第2章 机械部件
合集下载
机械设计第二章
破坏正常工作条件引起的失效 胶合
打滑、共振、
机械电子工程学院
机械零件失效的实例：
齿轮轴断裂 整体塑变
轮齿磨损
机械电子工程学院
机械零件失效的实例：
齿轮轮齿折断
轴承内圈破裂
轮齿塑性变形
机械电子工程学院
轴承外圈塑性变形
机械零件失效的实例：
被联件拉断
被联件相对滑移
机械电子工程学院
轴瓦磨损
齿面接触疲劳
机械电子工程学院
2. 经验设计
根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。如：箱
体的结构设计
2016/12/27
48
机械电子工程学院
3. 模型实验设计
把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺
寸样机进行实验。如：飞机、桥梁的风洞实验。
机械电子工程学院
第八节 机械零件设计的一般步骤
机械电子工程学院
机械电子工程学院
四、质量小的要求
减小零件质量的好处： 节约材料。 减小惯性；改善机器的动力性能。 便于运输。
机械电子工程学院
五、可靠性要求
机械零件设计过程中存在不确定因素 参数不确定性：尺寸参数（制造精度） 设计参数（数据不足）
模型不确定性： （1）材料各向同性；
（2）小变形及线弹性；
（3）简化的简支梁； （4）圆柱体接触； （5）齿轮都是刚性体。
编制技术文件
第二节
机器的运动学设计
设计机器的一般程序
根据确定的结构方案 确定原动件参数（功率、转速、线速度） 确定各运动部件的运动参数（转速、速度、加速度）
机器的动力学计算
计算各主要零件所受的名义载荷
零件的工作能力设计
依据零件的设计准则和名义载荷，确定零部 件的基本尺寸
机电一体化系统设计_第二章机械部件选择与设计
d) 弹簧式自动预紧调整
但结构复杂、轴向刚度较差、适合清载场合。
（3）选择滚珠丝杠副支承方式
为了提高滚珠丝杠传动副的支承刚度，从而提高传 动精度，滚珠丝杠副支承方式具有下属四种方式。
a) 单推--单推式支承
特点：两端止推轴承可使滚珠丝杆产生预拉伸力， 提高了丝杆安装刚度，预拉力越大，轴承寿命降低。
3）滚珠丝杠副的选择设计验算步骤
依据最大工作载荷(N)或平均工作载荷(N)作用下的使用寿命T(h)、 丝杆有效工作行程(mm)、丝杠转速(r/min)或平均转速(r/min)、滚 道硬度HRC以及工况等实际工作条件，进行一系列的验算。 〃 承载能力计算与滚珠丝杠副型号选择 在最大静载荷和动载荷条件下，进行弯曲强度、接触应力强度、 疲劳强度等验算，综合决定选择滚珠丝杠副型号。 〃 压杆稳定性验算或校核 压杆稳定性验算或校的基本要求是不影响滚珠丝杠副的精度和 变形附加载荷产生的摩擦阻力超过极限值。 〃 刚度验算 结构刚度（支承方式相关）和接触刚度（导轨滚道）。 **由此才能完成滚珠丝杠副的选择设计工作。
滚珠丝杠副的四种支承方式及其特点
（4）滚珠丝杠副的制动装置
作用：在垂直安装或在高速移动定位时，防止滚珠 丝杠副逆转发生不安全事故或定位不可靠（无自锁能 力）。 常用：超越离合器、双推式电磁离合器（制动器）。
2 1
6 7
3
4
5
4 3 2 1
超越离合器
双推式电磁离合器
超越离合器的工作原理
超越离合器是利用主动件和从动件的转速变化或回转方 向变换而自动接合和脱开的一种离合器。当主动件带动从 动件一起转动时，称为结合状态；当主动件和从动件脱开 以各自的速度回转时，为超越状态。
超越离合器具有以下功能 a.在快速进给机械中实现快慢速转换、超越功能。 b.实现步进间隙运动和精确定位的分度功能。
机器人学_第2章_机器人机械结构
• 电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
29
腕部俯仰
关节型机器人传动 系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
30
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
上料道与下料道分 别设在机床的两侧， 双臂能同时动作， 两臂同步沿横梁移 动，缩短辅助时间
b.双臂交叉配置，
两臂轴线交于机床 的中心，两臂交错 伸缩进行上下料， 并同时沿横梁移动
c.双臂交叉配置，
悬伸梁式，横梁长 度较a,b短，双臂位 于横梁的同一侧
5
(2).双臂悬挂式（b）
