第五章机械系统设计-传动系统设计

第五章传动系统设计,五、带传动设计,一、传动系统综述,六、链传动设计,二、传动系统的组成,三、齿轮传动设计,四、螺旋传动系统设计,机械系统的传动系统是将动力源或某个执行系统（执行件）的速度、力矩传递给执行件，使该执行件具有某种运动和出力的功能。,动力系统,执行系统,第一节传动系统综述,一、传动系统的作用,3,将动力机的动力传递给执行机构，以满足执行机构对转矩和转速的要求。1）把动力机输出的速度降低或增高，以适应执行机构的需要。2）实现变速传动以满足执行机构的经常变速要求。3）把动力机输出的转矩，变换为执行机构所需要的转矩或力。4）把动力机输出的等速运动，转变为执行机构所要求的、其速度按某种规律变化的旋转或其他类型的运动。5）实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不同速度的执行机构。6）受机体外形尺寸限制或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接联接时，也需要用传动装置来联接,二、传动系统的类型,4,a、按驱动机械系统的动力源分为：电动机驱动、内燃机驱动等，而电动机驱动又有交流异步电动机(单、多速)驱动，直流并激电动机、交流调速主轴电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动，步进电动机驱动等。b、按动力源驱动执行件的数目分为：独立驱动、集中驱动和联合驱动等。c、按传动装置分为：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及上述装置的组合。机械传动装置：输出速度不变和输出速度可变两类。输出速度可变：分为有级变速和无级变速。,二、传动系统的类型,5,d、按能量的流动路线分为,二、传动系统设计要求,6,三、传动类型选择依据,7,（一）有级与无级变速传动系统,8,1、无级变速传动系统指执行件的转速(或速度)在一定的范围内连续地变化，这样可以使执行件获得最有利的速度，能在系统运转中变速，也便于实现自动化等。,依靠摩擦力来传递转矩；存在转速损失，故不能用于调速精度高的场合；变速范围小，通常为46，少数可达1015。,传动平稳运动换向冲击小易于实现直线运动,(1)机械无级调速器：,(2)液压无级变速装置：,(3)电气无级变速装置,（一）有级与无级变速传动系统,9,2.有级变速传动系统：在变速范围内不能连续地变换，属于有级变速。,传递的功率大变速范围宽传动比准确工作可靠有转速损失,（一）有级与无级变速传动系统,10,3.固定传动比的传动系统,机械系统执行件要求以某一固定的转速(速度)工作，则连接动力源与执行件的传动系统属于固定传动比的传动系统，即该系统是由若干个固定传动比串联组成。,起重机传动系统简图,（二）独立和联合驱动传动系统,11,1.独立驱动传动系统(a)只有一个执行件；(b)有多个运动不相关的执行件；(c)数控机械系统。,由电动机9通过一对齿轮副8、7及离合器6带动曲轴4旋转，再通过连杆3使滑块2在机身10的导轨中作往复运动。操纵杆1使离合器接合或脱开。制动器5与离合器6的动作要协调配合，工作前，制动器先放松，离合器后结合，停车时，离合器先脱开，制动器后结合。,曲柄压力机,（二）独立和联合驱动传动系统,12,(b)机械系统的多个执行件均由一个动力源驱动。(1)执行件间有严格的传动比要求；(2)各执行件间运动有顺序或协调的要求；(3)各执行件的运动相互独立。,龙门起重机有三个主要运动：大车运行、小车运行和重物升降，这三个运动互不相关，都是独立的，执行机构分别由各自的电动机单独驱动。