1、1第第2 2章章 機械部件的選擇與設(shè)計機械部件的選擇與設(shè)計概述概述傳動部件傳動部件導(dǎo)向支承部件導(dǎo)向支承部件旋轉(zhuǎn)支承旋轉(zhuǎn)支承軸系部件軸系部件機座或架體機座或架體2機械系統(tǒng)組成：機械系統(tǒng)組成：減速裝置減速裝置、絲杠螺母副絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副蝸輪蝸桿副等各種線性傳動部等各種線性傳動部件以及件以及連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)等非線性傳動部件等非線性傳動部件導(dǎo)向支承部件導(dǎo)向支承部件旋轉(zhuǎn)支承部件旋轉(zhuǎn)支承部件軸系及架體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：為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性要求：無間隙無間隙低摩擦低摩擦低慣量低慣量2.0 2.0 機械部件的選擇與設(shè)計機械部件的選擇與設(shè)

2、計緒論緒論高剛度高剛度高諧振頻率高諧振頻率適當(dāng)?shù)淖枘岜冗m當(dāng)?shù)淖枘岜?采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件件縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度縮短傳動鏈，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、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(zhuǎn)動慣減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，盡可能提高加速能力。量，盡可能提高加速能力?？s小反向死區(qū)誤差縮小反向死區(qū)誤差改進支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高剛性、改進支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高剛性、減少振動、降低噪聲減少振動、降低噪聲 42.1 2.1 機械傳動部件的選擇與設(shè)計機械傳動部件

3、的選擇與設(shè)計常用的機械傳動部件：常用的機械傳動部件：螺旋傳動螺旋傳動齒輪傳動齒輪傳動同步帶傳動同步帶傳動高速帶傳動高速帶傳動各種非線性傳動部件各種非線性傳動部件主要功能是傳遞主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，實質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換實質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。器。2.1.1 機械傳動部件及其功能要求機械傳動部件及其功能要求傳動機構(gòu)技術(shù)要求：傳動機構(gòu)技術(shù)要求： 1)1)精密化精密化2)2)高速化高速化3)3)小型化、輕量化小型化、輕量化5傳動機構(gòu)及其功能（：為選擇）6絲杠螺母機構(gòu)又稱螺旋傳動機構(gòu)絲杠螺母機構(gòu)又稱螺旋傳動機構(gòu), ,用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動或?qū)⒅本€

4、運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。動或?qū)⒅本€運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。 傳遞能量為主螺旋傳動機構(gòu)的傳遞能量為主螺旋傳動機構(gòu)的( (如螺旋壓力機、千斤頂?shù)热缏菪龎毫C、千斤頂?shù)? ) 傳遞運動為主的螺旋傳動機構(gòu)傳遞運動為主的螺旋傳動機構(gòu)( (如工作臺的進給絲杠如工作臺的進給絲杠) ) 調(diào)整零件之間相對位置的螺旋傳動機構(gòu)調(diào)整零件之間相對位置的螺旋傳動機構(gòu)2.1.2 絲杠螺母機構(gòu)絲杠螺母機構(gòu)7絲杠螺母機構(gòu)分為絲杠螺母機構(gòu)分為: : 滑動摩擦機構(gòu)和滾動摩擦機構(gòu)?；瑒幽Σ翙C構(gòu)和滾動摩擦機構(gòu)?；瑒咏z杠螺母機構(gòu)結(jié)滑動絲杠螺母機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低、具有自制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻鎖功能，

5、但其摩擦阻力矩大、傳動效率低力矩大、傳動效率低(30(304040) )。滾珠絲杠螺母機構(gòu)滾珠絲杠螺母機構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但其最造成本高，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力大優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高矩小、傳動效率高(92(929898) )，81)1)螺母固定、絲桿轉(zhuǎn)動并移動螺母固定、絲桿轉(zhuǎn)動并移動 2)2)絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動 3)3)螺母轉(zhuǎn)動、絲桿移動螺母轉(zhuǎn)動、絲桿移動 4)4)絲桿固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動絲桿固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動5)5)差動傳動方式差動傳動方式9101 1滾珠絲杠副的組成及特點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(gòu)，其具有螺

6、旋槽的滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機構(gòu)，其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件滾珠。滾珠。2.1.3 滾珠絲杠傳動部件滾珠絲杠傳動部件11優(yōu)點優(yōu)點: :摩擦阻力矩小、傳動效率高摩擦阻力矩小、傳動效率高軸向剛度高軸向剛度高( (即通過適當(dāng)預(yù)緊可消除絲杠與螺母之間的軸即通過適當(dāng)預(yù)緊可消除絲杠與螺母之間的軸向間隙向間隙) )運動平穩(wěn)運動平穩(wěn); ;定位精度和重復(fù)定位精度高定位精度和重復(fù)定位精度高; ;不易磨損不易磨損; ;使用壽命長使用壽命長. .缺點缺點: :由于不能自鎖，具有傳動的可逆性，在用作升降傳動由于不能自鎖，具有傳動的可逆性，在用作升降傳動機構(gòu)時，需要采

7、取制動措施。機構(gòu)時，需要采取制動措施。121314 2 2滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)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(diào)整方法進行區(qū)別循環(huán)方式和消除軸向間隙的調(diào)整方法進行區(qū)別 (1) (1)螺紋滾道型面螺紋滾道型面( (法向法向) )的形狀及主要尺寸的形狀及主要尺寸單圓弧型單圓弧型雙圓弧型15(2)(2)滾珠的循環(huán)方式滾珠的循環(huán)方式 內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點是內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺好、效率高、

8、螺母的徑向尺寸也較小。寸也較小。缺點是反向器加工困難、裝缺點是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。配調(diào)整也不方便。16浮動式反向器的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副浮動式反向器的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副。1-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，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(nèi)或體外作循環(huán)運動。從結(jié)構(gòu)上看，外循環(huán)有在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運動。從結(jié)構(gòu)上看，外循環(huán)有以下三種形式：以下三種形式：1)1)螺旋槽式螺旋槽式182)2)插管式插管式19 3)3)端蓋式端蓋式20 3 3滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) 公稱直徑：公稱

