1、china_,第2章 機械系統(tǒng)設計技術,china_,第2章 機械系統(tǒng)設計技術,機械設計概述,1,傳動機構的設計,2,支撐導向部件的設計,3,執(zhí)行機構的設計,4,部件應用實例,5,china_,本章學習目標,1、了解機械設計的基本知識 2、常用機械零件設計的基本理論和基本方法 3、相關標準、規(guī)范的選用選擇 4、機械零件優(yōu)化設計的思維模式,china_,2.1 機械設計概述,2.1.1 機電一體化對機械系統(tǒng)的要求 （1）采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支撐部件，如采用滾珠絲杠副、滾動導向支撐、動（靜）壓導向支撐等。 （2）縮短傳動鏈，提高傳動與支撐剛度，如用加預緊的方法提高滾珠絲杠副和滾動導軌副的

2、傳動與支撐剛度；采用大扭矩、寬調速的直流或交流伺服電機直接與絲杠螺母副連接并減少中間傳動機構；絲杠的支撐設計中采用兩端軸向預緊或預拉伸支撐結構等。 （3）選用最佳傳動比，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減少執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉動慣量，盡可能提高加速能力。 （4）縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動間隙、減少支撐變形的措施。 （5）改進支撐及架體的結構設計以提高剛性，減小振動，降低噪聲。如選用復合材料等來提高剛度和強度，減小質量、縮小體積使結構緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化、高速化和高可靠性。,china_,2.1 機械設計概述,2.1.2 機械系統(tǒng)的組成,傳動機構 導向機構 執(zhí)行機構,china_,

3、2.1.3 機械參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,1. 剛度 2. 慣量 3. 摩擦 4. 傳動誤差 5. 諧振頻率,china_,2.2 傳動機構的設計,2.2.1 機械傳動裝置 常用的機械傳動部件有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶、高速帶傳動以及各種非線性傳動部件等，其主要功能是傳遞轉矩和轉速。 2.2.1.1、帶傳動 1、組成：主動輪 、從動輪、張緊在兩輪上的環(huán)型傳動帶。 2、原理：原動機驅動主動輪轉動時，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動從動輪一起轉動，并傳遞一定動力。,china_,3、類型,china_,4、特點,（1）優(yōu)點 帶具有良好的彈性，可以緩和沖擊，吸收振動，傳動平穩(wěn)，噪聲?。贿^載時，帶

4、在帶輪上打滑，可防止其他零件損壞，起安全保護作用；適用于兩軸中心距較大的場合；結構簡單，制造、安裝和維護方便，成本低。 （2）缺點 帶在帶輪上有相對滑動，不能保證準確的傳動比；傳動效率較低，帶的壽命較短；傳動的外廓尺寸大；帶傳動需要張緊，支撐帶輪的軸和軸承受力較大；帶傳動中的摩擦會產生電火花，不宜用于易燃、易爆等場合。,china_,5、主要參數(shù)：包角、基準長度Ld、中心距a及帶輪直 徑dd1、dd2 。6、滑動率和傳動比的計算滑動率式中v1為主動輪圓周速度 v2為從動輪圓周速度 帶傳動的實際傳動比,china_,2.2.1.2 諧波齒輪傳動,1、特點：結構簡單、傳動比大（幾十到幾百）、傳動精

5、度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高 。 2、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，因此它與一般齒輪傳動具有本質上的差別 ，如下圖所示，諧波齒輪傳動由波形發(fā)生器3（H）和剛輪l、柔輪2組成 。 3、應用領域：工業(yè)機器人、航空、火箭等機電一體化系統(tǒng)。,china_,china_,2.2.1.3 滾珠螺旋傳動,滾珠絲杠副 ：應用十分廣泛。 1、組成：滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球為滾動體的螺旋傳動部件，它可將旋轉運動變?yōu)橹本€運動，或相反 。 d0公稱直徑；Dpw節(jié)圓直徑；接觸角；Ph導程； 螺旋

