《机电一体化技术》课件-第二章 机械传动技术

第二章机械传动技术2.1传动机构目

录带传动机构1齿轮传动机构24滚珠丝杠螺母传动机构谐波齿轮传动机构3一、同步带传动机构1.同步带传动组成和工作原理利用齿形带的齿形和带轮的轮齿啮合来传递动力和运动。一、同步带传动机构优点

2.同步带传动的特点及应用1）工作时无滑动，传动比范围大且精准，一般可达到1:102）传动效率高，节能效果好3）具有良好的弹性，可缓冲、吸振，传动平稳、噪声小4）适用于中心距较大的两轴间的传动5）过载会发生打滑，防止其他零件损坏，起保护作用6）结构简单，制造容易，维护方便，成本低缺点

1）安装精度要求较高2）制造工艺复杂，成本高一、同步带传动机构3.同步带传动应用实例在工业器人中的应用机器人关节在数控机床中的应用一、同步带传动机构4．同步带的结构、主要参数和尺寸规格1)结构和材料同步齿形带一般由带背、承载绳、包布层、带齿组成。如图1所示。

图1梯形齿同步带构造1—带背2—承载绳3—包布层4—带齿一、同步带传动机构4．同步带的结构、主要参数和尺寸规格(2)主要参数和规格同步带的主要参数是带齿的节距Pb和节线长度Lp。如图2所示

图2同步带主要参数一、同步带传动机构4．同步带的结构、主要参数和尺寸规格(3)同步带的标记带的标记包括长度代号、型号、宽度代号。双面齿同步带需再加上型号DⅠ或DⅡ。如图3所示。a)DⅠ型（对称齿形）b)DⅡ型（交错齿形）图3双面齿类型一、同步带传动机构（1）同步带轮的结构、材料5.同步带轮结构及参数同步带必须与同步带轮配套使用。挡圈用在小带轮两侧装防止工作带脱落。带轮材料一般采用铸铁或钢。高速、小功率时可采用塑料或铝合金。（2）同步带轮的参数及尺寸规格

①齿形②带轮齿数③带轮标记1—齿圈2—挡圈3—轮毂

同步带轮结构及主要参数一、同步带传动机构同步带的主要失效形式6.同步带传动计算同步带的承载绳疲劳拉断；同步带的打滑和跳齿；同步带齿的磨损。根据这些失效情况，同步带传动计算主要是限制其单位宽度拉力，以保证带的使用寿命。当啮合齿数少时，需考虑带齿的剪切和磨损。二、谐波齿轮传动机构（1）组成1.谐波齿轮传动组成和工作原理由波形发生器H、柔轮1和刚轮2组成（2）工作原理演示1—刚轮2—柔轮H—波形发生器

二、谐波齿轮传动机构优点2．谐波齿轮传动的特点1)机构简单，传动比大；2)承载能力大，效力高；3)传动精度高回程误差小；4)传动平稳，基本无冲击噪声；5)结构简单、体积小、质量小。二、谐波齿轮传动机构2．谐波齿轮传动的特点缺点1)柔轮和波发生器制造复杂，需专门设备，成本较高；2)传动比下限值较高；3)不能做成交叉轴和相交轴的结构；4）柔轮周期性发生变形，产生交变应力，容易产生疲劳破坏。二、谐波齿轮传动机构3.谐波齿轮传动机构应用三、滚珠丝杠螺母机构1.滚珠丝杠螺母机构组成和的工作原理1—螺母2—丝杠3—滚道4回程引导装置滚珠丝杠螺母机构结构原理示意图三、滚珠丝杠螺母机构2.滚珠丝杠螺母机构传动特点优点1.传动效率高，摩擦损失小。2.传递具有可逆性，即可将回转运动转变为直线运动，也可将直线运动转变成回转运动。3.传动精度高，刚度好。4.运动平稳，启动时无冲击，无爬行现象，同步性好。5.磨损小，使用寿命长，精度保持好。缺点1.制造工艺复杂，成本高。2.不能自锁，常需添加制动装置。三、滚珠丝杠螺母机构3.滚珠丝杠螺母机构间隙的调整方法三、滚珠丝杠螺母机构4.滚珠丝杠螺母机构的选用滚珠丝杠螺母机构的主要尺寸主要参数：1）公称直径D02）基本导程（又称螺距）P3）行程H在选用滚珠丝杠机构时，必须进行承载能力计算，主要包括强度计算、刚度校核、稳定性校核及临界转速校核。四、滚珠丝杠螺母机构应用丝杆升降机蜗轮蜗杆螺杆螺母电动手摇螺旋提升机丝杆升降机第二章机械传动技术2.2