,(c）数字控制式机械各种数控机械，一般都有多个执行机构，它们的运动必须保证严格的动作顺序和协调。每个执行机构都是由各自的动力机单独驱动。,（二）独立和联合驱动传动系统,13,2集中驱动传动系统,由一个动力机集中驱动多个执行机构。a）执行机构或执行构件之间有一定的传动比要求,图5-3SG8630高精度丝杠车床的传动系统图。,机床主轴和刀架必须保持十分准确的传动比，是由一个无级变速电机集中驱动。主轴经交换挂轮A、B、C、D（齿轮）及丝杠螺母驱动刀架，传动比稳定的传动。,PZ工件的导程(主轴转一转，刀架移动的距离)；P机床丝杠的螺距；ZA、ZB、ZC、ZD交换齿轮的齿数。,b）执行机构或构件之间在动作上有顺序要求如自动装帽机，送料、夹紧、送压帽在时间上有顺序要求。,c）各执行机构或构件的运动相互独立SPJ300地质钻机钻孔作业，由一个动力机集中驱动4条各自独立的执行机构工作(无严格的传动比要求)。,（二）独立和联合驱动传动系统,15,由两个或多个动力源经各自的传动链联合驱动一个执行件的传动系统，主要用于低速、重载、大功率、执行件少而惯性大的机械。l）执行机构间有一定的传动比要求2）各执行机构之间有顺序或协调动作要求,3联合驱动传动系统,第二节传动系统的组成,16,一、变速装置交换齿轮，滑移齿轮，离合器，前三种的组合，啮合器二、起停和换向装置要求省力、可靠、结构简单、有足够的动力三、制动装置要求可靠、方便、平稳、结构简单、尺寸小、磨损小、散热好四、安全保护装置销钉安全联轴器，钢珠安全离合器，摩擦安全离合器,1、变速装置,改变动力机输出转速和转矩，适应执行机构的需要。,如采煤机在不同工作条件和不同的煤层厚度时-改变牵引速度；推土机在不同工况下-改变行驶速度。,如果执行机构的转速较低，应将变速装置在前（接近动力机处），降速机构在后（接近执行机构处）。,机械式汽车传动系一般组成及布置示意图,发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。在驱动桥处，动力经过主减速器、差速器和半轴传给驱动车轮。,变速装置转速不宜过高，以免噪声过大。,变速装置有以下几种：1）交换齿轮变速机构高精度丝杠车床中的A、B、C、D齿轮。适用于不经常变速的机械设备，如各种自动或半自动机械（专用机械）。,2）滑移齿轮变速机构在某一轴上安装双联或三联可滑移齿轮，通过改变齿轮的啮合位置，获得不同的各级转速。,3）离合器变速机构牙嵌式、齿式、摩擦片式离合器、电磁离合器变速机构。,1）起停和换向情况分为：不需要换向且起动不频繁许多自动机属于这种情况，如自动压帽机。需要换向但不频繁龙门起重机属于这种情况，有正、反向运动，工作行程较长，故换向不频繁。起停和换向频繁如：普通车床车削螺纹时，主轴和刀架频繁地正、反向运行。,2、起停和换向装置控制执行机构的起动、停车及改变运动方向。,2)起停和换向装置方案选择,通过按钮或操纵杆直接控制动力机实现；用离合器实现。,常用的起停和换向装置有：动力机为电动机,电动机允许在负载下起动，可正、反转，但起动电流远大于额定电流，在功率大、起停换向频繁情况下，发热大容易烧坏线圈，起动电流过大影响车间电网供电。,（1）用电动机起停和换向电动机功率较小时，可直接用电动机，操作方便、结构简单、应用广泛。,（2）用离合器起停和换向中等功率以上且起停和换向频繁时，常用离合器。,动力机为内燃机,（1）起停机构用离合器时，应将其放置在转速较高的传动轴上。,内燃机不能在负载下起动，必须用摩擦离合器或液力耦合器实现起停。