9、直徑： 基本導(dǎo)程基本導(dǎo)程 ( (或螺距或螺距) )： 行程：行程：螺紋大徑：螺紋大徑：絲桿螺紋小徑絲桿螺紋小徑滾珠直徑滾珠直徑螺母螺紋大徑螺母螺紋大徑螺母螺紋小徑螺母螺紋小徑絲桿螺紋全長絲桿螺紋全長1dhPlt0d2dbd2D3Dsl 第一、第二和第三圈第一、第二和第三圈( (或列或列) )分別承受軸向載荷分別承受軸向載荷的的5050、3030和和2020左右。左右。因此，工作圈因此，工作圈( (或列或列) )數(shù)一數(shù)一般取般取2.5(2.5(或或2)2)3.5(3.5(或或3)3)。滾珠總數(shù)滾珠總數(shù)N N一般不超過一般不超過150150個。個。21 4 4滾珠絲杠副的精度等級及標(biāo)注方法滾珠絲杠

10、副的精度等級及標(biāo)注方法 1)1)精度等級：精度等級：根據(jù)GB/T17587.3-1998（與ISO 3408-3：1992同）標(biāo)準(zhǔn)，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)2)標(biāo)注方法：標(biāo)注方法：GB/T17587.1-1998規(guī)定滾珠絲杠的標(biāo)識符號應(yīng)按下圖給定順序排列的內(nèi)容標(biāo)注。2223 尺寸系列，國際標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)程(mm)

11、：1，2，25，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40。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）2627 (1) (1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進行中調(diào)整方便，但不能精確定量地進行調(diào)整。調(diào)整。1-鎖緊螺母；2-調(diào)整螺母；3、4-滾珠螺母5 5 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊28 (2) (2)雙螺母齒

12、差預(yù)緊調(diào)整式雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式可實現(xiàn)定量調(diào)整即可進行精密微調(diào)可實現(xiàn)定量調(diào)整即可進行精密微調(diào)( (如如0.002 mm)0.002 mm)，使用中調(diào)整，使用中調(diào)整較方便。較方便。1-套筒；2-內(nèi)齒輪；3-螺母；4-絲杠 29(3)(3)雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。 雙螺母墊片預(yù)緊式 1-墊片； 2-螺母30 (4) (4)彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式彈簧式自動調(diào)整預(yù)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，適合用

13、于輕載場合。雜、軸向剛度低，適合用于輕載場合。 彈簧自動調(diào)整預(yù)緊式 31 (5) (5)單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，但使用中不能調(diào)整，且制造困難。326 6 滾珠絲杠副支承方式的選擇滾珠絲杠副支承方式的選擇1)1)單推一單推式單推一單推式 止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。緊力。軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推一雙推式低。雙推一雙推式低。33典型支承方式典

14、型支承方式342)2)雙推一雙推式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，并兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)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(yù)緊力增大，易造成系統(tǒng)。但隨溫度的升高會使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對稱。兩端支承的預(yù)緊力不對稱。353)3)雙推一簡支式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(yīng)注

15、意減少絲杠熱變形的球軸承，其軸向剛度較低，使用時應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。系統(tǒng)。36 4)4)雙推一自由式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)。垂直安裝的絲杠傳動系統(tǒng)。37 (2) (2)軸承的組合安裝支承示例軸承的組合安裝支承

16、示例383940(3)(3)制動裝置制動裝置 因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃影惭b狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置。的自鎖、制動或重力平衡裝置。摩擦摩擦輪輪制動制動輪輪41 (1) (1)滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的選擇 根據(jù)防塵防護條件以及對調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇根據(jù)防塵防護條件以及對調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式。例如當(dāng)允許有間隙存在時適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式。例如當(dāng)允許有間隙存在時( (如垂直運動如垂直運動) )可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾

17、珠絲杠副；可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必須有預(yù)緊或在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時，當(dāng)必須有預(yù)緊或在使用過程中因磨損而需要定期調(diào)整時，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整間隙及預(yù)當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需在裝配時調(diào)整間隙及預(yù)緊力時，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。緊力時，可采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。7 滾珠絲杠副的選擇方法滾珠絲杠副的選擇方法42(2)(2)滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸的選擇公稱直徑d0 :一般取d0小于30為宜；基本導(dǎo)程:按承載能力、傳

18、動精度及傳動速度選取，導(dǎo)程大承載能力也大，導(dǎo)程小傳動精度較高。. 基本導(dǎo)程Ph(或螺距t)應(yīng)要求傳動速度快時，可選用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。螺紋長度在允許的情況下要盡量短43(3)(3)滾珠絲杠副的選擇計算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(zhuǎn)速n(或平均轉(zhuǎn)速ncp)(rmin)滾道的硬度HRC及絲杠的工況441)1)承載能力選擇承載能力選擇45 2) 2)壓桿穩(wěn)定性核算壓桿穩(wěn)定性核算463)3)剛度的驗算剛度的驗算47式中：式中：E E鋼的彈性模

19、量，鋼的彈性模量，2 21 110105 5MPaMPa： S S絲杠的最小截面積，絲杠的最小截面積，cmcm2 2： M M扭矩，扭矩，N Ncmcm； I I絲杠的小徑絲杠的小徑d d1 1的截面慣性矩：的截面慣性矩： L L的單位為的單位為cmcm； “ “+”+”號用于拉伸時，號用于拉伸時，“-”-”號用于壓縮時。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。度是否足夠。注意：最大載荷滿足了，剛度并不一定能滿足注意：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(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器。齒輪傳動部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)

