮1和3相同。7，第一齿轮系统和蜗杆副，第二，齿轮传动系传动比的最佳分配条件1。最小等效惯性矩原理2。重量最轻的原则3。输出轴转角误差最小原理，8，第一齿轮系统和蜗杆副，3，齿轮副间隙的齿轮传动间隙消除调整目的：提高齿轮传动的精度，消除齿轮传动的正向反转误差。调整方法：刚度调整方法灵活调整方法，9，第一齿轮系统和蜗杆副，3，消除齿轮副间隙的刚度调整方法中心距离调整方法，选择装配方法，锥齿轮方法和锥齿轮方法，10，第一齿轮系统和蜗杆副，3，消除齿轮副间隙的刚度调整方法中心距离调整方法，选择安装方法，锥齿轮方法和锥齿轮方法，11，第一齿轮系统和蜗杆副，3，消除齿轮副间隙的灵活调整方法，通过双齿轮中间添加弹性元件，12，第一齿轮系和蜗轮副，消除3和3齿轮副间隙的灵活调整方法，通过双齿轮中间添加挠性元件，两个齿轮分别贴合在啮合齿轮的两侧以消除齿轮间隙。13，第一齿轮系和蜗轮副，消除3和3齿轮副间隙的灵活调整方法，通过双齿轮中间添加挠性元件，两个齿轮分别贴合在啮合齿轮的两侧以消除齿轮间隙。14，第一齿轮系和蜗轮副，消除3和3齿轮副间隙的灵活调整方法，通过双齿轮中间添加挠性元件，两个齿轮分别贴合在啮合齿轮的两侧以消除齿轮间隙。15，移除第一个齿轮与蜗杆对、3，齿轮对间隙的弹性调整方法齿轮驱动中每个齿轮的驱动间隙对系统精度的影响程度不同，如果将每个齿轮间隙设定为，则计算为负载轴的总间隙。底层间隙对上一层间隙的影响较大，最后一层间隙对系统精度的影响最大。对于慢动作来说，这对于确保最后一步的精度是最重要的。16，第二对滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠副是一种新型的螺杆传动机构，在螺杆和螺母的螺纹辊之间的滚珠、螺杆或螺母驱动时，沿螺纹流道滚动，从而在螺杆和螺母以相对运动方式运动时实现滚动摩擦，从而提高传动效率和传动精度。17、螺丝螺帽机构的驱动形状，螺丝螺帽机构用于将旋转运动变更为直线运动，或将直线运动变更为旋转运动。a、按功能划分：输送能量(千斤顶、螺旋压力机)；转移运动(工作台上的转移螺丝)；调整位置(螺旋测微仪)。b，按运动对分割：滑动摩擦机制：结构简单，成本低，具有自锁功能，但摩擦，传输效率低；滚动摩擦机构：结构复杂，成本高，摩擦小，传输效率高，无自动锁定功能，传输距离和速度有限；流体-浮动摩擦螺帽螺丝类型，18，2.3.2滚珠丝杠副，1)滚珠丝杠副分别在螺母的内壁和螺丝类的外壁上加工螺旋辊，将滚珠加载到流道上，在螺母的辊两端安装防止滚珠螺栓的螺母(螺母内壁有滚珠槽，反之亦然)，形成滚珠丝杠传动元件。19，2)滚珠丝杠的特性，1)驱动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副的驱动效率=0.92 0.96，比普通螺丝螺母对增加了3 4倍。因此，功耗仅为普通螺钉螺母对的1/4到1/3。2)适当的预紧，消除了螺杆和螺母的螺纹间距，反转时消除了空行程死区，位置精度高，刚度好。3)运动平稳，无爬行现象，传输精度高。20，4)运动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。也就是说，螺钉和螺帽都可以是作用中的零件。5)磨损少，寿命长。6)制造过程复杂。滚珠丝杠、螺母等零件的加工精度高，表面粗糙度高，制造成本高。7)不能自我锁定。特别是垂直螺杆，如果因自重习惯性的作用而下降，变速中断后不能立即停止运动，经常需要添加刹车。21，(3)滚珠丝杠副的一般结构类型，22，单圆弧和双圆弧的特征显然是单圆弧滚珠丝杠大小有一定的驱动间隙，因此驱动精度稍低，但流道加工容易。如图所示，左侧是单圆弧形，螺钉和螺母的螺纹都是半圆。显然，它们之间的间隔更大，因此驱动器错误更大。图右侧有四分之一圆螺纹，双圆弧滚珠丝杠振幅驱动间隙相对较小，驱动精度高，但流道加工更加困难。23、内外循环法的特点，球内循环法的反周期旋转可以调整球的循环方向，球循环回路短，流动性好；螺母的径向尺寸也很小(“逆向工程”能做的很小)。但是逆向加工很困难，组装调整也很困难。