内燃机不能反转运行，执行机构需要反转时，应在传动链中设置反向机构。,（2）换向机构对于传动件少、惯性小的传动链，宜将换向机构放在靠近动力机处。反之，宜放在靠近执行机构处。,右图齿轮摩擦离合器换向机构传动原理图，可实现轴起停和换向。,齿轮z1、z3空套在轴上。A）摩擦离合器向左接合时，通过z2带动轴旋转。,B）向右接合时，通过z3、z0、z4带动轴实现反转。,C）摩擦离合器处于中间位置时，轴不转。摩擦离合器在汽车上的应用,3）起停和换向装置的结构,齿轮摩擦离合器换向机构,改变齿轮机构中外啮合齿轮的对数，可以改变从动轮的转向。换向机构惰轮轴的布置在两轮内侧，所受载荷小。,齿轮换向机构,如图所示为惰性轮轴的布置方案。图a)所示为外侧布置，惰轮轴O3上的载荷F较大；而图b)所示为内侧布置，惰轮轴O3上的载荷F较小。,外侧布置b)内侧布置惰性轮轴的布置方案,3、制动装置（刹车装置）,执行机构或构件需频繁换向时，必须先制动后换向。,制动器和离合器的操纵机构必须互锁：当离合器脱开时，制动器应制动。接通离合器之前，制动器必须可靠地放松。,1)用电动机起停和换向时，常采用电动机反接制动。适用于制动不频繁、传动系统惯性小或电机功率小。,2)用离合器起停和换向时，必须在传动链中安装制动装置。,常用制动器种类：1）摩擦式制动器：外抱块式、内胀蹄式、带式、盘式等。2）非摩擦式制动器：磁粉式、磁涡流式、水涡流式。,设计带式制动器时，应分析制动轮的转动方向及制动带的受力状态。如图a所示，操纵力作用在制动带的松边，制动时，制动轮作用于制动带上的摩擦力方向与F一致，有助于制动，在同样大小的F时可获得较大的制动力矩。而b所示的操纵力作用于制动带的紧边，摩擦力方向与F相反,若要求产生相同的制动力矩，则制动带的拉紧力F必须加大，所需要的操纵力F也增大，所以设计时应使拉紧力F作用于制动带的松边。带式制动器的结构简单，轴向尺寸小，操纵方便，但制动时制动轮和传动轴受单向压力，制动带的压强及磨损不均匀，制动力矩受摩擦因数变化的影响大，散热性差，因此只适用于中小型机械的制动。,外抱块式制动，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。块式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。,3)摩擦式安全离合器,4、安全保护装置,1）销钉安全联轴器2）钢珠安全离合器,摩擦面由内圆锥摩擦盘1和外圆锥面摩擦盘2组成，在弹簧3的作用下使两个锥面压紧，产生的摩擦力矩为该离合器允许的输出转矩。,单圆锥摩擦离合器结构简单，多用于传递转矩不大的场合。传递转矩较大时，可采用双圆锥摩擦离合器或摩擦片安全离合器。,3)摩擦式安全离合器,单圆锥摩擦安全离合器1、2-摩擦盘；3-弹簧；4-套环；5-螺母；6-调节螺套,5-3齿轮传动设计,小功率随动系统精密齿轮传动设计。是一种反馈控制系统。在这种系统中,输出量是机械位移、速度或者加速度。因此随动系统这一术语,与位置或速度,或加速度控制系统是同义语。,一、按运动精度最佳选择各级传动比,零件制成后不可避免地存在误差，组成部件的零件越多，积累的误差越大。,虽然级数少传动精度高，但零件的尺寸、强度也对传动有影响。单级齿轮的传动比不宜过大。,下图(a)单级齿轮传动i=10，尺寸大，小齿轮参与啮合次数多，磨损快，寿命低；图(b)两级传动i=10。,如果总传动比较大，需采用多级齿轮传动，为提高传动精度，如何分配各级传动比？,1、单级齿轮传动（左图），齿轮1、2误差折合到输出轴上为，输出轴上的误差：=,2、两级齿轮传动（右图）齿轮1、2传动误差1，齿轮2、3传动误差为2。