20、速和轉(zhuǎn)向的變換器。1 1齒輪傳動形式及其傳動比的最佳匹配選擇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、三級等傳動形式常用的齒輪減速裝置有一級、二級、三級等傳動形式49TmTLF要使伺服電動機驅(qū)動負載產(chǎn)生的加速度最大，要按下要使伺服電動機驅(qū)動負載產(chǎn)生的加速度最大，要按下述方法選擇總傳動比。述方法選擇總傳動比。(1) (1) 傳動比傳動比 i i1LmLmLmi 其中，其中， 電機輸出轉(zhuǎn)角，電機輸出轉(zhuǎn)角， 負載轉(zhuǎn)角負載轉(zhuǎn)角mL50額定轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩為T Tm m、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為J Jm m，負載慣量為負載慣量為J JL

21、L、負載、負載轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)矩為T TLFLF的負載的計算模型，的負載的計算模型，電動機軸上的加速轉(zhuǎn)矩為電動機軸上的加速轉(zhuǎn)矩為Ta。 0iL (2) (2) 電機輸出軸的力矩平衡方程電機輸出軸的力矩平衡方程LLmLFmaiiJJiTTT )/( /2令令(2) (2) 最佳傳動比最佳傳動比51求得使負載加速度為最大的求得使負載加速度為最大的i i值，即值，即 mLmLFmLFJJTTTTi252 2 2齒輪傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配齒輪傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配 按下述三種原則適當(dāng)分級，并在各級之間分配傳動比。按下述三種原則適當(dāng)分級，并在各級之間分配傳動比。 (1)(1)最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則

22、最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則1)1)小功率傳動小功率傳動利用該原則所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。利用該原則所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。53齒輪系中各轉(zhuǎn)動慣量換算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量齒輪系中各轉(zhuǎn)動慣量換算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量由于由于所以所以代入上式得代入上式得:2221421321iiJiJJJJm411332dgBJJ41144112)/( iiJJiJJ)/11 (41221211iiiiJJme5401iJme012or 02412241212iiiii2/ )1 (412ii當(dāng)當(dāng), 141i2/212ii 3/112ii

23、55按此原則計算的各級傳動比也是按按此原則計算的各級傳動比也是按“先小后大先小后大”次次序分配，可使其結(jié)構(gòu)緊湊。序分配，可使其結(jié)構(gòu)緊湊。2)2)大功率傳動。大功率傳動的轉(zhuǎn)矩較大，小功率大功率傳動。大功率傳動的轉(zhuǎn)矩較大，小功率傳動中的各項簡化假設(shè)大多不合適，大功率傳動傳動中的各項簡化假設(shè)大多不合適，大功率傳動比的分配次序仍為比的分配次序仍為“前小后大前小后大”。56(2)(2)重量最輕原則重量最輕原則1)1)小功率傳動。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，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(zhuǎn)動慣量不計，各齒輪均為實心圓柱體，效軸與軸承轉(zhuǎn)動慣量不計，各

24、齒輪均為實心圓柱體，效率不計，則各齒輪的重量之和率不計，則各齒輪的重量之和w w為為式中式中: :b b各齒輪的寬度；各齒輪的寬度；材料密度；材料密度；D1D1、D2D2、D3D3、D4D4各齒輪的計算直徑。各齒輪的計算直徑。242322212222DDDDbW57要保證傳動裝置的重量最輕，應(yīng)在總傳動比已確定的條要保證傳動裝置的重量最輕，應(yīng)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。級傳動比相等。01iW2121iii2)2)大功率傳動。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)、大功率傳動

25、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，各級傳動比是大功率傳動裝置，各級傳動比是“前大后小前大后小”。58(3)(3)輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 在減速傳動鏈中，從輸入端到輸出端的各級傳動比在減速傳動鏈中，從輸入端到輸出端的各級傳動比應(yīng)為應(yīng)為“前小后大前小后大”，且末端兩級傳動比應(yīng)盡可能大，且末端兩級傳動比應(yīng)盡可能大，齒輪副精度應(yīng)提高，這樣可減小齒輪的加工誤差、安齒輪副精度應(yīng)提高，這樣可減小齒輪的加工誤差、安裝誤差、回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。裝誤差、回轉(zhuǎn)誤差對輸出

26、轉(zhuǎn)角精度的影響。5960小結(jié)：小結(jié)：對于要求體積小、重量輕的齒輪傳動系統(tǒng)可用重量最對于要求體積小、重量輕的齒輪傳動系統(tǒng)可用重量最輕原則。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(zhuǎn)動慣量和總轉(zhuǎn)角誤差最小的原則來速齒輪系，可按最小等效轉(zhuǎn)動慣量和總轉(zhuǎn)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。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(zhuǎn)角對于提

27、高傳動精度和誤差為主的傳動齒輪系，可按總轉(zhuǎn)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(yīng)在開始幾級就增速，并且要求每級增速比最作的平穩(wěn)性，應(yīng)在開始幾級就增速，并且要求每級增速比最好大于好大于l l：3 3，以有利于增加輪系剛度、減小傳動誤差。，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(jié)合為混合輪系。對于相當(dāng)大的傳動比、并且要求傳動精度與結(jié)合為混合輪系。對于相當(dāng)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

28、時，可選用新型的諧波傳動效率高、傳動平穩(wěn)、體積小重量輕時，可選用新型的諧波齒輪傳動。齒輪傳動。61 諧波齒輪系統(tǒng)由諧波諧波齒輪系統(tǒng)由諧波發(fā)生器、剛性輪和柔性輪三大發(fā)生器、剛性輪和柔性輪三大件組成。件組成。(1)(1)諧波齒輪傳動的工作原理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變形波引起齒間的相對錯齒來傳遞動力和運動的。和運動的。3諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動62波形發(fā)波形發(fā)生器生器剛輪剛輪zg柔輪柔輪zr柔輪是薄圓筒形，柔輪是薄圓筒形，由于波形發(fā)