执行机构目

录执行机构作用和要求1微动执行机构2工业机器人末端执行器34特种末端执行器一、执行机构作用和要求作用根据操作指令的要求，直接作用于对象，完成规定的动作和任务。要求按时、准确地实现预期动作，动态特性好、精度高、响应速度快、灵敏度高。二、微动执行机构能在一定范围内精确、微量地移动到给定位置或实现特定的进给运动的操作机构。用于精确、微量的调节某些部件的相对位置。按原理不同,分为机械式、热变形式、磁致伸缩式等多种。图4-62二、微动执行机构热变形式微动装置热变形式微动机构原理1-传动杆2-电阻式3-运动件利用电热元件作为动力源，依靠电热元件通电后产生的热变形实现微小位移。高刚度和无间隙，可通过控制加热电流来得到所需微量位移。热惯性以及冷却速度难以精确控制。适用于行程较短，频率不高的场合。二、微动执行机构磁致伸缩式利用某些材料在磁场作用下，具有改变尺寸的磁致伸缩效应，来实现微量位移。重复精度高，无间隙，刚度好，转动惯量小，工作稳定性好，结构简单、紧凑。提供的位移量很小。适用于精确位移调整、切削刀具的磨损补偿及自动调节系统。磁致伸缩式微动机构原理1-磁致伸缩棒2-运动件磁致伸缩式精密坐标工作台1-传动箱2-磁致伸缩棒3-运动件三、工业机器人末端执行器是直接实现操作功能的机构。分为机械夹持器、特种末端执行器、灵巧手3类。三、工业机器人末端执行器应有一定的力约束和形状约束。保证工件夹持形态及工件位置偏差在给定的公差带内。可分为：圆弧开合型夹持器、圆弧平行开合型夹持器和直接平行开合型夹持器。机械夹持器三、工业机器人末端执行器机械夹持器圆弧开合型夹持器

圆孤开合夹持器圆弧平行开合型夹持器圆弧平行开合型夹持器三、工业机器人末端执行器机械夹持器直接平行开合型夹持器

直线平行开合型夹持器四、特种末端执行器

特种末端执行器四、特种末端执行器

负压真空吸附手真空吸附手通过控制电磁换向阀的开合可实现对工件的吸附和脱开。结构简单，价格低廉，且吸附作业具有一定柔性。1—吸附手；2—送进缸；3—电磁换向阀；4—调压单元；5—负压发生器；6—空气净化过滤器四、特种末端执行器

真空吸附手的柔顺性真空吸附手用于小件搬运，也可根据工件形状、尺寸、质量大小的不同将多个真空吸附手组合使用。四、特种末端执行器

具有磁粉袋的吸附手电磁吸附手利用通电线圈的磁场对可磁化材料的作用力来实现对工件的吸附作用。结构简单、价格低廉。用于搬运较大的可磁化性材料的工件。四、特种末端执行器灵巧手适应物体外形的变化，满足对任意形状、不同材料的物体进行操作和夹持的要求。控制和操作系统技术难度较大。第二章机械传动技术知识延伸：齿轮系传动比计算目