输出轴的总误差：=2+1/i23当i231减速传动，1作用减小。,1）欲使总误差值减小，应使末级齿轮传动误差尽量小些，即末级齿轮精度要高。,3、多级齿轮传动（下图）各对齿轮对应的传动误差分别为：1、2、3、4。输出轴上总误差：=4+3/i45+2/（i34i45）+1/（i23i34i45）,一般机械设备中由电机带动传动系统，多采用减速机构，有以下特点：,2）当总传动比及各级齿轮传动误差一定时，各级齿轮传动比分配原则：由输入轴开始，传动比应“先小后大”。,3）当总传动比一定时，齿轮传动级数愈少精度愈高。,二、按最小转动惯量分配各级传动比,在传动系统中，经常需要齿轮正、反转运动，要求起动快、停止快，即齿轮运转灵活。如转动惯量为J回转件，受力矩M时，角加速度=M/J。M一定，J越小，越大，运转灵敏。,电机至负载的运动简图,=4+3/i45+2/（i34i45）+1/（i23i34i45）,1、计算等效转动惯量,根据动能守恒定律，等效转动惯量的动能=各轴上齿轮的动能之和。,J等效12/2=J112/2+J222/2+J332/2+J442/2J等效=J1+J2/i122+J3/(i122i232)+J4/(i122i232i342),可将整个齿轮传动系统的运动问题简化为具有等效转动惯量的单一构件运动。,J1、J2、J3、J4是轴1、轴2、轴3、轴4上齿轮1，齿轮2、2，齿轮3、3及齿轮4的转动惯量。,2、选择传动级数,2)采用两级齿轮传动，假设：齿轮材料、宽度相同，两主动轮具有相同的直径，轴的转动惯量忽略不计，i12=2.5、i23=4，则该系统等效转动惯量：Jp=9.97J1,前面介绍了系统中的总传动比为10。1)采用单级齿轮传动，则该系统等效转动惯量：Jp=J1+J2/i2=m1(D1/2)2+m2(D2/2)2/i2=D14b/16+D24b/(16i2)=J1(1+i2)=101J1,结论：齿轮传动的级数越多，等效转动惯量就越小。,3)三级齿轮传动，Jp=6.5J1。,4)四级齿轮传动，Jp=6.2J1，三级与四级的非常接近。,但传动级数过多，收效甚微，且零件增多，结构复杂。,3、传动比的分配,当传动比及传动级数确定后，如何分配各级的传动比才能使齿轮系统的等效转动惯量为最小？,1）两级齿轮传动的传动比分配,设两级齿轮传动均为减速传动(i1)；齿轮材料相同；齿轮宽度相同；两个主动轮1、2直径相同；各轴的转动惯量忽略不计。,上式中的J2、J2分别为齿轮2、2的转动惯量。,系统的等效转动惯量：,所以,将i1,2=2.5，i2,3=4代入上式后，则等效转动惯量为,令dJp/di12=0，d2Jp/di1220，存在最小，当i1221时,系统最小等效转动惯量的传动比：,由于,2）多级齿轮传动可假设一个i12值，可计算出下一级,再按上述方法计算下一级传动，可以看出减速传动中，后一级传动比要大一些。分配传动比也可查下图，不同传动级数下的各级传动比与总传动比之间的关系曲线。,2,三、按最小体积分配各级传动比,按最小转动惯量分配各级传动比，后面的传动比往往越来越大，齿轮直径过大，结构上不够合理，实际要重新分配和适当调整。,假设同前，对整个齿轮传动系统所占体积求导，得两级齿轮传动的传动比关系：i12=i23,结论：按最小体积分配传动比时，两主动轮1、2直径相同，两从动轮2、3直径相同，两中心距也相同。,讨论：当总传动比给定后，如何确定各级传动比大小？,1）从提高精度考虑，希望传动级数越少越好，传动比“先小后大”（末级齿轮精度要高）。,缺点：系统的转动惯量增大，体积增大。,2）从减小体积考虑，希望各级传动比基本上相同。