29、生器的由于波形發(fā)生器的長徑比柔輪內(nèi)徑略長徑比柔輪內(nèi)徑略大，故裝配在一起大，故裝配在一起時就將柔輪撐成橢時就將柔輪撐成橢圓形。圓形。6364工程上常用的波形發(fā)生器有兩個觸頭的即為雙工程上常用的波形發(fā)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)之差為的諧波減速器，其剛輪和柔輪的齒數(shù)之差為 z zg g一一z zr r=2=2其橢圓長軸的兩端柔輪與剛輪的牙齒相嚙合，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(dāng)波形發(fā)生器逆在短軸方向的牙齒完全分離。當(dāng)波形發(fā)生器逆時針轉(zhuǎn)一圈時，兩輪相對位移為

30、二個齒距。當(dāng)時針轉(zhuǎn)一圈時，兩輪相對位移為二個齒距。當(dāng)剛輪固定時，則柔輪的回轉(zhuǎn)方向與波形發(fā)生器剛輪固定時，則柔輪的回轉(zhuǎn)方向與波形發(fā)生器的回轉(zhuǎn)方向相反。的回轉(zhuǎn)方向相反。65傳動比大。單級諧波齒輪傳動的傳動比為傳動比大。單級諧波齒輪傳動的傳動比為5050500500，多，多級和復(fù)式傳動的傳動比更大。級和復(fù)式傳動的傳動比更大。 承載能力強。傳遞額定輸出轉(zhuǎn)矩時，諧波齒輪傳動同承載能力強。傳遞額定輸出轉(zhuǎn)矩時，諧波齒輪傳動同時接觸的齒對數(shù)可達總對數(shù)的時接觸的齒對數(shù)可達總對數(shù)的30304040以上。以上。傳動精度高、回程誤差小。諧波齒輪的傳動精度比一般傳動精度高、回程誤差小。諧波齒輪的傳動精度比一般齒輪的傳動

31、精度至少高一級。齒輪的傳動精度至少高一級。傳動平穩(wěn)、噪聲低?；旧蠠o沖擊振動。傳動平穩(wěn)、噪聲低?；旧蠠o沖擊振動。傳動效率高。單級傳動的效率為傳動效率高。單級傳動的效率為65659090。結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。在傳動比和承載能力相同結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。在傳動比和承載能力相同的條件下，的條件下，比一般齒輪減速器的體積和重量減少比一般齒輪減速器的體積和重量減少l l2 21 13 3。成本高。柔性材料性能要求高，制造較困難成本高。柔性材料性能要求高，制造較困難(2)2)諧波齒輪傳動的特點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(dāng)于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，諧波齒輪傳動的波形發(fā)生器相當(dāng)于行星

32、輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當(dāng)于行星輪，剛輪則相當(dāng)于中心輪。故諧波齒柔輪相當(dāng)于行星輪，剛輪則相當(dāng)于中心輪。故諧波齒輪傳動裝置輪傳動裝置( (諧波減速器諧波減速器) )的傳動比可以應(yīng)用行星輪系的傳動比可以應(yīng)用行星輪系求傳動比的方式來計算。求傳動比的方式來計算。當(dāng)柔輪固定時當(dāng)柔輪固定時: : r r =0 =0為正為正, ,說明剛說明剛輪與波輪與波形發(fā)生形發(fā)生器的轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)向相同向相同(3)(3)諧波齒輪傳動的傳動比諧波齒輪傳動的傳動比67當(dāng)剛輪固定時當(dāng)剛輪固定時: : g g =0 =03)3)諧波齒輪減速器產(chǎn)品及選用諧波齒輪減速器產(chǎn)品及選用 目前尚無諧波減速器的國標(biāo)，不同生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)代目前尚無諧波減速器的

33、國標(biāo)，不同生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)代號也不盡相同。號也不盡相同。684 4齒輪傳動間隙的調(diào)整方法齒輪傳動間隙的調(diào)整方法(1)(1)圓柱齒輪圓柱齒輪1)1)偏心套式間隙調(diào)整法偏心套式間隙調(diào)整法特點是結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償。特點是結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償。2)2)軸向墊片調(diào)整法軸向墊片調(diào)整法結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動補償69墊片墊片軸向軸向略有略有錐度錐度70薄片齒薄片齒輪輪短短柱柱1 1 3) 3)雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法周向彈簧式周向彈簧式 可調(diào)拉簧式可調(diào)拉簧式71(2)(2)斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)比較簡單，但調(diào)結(jié)構(gòu)比較簡單，但調(diào)整較費時，

34、且齒側(cè)間整較費時，且齒側(cè)間隙不能自動補償。隙不能自動補償。齒側(cè)間隙可以自齒側(cè)間隙可以自動補償，但軸向動補償，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。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 73 打印機中同步帶傳動系統(tǒng)打印機中同步帶傳動系統(tǒng) 1-驅(qū)動輪 ；2-驅(qū)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(qū)動手柄 ； 8-銷；9-聯(lián)接環(huán) ；10-字車驅(qū)動同步帶；11-支架 ；12-帶張力調(diào)節(jié)螺桿；13-色帶驅(qū)動帶； 14-壓帶輪 ；15-色帶驅(qū)動輪 ；16-色

35、帶驅(qū)動軸 ；17-導(dǎo)桿74 梯形齒同步帶及帶輪結(jié)構(gòu) 梯形齒同步帶結(jié)構(gòu)1-包布層 ； 2-帶齒 ； 3-帶背；4-加強筋 7576鋼帶和繩輪傳動鋼帶傳動定位機構(gòu)1-導(dǎo)桿； 2-軸承； 3-小車； 4-導(dǎo)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(gòu)中的應(yīng)用1-字車；2-繩輪(電動機輸出軸上)；3-伺服電動機； 4-鋼絲繩772.2 2.2 導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計 2.2.1 2.2.1 導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求導(dǎo)軌副的組成、種類及其應(yīng)滿足的要求導(dǎo)向支承部件的作用是支承和限制運動部件按給定的運導(dǎo)向支承部件的作用是支承和限制運動部件按給定