6、角,china_,2.2.1.3 滾珠螺旋傳動,2、滾珠的循環(huán)方式 滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內循環(huán)和外循環(huán)兩種,china_,2.3 支撐導向部件的設計,組成：導向支撐部件、軸系支撐部件、旋轉支撐部件和機座機架 。 2.3.1 導向支撐部件 1、導軌副組成：主要由承導件1和運動件2兩部分組成。,china_,2、導軌副的分類,china_,3、導軌副間隙的調整,常用的調整方法有壓板法和鑲條法兩種 。 對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、調整墊片的厚度或調整螺釘?shù)姆椒ㄟM行間隙的調整。,china_,2.3.2 軸系支撐部件,軸系支撐

7、機構由軸及安裝在軸上的齒輪、帶輪等傳動部件組成。,china_,2.3.2.1 軸,1、軸的分類：轉軸 、芯軸 、傳動軸 。 2、軸上零件常用的軸向固定方法 ：軸肩和軸環(huán)、套筒 、圓螺母 、彈性擋圈 、軸端擋圈 。 3、 軸的周向固定 ：緊定螺釘固定 、銷釘固定、過盈配合固定 。,china_,2.3.2.2 軸轂聯(lián)結,軸轂聯(lián)結主要是使軸上零件與軸周向固定以傳遞轉矩。 常用：鍵聯(lián)結、過盈聯(lián)結、無鍵聯(lián)結、銷聯(lián)結、螺紋聯(lián)結 。,china_,2.3.2.3 軸承,軸承是機械傳動中的關鍵部件，在機械零件設計時，要能夠根據(jù)軸承手冊選用合理的軸承。 軸承可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（

8、簡稱滾動軸承）。 1、滑動軸承的失效形式 ：磨粒磨損 、疲勞剝落 、刮傷 、腐蝕 、膠合 。 2、滾動軸承的失效形式：疲勞點蝕 、塑性變形 、滾動軸承的密封 。 3、軸承的潤滑非常重要。,china_,2.3.3 旋轉支撐部件,1、旋轉支撐的種類及基本要求 方向和置中精度、摩擦阻力矩的大小、許用載荷、對溫度變化的敏感性、耐磨性以及磨損后補償?shù)目赡苄?、抗振性及成?。 2、圓柱支撐,china_,2.3.3 旋轉支撐部件,china_,2.3.4 機架與機座,1機座機架的作用及基本要求 剛度與抗振性 熱變形 穩(wěn)定性,china_,2.4 執(zhí)行機構設計,2.4.1 微動機構 1、定義：微動機構是一

9、種能在一定范圍內精確、微量地移動到給定位置或實現(xiàn)特定的進給運動的機構。 2、特點：靈敏度高，最小移動量達到使用要求；傳動靈活、平穩(wěn)，無空程與爬行，制動后能保持穩(wěn)定的位置；抗干擾能力強，響應快速；結構工藝性良好。,china_,2.4 執(zhí)行機構設計,舉例：萬能工具顯微鏡工作臺的微動機構 （手動機械式）,china_,2.4.2 定位機構,定位機構是機電一體化機械系統(tǒng)中一種確保移動件占據(jù)準確位置的執(zhí)行機構，通常采用分度機構和鎖緊機構組合的形式來實現(xiàn)精確定位的要求 。,china_,2.5 部件應用實例,2.5.1 齒輪變速機構電機的選擇 要求：1、根據(jù)課本的內容，了解電機選擇的關聯(lián)參數(shù)。 2、根據(jù)相關參數(shù)，學會使用機械設計手冊進行查詢。 3、讓同學了解常用的標準（不同行業(yè)、不同企業(yè)、不同國家采用的標準不同）,china_,2.5.2 數(shù)控機床回轉刀架,數(shù)控機床自動回轉刀架是在一定空間范圍內，能使刀架執(zhí)行自動松開、轉位、精密定位等一系列動作的機構。 數(shù)控車床的刀架是機床的重要組成部分，其結構直接影響機床的切削性能和工作效率. 回轉刀架分度準確，定位可靠，重復定位精度高，轉位速度快，夾緊性好，可以保證數(shù)控車床的高精度和高效率,china_,作業(yè)題,1機