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机械技术

机械技术概述

作者:admin 发布时间:2020-05-02 05:11

  刻板工夫 ? ? ? 6.1 概述 6.2 刻板传动 6.3 撑持部件 6.1 概述 ? ? ? 为确保刻板编制的传动精度和使命不乱性,通 常对机电一体化编制提出以下哀求: (1)高精度 精度直接影响产物的质料,越发是机电一体 化产物,其工夫功能、工艺程度和功用比日常的 刻板产物都有很大的普及,因而机电一体化刻板 编制的高精度是其首要的哀求。若是刻板编制的 精度不行知足哀求,则无论机电一体化产物其它 编制使命如何正确,也无法实现其预订的刻板操 作。 6.1 概述 ? ? ? ? (2) 敏捷反映性 即哀求刻板编制从接到指令到滥觞实践指令 指定的义务之间的时光间隔短,云云独揽编制才 能实时依照刻板编制的运转形态音讯,下达指令, 使其确切地实现义务。 (3) 优越的不乱性 即哀求刻板编制的使命功能不受外界境遇的 影响,抗扰乱才干强。 6.2 刻板传动 ? ? ? ? 一、同步带传动 二、齿轮传动 三、谐波齿轮传动 四、滚珠丝杠传动 一、同步带传动 ? 同步带是一种兼有链、 齿轮、三角胶带甜头 的传动零件。因为同 步带是一种兼有链、 齿轮、三角胶带甜头 的传动零件,于 1940年由美邦尤尼 罗尔(Unirayal)橡 胶公司最先加以开荒。 1946年辛加公司把 同步带用于缝纫机针 和缠线管的同步传动 上,获得明显效益, 并被渐渐援用到其他 刻板传动上。 一、同步带传动 ? ? ? ? 1. 2. 3. 4. 分类 同步带的优缺欠 同步带的布局和尺寸布局 同步带的安排估量 一、同步带传动 ? ? ? ? 1. 分类 (1).按用处分 (a) 通常工业用同步带传动 即梯形齿同步带 传动(图6-1)。它紧要用于中、小功率的同步 带传动,如各类仪器、估量机、轻工刻板中均采 用这种同步带传动。 (b) 高转矩同步带传动 又称HTD带(High Torque Drive)或STPD带传动(Super Torque Positive Drive)。因为其齿形呈圆 弧状(图6-2),正在我邦通称为圆弧齿同步带传动。 它紧要用于重型刻板的传动中,如运输刻板(飞机、 汽车)、石油刻板和机床、发电机等的传动。 一、同步带传动 (3) 特种规格的同步带传动 这是依照某种机械 特别须要而采用的特种规格同步带传动,如工业 缝纫机用的、汽车发起机用的同步带传动。 (4) 特别用处的同步带传动 即为合适特别使命 境遇修制的同步带。 ? ? 一、同步带传动 (2). 按规格轨制分 (a) 模数制 同步带紧要参数是模数m(与齿 轮一样),依照分歧的模数数值来确定带的型号及 布局参数。正在60年代该种规格轨制曾操纵于日、 意、苏等邦,后随邦际互换的须要,各邦同步带 规格轨制渐渐团结到节距制。目前仅前苏联及东 欧各邦仍采用模数制。 ? ? 一、同步带传动 ? ? ? (2) 节距制 即同步带的紧要参数是带齿节距, 按节距巨细分歧,相应带、轮有分歧的布局尺寸。 该种规格轨制目前被列为邦际圭臬。 因为节距制出处于英、美,其计量单元为英制 或经换算的公制单元。 (3) DIN米制节距 DIN米制节距是德邦同 步带传动邦度圭臬订定的规格轨制。其紧要参数 为齿节距,但圭臬节距数值分歧于ISO节距制, 计量单元为公制。正在我邦,因为德邦进口修筑较 众,故DIN米制节距同步带正在我邦也有操纵。 一、同步带传动 ? ? ? ? ? ? 2. 同步带传动的优缺欠 (1).使命时无滑动,有确切的传动比 (2).传动效用高,节能效益好 (3).传动比限制大,布局紧凑 (4).