36、的運動要求和規(guī)定的運動方向運動。動要求和規(guī)定的運動方向運動。導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件1 1和運動件和運動件2 2兩大部分組成兩大部分組成v運動方向為直線的被稱為直線導(dǎo)軌副運動方向為直線的被稱為直線導(dǎo)軌副v運動方向為回轉(zhuǎn)的被稱為回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌副運動方向為回轉(zhuǎn)的被稱為回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌副分類分類1 1導(dǎo)軌副的組成、種類導(dǎo)軌副的組成、種類7879按按其其接接觸觸面面的的摩摩擦擦性性質(zhì)質(zhì)滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌流體介質(zhì)摩流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌擦導(dǎo)軌氣體、液體氣體、液體導(dǎo)軌導(dǎo)軌彈性摩擦導(dǎo)彈性摩擦導(dǎo)軌軌圓柱型圓柱型棱柱型棱柱型組合型組合型滾柱滾柱(針針)型型滾珠型滾珠型滾動導(dǎo)軌塊型滾動導(dǎo)軌塊型滾動軸承型滾動

37、軸承型動壓型動壓型靜壓型靜壓型動靜壓型動靜壓型片簧型片簧型膜片型膜片型 柔性鉸鏈型柔性鉸鏈型80按其結(jié)構(gòu)特點按其結(jié)構(gòu)特點開式導(dǎo)軌開式導(dǎo)軌借助重力或彈簧彈借助重力或彈簧彈力保證運動件與承力保證運動件與承導(dǎo)面之間的接觸導(dǎo)面之間的接觸閉式導(dǎo)軌閉式導(dǎo)軌只靠導(dǎo)軌本身的只靠導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運結(jié)構(gòu)形狀保證運動件與承導(dǎo)面之動件與承導(dǎo)面之間的接觸間的接觸818283機電一體化系統(tǒng)對導(dǎo)軌的基本要求是導(dǎo)向精度高、剛機電一體化系統(tǒng)對導(dǎo)軌的基本要求是導(dǎo)向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等及結(jié)構(gòu)工藝性好等. .對精度要求高的直線運動

38、導(dǎo)軌，還要求導(dǎo)軌的承載面與對精度要求高的直線運動導(dǎo)軌，還要求導(dǎo)軌的承載面與導(dǎo)向面嚴格分開；當(dāng)運動件較重時，必須設(shè)有拆卸裝置，導(dǎo)向面嚴格分開；當(dāng)運動件較重時，必須設(shè)有拆卸裝置，運動件的支承，必須符合三點定位原理運動件的支承，必須符合三點定位原理。導(dǎo)向精度是指動導(dǎo)軌按給定方向作直線運動的準(zhǔn)確程導(dǎo)向精度是指動導(dǎo)軌按給定方向作直線運動的準(zhǔn)確程度。度。2 2導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求 (1)(1)導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度84導(dǎo)向精度的高低，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型；導(dǎo)軌的幾導(dǎo)向精度的高低，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型；導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度；導(dǎo)軌的配合間隙，油膜厚度和油膜剛何精度和接觸精度；導(dǎo)軌

39、的配合間隙，油膜厚度和油膜剛度；導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度和熱變形等。度；導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度和熱變形等。直線運動導(dǎo)軌的幾何精度，一般有下列幾項：直線運動導(dǎo)軌的幾何精度，一般有下列幾項：1)1)導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度( (即導(dǎo)軌縱向直線度即導(dǎo)軌縱向直線度) )2)2)導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度( (即導(dǎo)軌橫向直線度即導(dǎo)軌橫向直線度) )在這兩種精度中，一般規(guī)定導(dǎo)軌全長上的直線度或?qū)г谶@兩種精度中，一般規(guī)定導(dǎo)軌全長上的直線度或?qū)к壴谝欢ㄩL度上的直線度。軌在一定長度上的直線度。85863)3)兩導(dǎo)軌面間的平行度，也叫扭曲度兩導(dǎo)軌面間的平行度，也叫扭曲度這項誤差

40、一般規(guī)定用在導(dǎo)軌一定長度上或全長上的橫向扭這項誤差一般規(guī)定用在導(dǎo)軌一定長度上或全長上的橫向扭曲值表示。曲值表示。 導(dǎo)軌的剛度就是抵抗載荷的能力。抵抗恒定載荷的能導(dǎo)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。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，表示靜剛度的在恒定載荷作用下，物體變形的大小，表示靜剛度的好壞。導(dǎo)軌變形一般有自身、局部和接觸三種變形。好壞。導(dǎo)軌變形一般有自身、局部和接觸三種變形。自身變形自身變形，由于作用在導(dǎo)軌面上的零、部件重量，由于作用在導(dǎo)軌面上的零、部件重量( (包括自重包括自重) )而引起，它

41、主要與導(dǎo)軌的類型、尺寸以而引起，它主要與導(dǎo)軌的類型、尺寸以及材料等有關(guān)。及材料等有關(guān)。(2)(2)剛度剛度87為了加強導(dǎo)軌自身剛度，常用增大尺寸和合理布置筋為了加強導(dǎo)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。和筋板等辦法解決。導(dǎo)軌局部變形導(dǎo)軌局部變形發(fā)生在載荷集中的地方，因此，必須發(fā)生在載荷集中的地方，因此，必須加強導(dǎo)軌的局部剛度。加強導(dǎo)軌的局部剛度。88對于活動接觸面對于活動接觸面( (動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌動導(dǎo)軌與支承導(dǎo)軌) )，需，需施加預(yù)載荷施加預(yù)載荷，以增加接觸面積，提高接觸剛度，預(yù)載荷一般等于運動以增加接觸面積，提高接觸剛度，預(yù)載荷一般等于運動件及其上的工件等重量。為了保證導(dǎo)

