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1、1,第2章 機械部件的選擇與設計,概述 傳動部件 導向支承部件 旋轉支承 軸系部件 機座或架體,2,機械系統(tǒng)組成： 減速裝置、絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳動部件以及連桿機構、凸輪機構等非線性傳動部件 導向支承部件 旋轉支承部件 軸系及架體,為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性要求： 無間隙 低摩擦 低慣量,,2.0 機械部件的選擇與設計緒論,高剛度 高諧振頻率 適當?shù)淖枘岜?3,采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支承部件 縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度 選用最佳傳動比，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉動慣量，盡可能提高加速能力。 縮小反向死區(qū)誤差 改進支承及架體的結構

2、設計以提高剛性、減少振動、降低噪聲,,4,2.1 機械傳動部件的選擇與設計,常用的機械傳動部件： 螺旋傳動 齒輪傳動 同步帶傳動 高速帶傳動 各種非線性傳動部件,主要功能是傳遞轉矩和轉速，實質上是一種轉矩、轉速變換器。,,2.1.1 機械傳動部件及其功能要求,傳動機構技術要求： 1)精密化 2)高速化 3)小型化、輕量化,5,傳動機構及其功能（：為選擇）,6,絲杠螺母機構又稱螺旋傳動機構,用來將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋轉運動。 傳遞能量為主螺旋傳動機構的(如螺旋壓力機、千斤頂?shù)? 傳遞運動為主的螺旋傳動機構(如工作臺的進給絲杠) 調整零件之間相對位置的螺旋傳動機構,2.1.2

3、 絲杠螺母機構,7,絲杠螺母機構分為: 滑動摩擦機構和滾動摩擦機構。,滑動絲杠螺母機構結構簡單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低(3040)。,滾珠絲杠螺母機構雖然結構復雜、制造成本高，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高(9298)，,,,8,1)螺母固定、絲桿轉動并移動 2)絲桿轉動、螺母移動 3)螺母轉動、絲桿移動 4)絲桿固定、螺母轉動并移動 5)差動傳動方式,9,10,1滾珠絲杠副的組成及特點,滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機構，其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件滾珠。,2.1.3 滾珠絲杠傳動部件,11,優(yōu)點: 摩擦阻力矩小、傳動效率高

4、軸向剛度高(即通過適當預緊可消除絲杠與螺母之間的軸向間隙) 運動平穩(wěn); 定位精度和重復定位精度高; 不易磨損; 使用壽命長.,缺點:由于不能自鎖，具有傳動的可逆性，在用作升降傳動機構時，需要采取制動措施。,12,13,14,2滾珠絲杠副的典型結構類型,滾珠絲杠副的結構類型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向間隙的調整方法進行區(qū)別,(1)螺紋滾道型面(法向)的形狀及主要尺寸,15,(2)滾珠的循環(huán)方式 內循環(huán)和外循環(huán),內循環(huán)方式的優(yōu)點是 滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。 缺點是反向器加工困難、裝配調整也不方便。,16,浮動式反向器的內循環(huán)滾珠絲杠副。,1-

5、反向器；2-彈簧套；3-絲桿；4-碟簧片,17,外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時，離開絲桿螺紋滾道，在螺母體內或體外作循環(huán)運動。從結構上看，外循環(huán)有以下三種形式：,1)螺旋槽式,18,2)插管式,19,3)端蓋式,20,3滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù),公稱直徑：,基本導程 (或螺距)：,行程：,螺紋大徑： 絲桿螺紋小徑 滾珠直徑 螺母螺紋大徑 螺母螺紋小徑 絲桿螺紋全長,第一、第二和第三圈(或列)分別承受軸向載荷的50、30和20左右。因此，工作圈(或列)數(shù)一般取2.5(或2)3.5(或3)。滾珠總數(shù)N一般不超過150個。,21,4滾珠絲杠副的精度等級及標注方法,1)精度等級：根據(jù)GB/T17587

6、.3-1998（與ISO 3408-3：1992同）標準，將滾珠絲杠副的精度分成為1、2、3、4、5、7、10共七個等級，最高級為1級，最低級為10級。 2)標注方法：GB/T17587.1-1998規(guī)定滾珠絲杠的標識符號應按下圖給定順序排列的內容標注。,22,23,尺寸系列，國際標準化組織(ISODIS3408-2-1991)和GB/T 17587.2-1998中規(guī)定： 公稱直徑(mm)：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，160及200。 公稱基本導程(mm)：1，2，25，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40。

7、盡可能 優(yōu)先選用：2.5，5，10，20及40。,24,行程偏差的驗收檢驗項目（GB/T 17587.3-1998（與ISO3408-3：1992）同）,25,行程偏差和變動量（部分）,26,27,(1)雙螺母螺紋預緊調整式,結構簡單、剛性好、預緊可靠，使用中調整方便，但不能精確定量地進行調整。,1-鎖緊螺母；2-調整螺母；3、4-滾珠螺母,5 滾珠絲杠副軸向間隙的調整與預緊,28,(2)雙螺母齒差預緊調整式,可實現(xiàn)定量調整即可進行精密微調(如0.002 mm)，使用中調整較方便。,1-套筒；2-內齒輪；3-螺母；4-絲杠,29,(3)雙螺母墊片調整預緊式,結構簡單、剛度高、預緊可靠，但使用

8、中調整不方便。,雙螺母墊片預緊式 1-墊片； 2-螺母,30,(4)彈簧式自動調整預緊式,能消除使用過程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結構復雜、軸向剛度低，適合用于輕載場合。,彈簧自動調整預緊式,31,(5)單螺母變位導程自預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式,結構簡單緊湊，但使用中不能調整，且制造困難。,32,6 滾珠絲杠副支承方式的選擇,1)單推一單推式 止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預緊力。,軸向剛度較高，預拉伸安裝時，預緊力較大，但軸承壽命比雙推一雙推式低。,33,典型支承方式,34,2)雙推一雙推式 兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，并施加預緊力，其軸向剛度最高。,該

9、方式適合于高剛度、高轉速、高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng)。但隨溫度的升高會使絲杠的預緊力增大，易造成兩端支承的預緊力不對稱。,35,3)雙推一簡支式 一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時應注意減少絲杠熱變形的影響。,雙推端可預拉伸安裝，預緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。,36,4)雙推一自由式 一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端懸空呈自由狀態(tài)，故軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動系統(tǒng)。,37,(2)軸承的組合安裝支承示例,38,39,40,(3)制動裝置 因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，

