第二章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)§2.1概述一.機(jī)電一體化對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的基本要求3.穩(wěn)定性好、可靠性高、阻尼合適、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等2.響應(yīng)快、摩擦小、慣量小、諧振頻率高（高接觸剛度，可避免共振）1.精度高、剛度高、無間隙(盡可能小)

二.機(jī)械系統(tǒng)的組成1.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：起導(dǎo)向與支承作用

3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

第二章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一.無側(cè)隙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（一）直齒圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1.偏心軸套調(diào)整法偏心軸套電動(dòng)機(jī)2.雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法

§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.軸向壓簧調(diào)整法§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

寬齒輪應(yīng)為人字形齒輪（三）錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.軸向壓簧調(diào)整法§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.周向彈簧調(diào)整法§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

三.滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（一）工作原理及結(jié)構(gòu)內(nèi)循環(huán)式：滾珠在循環(huán)過程中始終與螺桿保持接觸§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

外循環(huán)式：滾珠在返回時(shí)與螺桿脫離接觸的循環(huán)，可分為螺旋槽式、插管式和端蓋式三種。上圖為螺旋槽式§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

插管式外循環(huán)§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（二）滾珠絲杠副的特點(diǎn)1.傳動(dòng)效率高，可達(dá)90%~95%，而滑動(dòng)絲杠副的傳動(dòng)效率約為30%~40%。2.運(yùn)動(dòng)具有可逆性，直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可互相轉(zhuǎn)換。3.系統(tǒng)剛度好。4.傳動(dòng)精度高，滾珠絲杠副可加工出高精度，又由于其摩擦力小,工作時(shí)螺桿的熱變形小，螺桿尺寸穩(wěn)定，并且經(jīng)預(yù)緊后，可得到無間隙傳動(dòng)，因而具有較高的傳動(dòng)精度與定位精度。5.使用壽命長(zhǎng)、可靠性高6.不能自鎖，用于垂直升降傳動(dòng)時(shí)，需附加制動(dòng)裝置。7.制造工藝復(fù)雜，成本較高。通過預(yù)緊獲得高傳動(dòng)剛度§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（三）滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和加預(yù)緊力的方法1.墊片調(diào)隙式§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.螺紋調(diào)隙式§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（四）滾珠絲杠副的主要尺寸、精度等級(jí)及標(biāo)注方法1.主要尺寸標(biāo)稱直徑D0：滾珠中心圓直徑。 如南京工藝裝備廠生產(chǎn)的FFZD405-3-D3/1400*900滾珠絲杠副的標(biāo)稱直徑D0為40mm，導(dǎo)程為5mm，承載滾珠為3圈，D級(jí)精度，檢驗(yàn)1~3項(xiàng)，右旋，絲杠全長(zhǎng)為1400mm，螺紋長(zhǎng)900mm。各相關(guān)尺寸可由設(shè)計(jì)手冊(cè)或廠家網(wǎng)站查得。2.精度等級(jí)分為C、D、E、F、G、H級(jí)，C級(jí)最高，H級(jí)最低3.標(biāo)注方法§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（五）滾珠絲杠副的安裝支承方式的選擇a圖為一端固定、一端自由，剛度最低b圖為一端固定、一端游動(dòng)，剛度較高c圖為兩端推力軸承，剛度較高d圖為兩端固定，剛度最高§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（六）滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

例：試設(shè)計(jì)一數(shù)控銑床工作臺(tái)進(jìn)給用滾珠絲杠副，已知平均工作載荷Fm=3800N，絲杠工作長(zhǎng)度L=1.2m，平均轉(zhuǎn)速nm=100r/min，最大轉(zhuǎn)速nmax=10000r/min，使用壽命Lh’=15000h，絲杠材料為CrWMn鋼，滾道硬度為58~62HRC，傳動(dòng)精度要求σ=±0.03mm§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

四.錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器定心性好、承載能力高、傳遞功率大、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)、具有過載保護(hù)、能承受振動(dòng)和沖擊、使用方便?！?.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

五.軟軸傳動(dòng)由幾層緊密纏繞在一起的彈簧鋼絲層構(gòu)成，相鄰鋼絲層的纏繞方向相反。傳動(dòng)時(shí)一層鋼絲擰緊，另一層鋼絲擰松，從而鋼絲層互相壓緊在一起，傳遞轉(zhuǎn)矩。適合靈活在兩個(gè)軸線不重合的軸間傳動(dòng)，能彎曲繞過障礙物?！?.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