42、軌副的剛度，導(dǎo)軌件及其上的工件等重量。為了保證導(dǎo)軌副的剛度，導(dǎo)軌副應(yīng)有一定的接觸精度。副應(yīng)有一定的接觸精度。導(dǎo)軌的接觸精度以導(dǎo)軌表面的導(dǎo)軌的接觸精度以導(dǎo)軌表面的實際接觸面積占理論接觸面積的百分比或在實際接觸面積占理論接觸面積的百分比或在252525 mm25 mm2 2。面積上接觸點的數(shù)目和分布狀況來表示面積上接觸點的數(shù)目和分布狀況來表示。這項精度一般。這項精度一般根據(jù)精刨、磨削、刮研等加工方法按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。根據(jù)精刨、磨削、刮研等加工方法按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。它主要由導(dǎo)軌的耐磨性決定。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)它主要由導(dǎo)軌的耐磨性決定。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在長期使用后，應(yīng)能保持一定的導(dǎo)向精度。軌在長期使用后，應(yīng)能

43、保持一定的導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的耐磨性，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、摩擦導(dǎo)軌的耐磨性，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、摩擦性質(zhì)、表面粗糙度、表面硬度、表面潤滑及受力情況性質(zhì)、表面粗糙度、表面硬度、表面潤滑及受力情況等等 (3)(3)精度的保持性精度的保持性89提高導(dǎo)軌的精度保持性，必須進行正確的潤滑與保護。提高導(dǎo)軌的精度保持性，必須進行正確的潤滑與保護。v采用獨立的潤滑系統(tǒng)自動潤滑。采用獨立的潤滑系統(tǒng)自動潤滑。v防護方法很多，目前多采用多層金屬薄板伸縮式防護防護方法很多，目前多采用多層金屬薄板伸縮式防護 罩進行防護。罩進行防護。 (4) (4)運動的靈活性和低速運動的平穩(wěn)性運動的靈活性和低速運動的平穩(wěn)性

44、機電一體化系統(tǒng)和計算機外圍設(shè)備等的精度和運動速度機電一體化系統(tǒng)和計算機外圍設(shè)備等的精度和運動速度都比較高，因此，其導(dǎo)軌應(yīng)具有較好的靈活性和平穩(wěn)性，都比較高，因此，其導(dǎo)軌應(yīng)具有較好的靈活性和平穩(wěn)性，工作時應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速運動或微量位移時工作時應(yīng)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(yīng)無振動。不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，高速運動時應(yīng)無振動。在低速運行時在低速運行時( (如如0 005 mm05 mmmin)min)，往往不是作連續(xù)的，往往不是作連續(xù)的勻速運動而是時走時停勻速運動而是時走時停( (即爬行即爬行) )。90將傳動系統(tǒng)和摩擦副簡化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖將傳動系統(tǒng)

45、和摩擦副簡化成彈簧一阻尼系統(tǒng)，如圖2 25454所示，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：為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時采取以下幾項措施：v采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌等；等；v在普通滑動導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；在普通滑動導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；v用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸縮短傳動鏈、減少傳動用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)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。副等方法來提高傳動系統(tǒng)的剛度。91 (5) (5)對溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性對溫度的敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性導(dǎo)軌在環(huán)境溫度變化的情況下，應(yīng)

46、能正常工作，既不導(dǎo)軌在環(huán)境溫度變化的情況下，應(yīng)能正常工作，既不“卡死卡死”，亦不影響系統(tǒng)的運動精度。導(dǎo)軌對溫度變，亦不影響系統(tǒng)的運動精度。導(dǎo)軌對溫度變化的敏感性，主要取決于導(dǎo)軌材料和導(dǎo)軌配合間隙的化的敏感性，主要取決于導(dǎo)軌材料和導(dǎo)軌配合間隙的選擇。選擇。 結(jié)構(gòu)工藝性是指系統(tǒng)在正常工作的條件下，應(yīng)力結(jié)構(gòu)工藝性是指系統(tǒng)在正常工作的條件下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，裝拆、調(diào)整、維修一檢測方求結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，裝拆、調(diào)整、維修一檢測方便，從而最大限度的降低成本。便，從而最大限度的降低成本。 3 3導(dǎo)軌副的設(shè)計內(nèi)容導(dǎo)軌副的設(shè)計內(nèi)容設(shè)計導(dǎo)軌應(yīng)包括下列幾方面內(nèi)容：設(shè)計導(dǎo)軌應(yīng)包括下列幾方面內(nèi)容： 1)1)根

47、據(jù)工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型；根據(jù)工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型； 2)2)選擇導(dǎo)軌的截面形狀，以保證導(dǎo)向精度；選擇導(dǎo)軌的截面形狀，以保證導(dǎo)向精度；923)3)選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌結(jié)構(gòu)及尺寸，使其在給定的載荷及工選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌結(jié)構(gòu)及尺寸，使其在給定的載荷及工 作溫度范圍內(nèi)，有足夠的剛度、良好的耐磨性以及運作溫度范圍內(nèi)，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。動輕便和低速平穩(wěn)性。4)4)選擇導(dǎo)軌的補償及調(diào)整裝置，經(jīng)長期使用后，通過調(diào)選擇導(dǎo)軌的補償及調(diào)整裝置，經(jīng)長期使用后，通過調(diào) 整能保持所需要的導(dǎo)向精度；整能保持所需要的導(dǎo)向精度；5)5)選擇合理的耐磨涂料、潤滑方法和防護裝置，使導(dǎo)軌選擇