10、故在垂直安裝狀態(tài)，必須設置防止因驅動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置。,摩擦輪,制動輪,41,(1)滾珠絲杠副結構的選擇 根據(jù)防塵防護條件以及對調隙及預緊的要求，可選擇適當?shù)慕Y構型式。例如當允許有間隙存在時(如垂直運動)可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；,當必須有預緊或在使用過程中因磨損而需要定期調整時，應采用雙螺母螺紋預緊或齒差預緊式結構；,當具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調整間隙及預緊力時，可采用結構簡單的雙螺母墊片調整預緊式結構。,7 滾珠絲杠副的選擇方法,42,(2)滾珠絲杠副結構尺寸的選擇,公稱直徑d0 :一般取d0小于30為宜； 基本導程:按承載能力、傳

11、動精度及傳動速度選取，導程大承載能力也大，導程小傳動精度較高。. 基本導程Ph(或螺距t)應要求傳動速度快時，可選用大導程滾珠絲杠副。 螺紋長度在允許的情況下要盡量短,43,(3)滾珠絲杠副的選擇計算,在選用滾珠絲杠副時，必須知道實際的工作條件： 最大的工作載荷Fmax(或平均工作載荷Fcp)(N) 作用下的使用壽命T(h) 絲杠的工作長度(或螺母的有效行程) (mm) 絲杠的轉速n(或平均轉速ncp)(rmin) 滾道的硬度HRC及絲杠的工況,44,1)承載能力選擇,45,2)壓桿穩(wěn)定性核算,46,3)剛度的驗算,47,式中：E鋼的彈性模量，21105MPa： S絲杠的最小截面積，cm2：

12、 M扭矩，Ncm； I絲杠的小徑d1的截面慣性矩： L的單位為cm； “+”號用于拉伸時，“-”號用于壓縮時。,根據(jù)你選擇的絲杠型號精度等級的絲杠允差，檢驗剛度是否足夠。 注意：最大載荷滿足了，剛度并不一定能滿足,48,齒輪傳動部件是轉矩、轉速和轉向的變換器。,1齒輪傳動形式及其傳動比的最佳匹配選擇,2.1.4 齒輪傳動部件,常用的齒輪減速裝置有一級、二級、三級等傳動形式,49,要使伺服電動機驅動負載產(chǎn)生的加速度最大，要按下述方法選擇總傳動比。,,(1) 傳動比 i,其中， 電機輸出轉角， 負載轉角,50,額定轉矩為Tm、轉子轉動慣量為Jm，負載慣量為JL、負載轉矩為TLF的負載的計算

13、模型，電動機軸上的加速轉矩為Ta。,(2) 電機輸出軸的力矩平衡方程,令,(2) 最佳傳動比,51,求得使負載加速度為最大的i值，即,52,2齒輪傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配,按下述三種原則適當分級，并在各級之間分配傳動比。,(1)最小等效轉動慣量原則,1)小功率傳動,利用該原則所設計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電動機軸上的等效轉動慣量為最小。,53,齒輪系中各轉動慣量換算到電動機軸上的等效轉動慣量,由于,所以,代入上式得:,54,當,55,按此原則計算的各級傳動比也是按“先小后大”次序分配，可使其結構緊湊。,2)大功率傳動。大功率傳動的轉矩較大，小功率傳動中的各項簡化假設大多不合適，大功率傳動比

14、的分配次序仍為“前小后大”。,56,(2)重量最輕原則,1)小功率傳動。 假定各主動小齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、材料均相同，軸與軸承轉動慣量不計，各齒輪均為實心圓柱體，效率不計，則各齒輪的重量之和w為,式中: b各齒輪的寬度； 材料密度； D1、D2、D3、D4各齒輪的計算直徑。,57,要保證傳動裝置的重量最輕，應在總傳動比已確定的條件下，首先確定最佳級數(shù)，再分配各級傳動比，并使各級傳動比相等。,2)大功率傳動。 大功率傳動系統(tǒng)，其傳遞扭矩大，故要考慮齒輪模數(shù)、齒輪齒寬等參數(shù)要逐級增加的情況，按重量最輕原則的大功率傳動裝置，各級傳動比是“前大后小”。,58,(3)輸出軸轉角誤差最小原則 在減速傳

15、動鏈中，從輸入端到輸出端的各級傳動比應為“前小后大”，且末端兩級傳動比應盡可能大，齒輪副精度應提高，這樣可減小齒輪的加工誤差、安裝誤差、回轉誤差對輸出轉角精度的影響。,59,60,小結：,對于要求體積小、重量輕的齒輪傳動系統(tǒng)可用重量最輕原則。,對于要求運動平穩(wěn)、起停頻繁和動態(tài)性能好的伺服系統(tǒng)的減速齒輪系，可按最小等效轉動慣量和總轉角誤差最小的原則來處理。對于變負載的傳動齒輪系統(tǒng)的各級傳動比最好采用不可約的比數(shù)，避免同期嚙合以降低噪聲和振動。,對于提高傳動精度和誤差為主的傳動齒輪系，可按總轉角誤差最小原則。對于增速傳動，由于增速時容易破壞輪系工作的平穩(wěn)性，應在開始幾級就增速，并且要求每級增速比最

16、好大于l：3，以有利于增加輪系剛度、減小傳動誤差。,對以較大傳動比傳動的齒輪系，往往需要將定軸輪系和行星結合為混合輪系。對于相當大的傳動比、并且要求傳動精度與傳動效率高、傳動平穩(wěn)、體積小重量輕時，可選用新型的諧波齒輪傳動。,61,諧波齒輪系統(tǒng)由諧波發(fā)生器、剛性輪和柔性輪三大件組成。,(1)諧波齒輪傳動的工作原理,諧波齒輪傳動與少齒差行星齒輪傳動十分相似。它是依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對錯齒來傳遞動力和運動的。,3諧波齒輪傳動,62,波形發(fā)生器,剛輪zg,柔輪zr,柔輪是薄圓筒形，由于波形發(fā)生器的長徑比柔輪內徑略大，故裝配在一起時就將柔輪撐成橢圓形。,63,64,工程上常用的波形發(fā)

17、生器有兩個觸頭的即為雙波發(fā)生器，也有三個觸頭的。具有雙波發(fā)生器的諧波減速器，其剛輪和柔輪的齒數(shù)之差為 zg一zr=2 其橢圓長軸的兩端柔輪與剛輪的牙齒相嚙合，在短軸方向的牙齒完全分離。當波形發(fā)生器逆時針轉一圈時，兩輪相對位移為二個齒距。當剛輪固定時，則柔輪的回轉方向與波形發(fā)生器的回轉方向相反。,65,傳動比大。單級諧波齒輪傳動的傳動比為50500，多級和復式傳動的傳動比更大。,承載能力強。傳遞額定輸出轉矩時，諧波齒輪傳動同時接觸的齒對數(shù)可達總對數(shù)的3040以上。,傳動精度高、回程誤差小。諧波齒輪的傳動精度比一般齒輪的傳動精度至少高一級。,傳動平穩(wěn)、噪聲低?；旧蠠o