§2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

柔輪和剛輪的齒距相同，但齒數(shù)不等，設(shè)剛輪齒數(shù)為100，柔輪齒數(shù)為98，當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器以速度n1轉(zhuǎn)動(dòng)，則柔輪轉(zhuǎn)速n2滿足：

當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)1圈（360°）時(shí)，柔輪嚙合了100個(gè)齒，轉(zhuǎn)動(dòng)故，柔輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與波發(fā)生器相反。諧波齒輪減速器的工作過程特點(diǎn)：傳動(dòng)比大，可達(dá)50～500；同時(shí)嚙合的齒效多，承載能力大；側(cè)隙小，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高；體積??；傳動(dòng)效率較高。諧波齒輪減速器廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、電動(dòng)自行車中。§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

一.分類滑動(dòng)導(dǎo)軌：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度好、抗振性好

滾動(dòng)導(dǎo)軌：磨損小、定位精度高、靈敏度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠導(dǎo)軌用于支承與導(dǎo)向，直接決定了設(shè)備直線運(yùn)動(dòng)的精度。二.導(dǎo)軌的基本要求3.耐磨性好5.抗疲勞和壓潰2.剛度好4.低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)6.結(jié)構(gòu)工藝性好1.導(dǎo)向精度高§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

三.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌1.特點(diǎn)：承載能力大，其圓弧滾道承載能力可達(dá)平面滾道的13倍；剛性好；壽命長(zhǎng)(摩擦系數(shù)約為滑動(dòng)導(dǎo)軌的1/50)；傳動(dòng)平穩(wěn)可靠；具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力，裝配調(diào)整容易。

2.分類1）按滾動(dòng)體形狀分：滾珠式與滾柱式

2）按導(dǎo)軌截面形狀分：矩形和梯形3）按滾道溝槽形狀分：?jiǎn)螆A弧和雙圓弧§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的其它形式1）圓柱形滾動(dòng)直線導(dǎo)套副運(yùn)動(dòng)輕便、靈活、精度高、維護(hù)方便、常用于輕載移動(dòng)、輸送系統(tǒng)。§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2）滾珠花鍵副12條滾珠列中6條用于承載，6條用于滾珠循環(huán)，可自動(dòng)定心，運(yùn)動(dòng)精度與承載能力較大?！?.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

四.塑料導(dǎo)軌塑料導(dǎo)軌既降低成本，又提高了抗振性、耐磨性、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。（一）塑料導(dǎo)軌軟帶以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬、石墨等混合燒結(jié)，并做成軟帶狀。1.特點(diǎn)1）摩擦系數(shù)低且穩(wěn)定，比鑄鐵導(dǎo)軌低1個(gè)數(shù)量級(jí)。2）動(dòng)靜摩擦系數(shù)相近，低速平穩(wěn)性好。3）抗振性好4）耐磨性好，即使無潤(rùn)滑也能工作。5）耐高溫、低溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及各種有機(jī)溶劑。6）維修方便7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.使用將軟帶粘在導(dǎo)軌面上即可§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（二）金屬塑料復(fù)合導(dǎo)軌板內(nèi)層鋼背保證機(jī)械強(qiáng)度與承載能力，多孔中間層由銅絲網(wǎng)或球形青銅粉構(gòu)成，再用真空浸漬使塑料進(jìn)入孔或網(wǎng)中。特點(diǎn)：摩擦特性優(yōu)良、耐磨損、承載能力§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

應(yīng)用實(shí)例：§2.3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（三）塑料涂層若只有一個(gè)摩擦面磨損嚴(yán)重，則可把磨損部分切除，涂上配好的膠狀塑料涂層，利用模具或另一摩擦面使涂層固化即可。右圖所示為SOLON3-1型鏜銑加工中心導(dǎo)軌上調(diào)整間隙用的楔鐵，調(diào)好精度后，注入塑料涂層，免去了大量刮研工作量?！?.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

一.對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)特性好、動(dòng)靜態(tài)精度高、動(dòng)作靈敏、效率高、體積小、質(zhì)量輕、可靠性好二.微動(dòng)機(jī)構(gòu)是在一定范圍內(nèi)精確、微量地移動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)特定的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。1.手動(dòng)機(jī)械式2.熱變形式§2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

某機(jī)床微動(dòng)機(jī)構(gòu)3.磁致伸縮式§2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

特點(diǎn)：重復(fù)精度高、無間隙、剛度好、慣量小、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；但位移量很小，如100mm長(zhǎng)鐵鈷釩棒僅能伸長(zhǎng)7μm三.定位機(jī)構(gòu)XH754型臥式加工中心分度工作臺(tái)四.數(shù)控機(jī)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架五.工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器1.機(jī)械夾持器1）圓弧開合型§2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2）圓