双臂回转型，双 臂交叉且绕同轴 回转，分别负责 上下料（主要是 盘状零件），只 需一个动力源， 结构紧凑，动作 范围大
第2章 机器人的机械结构
2.1 机身和臂部 2.2 腕部和手部结构 2.3 传动部件设计
1
2.1 机身和臂部
• 一.机身和臂部的作用
• 机身是直接连接支承传动手臂和行走机 构的部件，机身可以是固定的，也可以 是行走式的
• 手臂部件用来支承腕部（关节）和手部 （包括工件和工具），并带动它们在空 间运动
• 远距离传动手腕：
–有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装 置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕 的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现 三个自由度的运动。
44
1）液压直接驱动BBR手腕图例：
回转 R
俯仰 B
偏转 B
45
2）. 单回转腕部 结构示例
46
3）双回转油缸驱动手腕
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
29
腕部俯仰
关节型机器人传动 系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
30
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
上料道与下料道分 别设在机床的两侧， 双臂能同时动作， 两臂同步沿横梁移 动，缩短辅助时间
b.双臂交叉配置，
两臂轴线交于机床 的中心，两臂交错 伸缩进行上下料， 并同时沿横梁移动
c.双臂交叉配置，
悬伸梁式，横梁长 度较a,b短，双臂位 于横梁的同一侧
5
(2).双臂悬挂式（b）
双臂回转型，双 臂交叉且绕同轴 回转，分别负责 上下料（主要是 盘状零件），只 需一个动力源， 结构紧凑，动作 范围大
第2章 机器人的机械结构
2.1 机身和臂部 2.2 腕部和手部结构 2.3 传动部件设计
1
2.1 机身和臂部
• 一.机身和臂部的作用
• 机身是直接连接支承传动手臂和行走机 构的部件，机身可以是固定的，也可以 是行走式的
• 手臂部件用来支承腕部（关节）和手部 （包括工件和工具），并带动它们在空 间运动
• 远距离传动手腕：
–有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装 置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕 的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现 三个自由度的运动。
44
1）液压直接驱动BBR手腕图例：
回转 R
俯仰 B
偏转 B
45
2）. 单回转腕部 结构示例
46
3）双回转油缸驱动手腕
化工原理第二章-流体输送机械
w2 w2 w2 c2小，泵内流动阻力损失小
c2 c2
c2
uuu222
前径后弯向弯叶叶叶片片片
3) 理论流量
H T
u22 g
u2ctg2 gD2b2
若离心泵的几何尺寸（b2、D2、β2）和转速n一定，则式可表示
为
表示HT∞与QT呈线性关系，该直线的斜率与叶 片形状β2有关，即 β2>90°时，B<0, HT∞随QT的增加而增大。 β2=90°时，B=0, HT∞与QT的无关。 β2<90°时，B>0, HT∞随QT的增加而减少。
Ne
轴功率 N ：电机输入到泵轴的功率，由于泵提供给流 体的实际扬程小于理论扬程，故泵由电机获得的轴功并不 能全部有效地转换为流体的机械能。
N Ne
有效功率 Ne：流体从泵获得的实际功率，可直
接由泵的流量和扬程求得
Ne = HgQρ
N QH 102
电机
泵
2. 离心泵特性曲线及其换算
用20C清水测定
包括 ：H~Q曲线(平坦型、陡降型、 驼峰型) N~Q曲线、 ~Q曲线
QgH
N
由图可见： Q，H ，N，
有最大值。
思考： ➢ 离心泵启动时均关闭 出口阀门，why？ ➢为什么Q＝0时，N0？
０2
高效区
与最高效率相比， 效率下降5％～8％
设计点
3.离心泵性能的改变和换算
1）液体性质的影响 （1）密度:
思考：泵壳的主要作用是什么？
①汇集液体，并导出液体； ②能量转换装置