18、沖擊振動。,傳動效率高。單級傳動的效率為6590。 結構簡單、體積小、重量輕。在傳動比和承載能力相同的條件下，,比一般齒輪減速器的體積和重量減少l213。 成本高。柔性材料性能要求高，制造較困難,(2)諧波齒輪傳動的特點,66,諧波齒輪傳動的波形發(fā)生器相當于行星輪系的轉臂，柔輪相當于行星輪，剛輪則相當于中心輪。故諧波齒輪傳動裝置(諧波減速器)的傳動比可以應用行星輪系求傳動比的方式來計算。,當柔輪固定時: r =0,,為正,說明剛輪與波形發(fā)生器的轉向相同,(3)諧波齒輪傳動的傳動比,67,當剛輪固定時: g =0,3)諧波齒輪減速器產(chǎn)品及選用 目前尚無諧波減速器的國標，不同生產(chǎn)廠家標準代號也

19、不盡相同。,68,4齒輪傳動間隙的調整方法,(1)圓柱齒輪,1)偏心套式間隙調整法 特點是結構簡單，但其側隙不能自動補償。,2)軸向墊片調整法 結構簡單，但其側隙不能自動補償,69,墊片,,軸向略有錐度,70,,薄片齒輪,短柱1,3)雙片薄齒輪錯齒調整法 周向彈簧式 可調拉簧式,71,(2)斜齒圓柱齒輪,結構比較簡單，但調整較費時，且齒側間隙不能自動補償。,齒側間隙可以自動補償，但軸向尺寸較大，結構不緊湊。,72,除滾珠絲杠副、齒輪副等傳動部件之外，機電一體化系統(tǒng)中 還 大量使用同步帶、鋼帶、鏈條、鋼絲繩及尼龍繩等撓性傳動部件。,2.1.5 撓性傳動部件,73,打印機中同步帶傳動系統(tǒng),打印機中

20、同步帶傳動系統(tǒng) 1-驅動輪 ；2-驅動軸 ；3-從動輪； 4-伺服電動機 ；5-電動機齒輪 ；6-字車 ； 7-色帶驅動手柄 ； 8-銷；9-聯(lián)接環(huán) ；10-字車驅動同步帶；11-支架 ； 12-帶張力調節(jié)螺桿；13-色帶驅動帶； 14-壓帶輪 ；15-色帶驅動輪 ；16-色帶驅動軸 ；17-導桿,74,梯形齒同步帶及帶輪結構,,梯形齒同步帶結構 1-包布層 ； 2-帶齒 ； 3-帶背；4-加強筋,75,76,鋼帶和繩輪傳動,鋼帶傳動定位機構 1-導桿； 2-軸承； 3-小車； 4-導軌； 5-磁頭； 6-鋼帶； 7-步進電動機,繩輪傳動在打印機字車 送進機構中的應用 1-字車；2-繩輪(電動

21、機輸出軸上)； 3-伺服電動機； 4-鋼絲繩,77,2.2 導向支承部件的選擇與設計,2.2.1 導軌副的組成、種類及其應滿足的要求,導向支承部件的作用是支承和限制運動部件按給定的運動要求和規(guī)定的運動方向運動。,導軌副主要由承導件1和運動件2兩大部分組成,運動方向為直線的被稱為直線導軌副 運動方向為回轉的被稱為回轉導軌副,分類,,1導軌副的組成、種類,78,79,按其接觸面的摩擦性質,,滑動導軌,滾動導軌,流體介質摩擦導軌,氣體、液體導軌,彈性摩擦導軌,,,圓柱型 棱柱型 組合型,,滾柱(針)型 滾珠型 滾動導軌塊型 滾動軸承型,,動壓型 靜壓型 動靜壓型,片簧型 膜片型 柔性鉸鏈型,,80,

22、按其結構特點,開式導軌,借助重力或彈簧彈力保證運動件與承導面之間的接觸,閉式導軌,只靠導軌本身的結構形狀保證運動件與承導面之間的接觸,,,,,81,82,83,機電一體化系統(tǒng)對導軌的基本要求是導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結構工藝性好等.,對精度要求高的直線運動導軌，還要求導軌的承載面與導向面嚴格分開；當運動件較重時，必須設有拆卸裝置，運動件的支承，必須符合三點定位原理。,導向精度是指動導軌按給定方向作直線運動的準確程度。,2導軌副應滿足的基本要求,(1)導向精度,84,導向精度的高低，主要取決于導軌的結構類型；導軌的幾何精度和接觸精度；導軌的配合間隙，油膜厚度

23、和油膜剛度；導軌和基礎件的剛度和熱變形等。,直線運動導軌的幾何精度，一般有下列幾項： 1)導軌在垂直平面內的直線度(即導軌縱向直線度),2)導軌在水平平面內的直線度(即導軌橫向直線度),在這兩種精度中，一般規(guī)定導軌全長上的直線度或導軌在一定長度上的直線度。,85,86,3)兩導軌面間的平行度，也叫扭曲度 這項誤差一般規(guī)定用在導軌一定長度上或全長上的橫向扭曲值表示。,導軌的剛度就是抵抗載荷的能力。抵抗恒定載荷的能力稱為靜剛度；抵抗交變載荷的能力稱為動剛度。,在恒定載荷作用下，物體變形的大小，表示靜剛度的好壞。導軌變形一般有自身、局部和接觸三種變形。,自身變形，由于作用在導軌面上的零、部件重量(包

24、括自重)而引起，它主要與導軌的類型、尺寸以及材料等有關。,(2)剛度,87,為了加強導軌自身剛度，常用增大尺寸和合理布置筋和筋板等辦法解決。,導軌局部變形發(fā)生在載荷集中的地方，因此，必須加強導軌的局部剛度。,88,對于活動接觸面(動導軌與支承導軌)，需施加預載荷，以增加接觸面積，提高接觸剛度，預載荷一般等于運動件及其上的工件等重量。為了保證導軌副的剛度，導軌副應有一定的接觸精度。導軌的接觸精度以導軌表面的實際接觸面積占理論接觸面積的百分比或在2525 mm2。面積上接觸點的數(shù)目和分布狀況來表示。這項精度一般根據(jù)精刨、磨削、刮研等加工方法按標準規(guī)定。,它主要由導軌的耐磨性決定。導軌的耐磨性是指導

