机械传动器件实习报告

1、传动器件实习报告一、 传动的基本概念与理论所谓传动，就是能量的传递，通过中间媒介将能量由动力装置传递到工作机构上，而中间传递能量的媒介则成为传动装置。传动装置是一种在距离间传递能量并同时实现某些其他作用的装置，这些作用是：1）能量的分配；2）转速的改变；3）运动形式的改变等等。机器中之所以要采用传动装置是因为：1) 工作机构所要求的速度、转矩或力，通常与动力机不一致；2) 工作机构常要求改变速度，用调节动力机的方法来达到这一目的往往不很经济；3) 动力机的输出轴一般只做等速回转运动，而工作机构往往需要多样的运动，如螺旋运动，直线运动或间歇运动等；4) 一个动力机有时要带动若干个运动形式和速度都

2、不同的工作机构 邱宣怀主编，机械设计第四版，第157页1。1. 传动的分类传动可分为机械传动、流体传动和电传动三类。在机械传动和流体传动中，输入的是机械能，输出的仍是机械能；在电传动中，则把电能变为机械能或把机械能变为电能。机械传动分为啮合传动和摩擦传动；流体传动分为液压传动和气压传动 邱宣怀主编，机械设计第四版，第158页1。摩擦传动与啮合传动都可分为直接接触式和有中间机式两种，机械传动分类见表1。表 1：机械传动的分类 邱宣怀主编，机械设计第四版，第159页机械传动分类直接接触的传动有中间机件的传动摩擦传动摩擦轮传动带传动绳传动摩擦无级变速器摩擦无级变速器啮合传动齿轮传动凸轮机构、连杆机构

3、、组合机构等链传动蜗杆传动同步带传动螺旋传动各种机械传动的主要特性见表2.表 2：各种机械传动的主要特性特性摩擦传动啮合传动摩擦轮传动平带传动V带传动齿轮传动蜗杆传动链传动传动效率809094989096959950909298圆周速度（m/s）25（20）60（1030）30（1020）150（15）35（15）40（520）单级传动比20（512）6（开式）10（7）8（10）1000（8100）15（8）传动功率KW200（20）3500（20）50040000750（50）3600（100）中心距大小小大中小小中传动比是否准确否否否是是是（平均）能否无极调速能能能否否否能否过载保护能能

4、能否否否缓冲、减振能力因轮质而异好好差差有些寿命长短因轮质而异短（可换带）短（可换带）常中中噪声小小小大小大价格（包括轮子）中等廉廉较贵较贵中等注：（）内为常用数字；对于蜗杆传动，圆周速度最大值为最大相对滑动速度。摩擦传动由于打滑和弹性滑动等原因，其传动比不能保持恒定。摩擦传动运行平稳、无噪声，大部分摩擦传动都能起安全作用，可借助接触零件的打滑来限制传递的最大转矩。摩擦传动的另一优点是易于实现无极调速。啮合传动具有外轮廓尺寸小、效率高、传动比恒定、功率范围广等优点 邱宣怀主编，机械设计第四版，第159页。2. 选择机械传动的一般原则1) 小功率宜选用结构简单、价格便宜、标准化程度高的传动，以降

5、低制造费用。2) 大功率宜优先选用传动效率高的传动，以节约能源、降低生产费用。齿轮传动效率最高，自锁蜗杆传动和普通螺旋传动效率最低。3) 速度低、传动比大时，1）采用多级传动，这是，带传动宜放在高速级，链传动宜放在低速级；2）要求结构尺寸小时，宜选用多级齿轮传动、齿轮-蜗杆传动或多级蜗杆传动。传动链应力求短些，以减少零件数目。4) 链传动只能用于平行轴间的传动；带传动主要用于平行轴间的传动，功率小、速度低时，也可用于半交叉或交错轴间的传动；蜗杆传动能用于两周空间交错的传动，交错角为90的最常用；齿轮传动能适应各种轴线位置。5) 工作中可能出现过载的设备，宜在传动系统中设置一级摩擦传动，以便起到

6、过载保护的作用。但摩擦有静电发生，在易爆、易燃的场合，不能采用摩擦传动。6) 载荷经常变化，频繁换向的传动，宜在传动系统中设置一级能缓冲、吸振的传动，或工作机采用液力传动或气力传动。7) 工作温度较高、潮湿、多粉尘、易燃、易爆的场合，宜采用链传动或闭式齿轮传动、蜗杆传动。8) 要求两种严格同步时，不能采用摩擦传动和流体传动，只能采用齿轮传动或蜗杆传动 邱宣怀主编，机械设计第四版，第161162页。二、 激光切割设备传动系统中常用的传动器件在激光切割设备中传动系统相对来说较简单，能用到的传动器件也较少，在目前我司的切割设备中，常用的传动器件主要有联轴器、丝杠、导轨等，现对各传动器件的实习情况说明