缺点：传动精度下降，系统灵敏度不好。,三方面分配传动比矛盾，不可能都满足。应根据系统要求，抓主要矛盾，合理选择各级传动比。,例某随动系统结构设计中，已知电动机转速为3500r/min,输出轴转速为10r/min，试按：1）最高传动精度；2）最小转动惯量；3）最小体积；分别确定该减速装置的级数及最佳传动比的分配。,解：按不同的要求分别设计：1）按传动精度最高的要求分别设计系统总传动比：i=3500/10=350。,直齿圆柱齿轮最易制造，精度最高，故选用直齿圆柱齿轮传动，其单级传动比不宜大于8。,从提高传动精度来看，各级传动比应遵循“先小后大”的原则，初步确定45级传动。,级数愈少，积累的误差愈少，传动精度愈高，最后确定为4级传动。传动比的分配可定为：,2.5457,齿轮的模数可按传递的功率和强度的要求求得。,2）按最小转动惯量的要求设计,传动级数的过多或过少都会引起齿轮系统转动惯量的改变，传动级数愈多，系统的等效转动惯量愈小。按四级考虑传动比的分配原则及计算如下：,（1）高速级第一级的传动比初步拟定i12=1.9。,（2）其它三级的传动比i23=i122/1.414=1.92/1.414=2.55i34=i232/1.414=2.552/1.414=4.61i45=i342/1.414=4.612/1.414=15.01,（3）用总传动比i值对i45值进行校正i45=i/(i12i23i34)=350/(1.92.554.61)=15.7,校对值15.7与计算值i45=15.01比较，相对误差,(15.7-15.01)/15.7=0.044=4.4%1时，输出响应太慢，一直处于滞后状态；,只有当0t1)，同为右旋。,主动件螺杆1的向左与从动螺母2的向右直进，形成差动。当螺杆转动一周后，螺母2的实际位移量t=t2t1。,螺杆转动任意角度下，螺母2的微位移量：S=(t2-t1)/(3600)=t/(3600),若：t1=1mm，t2=1.2mm,手轮一周刻度分为100格，即3.60/格，手轮转1格后，螺母2的位移量S=0.002mm。当人手的灵敏度为0.250时，S=0.00014mm。,2）凸轮式微量进给装置,砂轮架3的进给量是由凸轮1的廓线使砂轮架绕支点2摆动，实现微动的。,1-凸轮；2-支点；3-砂轮架,利用凸轮实现微量进给具有传动链短、刚性好，由于砂轮架只作摆动，微量进给的精确性与导轨副的摩擦力无关，这种进给范围较小。,1固定套筒；2固定支架；3螺杆；4手轮；5套筒；6螺母；7滑动套筒；8弹簧,已知杠杆臂长L=103mm，螺距t=0.3mm，螺杆3转动一周，摆杆偏转tg=0.3/103=0.00291，=10。读数套筒5上一格为0.3mm(或10)，而手轮4的圆周有60格，则每格摆杆摆角为10/60=10。,（1）测角仪上应用的螺旋摆杆微动装置。,转动手轮4，螺杆3在固定螺母6作用下移动，杠杆臂便绕其中心（仪器回转中心）偏转，仪器回转部分也随之微量转动。,3）组合式微量进给装置,当转动手轮时，与蜗杆1相啮合的蜗轮3带动凸轮4一起转动，推动滑轮6，使滑板7实现微量进给。,1蜗杆；2轴；3蜗轮4凸轮；5螺栓；6滑轮；7滑板,（2）蜗轮凸轮微动装置,蜗轮3空套在轴2上，轴2通过螺钉与设备的支臂固定，滑板7与显微镜体相联接，蜗杆1的末端固定着微动手轮。,（3）生物显微镜工作台采用的齿轮杠杆微动装置。,转动手柄时，通过两级齿轮减速（Z2/Z1，Z4/Z3）带动扇形齿轮摆动扇形齿轮另一端通过中间连动杆，带动显微镜工作台在导轨内作微量的升、降运动。,机械传动式缺点：很难精确实现1m以下的微量进给；接触变形大；间隙不易消除，积累误差大；刚度低，易产生爬行。