25、軌在長期使用后，應能保持一定的導向精度。,導軌的耐磨性，主要取決于導軌的結構、材料、摩擦性質、表面粗糙度、表面硬度、表面潤滑及受力情況等,(3)精度的保持性,89,提高導軌的精度保持性，必須進行正確的潤滑與保護。 采用獨立的潤滑系統(tǒng)自動潤滑。 防護方法很多，目前多采用多層金屬薄板伸縮式防護 罩進行防護。,(4)運動的靈活性和低速運動的平穩(wěn)性,機電一體化系統(tǒng)和計算機外圍設備等的精度和運動速度都比較高，因此，其導軌應具有較好的靈活性和平穩(wěn)性，工作時應輕便省力，速度均勻，低速運動或微量位移時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，高速運動時應無振動。 在低速運行時(如005 mmmin)，往往不是作連續(xù)的勻速運動而是時走時

26、停(即爬行)。,90,將傳動系統(tǒng)和摩擦副簡化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖254所示，,為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時采取以下幾項措施： 采用滾動導軌、靜壓導軌、卸荷導軌、貼塑料層導軌等； 在普通滑動導軌上使用含有極性添加劑的導軌油； 用減小結合面、增大結構尺寸縮短傳動鏈、減少傳動副等方法來提高傳動系統(tǒng)的剛度。,91,(5)對溫度的敏感性和結構工藝性,導軌在環(huán)境溫度變化的情況下，應能正常工作，既不“卡死”，亦不影響系統(tǒng)的運動精度。導軌對溫度變化的敏感性，主要取決于導軌材料和導軌配合間隙的選擇。 結構工藝性是指系統(tǒng)在正常工作的條件下，應力求結構簡單，制造容易，裝拆、調整、維修一檢測方便，從而最大限度的降

27、低成本。,3導軌副的設計內容,設計導軌應包括下列幾方面內容： 1)根據(jù)工作條件，選擇合適的導軌類型； 2)選擇導軌的截面形狀，以保證導向精度；,92,3)選擇適當?shù)膶к壗Y構及尺寸，使其在給定的載荷及工 作溫度范圍內，有足夠的剛度、良好的耐磨性以及運 動輕便和低速平穩(wěn)性。,4)選擇導軌的補償及調整裝置，經(jīng)長期使用后，通過調 整能保持所需要的導向精度；,5)選擇合理的耐磨涂料、潤滑方法和防護裝置，使導軌 有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損；,6)制訂保證導軌所必需的技術條件，如選擇適當?shù)牟牧希?以及熱處理、精加工和測量方法等。,93,2.2.2 滑動導軌副的結構及其選擇,三角形(分對稱、不對

28、稱兩類) 矩形 燕尾形 圓形,凸形導軌不易積存切屑等臟物，也不易儲存潤滑油，宜低速下工作； 凹形導軌則相反，可用于高速，但必須有良好的防護裝置，以防切屑等臟物落入軌道。,1 常見的導軌截面形狀,94,95,各種導軌的特點,1)三角形導軌 導軌尖頂朝上的稱三角形導軌，尖頂朝下的稱V形導軌。 該導軌在垂直載荷的作用下，磨損后能自動補償，不會產(chǎn)生間隙，故導向精度較高。但壓板面仍需有間隙調整裝置。 截面角度由載荷大小及導向要求而定，一般為90 。為增加承載面積，減小比壓，在導軌高度不變的條件下，應采用較大的頂角(110 120 )；為提高導向性，可采用較小的頂角(60 )。 如果導軌上所受的力，在兩個

29、方向上的分力相差很大，應采用不對稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導軌面。 導軌水平與垂直方向誤差相互影響，給制造、檢驗和修理帶來困難。,96,2)矩形導軌 矩形導軌的特點是結構簡單，制造、檢驗和修理方便，導軌面較寬，承載能力大，剛度高，故應用廣泛。 矩形導軌的導向精度沒有三角形導軌高，磨損后不能自動補償，須有調整間隙裝置，但水平和垂直方向上的位置各不相關，即一方向上的調整不會影響到另一方向的位移，因此安裝調整均較方便。 在導軌的材料、載荷、寬度相同情況下，矩形導軌的摩擦阻力和接觸變形都比三角形導軌小。,3)燕尾形導軌 此類導軌磨損后不能自動補償間隙，需設調整間隙裝置。,97,,兩燕尾面起

30、壓板面作用，用一根鑲條就可調節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小，結構緊湊，可以承受顛覆力矩。 剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗和維修都不方便。 用于運動速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的場合。,4)圓形導軌 圓形導軌制造方便，外圓采用磨削，內孔經(jīng)過珩磨，可達到精密配合，磨損后很難調整和補償間隙。 圓柱形導軌有兩個自由度，適用于同時作直線運動和轉動的地方。若要限制轉動?？稍趫A柱表面開鍵槽或加工出平面， 不能承受大的扭矩，亦可采用雙圓柱導軌。 圓柱導軌用于承受軸向載荷的場合。,98,2導軌副的組合形式,兩條三角形導軌同時起支承和導向作用，如圖256所示。,結構對稱，驅動元件可對稱地放在兩導軌中間

31、 兩條導軌磨損均勻，導向性和精度保持性都高，接觸剛度好 工藝性差，對導軌的四個表面刮削或磨削也難以完全接觸,多用于精 度要求較高的 機床設備,(1)雙三角形導軌,99,承載面1和導向面2分開。因而制造與調整簡單,(2)矩形和矩形組合,100,(3)三角形和矩形組合,它兼有三角形導軌的導向性好、矩形導軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。 但導軌磨損不均勻、一般是三角形導軌比矩形導軌磨損快，磨損后又不能通過調節(jié)來補償，故對位置精度有影響。閉合導軌有壓板面，能承受顛覆力矩。,具有三角形和矩形組合導軌的基本特點，但由于沒有閉合導軌裝置，因此只能用于受力向下的場合。,(4)三

32、角形和平面導軌組合,101,由于三角形和矩形(或平面)導軌的摩擦阻力不相等，因此在布置牽引力的位置時，應使導軌的摩擦阻力的合力與牽引力在同一直線上，否則就會產(chǎn)生力矩，使三角形導軌對角接觸，影響運動件的導向精度和運動的靈活性。,102,整體式燕尾形導軌；裝配式燕尾形導軌，其特點是制造、調試方便；燕尾與矩形組合，它兼有調整方便和能承受較大力矩的優(yōu)點，多用于橫梁、立柱和搖臂等導軌。,(5)燕尾形導軌及其組合,103,3導軌副間隙的調整,間隙過小，會增加摩擦阻力； 間隙過大，會降低導向精度。,導軌應有間隙調整裝置。矩形導軌需要在垂直和水平兩個方向上調整間隙。,常用的調整方法有壓板和鑲條法兩種方法。 對