轴封装置：离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴与泵 壳之间的密封。
作用：防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气 漏入泵内。
《汽车构造》第二章曲柄连杆机构
3）按排列形式分
直列式（＜6缸），V型＞8缸），水平对置式 优缺点： 优缺点： 直列式：结构简单、长度、 高度较大（垂直、倾斜、 水平）。 V型：刚度大、缩短发动 机的长度、高度、质量。 水平对置式：高度最小、 使轿车和大客车总布置更 方便。
(c)水平对置式 水平对置式
(a)直列式 直列式
(b)V型 型
2.活塞的变形与防治措施 2.活塞的变形与防治措施
活 塞 受 力 情 况
采用的措施： 采用的措施：
（1）冷态下,将活塞裙部加工成断面为长轴垂直于活塞销的 椭圆。
采用的措施： 采用的措施：
（2）上小下大的阶梯形、近似圆锥形、阶梯型或 桶形（任何情况下都能得到良好润滑，但加工困难）。
采用的措施： 采用的措施：
扭曲环
锥面环
梯形环
桶面环
气环的泵油作用
活塞 汽 汽 活塞
缸
缸
2.油环 2.油环 种类 普通油环
上刮片
组合油环
示 意 图
刮片
油环的刮油作用
2.2.3 活塞销
作用： 作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传递给连杆。 材料与工艺: 材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
1.活塞销的形状 1.活塞销的形状
1.连杆的结构 1.连杆的结构
连杆主要由连杆 小头、连杆杆身、连 杆螺栓、连杆大头、 连杆轴瓦和连杆盖等 组成
2.1 机体组
机体是构成发动机的骨架，是 发动机各机构和各系统的安装基础， 其内、外安装着发动机的所有主要 零件和附件，承受各种载荷。因此， 机体必须要有足够的强度和刚度。 机体组由汽缸体、曲轴箱、 汽缸盖、汽缸垫和油底壳等固定机 件组成。
图2-1 机体组的组成部件 1—汽缸盖； 2—汽缸体； 3—汽缸垫； 4—汽缸体—曲轴箱； 5—油底壳
机电一体化(第2章 机械系统)
机械系统部件的设计要求
与一般的机械系统设计要求相比，机电一体化系统 的机械系统要求定位精度高，动态响应特性好（即响应要 快，稳定性要好），为达到要求，在设计中常提出无间隙、 低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等 要求。为达到上述要求，主要从以下几方面采取措施：
（1）单推-单推式
可预拉伸安装，预紧力大， 轴向刚度较高。
简易单推-单推式支承
（2）双推-双推式
轴向刚度最高，适于高刚度、 高速、高精度的丝杠传动。 对丝杠热变形敏感。
（3）双推-简支式
预紧力小，寿命长，常用 于中速、高精度的长丝杠 传动系统。注意丝杠热变 形影响。
（4）双推-自由式
承载能力小，轴向刚度低，多用于 短程、轻载、低速的垂直安装。
4) 缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支承变形的 措施； 5) 提高刚度 改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振 动、降低噪声。选材上；结构轻型化、紧密化。
这些措施反映了机电一体化系统设计的基本特点。
二、机械传动部件的选择与设计
机械传动部件的主要功能是传递转矩和转速，它实质上 是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在 转矩与转速方面得到最佳匹配。
（3）谐振频率 包括机械传动部件在内的弹性系统，若不计 阻尼，可简化为质量-弹簧系统，为多自由度系统，有第一谐振 频率和高阶谐振频率等。当外界传来的激振频率接近或等于系 统固有频率时，系统产生谐振，不能正常工作。
还有电气驱动部件的谐振频率。
（4）摩擦 摩擦分为粘性摩擦、库仑摩擦和静摩擦。
实际机械导轨的摩擦特性随材料和表面状态的不同有很 大的不同。
（一）机械传动部件的功能要求及常用的传动部件
机械传动部件的传动类型、传动方式、传动刚性以及传 动可靠性对机电一体化系统的精度、稳定性和快速响应性有重 要影响。机电一体化系统设计时，需要选择传动间隙小、精度 高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件。