保卫调理容易,运转用度低 (5).阴毒境遇要求下仍能平常使命 一、同步带传动 ? ? ? ? 3. 同步带的布局和尺寸规格 (1).同步带布局 如下左图所示,同步带通常由承载绳、带齿、带背和 包布层构成。 工业用同步带带轮体式如下右图所示。 一、同步带传动 ? ? ? ? ? ? ? ? 4. 同步带的安排估量 (1).失效体式和估量标准 同步带传动紧要失效体式有: (a) 承载绳断裂 原由是带型号过小和小带轮直径过小 等。 (b) 爬齿和跳齿 原由是同步带传达的圆周力过大、 带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。 (c) 带齿的磨损 原由是带齿与轮齿的啮合插手、带的 张紧力过大等。 (d) 其他失效格式 带和带轮的修制装置差错惹起的 带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少 惹起的带齿剪切败坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包 布层零落等。 正在平常的使命要求下,同步带传动的安排标准是正在不 打滑的要求下,确保同步带的抗拉强度。正在尘埃杂质较众 的要求下,则应确保带齿的必然耐磨性。 一、同步带传动 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (2).同步带传动的安排估量设施 安排同步带传动的已知要求为: Pm 须要传达的外面功率; n1、n2 主从动轮的转速或传动比; (a) 确定带的安排功率; (b) 选取带型和节距; (c) 确定带轮齿数和节圆直径; (d) 确定同步带的节线长度、齿数及传动中央距; (e) 校验同步带和小带轮的啮合齿数; (f) 确定本质所需同步带宽度; (g) 带的使命才干验算。 二、齿轮传动 ? ? ? ? ? ? ? 1. 齿轮传动编制的总传动等到其分拨 安排机电一体化齿轮传动编制,紧要是研商它 的动力学特点。 (1).最佳总传动比 最先把传动编制中的使命负载、惯性负载和摩 擦负载归纳为编制的总负载,手段有: (a) 峰值归纳:若各类负载为非随机性负载, 将各负载的峰值庖代数和。 (b) 均方根归纳:若各类负载为随机性负载, 取各负载的均方根。 负载归纳时,要转化到电机轴上,成为等效峰 值归纳负载转矩或等效均方根归纳负载转矩。使 等效负载转矩最小或负载加快率最大的总传动比, 即为最佳总传动比。 二、齿轮传动 ? ? 2.总传动比分拨 齿轮编制的总传动比确定后,依照对传动链的 工夫哀求,选取传动计划,使驱动部件和负载之 间的转矩、转速抵达合理配合。若总传动比力大, 又不打定采用谐波、少齿差等传动,须要确定传 动级数,并正在各级之间分拨传动比。单级传动比 增大使传动编制简化,但大齿轮的尺寸增大会使 全体传动编制的轮廓尺寸变大。可按下述三种原 则适宜分级,并正在各级之间分拨传动比。 二、齿轮传动 ? ? (1) 最小等效转动惯量法则 应用该法则所安排的齿轮传动编制,换算到电 机轴上的等效转动惯量为最小。 J1 电动机 如右图,若不计轴和轴承 的转动惯量,则依照编制动 能稳定的法则,等效到电机 轴上的等效转动惯量为: J4 i1 i2 J3 J2 J me ? J 1 ? J2 ? J3 i12 ? J4 2 i12 i 2 二、齿轮传动 由于: J1 ? J 3 ? ?B? 32 g 4 d14 J2 ? ?B? 32 g 4 d2 J4 ? 4 4 ?B? 32 g 4 d4 以是: J2 ? d2 ? ? ? i14 ?? ? J1 ? d ? 1? ? d4 ? J4 J4 ? d4 ? 