第二章机械传动.ppt

1、1，1，零件、元件、组合零件：所有最基本的制造单位本体，无法从机器分离。各种机器常用的零件称为通用零件。特定机器中使用的零件称为特殊零件。元件：由一个或多个零件组成的硬质储存格本体。组合：由多个零件组成的组合单位本体。第二章机电一体化系统的机械传动，第二章，机械、机构、机械的三个茄子特征：1，由多个元件组成的第二章，各个元件之间有一定的相对运动。预期的机械运动3、能够执行有效的机械操作或转换能量的多零部件组合称为机构。3，机构和机器的区别：机构只有一个零部件系统，机器除了零部件系统外，还包含传记、液压等其他设备。机构仅用于传递运动(或改变运动形式)和力，机器除了具有运动和力外，还具有转换或传递

2、能量、材料和信息的功能。机器：机器和机构的总称，零件，元件，机构，机器，配置，配置，3、滚动部分：位于原始动机和执行部分之间，用于完成运动形式。运动和动力参数转换的组成部分。4.控制部分：以一定的顺序和规律的运动完成机器的原始部分、传动部分、工作部分给定的工作循环。某些复杂性还包括辅助部分，例如冷却系统、润滑系统等。5，3，机器必须满足的基本要求(1)，必须实现预定的使用功能，工作可靠，机构精简。(2)经济性、安全性、可靠性、生产率、效率、能耗降低、原材料和辅助材料节约、管理和维修成本低。(3)操作方便，操作方式符合人们的心理和习惯，尽量减少噪音，防止有毒、有害介质泄漏、气体美化等。(4)对其

3、他用途和使用环境的适应性强(例如，容易拆卸、安装、容易移动等)。6，4，机械传动的概念机械(机械)制造成功后，必须能完成设计者提出的要求。也就是说，为了达到转换和传递能量、材料和信息的目的，进行机械运动。机器通常以一定的方式徐璐连接各种机构或组件，当原动机(马达、内燃机等)驱动机器时，其运动和动力将分阶段从机器的一部分传送到连接的另一部分，最终到达执行机构完成机器的使命。利用零部件和机构将运动和动力从机器的一部分传递到另一部分的中间部分称为机器传动。7，*根据目前的技术发展水平，机器传动链还不能完全取消。但是机电一体化机械系统中的机械传动不仅成为运动转换和力或力矩转换的转换器，也成为伺服系统的

4、重要组成部分，必须根据伺服控制的要求进行设计和选择。因此，在一般情况下，应尽量减少传动链。8，机电一体化机械系统机械传动的主要性能取决于传动类型、方法、精度、动态特性和可靠性等。伺服控制还必须考虑对伺服系统精度、稳定性和速度的影响。传动链的要求：考虑了小型、轻型、高速、低冲击振动、低噪声、高可靠性等三个研究茄子主要结构：传动机构：伺服系统相关精度、稳定性、快速响应等伺服特性。导向机构：考虑低速爬行现象。执行器：考虑灵敏度、精度、迭代、可靠性。9，影响机电一体化系统传动链的性能因素：(1)载荷的变化载荷包括工作载荷、摩擦载荷等。要合理选择驱动电机和传动链，以适应负荷变化。(2)驱动链惯性不仅影响

5、电动机的静止特性，还影响控制的速度和速度偏差的大小。(3)传动链固有频率固有频率影响系统谐振和传动精度。(4)间隙、摩擦、润滑和温度升高会影响传动精度和运动稳定性。10，传动机构的基本要求：(1)传动机构的质量和转动惯量尺寸较小，但不影响系统刚度。转动惯量会议增加了系统机械负荷。系统响应速度慢，灵敏度低。系统的固有频率降低，产生共振。降低传记部分的谐振频率。(2)刚度越大，伺服系统的动态损耗越小。刚度越大，机器的固有频率越高，振动就越不容易。刚度越大，闭环系统的稳定性越高。(3)机械系统产生共振时，系统中的阻尼越大，最大振幅越小，衰减越快。但是阻尼比赛要选择适当的阻尼，因为系统会失去动量，增加

6、稳态误差，降低精度。(4)静摩擦小，动摩擦必须是小的斜率。也可以爬行。11，2.1概述，1，传动系统的概念和任务传动系统是将动力装置生成的机械能传送给执行机构的中间设备。动力系统的任务：1，降低或提高动力机输出速度，以满足执行机构的要求。2、在用动力装置调节速度不方便或不经济的时候，采用变速传动，满足执行机构的变速要求。3、将动力机输出的扭矩转换为执行器所需的扭矩或力。12，4，将动力机器输出的等速旋转运动转换为以执行机构要求的速度恒定变化的运动(移动或平面运动)。5、一个或多个动力装置驱动相同或不同速度的多个执行机构。6.由于机体外形、尺寸限制，执行机构直接与动力装置连接，渡边杏时也要连接到