33、燕尾形導軌可采用鑲條(墊片)方法同時調整垂直和水平兩個方向的間隙。 對矩形導軌可采用修刮壓板、修刮調整墊片的厚度或調整螺釘?shù)姆椒ㄟM行間隙的調整,104,105,為采用平鑲條調整導軌面間隙的結構。 平鑲條一般放在受力小的一側，用螺釘調節(jié)，螺母鎖緊。因各螺釘單獨擰緊，收緊力不易一致，使鑲條在螺釘?shù)闹c，有撓度，使接觸不均勻，剛性差，易變形，調整較麻煩，故用于受力較小或短的導軌。,所示為采用兩根斜鑲條調整導軌側面間隙的結構。,斜鑲條是在全長上支承，其斜度為1：401：100，鑲條長度L越長，斜度應越小，以免兩端厚度相差過大。一般LH 10時，取1：100,106,107,采用斜鑲條調整的優(yōu)點是：鑲

34、條兩側面與導軌面全部接觸，故剛性好，但斜鑲條必須加工斜形，因此制造困難，但使用可靠，調整方便，故應用較廣。,三角形導軌的上滑動面能自動補償，下滑動面的間隙調整和矩形導軌的下壓板調整底面隙相同。圓形導軌的間隙不能調整。,導軌常用材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等。常使用鑄鐵一鑄鐵、鑄鐵一鋼的導軌。,4導軌副材料的選擇,108,1)鑄鐵 鑄鐵具有耐磨性和減振性好，熱穩(wěn)定性高，易于鑄造和切削加工，成本低等特點，因此在滑動導軌中被廣泛采用。,常用的鑄鐵有： 灰鑄鐵，常用的是HT200(一級鑄鐵)，硬度以180200 HB較為合適。 若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，可使用耐磨鑄鐵。,常用的耐磨鑄鐵有： 高磷

35、鑄鐵，含磷量為03065的灰口鑄鐵，其硬度為180220 HB，耐磨性能比灰鑄鐵HT200約高一倍； 若加入一定量的銅和鈦，成為磷銅鈦鑄鐵，其耐磨性能比HT200約高二倍。,109,低合金鑄鐵，如釩鈦鑄鐵、中磷釩鈦鑄鐵、中磷銅釩鈦鑄鐵等。這類鑄鐵具有較好的耐磨性(與高磷銅鈦鑄鐵相近)，且鑄造性能優(yōu)于高磷系鑄鐵。,稀土鑄鐵，它具有強度高、韌性好的特點，耐磨性與高磷鑄鐵相近。,孕育鑄鐵，常用的孕育鑄鐵為HT300，它比HT200的耐磨性高。,2)鋼 為了提高導軌的耐磨性，可以采用淬硬的鋼導軌。淬火的鋼導軌都是鑲裝或焊接上去的。淬硬鋼導軌的耐磨性比不淬硬鑄鐵導軌高510倍；,110,一般要求的導軌，

36、常用的鋼有45鋼、40Cr、T8A、T10A、GCr15、GCr15SiMn等，表面淬火或全淬，硬度為5258HRC。 要求高的導軌，常采用的鋼有20Cr、20CrMnTi、15號等，滲碳淬硬至5662 HRC，磨削加工后淬硬層深度不得低于15 mm。,3)有色金屬 常用的有色金屬有黃銅HPb591，錫青銅ZCuSn6Pb3Zn6，鋁青銅ZQAl92和鋅合金ZZnAll05，超硬鋁LC4、鑄鋁ZL106等，其中以鋁青銅較好。,111,4)塑料 鑲裝塑料導軌具有耐磨性好(但略低于鋁青銅)，抗振性能好，工作溫度適應范圍廣(一200260)，抗撕傷能力強，動、靜摩擦系數(shù)低，差別小，可降低低速運動的臨

37、界速度，加工性和化學穩(wěn)定性好，工藝簡單，成本低等優(yōu)點。,用作導軌塑料貼層的有錦綸和酚醛夾布塑料、環(huán)氧樹脂耐磨涂料、以聚四氟乙烯為基體的塑料。,與滾動導軌相比，具有壽命長、結構簡單、使用方便、吸振性好、剛性好、成本低等優(yōu)點。,112,5)導軌材料的搭配 為了提高導軌的耐磨性，動導軌和支承導軌應具有不同的硬度。如果采用相同的材料，也應采用不同的熱處理，以使動、靜導軌的硬度不同，其差值一般在2040 HB范圍內。而且，最低硬度應不低于所用材料標準硬度值的下限?；瑒訉к壋Ｓ貌牧系拇钆淞杏诒?10。,113,5提高導軌副耐磨性的措施,1)采用鑲裝導軌 為了提高導軌的耐磨性，又要使導軌的制造工藝簡單，修理

38、方便，成本低等，往往采用鑲裝導軌，即在支承導軌(如底座、床身等)上鑲裝淬硬鋼條、鋼板或鋼帶；在動導軌上鑲裝塑料或有色金屬板。,鑲鋼導軌 鑲裝塑料導軌 鑲裝有色金屬導軌 鋁青銅ZQAl92和鋅合金ZZnAll05,114,115,2)提高導軌的精度與改善表面粗糙度 3)減小導軌單位面積上的壓力(即比壓),減輕運動部件的重量和增大導軌面的面積; 采用卸荷導軌,,116,2.2.3 滾動導軌副的類型與選擇,1直線運動滾動導軌副的特點及要求,滾動導軌作為滾動摩擦副的一類，具有許多特點： 摩擦系數(shù)小(00030005)，運動靈活； 動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，不易產(chǎn)生爬行； 可以預緊，剛

39、度高； 壽命長； 精度高； 潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次裝填，長期使用； 由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。,117,滾動導軌的缺點是： 導軌面與滾動體是點接觸或線接觸，所以抗振性差，接觸應力大； 對導軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高，若滾動體的直徑不一致，導軌表面有高低，會使運動部件傾斜，產(chǎn)生振動，影響運動精度； 結構復雜，制造困難，成本較高； 對臟物比較敏感，必須有良好的防護裝置。,118,對滾動導軌副的基本要求是： 1)導向精度 導向精度是導軌副最基本的性能指標。移動件沿導軌運動時，不論有無載荷，都應保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性。,2)耐磨性 導軌副應在預定的使用期

40、內，保持其導向精度。精密滾動導軌副的主要失效形式是磨損。,3)剛度 為了保證足夠的剛度，應選用最合適的導軌類型，尺寸及其組合。選用可調間隙和預緊的導軌副可以提高剛度。 4)工藝性 導軌副要便于裝配、調整、測量、防塵、潤滑和維修保養(yǎng)。,119,直線運動滾動導軌副的滾動體有循環(huán)的和不循環(huán)的兩種類型，根據(jù)直線運動導軌,這兩種類型又將導軌副分成多種型式。,2滾動導軌副的分類,120,1)滾動體不循環(huán)的滾動導軌副 導軌的滾動體可以是滾珠、滾針或圓柱滾子。它們的共同特點是滾動體不循環(huán)，因而行程不能太長。,特點： 結構簡單，制造容易，成本較低，但有時難以施加預緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。,