4 4 ? ? ? ? ? i2 ? ?? ? ( i / i ) 1 ? ?d ? J 3 J1 ? d ? 1? ? 3? 即: J2 ? 4 J 1i1 J4 ? 1 i12 ? i2 i14 ) 4 J 1i 2 ? J 1 (i / i1 ) 4 J me ? J 1 (1 ? i12 ? 令 ?J em ?0 ?i1 可得 i 2 ? i14 ? 1 2 二、齿轮传动 ? (2) 重量最轻法则 ? 看待小功率传动编制,使各级传动比知足, i1 ? i2 ? i3 ? ? ? i n ? ? 即可使传动安装的重量最轻。 上述结论看待大功率传动编制是不实用的,因 其传达扭矩大,故要商量齿轮模数、齿轮齿宽等 参数要逐级增长的景况,此时应依照体验、类比 手段以及布局紧凑之哀求实行归纳商量。各级传 动比通常应以“先大后小”法则处置。 二、齿轮传动 ? ? (3) 输出轴转角差错最小法则 为了普及机电一体化编制中齿轮传动编制传达 运动的精度,各级传动比应按“先小后大”法则 分拨,以便下降齿轮的加工差错、装置差错以及 展转差错对输出转角精度的影响。设齿轮传动系 统中各级齿轮的转角差错换算到末级输出轴上的 ?? max ,则 总转角差错为 ?? max ? ? ? ? (?? k ?1 n k / i kn ) ?? k —第个齿轮所具有的转角差错; 式中: i kn —第个齿轮的转轴至第级输出轴的传动比。 二、齿轮传动 ? ? ? ? 3 齿轮传动间隙的调节手段 (1) 圆柱齿轮传动 (a) 偏爱套(轴)调节法 如右图所示,将彼此啮合的 一对齿轮中的一个齿轮4装 正在电机输出轴上,并将电机 2装置正在偏爱套1(或偏爱轴) 上,通过转动偏爱套(偏爱 轴)的转角,就可调剂两啮 合齿轮的中央距,从而清扫 圆柱齿轮正、反转时的齿侧 间隙。特质是布局浅易,但 其侧隙不行主动积蓄。 二、齿轮传动 ? ? (b) 轴向垫片调节法 如右图所示,齿轮1和2相啮合, 其分度圆弧齿厚沿轴线倾向略有 锥度,云云就能够用轴向垫片3 使齿轮2沿轴向搬动,从而清扫 两齿轮的齿侧间隙。安装时轴向 垫片3的厚度应使得齿轮1和2之 间既齿侧间隙小,运转又活泼。 特质同偏爱套(轴)调节法。 二、齿轮传动 ? ? (c) 双片薄齿轮错齿调节法 这种清扫齿侧间隙的手段是将此中一个做成宽齿轮, 另一个用两片薄齿轮构成。选取设施使一个薄齿轮的左齿 侧和另一个薄齿轮的右齿侧分辩紧贴正在宽齿轮齿槽的左、 右两侧,以清扫齿侧间隙,反向时不会闪现死区。 3 4 5 6 7 2 1 3 4 1 2 3 二、齿轮传动 ? ? (2) 斜齿轮传动 清扫斜齿轮传动齿轮侧隙的手段与上述错齿调 整法根基一样,也是用两个薄片齿轮与一个宽齿 轮啮合,只是正在两个薄片斜齿轮的中央离隔了一 小段隔绝,云云它的螺旋线便错开了。 二、齿轮传动 ? ? (3) 锥齿轮传动 (a) 轴向压簧调节法 轴向压簧调节法道理如图 6-15,正在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5,其 轴向力巨细由螺母6调剂。锥齿轮4正在压簧5的作 用下可轴向搬动,从而清扫了其与啮合的锥齿轮l 之间的齿侧间隙。 二、齿轮传动 ? ? (b) 周向弹簧调节法 将与锥齿轮3啮合的齿 轮做成巨细两片(1、2), 正在大片锥齿轮1上制有三 个周向圆弧槽8,小片锥 齿轮2的端面制有三个可 伸入槽8的凸爪7。弹簧5 装正在槽8中,一端顶正在凸 爪7上,另一端顶正在镶正在 槽8中的镶块4上。止动螺 钉6安装时用,装置完毕 将其卸下,则巨细片锥齿 轮1、2正在弹簧力用意下错 齿,从而抵达清扫间隙的 主意。 1 2 3 8 7 6 5 4 二、齿轮传动 ? ? ? 