7、传动装置。13，2，伺服机械驱动系统的指标伺服系统是指以机械动量为控制对象的自动控制系统，也称为伺服系统。伺服系统中使用的机械传动装置。简称伺服机械传动系统。伺服机械传动系统是整个伺服系统的组成部分。它用于传递扭矩、旋转速度和运动平移，以匹配伺服电动机和载荷之间的扭矩和旋转速度。14，伺服电动机输出轴的高速、低扭矩转换为载荷轴所需的低速、高扭矩或旋转运动通常转换为直线运动。伺服机械传动系统的大功率传动必须考虑强度、刚度、精度、转动惯量、摩擦、阻尼等因素。低功耗传动装置主要考虑精度、惯性、摩擦、刚度、阻尼等因素。15，基本指标1。传动精度传动精度主要由传动部的制造误差、装配误差、传动间隙和弹性变

8、形引起。2.对于响应速度伺服系统，数据计算和处理的速度比机构的运动速度快得多。机械传动系统的响应主要取决于加速度。从传动系统的角度来看，在不影响系统刚度的情况下，主要通过减少摩擦力矩、降低机械部件的质量、减少电动机负荷和转动惯量来提高系统的传动效率。16，3。稳定性伺服系统不仅需要正常状态误差小，还需要与振动、热量和许多其他环境因素相关的稳定工作、动态质量。提高传动系统的抗震能力需要提高传动系统的固有频率，一般应大于50100Hz，提高系统的阻尼能力。17，2.1.3伺服机器传动系统的传动特性，1转动惯量转动惯量是物体旋转时惯性的测量，转动惯量牙齿越大，物体的旋转状态就越不容易改变(变速)。过

9、度的转动惯量影响：1)，马达的机械负载增加2)，减缓机械传动系统的响应。3)、降低系统的阻尼比，提高系统的振动，降低稳定性。4)降低机械传动系统的固有频率容易发生共振，限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度。但是惯性的适当增加有利于改善低速爬行。，18，(1)圆柱转动惯量(kgm2)格式的M质量，单位为KG；r圆柱半径，M长度L单位的圆柱质量为密度，钢密度为7.8103KGM3。接近圆柱的零件(例如齿轮、联接器、螺钉和轴)都可以进行转动惯量计算(或估算)。19，(2)将线条轴转换为电动机轴的转动惯量(延伸到后轴)形式的I电动机轴到线条轴的总传动比JS螺杆的转动惯量。20，(3)直线移动工作台

10、转换为螺杆的转动惯量图中所示，簧片L的螺纹驱动质量为M(包括工件质量)的工作台往返移动，螺杆的转动惯量形式转换，L为螺纹簧片，单位为M；m表和工件的质量，单位kg。21，(4)螺杆传动时，传动系统将转换为电动机轴的总转动惯量形式的J1小齿轮轴和电动机轴的转动惯量(J1小齿轮轴和电动机轴)。J2齿轮转动惯量；JS螺丝转动惯量；l螺杆节距；M表和工件质量，22，(5)齿轮齿条传动时，工作台在小齿轮轴的转动惯量过程中转换为R 1齿轮节圆半径(单位M)。M 11台及工件质量，单位kg。23，(6)在齿轮齿条传动中，传动系统转换为电机轴的总转动惯量格式的J1，J2分别是I轴和轴及其上方的齿轮转动惯量I

11、1传动比；m表和工件质量；R 11齿轮z索引圆半径。24，(7)工作台转换为钢带传动轴的转动惯量m表和工件质量(单位KG)。w驱动轴的角速度，单位s-1；u工作台移动速度(以毫秒为单位)。25，实例2-1对齿轮传动，得出电机轴的总等效转动惯量转换。26，示例2-2显示了1进给工作台、DC伺服电动机M、制动B、工作台A、齿轮G1 G4和轴1、2的数据，如表2-1所示，表2-1所示，表质量(包括工件)mA=300kg千克您要将牙齿器转换为马达轴。27，分析：如下所示(问题解决参考示例)(1)确定所有负荷与电动机轴的等效转动惯量(电动机自身转动惯量除外)，28，(2)确定电动机轴的总等效转动惯量(包