,下图是热变形传动原理，其伸长量：L=L(t1-t0)。理想情况：传动件的伸长量等于运动件的位移量，由于摩擦力的影响、运动件的质量大小、系统内阻尼大小等，运动件的位移有误差。实际上，当传动件伸长L时，传动件的位移量为S=L+C/K=L+CL/EA,传动杆材料的线膨胀系数；L传动杆的长度；t1加热时的温度；t0加热前的温度；C考虑到摩擦阻力、位移、速度和系统中的阻尼有关的系数。K与传动件材料的弹性模量、单位长度面积有关的系数，K=EA/L。,2、热变形传动式微动装置,位移后的相对误差为,为减少微量位移的相对误差，应选择线膨胀系数大和弹性模量高的材料制作传动件。,1-传动杆；2-线圈3-微量位移元件（运动件）,1磁致伸缩棒；2运动件,3、磁致伸缩式微动装置,磁致伸缩棒1的左端固定在机座上，右端与运动件2相联。绕在伸缩棒外的线圈通电激磁后，在磁场作用下，伸缩棒产生变形使运动件产生微量位移。伸缩棒的伸长变形正磁致伸缩；伸缩棒缩短变形负磁致伸缩。,材料的伸缩性质与合金材料的成分、伸缩棒的温度变化和外载荷的变化有关。,l=l材料的相对磁致伸缩系数；l伸缩棒被磁化部分的长度。,当伸缩棒变形时产生的伸缩力大于运动件导轨副的静摩擦力时，运动件才产生位移。,由于磁致伸缩量有限，该装置适用于精确位移调整，切削刀具磨损后的补偿，温度变形补偿及自动调节系统等。,1传动箱；2伸缩棒；工作台,下图为磁致伸缩式微动装置的结构示意图。,粗位移由传动箱1经丝杠、螺母副传动；微量位移由装在螺母与工作台3之间的磁致伸缩棒2来实现。,54螺旋传动系统设计,螺旋传动主要用于变回转运动为直线运动，同时传递能量和动力，也可调整零件的相互位置。,一、微动装置微量进给或微量移动装置,1、机械传动式微动装置,2、热变形传动式微动装置,3、磁致伸缩式微动装置,53齿轮传动设计,利用推动机构使弹性元件或运动件本身产生的弹性变形来实现微动位移。,1砂轮架；2床身；3、4支点,4、弹性变形传动式微动装置,图(a)砂轮架1受活塞杆的推力；图(b)在砂轮架支点3、4之间加力P产生弹性变形，实现微量位移。,弹性元件1、2的刚度不同，原始长度分别为X1、X2，在p力作用下，板B位移量为X2；板A位移量为X1，两位移量的关系为：X1=X2K2/（K1+K2）,下图为采用弹性元件产生微量位移进给装置的原理图。,设已知K1=1000kN/m，K2=10kN/m，X2=5m，则X10.05m。,钛酸铅和锆酸铅组成的多晶固溶体锆钛酸铅压电陶瓷（简称压电陶瓷，代号PZT）。,5、压电式微量进给装置,正压电效应压电陶瓷经极化处理后，在外力作用下发生机械变形，在表面上产生电荷，即机械能转变成电能。,逆压电效应在压电陶瓷上通入直流电场，改变了陶瓷体的极化强度，其形状、尺寸发生变化，即电能转变成机械能。,利用压电陶瓷的逆压电效应可实现微量位移，不必通过传动机构进行传递，避免了机械传动引起的误差。,特点：位移分辨力极高，可达千分之几微米，结构简单、尺寸小，发热少，便于控制。,压电式微动装置可按压电陶瓷结构形式的不同可分为：圆管式、叠片式、尺蠖式和蚯蚓式。,制动盘8受到的锁紧力对正中心。,1手柄2螺母3套筒4定位环5螺杆6销子7外套筒8制动盘,1、径向受力锁紧装置,1）光学分度头固紧主轴的锁紧装置,主轴上的制动盘8(被锁件)的外缘位于套筒3的勾板和销子6之间。,转动手柄1时，螺杆5旋入套筒3内，推动销子6下移。同时，套筒3由于螺纹作用随之上移，两种上、下移动的结果将制动盘8在销子6和勾板3之间牢牢地锁紧。,设备使用时，有时把某一部件调节到合适位置后加以固定，即锁紧。