24，内部循环，滚珠丝杠内部循环，滚珠丝杠内部循环回圈，25，更适用于外循环和外循环道路长度，高频波动下珠槽入口和出口自动对接，无缝通道，小摩擦，高速高灵敏度和刚性精密输送系统。滚珠丝杠外部循环结构，26、(4)调整轴间隙方法、常用双螺母移除轴间隙的结构样式有三种：(a)垫片释压类型通常在连接滚珠丝杠的两个螺母的凸缘的螺钉和凸缘之间添加垫片。调整垫片的厚度可以使螺母产生轴向位移，从而消除间隙并产生预助力。这种结构的特点是结构简单，可靠性好，刚度高，装卸方便。但是，除非更换不同厚度的垫片，否则调整时间很长，工作中不能随意调整。双螺母垫片浮雕结构，27，(b)其中一个螺钉释压螺钉的外端有凸缘，另一个螺母的外端没有凸缘，有螺纹，退出套筒并用两个圆形螺母固定。旋转圆螺母可以消除间隙，产生预拧紧的力，调整后可以用另一个圆螺母重新锁定。双螺母螺纹齿隙结构，28，(c)齿隙在两个螺母的凸缘上各有一个圆柱齿轮，这两个齿数相差一个齿，安装在内环环上，内环用螺钉或定位销固定在套筒上。调整时，从两端移除内环。当两个球螺母相对于套筒沿相同方向旋转相同的齿数时，一个球螺母会生成相对于另一个球螺母的角度位移，因此球螺母可以相对于球螺杆的螺旋拖动移动，以消除间隙并应用预压力。双螺母齿差齿隙结构，29，除了上述三个双螺母加预压力的方式外，还有单螺母可变导程自预压力和单螺母球干涉预压力方式等。30，(5)滚珠丝杠轴承组合和轴承座连接的刚度不足时，滚珠丝杠驱动器对的传动精度和刚度会严重影响滚珠丝杠驱动器对的传动精度和刚度，为了提高轴向刚度，通常以推力轴承为基础的轴承组合来支持螺杆，在轴向载荷较大的情况下，还可以以中心推力球轴承来支持螺杆。单推-单推：在支承基座上安装推力轴承，在外侧安装推力轴承，31，双推-双推：刚度最好，但可以轻松创建两端支撑的预压力不对称，32，双推-简单支撑：左端安装双推力轴承，右端只安装双向中心轴承，轴向刚度不高。33，双推力-自由形式：一端安装双推力轴承，另一端安装自由状态、轴向刚度和低承载能力，适用于轻负载、低速垂直安装。34、35，轴承类型和选择，标准滚动轴承：36，(6)滚珠丝杠副选择方法，(1)结构类型选择：根据防尘保护条件和间隙和预紧调整的要求进行选择。范例：如果允许间隙(例如垂直运动)，您可以选取具有单一圆弧螺纹滚子的单一螺帽球螺丝对。如果必须有预紧力，或者在使用过程中由于磨损而需要定期调整，则应使用双螺母螺钉预紧或齿差预紧结构。如果防尘条件良好，仅在组装时需要调整间隙和预紧压力，可以用简单的双螺母垫片调整预紧结构。37，滚珠丝杠副选择方法，(2)结构尺寸选择公称直径d0:轴最大载荷基本引线l0:满足设计要求的螺纹长度ls: l0时可能的短节距t:传输精度，传输速度，38，滚珠丝杠副的精密滚珠丝杠副的精度水平为1，2，3，4，5，7，10，代码分别为1，2，3，4，5，7，10。其中1个级别最高，顺序下降1个级别。39、3级谐波齿轮减速器、谐波齿轮传动是基于弹性变形理论的一种新型传动，从行星齿轮传动演化而来。40，第三节谐波齿轮减速器，谐波齿轮传动是基于弹性变形理论的一种新型传动，在行星齿轮传动中演化。第一，工作原理，刚性车轮1是刚性内部齿轮。柔性车轮23354是具有柔性外部齿轮的壳体元件。谐波发生器333由凸轮(通常是椭圆形)和薄壁轴承组成，并且在凸轮旋转时，薄壁轴承的外圈是椭圆形变形运动(在弹性范围内)。41，第三节谐波齿轮减速器，第一，工作原理波形发生器是主动零件，刚性轮或柔性轮是联动零件。固定轮有内部齿，柔性轮有外部齿，齿数为渐开线或三角形，圆周相同，但齿数不同，固定轮的齿数比Zg为柔性轮的齿数Zr多几个。柔性车轮是薄壁圆柱形的，波形生成器的纵横比比柔性车轮内径略大，因此装配在一起时，柔性车轮是椭圆形的。42，第三节谐波齿轮减速器，1，工作原理和结构工程中常用的波形发生器具有两个接触的双波发生器和三个接触。谐波减速器，具有刚性和柔性车轮的齿数差为ZG-Zr=2的双波产生器。椭圆长轴的两端与刚性车轮的牙齿啮合，短轴方向的牙齿完全分离。