12、括电动机自身转动惯量)，(3)是否匹配惯性，29，3时，对电机的灵敏度和响应时间有很大影响。也可以防止伺服放大器在正常曹征范围内工作。小惯性直流伺服电动机的惯性量比kgm2低。也就是说，由于扭矩/惯性比率大，机器时间常数小，加速和减速能力强，动态性能好，响应快。缺点：使用小惯性电动机时，容易发生对电源频率的反应共振，在间隔、死亡时容易发生振动或运动，因此，提出了“惯性匹配原则”牙齿，需要在数控机床伺服进给系统中引入大惯性电动机。30，2)对于使用大惯性直流伺服电动机的伺服系统，通常建议使用0.25 1的大惯性是相对较小的惯性。数字=0.1O.6 kgm2。特征：1，惯性、扭矩大，速度低，能提供

13、额定扭矩，不需要传动装置，直接与滚珠丝杠连接，惯性载荷的影响小，速度调节范围大。2，最大100min的热时间常数比小型惯性电动机的热时间常数23min长得多，允许长时间过载，即过载能力。3、扭矩/惯性比比一般马达高、小的惯性马达低，其速度足够使用。因此，使用牙齿电机，可以获得良好的调速范围和刚度和动态性能。因此，在现代数控机床中的应用比较广泛。31，2摩擦可以分为三种茄子类型：静摩擦、库仑摩擦和粘性摩擦(动摩擦=库仑摩擦粘性摩擦)。负载处于静止状态时，摩擦力为静摩擦力，随外力的增加而增加，最大值发生在运动前的瞬间。运动开始时静摩擦消失，静摩擦立即下降为库仑摩擦，大小常数F=mg，随着运动速度的

14、增加，摩擦力线性增加。此时，摩擦是粘性摩擦(与速度成比例的阻尼称为粘性阻尼)。由此可见，只有粘性摩擦是线性的，静摩擦和库仑摩擦都是非线性的。32，摩擦的主要影响：降低系统的响应速度。系统的动态延迟和系统故障发生非线性区域，即接近低速时发生爬行。机电一体化伺服驱动器系统的摩擦力主要发生在导轨对上，摩擦特性因材料和表面形状的不同而有很大差异。金属滑动摩擦导轨容易产生爬行现象，低速稳定性差。滚动轨道接近塑料轨道特性。滚动轨道、塑料轨道和静压轨道不会产生爬行。33，使用时，应尽量减小静摩擦和动摩擦之间的差异，应尽量减小动摩擦，使正斜度较小的变化，即粘性摩擦最小化。适当增加系统的惯性J和粘性摩擦系数F有

15、助于改善低速爬行现象，但增加惯性会降低伺服系统的响应性能。增加粘性摩擦系数也会增加系统的稳态误差，因此在设计时需要优化处理。经验表明，克服摩擦力所需的电动机转矩Tf和电动机额定转矩TK之间的关系为0.2TKTf0.3 TK，因此，必须最大限度地提高摩擦力，节约电动机转矩以驱动载荷。以34，3爬行方式爬行的区域是静摩擦变化的非线性区域，非线性区域越大，爬行现象越严重。如图2-10所示，是典型的机械输送系统模型。螺丝1牙齿在做非常低的等速动作时，工作台2可能会出现快速或跳跃的动作。这称为爬行。35，1)爬行的原因和过程均匀运动的主要动物1，通过压缩弹簧推动静止的运动部3，运动部3牙齿逐渐增大的弹簧

16、力小于静摩擦F时3保持不动。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，在弹簧力大于f之前，3不会开始运动。动摩擦随着动摩擦系数的减小而变小，3的速度相应地增加，弹簧相应地增加，作用于3的弹簧力逐渐减小，3产生负加速度，速度减慢，动摩擦相应地增加，速度停止3牙齿运动，活动1重新压缩弹簧，然后爬，36，根据上述分析，低速进给爬行现象的发生主要是进给系统的刚度K越小，爬行就越容易。运动速度太低。37，2)不爬行的临界速度临界速度为以下估算式F -静态、动摩擦力的差异(N)；k驱动系统的刚度(n/m)；-阻尼比；m从动轮的质量(kg)。以下两个茄子观点有助于降低临界速度和增加进给率范围。适当增加系统的惯性J和粘性摩擦系数F有助于改善低速爬行现象，但增加惯性会降低伺服系统的响应性能。增加粘性摩擦系数也会增加系统的稳态误差，因此在设计时需要优化处理。38，3)在实际工作中消除爬行现象的方法提高了传动系统的刚度。减小传动螺杆的长度(例如适当的粗传动螺杆的直径)，减小和消除每个传动对之间的间隙。b最小化传动链，减少传动零件的数量和弹性变形量。c合理分配传动比，大部分传动部的力小，变形小。对于d螺纹螺母机构，必须使用全螺母结构来提高螺纹螺母的接触刚