41、121,摩擦阻力小，但承載能力差，剛度低；不能承受大的顛覆力矩和水平力,承荷能力比滾珠導軌副高近10倍；剛度高,122,沒加載荷的三角一平面滾珠導軌，結構簡單，制造方便，用于輕載、小顛覆力矩條件下。,有預加載荷的雙三角形滾珠導軌，結構較簡單，制造較方便，用于中載和中等顛覆力矩條件下。,有預加載荷的雙三角形交叉滾子導軌，結構較復雜，剛度高適用于較大顛覆力矩條件下,123,2)滾動體循環(huán)的滾動導軌副,行程無限的標準滾動導軌副。這種導軌副用于重載條件下，但結構較復雜，裝卸調整不方便。,標準化的滾動導軌塊，其特點是行程長，裝卸調整方便。圖a為滾柱導軌塊可按額定動負荷選用，其基本參數(shù)為高度H；圖b為滾珠

42、導軌塊，它的結構緊湊，尤其是高度小，容易安裝，滾珠不會像圓柱滾子那樣發(fā)生歪斜，但是它的承載能力差，抗振性能也略低。,124,125,126,標準化的滾動導軌副。它具有不同的間隙預緊結構。 圖a中定導軌1用螺釘固定在機身2上，動導軌4固定在運動件3上，其間隙可用調節(jié)螺釘5調節(jié)，故其精度和剛度均較低。 圖b中采用塞塊6調整間隙，其精度和剛度均較高。 圖c所示結構采用偏心銷軸進行間隙調整,3)滾動軸承導軌 滾動軸承導軌與滾珠、滾柱導軌的主要區(qū)別是：它不僅起著滾動體的作用，而且還代替了導軌。,127,128,它的主要特點是：摩擦力矩小，運動平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調節(jié)方便，導軌面積小，加工工藝性好，能

43、長久地保持較高的精度。但其精度直接受到軸承精度的影響。滾動軸承導軌在精密機械設備和儀器中均有采用，如精縮機、萬能工具顯微鏡、測長儀等。,用作導軌的滾動軸承與軸承廠制造的標準軸承有所不同，標準滾動軸承是外環(huán)固定，內環(huán)旋轉，而用作導軌的軸承恰好相反。且軸承內外環(huán)比標準軸承厚,精度更高.,129,130,滾動軸承的偏心軸機構。滾動軸承裝在偏心軸上，以便于調整與控制導軌的間隙。其偏心量一般取e=021 mm。,行程無限的標準滾動導套副。它裝卸調整方便，用于輕載場合。,131,2.3 旋轉支承的選擇與設計,2.3.1旋轉支承的種類及基本要求,旋轉支承中的運動件相對于支承導件轉動或擺動時，按其相互摩擦的性

44、質可分為滑動、滾動、彈性、氣體(或液體)摩擦支承。 滑動摩擦支承按其結構特點可分為圓柱、圓錐、球面和頂針支承； 滾動摩擦支承按其結構特點，可分為填入式滾珠支承和刀口支承。,,132,a為圓柱支承,b為圓錐支承,c為球面支承,d為頂針支承,e為填入式 滾珠支承,f為刀口支承,g為氣、液體摩擦支承,h為彈簧支承,133,對支承的要求應包括： 方向精度和置中精度；方向精度是指運動件轉動時，其軸線與承導件的軸線產(chǎn)生傾斜的程度。置中精度是指在任意截面上，運動件的中心與承導件的中心之間產(chǎn)生偏移的程度。 摩擦阻力矩的大??； 許用載荷； 對溫度變化的敏感性；支承對溫度變化的敏感性是指溫度變化時，由于承導件和運

45、動件尺寸的變化，引起支承中摩擦阻力矩的增大或運動不靈活的現(xiàn)象。 耐磨性以及磨損的可補償性； 抗振性； 成本的高低。,134,這種支承具有較大的接觸表面，承受載荷較大。但其方向精度和置中精度較差，且摩擦阻力矩較大。,儲存潤滑油,,,承受軸向力,2.3.2 圓柱支承,135,當需要準確的軸向定位時，常在運動件的中心孔和止推面之間放一滾珠作軸向定位 或利用軸套端面的滾珠作軸向定位,136,對置中性和方向精度要求很高時,應采用運動學時圓柱支承. 為克服點接觸局部壓力大的缺點,常采用小的面接觸或線接觸代替點接觸,成為半運動學圓柱支承.,特點: 由于采用點和面限制運動件的自由度,并且滾珠和軸套錐面具有自動

46、定心作用,故間隙對軸晃動的影響比標準圓柱支承小,因而精度較高.,137,支承的間隙和相配件的形狀偏差會影響支承的方向精度和置中精度，其置中精度和方向精度分別用最大中心誤差C和軸的最大偏角r來衡量，其值按下式確定,tanr=C/L,式中：DK、dz分別為軸承孔和軸的形狀偏差，mm； DKmax軸承孔的最大極限尺寸，mm； dzmin軸的最小極限尺寸，mm； L支承的長度，mm。,138,溫度的變化將導致支承間隙的變化，其變化量可用下式表示,式中：X相對于溫度t時的間隙，mm； DK軸承孔直徑，mm； dZ軸頸直徑，mm； K 軸承孔的線膨脹系數(shù)，1； Z 軸頸的線膨脹系數(shù)，l； t工作

47、溫度，； t0標準溫度20。,139,上式表明，軸承和軸頸材料相同時，溫度對支承間隙影響較小。但為了減小摩擦和損失，常采用線膨脹系數(shù)相似的不同材料，如淬火鋼(=0000012)和鑄鐵(=00000104)，或合金鋼(=0000 020)和黃銅(=0000019 2)。,2.3.3 圓錐支承,圓錐支承的方向精度和置中精度較高，承載能力較強，但摩擦阻力矩也較大。圓錐支承由錐形軸頸和具有圓錐孔的軸承組成，其置中精度比圓柱支承好，軸磨損后，可借助軸向位移，自動補償間隙。 其缺點是摩擦阻力矩大，對溫度變化比較敏感，制造成本較高。 常用于鉛垂軸且承受軸向力情況.,140,圓錐支承常用于鉛垂軸且承受軸向力