48、合理的耐磨涂料、潤滑方法和防護裝置，使導(dǎo)軌 有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損；有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損；6)6)制訂保證導(dǎo)軌所必需的技術(shù)條件，如選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，制訂保證導(dǎo)軌所必需的技術(shù)條件，如選擇適當(dāng)?shù)牟牧希?以及熱處理、精加工和測量方法等。以及熱處理、精加工和測量方法等。93 2.2.2 2.2.2 滑動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇滑動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇三角形三角形( (分對稱、不對稱兩類分對稱、不對稱兩類) )矩形矩形燕尾形燕尾形圓形圓形凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲存潤滑油，宜低速下凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，也不易儲存潤滑油，宜低速下工作；工作；凹形導(dǎo)軌則相反，可用于高速，

49、但必須有良好的防護裝置，以凹形導(dǎo)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。防切屑等臟物落入軌道。1 1 常見的導(dǎo)軌截面形狀常見的導(dǎo)軌截面形狀9495各各種種導(dǎo)導(dǎo)軌軌的的特特點點1)1)三角形導(dǎo)軌三角形導(dǎo)軌 導(dǎo)軌尖頂朝上的稱三角形導(dǎo)軌，尖頂朝下的稱導(dǎo)軌尖頂朝上的稱三角形導(dǎo)軌，尖頂朝下的稱V V形導(dǎo)軌。形導(dǎo)軌。v該導(dǎo)軌在垂直載荷的作用下，磨損后能自動補償，不會該導(dǎo)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(dǎo)向精度較高。但壓板面仍需有間隙調(diào)整裝產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度較高。但壓板面仍需有間隙調(diào)整裝置。置。v截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定，一般為截面角度由載荷大

50、小及導(dǎo)向要求而定，一般為9090 。為。為增加承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，應(yīng)增加承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，應(yīng)采用較大的頂角采用較大的頂角(110(110 120120 ) )；為提高導(dǎo)向性，可采用；為提高導(dǎo)向性，可采用較小的頂角較小的頂角(60(60 ) )。v如果導(dǎo)軌上所受的力，在兩個方向上的分力相差很大，如果導(dǎo)軌上所受的力，在兩個方向上的分力相差很大，應(yīng)采用不對稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導(dǎo)應(yīng)采用不對稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導(dǎo)軌面。軌面。v導(dǎo)軌水平與垂直方向誤差相互影響，給制造、檢驗和修導(dǎo)軌水平與垂直方向誤差相互影響，給制造、檢驗和

51、修理帶來困難。理帶來困難。96 2)2)矩形導(dǎo)軌矩形導(dǎo)軌v矩形導(dǎo)軌的特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和修理方便，矩形導(dǎo)軌的特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和修理方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。v矩形導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度沒有三角形導(dǎo)軌高，磨損后不能自矩形導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度沒有三角形導(dǎo)軌高，磨損后不能自動補償，須有調(diào)整間隙裝置，但水平和垂直方向上的位置動補償，須有調(diào)整間隙裝置，但水平和垂直方向上的位置各不相關(guān)，即一方向上的調(diào)整不會影響到另一方向的位移，各不相關(guān)，即一方向上的調(diào)整不會影響到另一方向的位移，因此安裝調(diào)整均較方便。因此安裝調(diào)整均較方便。v在導(dǎo)軌的材

52、料、載荷、寬度相同情況下，矩形導(dǎo)軌的摩在導(dǎo)軌的材料、載荷、寬度相同情況下，矩形導(dǎo)軌的摩擦阻力和接觸變形都比三角形導(dǎo)軌小。擦阻力和接觸變形都比三角形導(dǎo)軌小。3)3)燕尾形導(dǎo)軌燕尾形導(dǎo)軌v 此類導(dǎo)軌磨損后不能自動補償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝此類導(dǎo)軌磨損后不能自動補償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝置。置。97v兩燕尾面起壓板面作用，用一根鑲條就可調(diào)節(jié)水平與垂直兩燕尾面起壓板面作用，用一根鑲條就可調(diào)節(jié)水平與垂直方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。v剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗和維修都不方便。剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗和維修都不方便。v用于運動

53、速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的場合。用于運動速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的場合。4)4)圓形導(dǎo)軌圓形導(dǎo)軌v圓形導(dǎo)軌制造方便，外圓采用磨削，內(nèi)孔經(jīng)過珩磨，可達圓形導(dǎo)軌制造方便，外圓采用磨削，內(nèi)孔經(jīng)過珩磨，可達到精密配合，磨損后很難調(diào)整和補償間隙。到精密配合，磨損后很難調(diào)整和補償間隙。v圓柱形導(dǎo)軌有兩個自由度，適用于同時作直線運動和轉(zhuǎn)動圓柱形導(dǎo)軌有兩個自由度，適用于同時作直線運動和轉(zhuǎn)動的地方。若要限制轉(zhuǎn)動?？稍趫A柱表面開鍵槽或加工出平面，的地方。若要限制轉(zhuǎn)動?？稍趫A柱表面開鍵槽或加工出平面，v不能承受大的扭矩，亦可采用雙圓柱導(dǎo)軌。不能承受大的扭矩，亦可采用雙圓柱導(dǎo)軌。v圓柱導(dǎo)軌用于

54、承受軸向載荷的場合。圓柱導(dǎo)軌用于承受軸向載荷的場合。982 2導(dǎo)軌副的組合形式導(dǎo)軌副的組合形式 兩條三角形導(dǎo)軌同時起支承和導(dǎo)向作用，如圖兩條三角形導(dǎo)軌同時起支承和導(dǎo)向作用，如圖2 25656所示。所示。v結(jié)構(gòu)對稱，驅(qū)動元件可對稱地放在兩導(dǎo)軌中間結(jié)構(gòu)對稱，驅(qū)動元件可對稱地放在兩導(dǎo)軌中間v兩條導(dǎo)軌磨損均勻，導(dǎo)向性和精度保持性都高，接觸剛度好兩條導(dǎo)軌磨損均勻，導(dǎo)向性和精度保持性都高，接觸剛度好v工藝性差，對導(dǎo)軌的四個表面刮削或磨削也難以完全接觸工藝性差，對導(dǎo)軌的四個表面刮削或磨削也難以完全接觸多用于精多用于精度要求較高的度要求較高的機床設(shè)備機床設(shè)備(1)(1)雙三角形導(dǎo)軌雙三角形導(dǎo)軌99承載面承載面