,二、锁紧装置,锁紧装置是利用摩擦力紧固的，既可锁紧直线位移也可锁紧旋转运动；既可径向受力锁紧，也可轴向受力锁紧。,旋转锁紧手轮5，通过螺钉4顶紧锁紧块1，由于锁紧环圈是浮动的，带动另外两块同时均匀地压向薄壁套，使其产生径向收缩，将主轴锁紧。,1锁紧块；2外套；3薄壁套4螺钉；5手轮,2）光栅分度头采用的径向受力锁紧装置“三点自位均匀收缩薄壁套”锁紧装置,薄壁套3内孔套在分度头的主轴上，配合间隙很小。,另一只锁紧环2的内孔有三条等分槽，槽内各嵌有一块锁紧块1与薄壁套3外圆接触，其中有一块由螺钉4顶住。,1）光学经纬仪上的轴向受力锁紧装置,1横轴；2胀圈；3摩擦板34轴柄；5固定微动板；6螺母7手轮；8螺钉,2、轴向受力锁紧装置,锁紧时，转动手轮7、螺钉便旋入横轴固定螺母6，其末端推动轴柄4向左移动，压向摩擦板3。,同时，与螺母6螺纹联接的固定微动板5向右移动推动胀圈2压紧摩擦板3。,这两种作用结果把摩擦板3、横轴1与固定微动板5紧固在一起。,3,设备或仪器的零部件总有一定的精度，装配后具有一定精度误差，在使用过程中运动件的磨损、变形等也会产生误差。要保持设备精度的稳定性和持久性是非常困难的。,三、误差校正装置,误差校正装置按误差的变化规律进行补偿的装置。,误差校正装置按校正的内容分：校正基准元件的误差、校正传动链传动误差、校正构件变形的装置等。,按校正的工作原理分：机械式、光学式、电气式、机电式等，其中机械式误差校正装置应用较为广泛。,1、丝杠螺母副误差校正装置,设计时对丝杠、螺母的精度要求：丝杠转一周，螺母与丝杠能精确地相对位移一个导程。螺母相对位移量与丝杠转角应精确地对应。主要存在误差：螺距误差；螺距相邻误差。,当校正螺距积累误差时，该误差呈线性规律，需将校正尺作成平面并相对于丝杠的轴线倾斜成角。,1工作台；2丝杆；3螺母；4手轮5、6、7杠杆；8校正尺,1)由丝杠带螺母使工作台移动的误差校正装置,校正装置由校正尺8、杠杆5、6、7和游标盘4(手轮)组成。,当校正螺距相邻误差时，需将尺8上的工作表面按照丝杠螺距相邻误差的曲线放大一定比例后再制作成相应的曲面。,1丝杠；2校正尺；3杠杆；4钢球；5螺母,2）光栅刻划机的误差校正装置,当丝杠1转动一定的角度后，螺母5移动并通过带有小螺杆3和钢球4相应推动工作台移动一个栅距，同时杠杆3在校正尺2曲面作用下使小螺杆3产生了微量的转动相对于螺母产生一个附加的位移量，(移动方向须与预先测定的误差方向相反)补偿丝杠的误差，提高了工作台的位移精度。,螺纹副误差校正装置遵循的原则：使螺母或丝杠作必要的附加位移，移动方向须与预先测定的误差方向相反。,2、蜗杆蜗轮副误差校正装置,蜗杆蜗轮传动,由于蜗杆蜗轮存在周节积累误差和周节相邻误差，造成蜗杆转1周后，蜗轮不是转（Z1/Z2），而是附加转。,为校正误差，可设计附加机构使蜗杆作附加轴向位移s(a)或作附加转动n(b)补偿误差。,当蜗杆4带动蜗轮2转动时，校正盘3上的曲面推动杠杆1摆动，使蜗杆4产生附加的轴向位移，蜗轮2也跟着产生一个附加转动，从而达到消除周节误差的目的。,1杠杆；2蜗轮3校正盘；4蜗杆,光栅刻划机中蜗轮副误差校正装置,蜗轮2与校正盘3同轴，校正盘3的周边曲面是按蜗轮副的周节误差曲线放大后制成的。,由测量环节、放大环节、执行机构等组成了自动伺服机构的误差校正装置。误差信号输出驱动电压施加在压电陶瓷上机械长度变化量纠正误差为零输出。,1基座；2下工作台3顶块；4滚珠5上工作台；6压电陶瓷,3、导轨副误差校正装置,高精度测量机工作台误差自动校正机构,在基座1的上面装有双层工作台，下工作台2在基座1的滚珠导轨上作纵向运动。