录定轴轮系及其传动比1周转轮系及其传动比2一、定轴轮系及其传动比1.定轴轮系中各轮转向的判断非平行轴（空间）定轴轮系按照轮系中各齿轮的轴线是否平行，有两种情况：平行轴（平面）定轴轮系1、用标注箭头来确定；2、通过数外啮合齿轮的对数来确定外啮合齿轮的对数为偶数，则首末两轮转向相同外啮合齿轮的对数为奇数，则首末两轮转向相反一、定轴轮系及其传动比1.定轴轮系中各轮转向的判断一对圆柱齿轮传动转向的表达12121212外啮合：两轮转向相反内啮合：两轮转向相同注：箭头表示可见侧圆周速度方向。一、定轴轮系及其传动比1.定轴轮系中各轮转向的判断一对圆锥齿轮传动转向的表达两箭头同时指向啮合点两箭头同时相背啮合点1212一、定轴轮系及其传动比1.定轴轮系传动比的计算1432ⅠⅡⅢ两级齿轮传动装置传动路线动力输入传动路线动力输出在计算传动比大小之前要先学会分析传动路线一、定轴轮系及其传动比1.定轴轮系传动比的计算传动比计算一、定轴轮系及其传动比1.定轴轮系传动比的计算当结果为负，表示首末两轮回转方向相反。当结果为正，表示首末两轮回转方向相同。知识链接惰轮（中间轮或过桥轮）的应用惰轮惰轮加奇数个惰轮，首末两轮转向相同。加偶数个惰轮，首末两轮转向相反。惰轮只改变从动轮回转方向，不改变传动比大小。二、周转轮系及其传动比周转轮系与定轴轮系的区别：是否存在转臂转化轮系：周转轮系加上-wH(-nH)运动后变成的定轴轮系1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH二、周转轮系及其传动比转化轮系传动比：对于F=1的行星轮系，若n3=0,有1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH123H构件原机构转化机构(定轴)n1n2n3nH转化机构法：-nH周转轮系传动比分析二、周转轮系及其传动比转化轮系传动比：实际轮系传动比：

抓住要领!!!写转化轮系传动比定义及大小，1,K,H轴线必须平行注意：转向判别用＋－号，判别错误影响糟矣，千万当心也!!周转轮系传动比第二章机械传动技术知识延伸：执行机构的分类及其特点目

录执行机构的定义和特点1执行机构的历史和发展2执行机构的种类和工作原理4执行机构的重要性2执行机构的分类5一、执行机构的定义和特点定义机电一体化执行机构是指将机械技术与电子技术相结合，实现机械设备运动和控制的装置。特点具有高精度、高效率、高可靠性、低耗能等优点，能实现复杂、精确的运动控制，广泛应用于自动化生产线、机器人、精密加工等领域。二、执行机构的重要性提高生产效率和产品质量机电一体化执行机构能够实现快速、精确的运动控制，从而提高生产效率和产品质量。降低生产成本机电一体化执行机构能够减少人力和物力的投入，降低生产成本。推动产业升级和转型机电一体化执行机构的应用能够推动传统产业的升级和转型，提高产品竞争力。三、执行机构的历史和发展历史起源于20世纪60年代，随着计算机技术和微电子技术的发展，机电一体化技术不断取得突破。发展未来，随着新技术、新工艺、人工智能等技术的不断发展，机电一体化执行机构将朝着更高精度、更高效率、更智能化的方向发展。同时，随着环保意思的提高，节能减排也将成为机电一体化执行机构发展的重要方向。四、执行机构的种类和工作原理种类伺服电机、步进电机、直流电机等。工作原理电动执行机构通过电机驱动，将电能转化为机械能，实现机械运动和动作。五、执行机构的分类分类电信号输入信号解析与处理电动执行元件动力输出与传输反馈与控制第二章机械传动技术知识延伸：支承部件目

录支承件功用1支承件基本要求2支承件的设计步骤3一、支承件功用1、支承机床各部件，承受切削力、重力、惯性力、摩擦力等静态力和动态力。2、保证各部件之间的相对位置精度和运动部件的相对运动轨迹的准确关系。3、内部空间可