波形发生器逆时针旋转一次，两个车轮的相对位移是两个齿矩。固定轮固定时，柔性轮的旋转方向与波形发生器的旋转方向相反。43，三次谐波齿轮减速器，一次，工作原理和结构，44、3次谐波齿轮减速器、二次和谐波齿轮传动的特性谐波齿轮传动与普通齿轮二次传动相比具有以下特点：(1)结构简单、体积小、重量轻、驱动器效率高。(2)传动比的范围很大。(3)同时啮合齿数多，运动精度高，承载能力大。(4)运动平稳，没有冲击，噪音小。(5)齿侧间隙可以调整(6)密封空间传动运动和动力(7)快速速度增加运动(8)可以实现，45，第三部分谐波齿轮减速器，第三部分谐波刚度，传动间隙消除措施，46，第3部分谐波齿轮减速器，1 .刚性车轮固定波发生器输入，柔性车轮输出；柔体输入，波发生器输出2。柔轮固定波发生器输入，刚性轮输出；刚性滚轮输入，波发生器输出3。波发生器固定柔轮输入，刚性轮输出；固定轮输入、柔性轮输出、4、谐波齿轮速度比和柔轮直径计算、47，例如，问题19如图所示，已知2波驱动谐波齿轮减速器、柔轮齿数ZR=200、刚性轮齿数ZG=202、波发生器速度NH=1500r/min。测试：(1)刚性车轮固定时柔性车轮的速度nR？(2)柔性轮固定时刚性轮的速度nG？(2008)，48，三次谐波齿轮减速器，五次谐波齿轮减速器的选择，xd100-125-250-平滑轮轨迹为100mm，传动比为125，输出扭矩为250Nm，精度等级为普通，水平双轴扩展谐波减速器。49、4节轴、轴轴线由轴、轴颈和轴的传动零件组成，分为一般工作轴线和主轴。主轴的要求如下：(1)轴向精确度(2)静态刚性(3)动态性质(4)热性质主要是支撑类型，50，4轴，1，滚动摩擦支承轴，圆柱滚子轴承，推力球轴承，角接触球轴承，圆锥滚子轴承，球面球轴承，深沟球轴承，51，4轴，2，滑动摩擦支撑轴1。流体力学轴承，流体力学支撑工作原理：两个平面之间的油形成楔状时，在相互相反的方向运动，轴承承载能力，52，4轴，1。轴的启动阶段轴处于静止状态时，如果轴位于轴承孔底部最稳定的位置，则自然形成弯曲的楔形，在旋转开始和速度极低时直接接触金属，在轴承上与轴颈表面圆周速度相反的方向作用，使轴颈右侧滚动和偏移。3 .如果流体动力润滑工作阶段速度n增加到一定值，则轴颈油会获取足够的油，分离两个摩擦表面，形成油膜，此时油层的压力能支撑外部载荷，平衡的轴颈(颈)开始以流体摩擦状态工作，即进入稳定的工作阶段。速度继续上升，油膜承载能力进一步提高时，轴颈再次抬起，速度n无限增大时；如果两个轴重合，则轴颈轨迹为半圆。2 .工作阶段不稳定，随着转速的增加，皮带楔油量逐渐增加，油膜轴承区，因此摩擦阻力逐渐减小，轴颈向后移动。53，4轴，1。根据形成液体动压轴承、球头浮动、油楔的结构，流体动压支撑可以分为：球流薄壁弹性变形态加工成形，54，1。液体动压轴承，薄壁弹性变形形式，55，4轴，2，滑动摩擦支撑轴2。气体动压支持，气体动压支持技术是以空气作为润滑剂的一种轴承。通过空气的弹性，支撑起作用，防止固体面之间的直接接触。与流体力学支撑的原理基本相同，在轴颈和轴承之间形成楔形。56，第四个轴，第二个，滑动摩擦支撑轴3。液体静压轴承，液体静压轴承依靠外部供给压力产生压力油膜，并支撑主轴传递载荷。以高精度、大刚度、良好的冲击阻力、小摩擦扭矩为特征的静压轴承。用于中低速重载高精度机械设备。57，第四个轴，第二个，滑动摩擦支撑轴4。气体静压支持，气体模具压力有外部气体来源。外部压缩空气由空气源通过节流孔，通过轴承间隙连续排放到大气中。轴承接受力和刚度是通过对轴承应用气动补偿力而获得的。58，4轴，2，滑动摩擦支撑轴4。气体静压支持，薄膜压力有外部空气来源。外部压缩空气由空气源通过节流孔，通过轴承间隙连续排放到大气中。通过载荷对轴承应用气动修正力，轴承容量和刚度，59，v轨道和支承，1，导轨对引导运动部件的方向，确保执行零件的正确运动轨迹，通过摩擦和阻尼影响执行零件的运动特性，例如位置精度和低速均匀性。轨道对由两部分组成：运动轨道和支持轨道。导轨副的性能要求包括导向精度、接触刚度、保持精度和低速运动稳定性。1-支撑2-运动零件，