与一般的机械系统设计要求相比，机电一体化系统 的机械系统要求定位精度高，动态响应特性好（即响应要 快，稳定性要好），为达到要求，在设计中常提出无间隙、 低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等 要求。为达到上述要求，主要从以下几方面采取措施：
（1）单推-单推式
可预拉伸安装，预紧力大， 轴向刚度较高。
简易单推-单推式支承
（2）双推-双推式
轴向刚度最高，适于高刚度、 高速、高精度的丝杠传动。 对丝杠热变形敏感。
（3）双推-简支式
预紧力小，寿命长，常用 于中速、高精度的长丝杠 传动系统。注意丝杠热变 形影响。
（4）双推-自由式
承载能力小，轴向刚度低，多用于 短程、轻载、低速的垂直安装。
4) 缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支承变形的 措施； 5) 提高刚度 改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振 动、降低噪声。选材上；结构轻型化、紧密化。
这些措施反映了机电一体化系统设计的基本特点。
二、机械传动部件的选择与设计
机械传动部件的主要功能是传递转矩和转速，它实质上 是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在 转矩与转速方面得到最佳匹配。
（3）谐振频率 包括机械传动部件在内的弹性系统，若不计 阻尼，可简化为质量-弹簧系统，为多自由度系统，有第一谐振 频率和高阶谐振频率等。当外界传来的激振频率接近或等于系 统固有频率时，系统产生谐振，不能正常工作。
还有电气驱动部件的谐振频率。
（4）摩擦 摩擦分为粘性摩擦、库仑摩擦和静摩擦。
实际机械导轨的摩擦特性随材料和表面状态的不同有很 大的不同。
（一）机械传动部件的功能要求及常用的传动部件
机械传动部件的传动类型、传动方式、传动刚性以及传 动可靠性对机电一体化系统的精度、稳定性和快速响应性有重 要影响。机电一体化系统设计时，需要选择传动间隙小、精度 高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大的传动部件。
发动机第2章曲柄连杆机构与机体组件讲义教材
二、组成
1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组
2022/2/24
2
三、工作条件
高温、高压、高速和 化学腐蚀。
承受机械载荷：
1、气体压力、惯性力、 离心力、摩擦力;
2、汽车行驶中产生的 冲击力。
2022/2/24
3
2.1.1 机体
1.作用：整个发动机的“骨骼”，支承所有零部
件。
2.构造特点：
教学目标与要求
• 掌握机体组件组成与结构特点 • 掌握曲柄连杆机构组成，各部件的作用、结
构与工作原理 • 掌握多缸四冲程内燃机的工作过程分析 • 了解可变气缸控制技术
2022/2/24
1
一、功用
将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动 的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴 的旋转运动而对外输出动力。
53
3）连杆大头（分整体式和分开式两 种；分开式又有平分和斜分两种）
连杆装配标志 机油喷孔
平分：多用 于汽油机； 斜分：多用 于柴油机。
连杆盖装配标志
2022/2/24
平分
斜分
54
➢连杆大端定位
1）连杆螺栓定位：依靠连杆螺栓的光圆柱部分与 螺栓孔的配合来定位。其定位精度较差，用于切口 连杆。 2）锯齿形定位：依靠接合面的齿形定位。 3）套或销定位：依靠套或销与连杆体（或盖）的 孔紧配合定位。 4）止口定位。
51
4. 连杆
2022/2/24
52
连杆
(1)作用：连接活塞与 曲轴，并传递动力。
(2)材料
(3)构造：
1）连杆小头（衬套 ）
2）连杆杆身（“工” 字形断面 ）
1-连杆衬套 2-连杆小头 3-连杆杆身 4-连杆螺钉 5-连杆大 头 6-连杆轴瓦 7-连杆盖 8-连杆轴瓦凸键 9-凹槽
第2章 机械设计总论
1第二章机械设计总论一、选择题1－1 机械设计课程研究的内容只限于____________。
