《机电一体化技术》课件-第2章 机械传动技术

第二章机械传动技术2.1机械传动技术概述目

录机械传动技术组成

1机械传动技术的分类与作用24机械传动技术的要求机械传动技术的设计要求3机械传动技术组成机电一体化产品中机械传动技术包括三大机构。

传动机构导向支撑机构执行机构二、机械传动技术的分类与作用（1）摩擦传动系统1.按工作原理分类带传动、尼龙绳传动和钢丝绳传动等。（2）啮合传动系统齿轮传动、同步齿形带传动、蜗杆传动、链传动等（3）推动系统滚动丝杠螺母传动、连杆机构、凸轮机构及等谐波齿轮传动滚珠丝杠传动带传动二、机械传动技术的分类与作用（1）定比传动系统2.按传动比变化分类传动比固定不变，常见的传动形式有齿轮传动、丝杠传动、带传动和链传动等。（2）变比传动系统变比传动系统可以根据需要变换传动比和传动方向，分为有机变速传动、无极变速传动和传动比、按周期性规律变化的传动三种。无极变速器二、机械传动技术的分类与作用（1）传动输出速度恒定的传动系统3.按传动输出速度变化分类常见传动形式有齿轮传动、带传动、链传动等。（2）传动输出速度可调的传动系统常见传动形式有齿轮变速器、凸轮机构、非圆齿轮机构、连杆机构、机械式无极变速器等。齿轮变速器凸轮机构非圆齿轮机构连杆机构二、机械传动技术的分类与作用（1）传递和转换电动机等执行装置的能量，改变运动范围、速度、方向和转距；（2）与伺服控制器、驱动放大器、伺服电动机和传感器检测装置等连接构成伺服控制系统，按控制器命令最终完成机电一体化系统控制目标，并实现快、准、稳的高性能控制。机械传动技术的主要作用三、机械传动技术的设计要求机械传动技术的主要作用1.传动精度传动精度的主要影响因素，有传动件的制造误差、装配误差、传动间隙和弹性变形；2.响应速度减小摩擦力矩，减小电动机的负载和转动惯量，提高传动效率；3.稳定性这与振动、散热以及其许多环境因素有关。需要提高传动系统的固有频率。

四、机械传动技术的要求1.在不影响系统刚度的条件下，传动机构的质量和传动惯量应尽可能小；2.刚度大；3.选择适当的阻尼；4.系统传动部件的静摩擦力应尽可能小，动摩擦力变化曲线的斜率应尽可能是尽量小的正斜率，若是负斜率，传动过程中容易产生爬行，传动精度降低，系统寿命减少。四、机械传动技术的要求机电一体化技术中机械传动设计总体要求具有良好的伺服性能，机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。第二章机械传动技术2.2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2.3

导向机构目

录导轨的组成和作用1机电一体化系统对导轨的要求2导轨的分类和特点3一、导轨的组成和作用一、导轨的组成和作用作用：支承和导向

二、机电一体化系统对导轨的要求1.导向精度高2.耐磨性好取决于导轨的结构、材料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力情况等3.足够的刚度4.良好的运动的灵活性和低速运动的平稳性5.对温度的敏感性和结构工艺性好导轨对温度变化的敏感性，取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择。三、导轨的分类和特点导轨的分类直线运动导轨回转运动导轨按运动轨迹主动导轨移置导轨进给运动导轨按运动性质三、导轨的分类和特点导轨的分类开式导轨闭式导轨按结构特点流体介质摩擦导轨滑动导轨按接触面的摩擦性质•

静压导轨•

动压导轨•

普通滑动导轨滚动导轨三、导轨的分类和特点导轨的分类滑动导轨滚动导轨三、导轨的分类和特点导轨的分类滚动导轨直线滚动导轨第二章机械传动技术2.3

导向机构目

录导轨的组成和作用1机电一体化系统对导轨的要求2导轨的分类和特点3四、导轨副应满足的基本要求导轨副应满足的基本要求4导轨的调整方法5导轨副的材料选择6一、导轨的组成和作用一、导轨的组成和作用作用：支承和导向

二、机电一体化系统对导轨的要求1.导向精度高2.耐磨性好取决于导轨的结构、材料、摩擦性质、表面粗糙度、表面硬度、表面润滑及受力情况等3.足够的刚度4.良好的运动的灵活性和低速运动的平稳性5.对温度的敏感性和结构工艺性好导轨对温度变化的敏感性，取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择。三、导轨的分类和特点导轨的分类直线运动导轨回转运动导轨按运动轨迹主动导轨移置导轨进给运动导轨按运动性质三、导轨的分类和特点导轨的分类开式导轨闭式导轨按结构特点流体介质摩擦导轨滑动导轨按接触面的摩擦性质•

静压导轨•

动压导轨•

普通滑动导轨滚动导轨三、导轨的分类和特点导轨的分类滑动导轨滚动导轨三、导轨的分类和特点导轨的分类滚动导轨直线滚动导轨四、导轨副应满足的基本要求导轨副应满足的基本要求耐磨性导向精度疲劳和压溃刚度低速运动平稳性结构工艺性五、导轨的调整方法导轨的调整方法镶条法压板法六、导轨副的材料选择导轨副的材料选择钢铸铁有色金属塑料第二章机械传动技术2.4

执行机构目

录执行机构作用和要求1执行机构的原理与分类2微动执行机构34工业机器人末端执行器特种末端执行器3一、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、执行机构的原理和分类原理通过电信号的输入和输出来实现机械运动的控制。二、执行机构的原理和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三、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4-62三、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。三、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-运动件四、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。四、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。机械夹持器四、工业机器人末端执行器机械夹持器圆弧开合型夹持器

圆孤开合夹持器四、工业机器人末端执行器机械夹持器圆弧平行开合型夹持器圆弧平行开合型夹持器四、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五、特种末端执行器

特种末端执行器五、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—空气净化过滤器五、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。五、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。五、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读书与做人一、导轨的作用作用：支承和导向

二、读书的作用丰富阅历提高智商增强学习能力塑造心态三、读书与做人价值观塑造品德提升阅读可以使个人培养出行动和生活中的优秀品质。读书使人意识到自己的内心情感和选择，逐渐形成合适的个人价值观。四、总结