7、如下：1. 联轴器用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。只有在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分离。联轴器的分类联轴器的类型见表3。表 3 联轴器分类联轴器刚性联轴器凸缘联轴器套筒联轴器夹壳联轴器挠性联轴器无弹性元件牙嵌联轴器齿式联轴器滚子链联轴器滑块联轴器十字轴万向联轴器等联轴器挠性联轴器金属弹性元件蛇形弹簧联轴器簧片联轴器弹簧联轴器非金属弹性元件弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器弹性齿式联轴器梅花型弹性联轴器轮胎式联轴器刚性联轴器适用于两轴能严格对中并在工作中不发生相对位移的地方；挠性联轴器适用于两周有偏斜（可分为同轴线、平行轴线、相交轴线）或在工作中有

8、相对位移（可分为轴向位移、径向位移、角位移、综合位移）的地方 邱宣怀主编，机械设计第四版，第404页。对于载荷平稳、转速稳定、同轴度好、无相对位移的可选用刚性联轴器，有相对位移的需选用无弹性元件的挠性联轴器。载荷和速度不大、同轴度不宜保证的，宜选用定刚度弹性联轴器；载荷、速度变化较大的最好选用具有缓冲、减振作用的变刚度弹性联轴器。对于动载荷较大的机器，宜选用重量轻、转动惯量小的联轴器。对联轴器的其他要求是：1）装拆方便；2）尺寸较小；3）质量较轻；4）维护简单等。联轴器的安装位置宜尽量靠近轴承 邱宣怀主编，机械设计第四版，第405页。在激光切割设备传动系统中，用到联轴器的结构主要是Z轴，伺服电

9、机与丝杠之间的联接由联轴器传递转矩，实现Z轴的位移。2. 丝杠滚珠丝杠亦称为球螺杆，导螺杆等，其包含螺帽。螺杆。循环系统及钢珠。滚珠螺杆为工具机和IT、光电、半导体、医疗等精密设备上最常用的传动元件，其主要功能为将旋转运动转换为现行运动，或激昂扭矩转化为轴向反复作用力。同时具有高效率及可逆性、高精度等特色 深圳市海威机电有限公司综合技术手册，第1页2。1) 滚珠丝杠种类根据滚珠丝杠的精度等级可分为精密级滚珠丝杠和转造级滚珠丝杠。精密级丝杠主要用在高定位精度、重现性高、平稳的运动机寿命长的场合。转造级丝杠主要用在高效率和高寿命但不以高精度为需求的场合 深圳市海威机电有限公司综合技术手册，第12页

10、。按钢珠的循环方式分外循环、内循环两类类。外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。内循环是滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触。通过螺母内的回流槽跨越连接两相邻珠槽，连接构成一个单一封闭的回流路径，内外循环滚珠丝杠示意图见图1 来自百度百科。图 1内外循环丝杠示意图2) 滚珠丝杠的预压预压目的在于消除轴向间隙切降低因轴向力造成的弹性位移，亦可改善滚珠丝杠的刚性。预压方式：双螺帽预压方式此预压通过两螺帽间的预压片产生，分拉伸预压与压缩预压两类，如图2。图 2 双螺帽预压方式单螺帽预

11、压方式有过大钢珠预压方式及导程偏移预压方式两类，见图3 深圳市海威机电有限公司综合技术手册，第19页。图 3 单螺帽预压方式3) 滚珠丝杠的安装方式滚珠丝杠的安装方式共有四种，即两端固定式安装、两端支撑式安装、一端固定一端自由是安装及一端固定一端支撑式安装，示意图见图42,8。图 4 滚珠丝杠四种安装方式4) 滚珠丝杠的选型流程通过对目前现有资料的学习（THK直线运动系统产品解说A、PMI综合技术手册与深圳市海威机电有限公司综合技术手册），滚珠丝杠的选型基本依据图5所示的流程进行。图 5 THK滚珠丝杠选型流程图在本文的参考资料中，各家供应商的技术手册都提供了选型实例，清楚、明白，自己也对整个

12、选型过程中需要考虑的事项也基本了解，后续在实际设计过程中会逐步加深丝杠选型学习。5) 滚珠丝杠的防尘与润滑滚珠丝杠和滚动轴承一样，如有污物及异物进入，就会加快磨损，导致破损，因此在有污物或异物侵入的场合使用时，必须采用防尘密封圈及防尘装置，以防止异物侵入。主要防尘方式有：迷宫式密封圈、刷子式密封圈、清洁环与防尘罩或伸缩护罩。在无异物但有悬浮灰尘的场合使用时，可以使用迷宫式密封圈（精密滚珠丝杠用）及刷子式密封圈（轧制滚珠丝杠用）来代替防尘装置。清洁环周围有8出缝隙，可连续排除异物并防止异物进入。在污物及异物较多的环境下使用时，必须使用伸缩护罩及丝杆罩等防护装置以防止异物侵入 THK直线运动系统产