（1）专用零件和部件（2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件（3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件（4）标准化的零件和部件1－2 下列8种机械零件：螺旋千斤顶中的螺杆，机床的地脚螺栓，车床的顶尖，减速器中的齿轮，拖拉机发动机的气缸盖螺栓，船舶推进器上的多环推力轴承，颚式破碎机上的V带轮，多气缸内燃机曲柄轴上的盘形飞轮。
其中有__________是通用零件。
（1）3种（2）4种（3）5种（4）6种1－3 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。
其中有___________是专用零件。
（1）3种（2）4种（3）5种（4）6种1－4 下列四种叙述中___________是正确的。
（1）变应力只能由变载荷产生（2）静载荷不能产生变应力（3）变应力是由静载荷产生的（4）变应力是由变载荷产生的，也可能由静载荷产生1－5 发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的应力比r为___________。
（1）0.24 （2）－0.24（3）－4.17 （4）4.171－6 发动机连杆横截面上的应力变化规律如题1－5图所示，则其应力幅σa和平均应力σm分别为___________。
题1－5图（1）σa＝-80.6MPa,σm=49.4MPa（2）σa=80.6MPa,σm=-49.4MPa（3）σa=49.4MPa,σm=-80.6MPa （4）σa=-49.4MPa,σm=-80.6MPa1－7 变应力特性可用σmax、σmin、σm、σa、r等五个参数中的任意___________来描述。
（1）一个（2）两个（3）三个（4）四个1－8 零件的工作安全系数为___________。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设计方法
①设计条件。工作载荷F(单位为N)或平均工作载荷Fm(单位为N)；使用寿
命Lh′(单位为h)；丝杠工作长度L(单位为m)；丝杠转速n(单位为r/min)；滚
道硬度及工况。 ②设计步骤。根据设计条件，经过计算，选择合适的滚珠丝杠参数。
回首页
机电一体化
回首页
机电一体化
回首页
机电一体化
例 试设计一数控机床工作台用滚珠丝杠副。已知平均载荷Fm＝3600N，丝杠
机电一体化
（3）双推—简支式（一端固定，一端游动）
一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合，另一端仅安装 深沟球轴承，其轴向刚度较低，丝杠有膨胀的余地。 使用时应注意减少丝杠热变形的影响。双推端可预拉伸 安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、传动精度较 高的长丝杠传动系统。
回首页
机电一体化
（4）双推—自由式
(1)双螺母螺纹预紧调整式
1-锁紧螺母；2-调整螺母；3、4-滚珠螺母
螺母3的外端有凸缘，而螺母4的外端虽无凸缘，但制有螺纹，并通过 二个圆螺母固定。调整时旋转圆螺母2消除轴向间隙并产生一定的预紧力， 然后用锁紧螺母1锁紧。
预紧后两个螺母中的滚珠相向受力，从而消除轴向间隙。其特点是结 构简单、刚性好、预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。
因受力较小， 两端均采用角接触 球轴承
轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力。
其特点是轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大，但 轴承寿命比双推—双推式低。
回首页
机电一体化
（2）双推—双推式（两端受双向推力）
两端分别安装止推轴承与深沟球轴承的组合，并施加预紧 力，其轴向刚度最高。 该方式适合于高刚度、高转速、高精度的精密丝杠传动系 统。但随温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承 的预紧力不对称。 回首页
机电一体化
第2章 机械系统（部件）
机电一体化系统的机械部件，受控制器的控制。 完成一系列机械运动的机械和（或）与机电部件相 互联系的系统。 概括地讲，机电一体化系统中的机械系统主要包括 以下五个部分：