,上工作台5由下工作台2上面的三个滚珠轴承4支承，上工作台5的门形框板的两侧面上分别有两个孔：右侧的两个孔内装有压电陶瓷6；左侧的两孔内装有顶块3，顶块的预紧力约为510N，使下工作台侧面与压电陶瓷组合体保持接触。上工作台处于刚性浮动状态。,误差校正装置还有：计算机软件校正、光学式、机电式、感应同步式等。,四、滚珠螺旋传动,滚珠螺旋传动是在螺杆和螺母间放入适量的滚珠，使滑动摩擦变为滚动摩擦的螺旋传动。滚珠螺旋传动由螺杆、螺母、滚珠和滚珠循环返回装置四部分组成。,当螺杆转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动。为了防止滚珠沿滚道面掉出来，螺母上设有滚珠循环返回装置，构成了一个滚珠循环通道，滚珠从滚道的一端滚出后，沿着循环通道返回另一端，重新进入滚道，从而构成一闭合回路。,一、滚珠螺旋传动的特点,1）传动效率高，一般可达90以上，约为滑动螺旋传动效率的三倍；2）传动精度高；3）具有传动的可逆性，但不能自锁，用于垂直升降传动时，需附加制动装置；4）制造工艺复杂，成本较高，但使用寿命长，维护简单。,二、滚珠螺旋传动的结构型式与类型,按用途和制造工艺不同，滚珠螺旋传动的结构型式有多种，它们的主要区别在于螺纹滚道法向截形、滚珠循环方式、消除轴向间隙的调整预紧的方法等三方面。,（一）螺纹滚道法向截形,螺纹滚道法向截形是指通过滚珠中心且垂直于滚道螺旋面的平面和滚道表面交线的形状。常用的截形有单圆弧形（a）和双圆弧形(b)两种。,(a),(b),滚珠与滚道表面在接触点处的公法线与过滚珠中心的螺杆直径线间的夹角叫接触角。理想接触角=45。滚道半径与滚珠直径的比值，称为适应度。适应度值对承载能力的影响较大，一般取0.520.55。,单圆弧形的特点是砂轮成型比较简单，易于得到较高的精度。但接触角随着初始间隙和轴向力大小而变化，因此，效率、承载能力和轴向刚度均不够稳定。双圆弧形的接触角在工作过程中基本保持不变，效率、承载能力和轴向刚度稳定，并且滚道底部不与滚珠接触，可贮存一定的润滑油和赃物，使磨损减小。但双圆弧形砂轮修整、加工、检验比较困难。,（二）滚珠循环方式,1、内循环滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触的循环叫内循环。,在同一个螺母上，具有循环回路的数目称为列数，内循环的列数通常有二、四列（即一个螺母上装有24个反向器）。为了结构紧凑，反向器沿螺母周围均匀分布的，即对应二列、三列、四列的滚珠螺旋的反向器分别沿螺母圆周方向互错180、120、90。滚珠在每一循环中绕经螺纹滚道的圈数称为工作圈数。内循环的工作圈数是一列只有一圈，因而回路短，滚过少，滚球的流畅性好，效率高。此外，径向尺寸小，零件少，装配简单。内循环的缺点是反向器的回珠槽具有空间曲面，加工较复杂。,2、外循环滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为外循环。按结构的不同，外循环分为螺旋槽式、插管式和端盖式三种。,螺旋槽式是直接在螺母1外圆柱面上铣出螺旋线形的凹槽作为滚珠循环通道，凹槽的两端钻出两个通孔分别与螺纹滚道相切，同时用两个导珠器4引导滚珠3通过该两通孔，用套筒2或螺母座内表面盖住凹槽，从而构成滚珠循环通道。螺旋槽式结构工艺简单，易于制造，螺母径向尺寸小。缺点是挡珠器刚度较差，容易磨损。,插管式是用弯管2代替螺旋槽式中的凹槽，把弯管的两端插入螺母3上与螺纹滚道相切的两个通孔内，外加压板1用螺钉固定，用弯管的端部或其它形式的挡珠器引导滚珠4进出弯管，以构成