13、品解说A，等334339页。滚珠丝杠所使用的润滑剂、润滑脂是使用锂皂基系的润滑油，其黏度30140cst（40C）润滑油使用ISO等级32100。选择的依据是，低温用途时，使用基油黏度低的润滑剂；高温、高负荷或摇动、低速用途是，使用基油黏度较高的润滑剂 PMI综合技术手册，第A77页。具体润滑剂规格型号需根据选择的丝杠类型及实际应用的具体环境确定。3. 导轨1) 导轨的作用导轨主要用来支撑和引导运动部件沿一定的轨迹运动并承受运动部件的重量与工作载荷。两个相对运动的部件构成一对导轨副，其中不动的导轨面称为固定导轨或静导轨，。运动的配合面称为运动导轨或动导轨。在运动导轨与固定导轨之间只允许一个自由

14、度 吴宗泽主编 机械设计师手册第二版，第2229页。2) 导轨的类型依据运动导轨与固定导轨之间的摩擦性质可分为滑动导轨与滚动导轨，滑动导轨又可分为普通滑动导轨，静压滑动导轨与动压滑动导轨。滚动导轨又可分为普通滚动导轨及滚动体循环导轨。还有其他类型导轨如磁悬浮导轨等 吴宗泽主编 机械设计师手册第二版，第22312232页。由于激光切割设备属于高精密设备，选用的导轨要求导向精度高，摩擦阻力小，运动平稳及具有抗振性，所以，在激光切割设备中多采用直线滚动导轨来满足要求。3) 直线滚动导轨的特点比较著名的滚动导轨供应商有THK，HIWIN，PMI等企业，这些企业提供的滚动导轨性能优良，产品丰富，能满足不

15、同设备的设计要求，他们提供的直线滚动导轨的特点基本如下：（1） 定位精度高，重现性佳直线导轨平滑的滚动运动方式，摩擦系数特别小，尤其静摩擦力与动摩擦力差距很小，及时在微量进给是也不会有空转打滑的现象，解析能力与重现性最佳，可实现m级的定位精度。（2） 低摩擦阻力，可长时间维持精度直线导轨的滚动摩擦阻力可减小至滑动导轨摩擦阻力的1/201/40，尤其润滑结构简单，润滑容易，润滑效果优良，摩擦接触面的磨耗最低，因此可长时间的维持行走精度。（3） 可承受四个方向的高负荷能力可同时承受径向、反径向与横方向的负荷，并保持其行走精度，同时可轻易的通过事假预压与增加滑块数量提高系统刚性与载荷能力。（4） 适

16、合高速运动场合摩擦阻力小，对设备的驱动马力需求低，节省能源效果大，尤其运动磨耗小，温升肖效应低，可同时实现机械小型化与高速化的需求。（5） 安装容易并具备互换性直线导轨的安装只要在铣削或研磨的加工安装面上，以一定的组装步骤，就能实现直线导轨的加工精密度。互换性是指可以讲滑块任意装配在同型号的导轨上，同时保持相同的顺畅度与精密度 PMI综合技术手册，第B4页。4) 直线滚动导轨的安装方式直线滚动导轨的安装方式共6种，分别为水平安装（正、反向），竖直安装，相对安装，挂壁安装及倾斜安装，示意图见图6。图 6 直线滚动导轨的安装方式不同的安装方式使每个滑块的工作负荷不同，与各安装方式对应的工作负荷计算

17、方法，可参考THK直线运动系统产品解说A第A1-52A1-56页，因内容较多且资料上介绍比较详实，不再在此赘述，实习时间较短，对工作负荷的计算仍需继续学习了解，明白其来龙去脉，待后续继续深入钻研。5) 直线滚动导轨的选型流程综合各家技术手册，直线导轨的选型流程大致如下，见图7。图 7 直线滚动导轨的选型流程6) 直线滚动导轨的精度与预压直线导轨的精度可分为行走平行度、高度与宽度的迟勋容许误差。导轨单轴使用或在同平面使用复数轴是，规范各个滑块的组合高度与宽度的成对相互差。精度等级分为普通级（N）、高级（H）、精密级（P）、超精密级（SP）与超高精密级（UP）。在激光切割，镭射加工方面应用的导轨，

18、一般选用H、P、SP级的导轨 PMI综合技术手册，第B34页。预压是实现施加到滚动体上的内部负荷，目的是提高滑块的刚性。滚动导轨的径向间隙能够极大的影响滚动导轨的新共组精度、负荷承载能力和刚性，所以必须根据实际应用情境选择合适的预压等级，获得合适的径向间隙 THK直线运动系统产品解说A，等A1-68页。预压等级种类及应用见图8。图 8 预压等级与应用 PMI综合技术手册（电子版），第B27页7) 直线导轨的固定方法当机械中有振动或冲击力作用时，导轨与滑块很可能会偏离原来的固定位置，而影响运行精度与使用寿命，需采用合适的方法将导轨与滑块固定。常用的方法有压板固定法、推拨固定法、定位螺栓固定法与滚珠固定法。示意图见图9。图 9 直线导轨固定方法（1）图 10 直线导轨