回首页
机电一体化
机电一体化系统中的机械系统五个部分
传动机构（部件）
主要功能是传递运动和能量，实际上是一种转矩、转 速变换器。 机械传动部件对伺服系统的伺服特性有很大影响，已 成为伺服系统的一部分。
回首页
机电一体化
(5)单螺母变位导程自预紧式
在滚珠螺母体内的两列循环滚珠链之间，使内螺纹滚道在轴向制作 一个△l0的导程突变量，从而使二列滚珠产生轴向错位而实现预紧，预 紧力的大小取决于△l0 和单列滚珠的径向间隙。 其特点是结构简单紧凑，但使用中不能调整，且制造困难。
回首页
机电一体化
滚珠丝杠副支承方式
回首页
机电一体化
滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧
滚珠丝杠副在负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生 弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回，这种空回是非 连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。
单螺母丝杠副的间隙消除相当困难。实际应用中，常采 用以下几种调整预紧方法。
消除轴向间隙！
回首页
机电一体化
回首页
机电一体化
机械传动机构的主要功能、设计要求：
主要功能传递转速和转矩，改变速度大小。
实质上是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件 与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。
为确保传动精度和工作稳定性，机械传动部件设计要求：
1)转动惯量小；2)低摩擦；3) 阻尼适当；4)刚度大；5) 谐振频率高。
工作长度l＝1.25m，丝杠平均转速nm＝120r/min，每天开机6h，每年250个工 作日计，要求工作10年以上。丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58～62HRC， 丝杠传动精度要求为±0.03mm。 （1）求计算载荷
回首页
机电一体化
(3)双螺母垫片调整式
双螺母垫片预紧式 1-垫片； 2-螺母
调整垫片l 的厚度，可使两螺母2产生相对位移，以达到消除间隙、 产生预紧拉力之目的。其特点是结构简单、刚度高、预紧可靠，但使 用中调整不方便。
回首页
机电一体化
（4）弹簧式自动调整预紧式
弹簧自动调整预紧式
双螺母中一个活动另一个固定，弹簧使其始终具有产生轴向位 移的推动力，从而获得预紧力。 其特点是能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但 其结构复杂、轴向刚度低，适用于轻载场合。
回首页
机电一体化
大刚度 机电一体化机械系统要有足够的刚度，弹性变形要限 制在一定范围之内。弹性变形不仅影响系统精度，而且影 响系统结构的固有频率、控制系统的动态性能等。
小惯量
小惯量则可使控制系统的频带做的比较宽，快速性好、 精度高，还有利于减小用于克服惯性载荷的伺服电机的功 率，提高整个系统的稳定性、动态响应和精度。 大惯量会使机械负载增大、系统响应速度变慢、灵敏 度降低，使系统固有频率下降，容易产生谐振；使电气驱 动部分的谐振频率变低，阻尼增大。
回首页
机电一体化
尺寸系列
国际标准化组织(ISO／DIS3408-2-1991)和GB/T 17587.21998中规定：
公称直径(mm)：6，8，10，12，16，20，25，32，40， 50，63，80，100，125，160及200。 公称基本导程(mm)：1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12， 16，20，25，32，40。 尽可能 优先选用：2.5，5，10，20及40。
回首页
机电一体化
滚珠丝杠副的主要尺寸参数
公称直径（d0）:它指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠 球心的圆柱直径。它是滚珠丝杠副的特征（或名义）尺寸。 基本导程(Ph)(或螺距t)：它指丝杠相对于螺母旋转6.28弧度时，螺 母上基准点的轴向位移。 此外还有丝杠螺纹大径d1、丝杆螺纹底径d2、滚珠直径DW、螺母螺纹底径 D2、螺母螺纹内径D3、丝杠螺纹全长等。