55、1 1和導(dǎo)向面和導(dǎo)向面2 2分開。因而制造與調(diào)整簡單分開。因而制造與調(diào)整簡單 (2)(2)矩形和矩形組合矩形和矩形組合100 (3)(3)三角形和矩形組合三角形和矩形組合它兼有三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性好、矩形導(dǎo)軌的制造方便、剛它兼有三角形導(dǎo)軌的導(dǎo)向性好、矩形導(dǎo)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。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(dǎo)軌磨損不均勻、一般是三角形導(dǎo)軌比矩形導(dǎo)軌磨損快，但導(dǎo)軌磨損不均勻、一般是三角形導(dǎo)軌比矩形導(dǎo)軌磨損快，磨損后又不能通過調(diào)節(jié)來補償，故對位置精度有影響。閉磨損后又不能通過調(diào)節(jié)來補償，故對位置精度有影響。閉合導(dǎo)軌有壓板面，能承受顛覆力矩

56、。合導(dǎo)軌有壓板面，能承受顛覆力矩。具有三角形和矩形組合導(dǎo)軌的基本特點，但由于沒有具有三角形和矩形組合導(dǎo)軌的基本特點，但由于沒有閉合導(dǎo)軌裝置，因此只能用于受力向下的場合。閉合導(dǎo)軌裝置，因此只能用于受力向下的場合。(4)(4)三角形和平面導(dǎo)軌組合三角形和平面導(dǎo)軌組合101由于三角形和矩形由于三角形和矩形( (或平面或平面) )導(dǎo)軌的摩擦阻力不相等，因此導(dǎo)軌的摩擦阻力不相等，因此在布置牽引力的位置時，應(yīng)使導(dǎo)軌的摩擦阻力的合力與牽在布置牽引力的位置時，應(yīng)使導(dǎo)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(dǎo)軌對引力在同一直線上，否則就會產(chǎn)生力矩，使三角形導(dǎo)軌對角接觸，影響運動件的導(dǎo)向

57、精度和運動的靈活性。角接觸，影響運動件的導(dǎo)向精度和運動的靈活性。102整體式燕尾形導(dǎo)軌；裝配式燕尾形導(dǎo)軌，其特點是制造、整體式燕尾形導(dǎo)軌；裝配式燕尾形導(dǎo)軌，其特點是制造、調(diào)試方便；燕尾與矩形組合，它兼有調(diào)整方便和能承受較調(diào)試方便；燕尾與矩形組合，它兼有調(diào)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(dǎo)軌。大力矩的優(yōu)點，多用于橫梁、立柱和搖臂等導(dǎo)軌。(5)(5)燕尾形導(dǎo)軌及其組合燕尾形導(dǎo)軌及其組合1033 3導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導(dǎo)向精度。間隙過大，會降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平

58、兩導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個方向上調(diào)整間隙。個方向上調(diào)整間隙。常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法兩種方法。常用的調(diào)整方法有壓板和鑲條法兩種方法。對燕尾形導(dǎo)軌可采用鑲條對燕尾形導(dǎo)軌可采用鑲條( (墊片墊片) )方法同時調(diào)整垂直和水方法同時調(diào)整垂直和水平兩個方向的間隙。平兩個方向的間隙。對矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)對矩形導(dǎo)軌可采用修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒ㄟM行間隙的調(diào)整整螺釘?shù)姆椒ㄟM行間隙的調(diào)整104105為采用平鑲條調(diào)整導(dǎo)軌面間隙的結(jié)構(gòu)。為采用平鑲條調(diào)整導(dǎo)軌面間隙的結(jié)構(gòu)。平鑲條一般放在受力小的一側(cè)，用螺釘調(diào)節(jié)，螺母鎖緊。平鑲條一般放在受力小

59、的一側(cè)，用螺釘調(diào)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)囊蚋髀葆攩为殧Q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(diào)著力點，有撓度，使接觸不均勻，剛性差，易變形，調(diào)整較麻煩，故用于受力較小或短的導(dǎo)軌。整較麻煩，故用于受力較小或短的導(dǎo)軌。所示為采用兩根斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌側(cè)面間隙的結(jié)構(gòu)。所示為采用兩根斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌側(cè)面間隙的結(jié)構(gòu)。斜鑲條是在全長上支承，其斜度為斜鑲條是在全長上支承，其斜度為1 1：40401 1：100100，鑲，鑲條長度條長度L L越長，斜度應(yīng)越小，以免兩端厚度相差過大。越長，斜度應(yīng)越小，以免兩端厚度相差過大。一般一般L LH

60、10H H 1010時，取時，取1 1：100100106107采用斜鑲條調(diào)整的優(yōu)點是：鑲條兩側(cè)面與導(dǎo)軌面全部接采用斜鑲條調(diào)整的優(yōu)點是：鑲條兩側(cè)面與導(dǎo)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，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(diào)整方便，故應(yīng)用較廣。但使用可靠，調(diào)整方便，故應(yīng)用較廣。三角形導(dǎo)軌的上滑動面能自動補償，下滑動面的間隙三角形導(dǎo)軌的上滑動面能自動補償，下滑動面的間隙調(diào)整和矩形導(dǎo)軌的下壓板調(diào)整底面隙相同。圓形導(dǎo)軌調(diào)整和矩形導(dǎo)軌的下壓板調(diào)整底面隙相同。圓形導(dǎo)軌的間隙不能調(diào)整。的間隙不能調(diào)整。導(dǎo)軌常用材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等。常使用導(dǎo)軌常用