48、。由圖282可知，在軸向載荷FQ的作用下，正壓力 FN=FQsin a,為改善這種情況，常用圖a所示的修刮端面A，或如圖b所示的用止推螺釘承受軸向力的辦法。這時，圓錐配合表面將主要用來保證置中精度,,FQ,141,一般取2在4 15之間，4多用于精密支承。圓錐支承在裝配時常進行成對研配，以保證軸與軸套錐面的良好接觸。,2.3.4 填入式滾動支承,滾動支承摩擦阻力矩小、耐磨性好、承載能力較大、溫度劇烈變化時影響小、以及能在振動條件下工作，故可在高速度、重載情況下使用，但成本較高。,當標準滾珠軸承不能滿足結構上的使用要求時,常采用非標準滾珠軸承.圖283為填入式支承常用的三種典型形式，,142,圖

49、a所示的結構，接觸面積小，其摩擦阻力矩較另外兩種小。但所承受的載荷也較小，在耐磨性方面也不及后兩種結構好； 圖b所示結構能承受較大載荷，但摩擦阻力矩較大； 圖c所示結構，在承受載荷和摩擦阻力矩方面，介于前兩者之間。,143,2.3.5 其它形式支承,球面支承由球形軸頸和內圓錐面或內球面組成。球面支承的接觸面是一條狹窄的球面帶，軸除自轉外，還可軸向擺動一定角度。由于接觸表面很小，宜于低速、輕載場合采用。,為調整間隙，球面支承中的一個軸承應能作軸向調節(jié)，其調節(jié)結構形式可參考頂針支承的結構。,球面軸頸與軸加工成一體時，其常用材料為45鋼、TIO、T12等，軸承一般采用耐磨的青銅。為降低摩擦和磨損，支

50、承工作表面的粗糙度應取Ra=02005m。,(1)球面支承,144,145,146,頂針支承由圓錐形軸頸(頂針)和帶埋頭圓柱孔的圓錐軸承所組成。 頂針錐角2一般取為60 ，埋頭孔的圓錐角2一般取為90 。當載荷較大、直徑d35 mm時，2和均取為60 。,(2)頂針支承,特點： 頂針支承的軸頸和軸承在半徑很小的狹窄環(huán)形表面上接觸，故摩擦半徑很小，摩擦阻力矩較小。但由于接觸面積小，其單位壓力很大，潤滑油從接觸處被擠出。因此，用潤滑降低摩擦阻力矩的作用不大，故頂針支承宜用于低速、輕載的場合。 頂針支承的置中精度較高(可達12 m)。,147,頂針支承的幾種結構形式,148,頂針支承軸頸和軸承的材料

51、一般采用45鋼、T10和T12。為提高其耐磨能力，工作表面應有較高的硬度和表面粗糙度(Ra=0201 m)，故必須進行淬火，較為重要的支承，裝配時應仔細進行研磨。當直徑很小、載荷不大時，宜用抗蝕性強的材料，如鎢合金、氰化鈉等,(3)刀口支承,刀口支承主要由刀口和支座組成，多用于擺動角度不大的場合。其主要優(yōu)點是摩擦和磨損很小。,裝有棱形、圓柱面和平面支座的刀口支承。,149,,0.5-5 m半徑,,150,當零件擺動角度不超過容許值(8 10 )時，支承中的摩擦是純滾動摩擦。這是因為刀口刃部是半徑很小的圓柱面(最小半徑可達0.55m)，故當零件擺動時，該圓柱面在支座表面上滾動。,刀口和支座常用淬

52、火鋼或瑪瑙制成。采用瑪瑙能提高抗蝕性。支座的硬度應高于刀口的硬度。當?shù)犊诓捎么慊痄摃r，其頂角常取為45 90 。用瑪瑙時則取60 120 。,彈性支承的彈性力矩極小，能在振動情況下工作，宜用于精度不高的擺動機構。 例如機械鐘擺結構，彈簧片2與鐘擺3相連，另一端固定在固定座1上，鐘擺的擺動使彈簧片2左右彎曲。,(4)彈性支承,151,2.5 機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的機座或機架,2.5.1機座或機架的作用及基本要求,機座或機架是支承其它零部件的基礎部件。它既承受其它零部件的重量和工作載荷，又起保證各零部件相對位置的基準作用。,機座多采用鑄件，機架多由型材裝配或焊接構成。,特點是尺寸較大、結構復雜、

53、加工面多，幾何精度和相對位置精度要求較高。,,1概述,152,2 基本要求,(1)剛度與抗振性,如果基礎部件的剛性不足，則在工件的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會產(chǎn)生變形、振動或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能。,抗振性是指承受受迫振動的能力。,為提高機架或機座的抗振性，可采取如下措施： 提高靜剛度，即從提高固有振動頻率入手，以避免產(chǎn)生共振； 增加阻尼，因為增加阻尼對提高動剛度的作用很大。如液(氣)動、靜壓導軌的阻尼比滾動導軌大，故抗振性能好；,153,在不降低機架或機座靜剛度的前提下，減輕重量可提高固有振動頻率。如適當減薄壁厚、增加筋和隔板，采用鋼材焊接代替

54、鑄件等； 采取隔振措施，如加減振橡膠墊腳、用空氣彈簧隔板等。,系統(tǒng)運轉時，電動機、強光源、烘箱等熱源散發(fā)的熱量，零部件間相對運動而摩擦生熱，電子元器件發(fā)熱等，都將傳到機座或機架上。如果熱量分布不均勻、散熱性能不同，就會由于不同部位的溫差而產(chǎn)生熱變形，影響其原有精度。為了減小熱變形，可采取以下措施：,(2)熱變形,154,1)控制熱源。 除了控制環(huán)境溫度之外，對機座或機架內的熱源(如強光源、電動機等)也要嚴格控制。 例如：采用延時繼電器，以控制燈光的發(fā)光時間；采用發(fā)光二極管等冷光源；采用膠木、石棉等隔熱墊片；采用風扇、冷卻液等以充分散熱；將熱源遠離機座或機架；對于有相對運動的零部件，如軸承副、導

55、軌副、絲杠副等，則應從結構上和潤滑方面改善其摩擦性、減少摩擦生熱和使熱傳遞減小。,2)采用熱平衡的辦法，控制各處的溫差，從而減小其相對變形。,155,機座或機架的穩(wěn)定性是指長時間地保持其幾何尺寸和主要表面相對位置的精度，以防止產(chǎn)品原有精度的喪失。,為此，對鑄件機座應進行時效處理來消除產(chǎn)生機座變形的內應力。,除上述要求之外，還應考慮工藝性、經(jīng)濟性及人機工程等方面的要求。,(3)穩(wěn)定性,(4)其它要求,156,2.5.2 機座或機架的結構設計要點,機座或機架的結構設計必須保證其自身剛度、連接處剛度和局部剛度，同時要考慮安裝方式、材料選擇、結構工藝性以及節(jié)省材料、降低成本和縮短生產(chǎn)周期等問題。,1鑄