回首页
机电一体化
高稳定性 稳定性即要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响， 抗干扰能力强。 例如某饮料灌装机，若每分钟灌装450瓶，每秒就需灌 装7.5瓶，此时已经很难看出瓶子的轮廓和机器的动作。 为了使每个瓶子都灌满，而且饮料中的气体不得溢出， 则要求机器在高速运行中十分平稳； 在瓶子高速运动的情况下，为了压盖机构灵巧、迅速的 压上盖子而不压碎瓶子，要求瓶子不得晃动，压盖机构的 动作也应准确、协调。 这些对机械的支架、传动等提出了很严格的要求。
回首页
机电一体化
机电一体化对机械系统的基本要求
机械系统使伺服电机和负载之间的转速与转矩得到 匹配，在满足伺服系统高精度、高响应速度、高稳定性 的前提下，还应该具有较大的刚度、较高的可靠性和重 量轻、体积小、寿命长等优点。 机电一体化中的机械系统除了满足一般机械设计的 要求以外，还必须满足机电一体化系统的各种特殊要求。 总体上讲，这些要求主要可归纳为以下5个方面：
导向机构
其作用是支承和导向，为机械系统中各运动装置能安 全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。 执行机构 根据指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操
作。
回首页
机电一体化
轴系 轴系由轴、轴承及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部 件组成。轴系的主要作用是传递转矩及回转运动，它直接 承受外力（力矩）。 机座或机架 机座或机架是支承其他零部件的基础部件。它既承受 其他零部件的重量和工作载荷，又起保证各零部件相对位 置的基准作用。
机电一体化
a）为单圆弧型
b）为双圆弧型
图2 螺纹滚道法向截面形状
外循环插管式和内循环反向器式两种类型。
回首页
机电一体化
滚珠丝杠副的精度等级
精度等级：根据GB/T17587.3-1998（与ISO 3408-3-1992同） 标准，将滚珠丝杠副的精度分成为1、2、3、4、5、7、10共七 个等级，最高级为1级，最低级为10级。 按实际使用要求，在每一精度等级内指定了导程精度的验 收检验项目，未指定的检验项目其导程误差不得低于下一级精 度的规定值
回首页
机电一体化
滚珠丝杠副的选择（设计）
在选用滚珠丝杠副时，必须知道实际的工作条件：
最大的工作载荷Fmax(或平均工作载荷Fcp)。使用寿命 T(h)、丝杠的工作长度(或螺母的有效行程) (mm)、丝杠 的转速n(或平均转速ncp)(r／min)、滚道的硬度HRC及丝杠 的工况。
回首页
机电一体化
回首页
机电一体化
高精度 精度是机电一体化产品的重要性能指标，高精度是 首要的、基本的要求。对其机械系统设计主要考虑执行 机构的位置精度，其中包括结构变形、传动误差和轴系 误差，另外还要考虑温度变化的影响等。
高响应性 快速响应，即要求机械系统从接受指令到开始执行指 令指定任务之间的时间间隔要短。 这样，控制系统才能及时根据机械系统实际运行情况 得到反馈信息，下达指令，使其准确的完成任务。
降低噪声。
回首页
机电一体化
1 丝杆螺母机构
丝杆螺母机构主要用来将旋转运动变为直线运动。
丝杆螺母机构有滑动摩擦和滚动摩擦之分。
滑动丝杠螺母: 机构结构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能。 但其摩擦阻力大、传动效率低（30%~40％）。 滚动丝杠螺母: 机构虽然结构复杂、制造成本高，但其最大优点是摩擦阻 力小、传动效率高（90％~95％)，因此在机电一体化产品设计 中得到广泛应用。 目前已成为精密数控机床、精密机械以及各种机电一体化 产品中不可缺少的传动机构。
回首页
机电一体化
(2)双螺母齿差预紧调整式
1-套筒；2-内齿轮；3-螺母；4-丝杠
丝杠4两端的两个螺母为螺母3，两螺母齿数相差一个齿，通过两端的 两个内齿轮2与其啮合，并用螺钉和定位销固定在套筒1上。 调整时先取下两端的内齿圈，当两个滚珠螺母相对于套筒同一方向转 动同一个齿后固定，则一个滚珠螺母相对于另一个滚珠螺母产生相对角位移， 使两个滚珠螺母产生相对移动，从而消除间隙并产生一定的预紧力。其特点 是可实现定量调整，即可进行精密微调(如0.002mm)，使用中调整较方便。