56、造機座的設計,1)合理選擇截面形狀和尺寸 機座雖受力復雜，但不外是拉、壓、彎、扭的作用。當受簡單拉、壓作用時，變形只和截面積有關；設計時主要根據(jù)拉力或壓力的大小選擇合理的結構尺寸。 如果受彎曲和扭轉載荷，機座的變形不但與截面面積大小有關，且與截面形狀(截面慣性矩)有關。合理選擇截面形狀，可以提高機座的自身剛度。,(1)保證自身剛度的措施,157,一般來講： a)封閉空心截面結構的自身剛度比實心的大 b)無論是實心截面還是空心的封閉截面，都是矩形的抗彎剛度最大，圓形的最小，而抗扭剛度則相反，圓形最大，矩形最??； c)保持橫截面積不變、減小壁厚、增大輪廓尺寸，可提高剛度； d)封閉截面比不封閉截面

57、的抗扭剛度大的多。,158,2)合理布置肋板和加強肋 封閉空心截面的剛度較高。但為了便于鑄造清砂及其內部零部件的裝配和調整，需要在機座上開“窗口”，結果使其剛度顯著降低。為了提高其剛度，則應增加肋板或肋條。,在兩壁之間起連接作用的內壁，稱為肋板，又稱隔板。常見肋板和加強肋的形式.,加強助一般布置在內壁上，以減少構件的局部變形和薄壁振動。加強肋也有縱向、橫向和斜向等基本形式，其作用與肋板相同。,加強肋的高度，一般不應大于支承部件壁厚的5倍，厚度一般取壁厚的0708。,159,縱向,橫向,斜向,直形肋用于窄壁和受載較小的機座或機身上,十字肋用于箱形截面機身或平板上,斜向肋用于矩形截面機座的寬壁處,

58、斜交叉肋,蜂窩式加強肋,米字肋,井字肋,160,3)合理的開孔和加蓋 在機座壁上開窗孔，將顯著降低機座的剛度，特別是扭轉剛度。 實踐證明，當b0b<0.2時，其剛度降低很少。在開一孔后再在對面壁上開孔，其下降幅度也較小。因此開孔應沿機座或機架壁中心線排列，或在中心線附近交錯排列，孔寬(孔徑)以不大于機座或機架壁寬的025倍為宜，即 b0b<0.25 在開孔上加蓋板，并用螺釘緊固，則可將彎曲剛度恢復到接近未開孔時的剛度，而對提高抗扭剛度無明顯效果。,161,為了提高連接處的接觸剛度，固定接觸面的表面粗糙度Ra應小于25m，以便增加實際接觸面積；固定螺釘應在接觸面上造成一個預壓力，壓強一般為2 M

59、Pa； 在安裝螺釘處加厚凸緣，或用壁龕式螺釘孔，或采用添置加強肋的辦法來增加局部剛度，并提高連接剛度。,(2)提高機座連接處的接觸剛度,162,163,由于機座的結構形狀復雜，用力學方法計算剛度很困難。采用模型試驗方法，則可測得與實際相接近的變形量。,模型試驗，就是將實物按比例縮小制成模型，利用模型模擬實物進行試驗。模型試驗可以用來進行靜態(tài)和動態(tài)試驗，也可進行抗振性和熱變形試驗等。,在保證剛度的條件下，應力求鑄件形狀簡單，起模容易，砂芯要少，便于支撐和制造。機座壁厚應盡量均勻，力求避免截面的急劇變化，凸起過大、壁厚過薄、過長的分型線和金屬的局部堆積等。,(3)機座的模型剛度試驗,(4)機座的結

60、構工藝性,164,在同一側面的加工表面，應處于同一個平面上,165,機座必須有可靠的加工工藝基面，若因結構原因沒有工藝基準，必須鑄出四個或兩個“工藝凸臺”，,166,機座材料應根據(jù)其結構、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求選擇。,1)鑄鐵,(5)機座的材料選擇,2)鋼,3)其他材料 花崗巖、大理石、天然巖石已廣泛作為各種高精度機電一體化系統(tǒng)的機座材料。國外還出現(xiàn)了采用陶瓷材料制作的機座、架體、立柱、橫梁、平板等。,167,機架常用普通碳素結構鋼材(鋼板、角鋼、槽鋼、鋼管等)焊接制造。輕型機架也可用鋁制型材連結制成。,對于輕載焊接機架，由于其承受載荷較小，故常用型材焊成立體框架，再裝上面板、底

61、板及蓋板。,板料型材制成的框架接頭型式,槽鋼制成的框架的接頭型式,角鐵構成機架的接頭形式,2焊接機架的設計,168,169,170,171,總結：,機械系統(tǒng)部件,,,機械傳動部件,導向支承部件,旋轉支承,軸系部件,機座或機架,,螺旋傳動,齒輪傳動,同步齒形帶傳動,172,,習題與思考題 2-1 設計機械傳動部件時，為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，常提出哪些要求？ 2-7 滾珠絲杠副的傳動特點有哪些？ 2-8 珠絲杠副的典型結構類型有哪些？各有何特點？ 2-9 滾珠絲杠副消除軸向間隙的調整預緊方法有哪些？ 2-10 現(xiàn)有一雙螺母齒差調整預緊式滾珠絲杠，其基本導程為6mm、一端的齒輪齒數(shù)為1

62、00、 另一端的齒輪齒數(shù)為98，兩端螺母的外齒輪相對其內齒圈轉過2個齒時，試問： 兩個螺母之間相對移動了多大距離。 2-13 簡述滾珠絲杠副的支承方式及其特點。 2-16 各級傳動比的分配原則是什么？輸出軸轉角誤差最小原則是什么？,173,2-17 已知：4級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉角誤差為0.005rad，各級減速比相同，即1.5，求： （1）該傳動系統(tǒng)的最大轉角誤差； （2）為縮小其最大轉角誤差，應采取何種措施？ 2-18 諧波齒輪傳動有何特點？傳動比的計算方法是什么？ 2-19 設有一諧波齒輪減速器，其減速比為100，柔輪齒數(shù)為100。當剛輪固定時，試求該諧波減速器 的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉動方向（與輸入軸的轉向相比較）。 2-20 齒輪傳動的齒側間隙的調整方法有哪些？ 2-21 簡述導軌的主要作用，導軌副的組成、種類及應滿足的基本要求。 2-23 簡述旋轉支承的種類及其基本要求。 2-24 簡述圓柱支承中摩擦轉矩及精度的計算方法。,