4 齿轮齿条传动机构 当传动负载大时,可采用双齿轮调节法。通过预载装 置4向齿轮3上图6-17 齿轮齿条的双齿轮调隙机构。 预加负载,使大齿轮2、5同时向两个相反方何转动, 从而带头小齿轮1、6转动,其齿面便分辩紧贴正在齿条7上 齿槽的左、右侧,清扫了齿侧间隙。 三、谐波齿轮传动 ? 谐波齿轮传动具有布局浅易、传动比大(几十 ~几百)、传动精度高、回程差错小、噪声低、传 动安定、承载才干强、效用上等甜头,故正在工业 机械人、航空、火箭等机电一体化编制中日益得 到渊博的操纵。 ? 1 谐波齿轮传动的使命道理 三、谐波齿轮传动 ? 谐波传动由三个紧要构件所构成,即具有内齿 的刚轮l、具有外齿的柔轮2和波爆发器3。平常 波爆发器为主动件,而刚轮和柔轮之一为从动件, 另一个为固定件。当波爆发器装入柔轮内孔时, 因为前者的总长度略大于后者的内孔直径,故柔 轮变为卵形,于是正在椭圆的长轴两头形成了柔 轮与刚轮轮齿的两个局限啮合区;同时正在椭圆短 轴两头,两轮轮齿则所有脱开。至于其余随地, 则视柔循环转倾向的分歧,或处于啮合形态,或 处于非啮合形态。当波爆发器一连转动时,柔轮 是非轴的位子一直交化,从而使轮齿的啮合处和 脱开处也随之一直转折,于是正在柔轮与刚轮之间 就形成了相对位移,从而传达运动。 三、谐波齿轮传动 ? 正在波爆发器转动一周时间,柔轮上一点变形 的轮回次数与波爆发器上的突出部位数是一律的, 称为波数。常用的有两波和三波两种。为了有利 于柔轮的力均衡和避免轮齿插手,刚轮和柔轮的 齿数差应等于波爆发器波数(即波爆发器上的滚轮 数)的整倍数,平常取为等于波数。 三、谐波齿轮传动 ? 2 谐波齿轮传动的传动比估量 ?r ? ? H z g H i rg ? ? ?g ??H zr ? ? ? g 、? r 、 ? H 分辩为刚轮、柔轮和波形 式中: 爆发器的角速率; z g、z r 分辩为刚轮和柔轮的齿数。 ? r ? 0 ,则 (1) 当柔轮固按时, H i rg ? zg 0 ??H ? ? ?g ??H zr ?g ?H z g ? zr zr ? 1? ? zg zg i Hg zg ?H ? ? ?g z g ? zr 三、谐波齿轮传动 ? (2) 当刚轮固按时, ? g ? 0 ,则 H i rg ? ? z g ? 202 设 z r ? 200 、 当柔轮固按时, i Hg ? 101 ?r ? ? H z g ? ? 0 ??H zr ?H zr i Hr ? ? ?r zr ? z g z g zr ? z g ?r ? 1? ? ?H zr zr 当柔轮固按时 iHr ? ?100 三、谐波齿轮传动 ? ? 3. 谐波齿轮减速器产物及选用 常睹的谐波齿轮减速器标帜代号如下图 最大回差 减速比 机型(指柔轮内径,单元为mm) 单级、卧式装置通用谐波减器 ? ? ? ? ? 谐波齿轮减速机选用外明: (1). 样本中的图外参数为圭臬产物,用户选型时 需确定以下三项参数: (a)传动比或输出转速(r/min) (b)减速机输入功率(kw) (c)额定输入转速(r/min) 三、谐波齿轮传动 ? ? (2). 如减速机输入转速是可调的,则正在选用减速机型号 时应分辩确定: 使命要求为“恒功率”时按最低转速选用机型;使命条 件为“恒扭矩”时,按最高转速选用机型。订货时须外明 是否与电机直联,电机型号及参数。 PC1 与输出扭矩 TC 2 的估量 (3). 选用减速机输入功率 PC1 ? PK A TC 2 ? TK A ? ? ? 式中:P —减速机额定输入功率(KW) T —减速机额定输出扭矩(Nm) KA —使命景况系数(睹下外) 三、谐波齿轮传动 ? (4). 减速机输出轴装有齿轮、链轮、三角皮带轮 及平皮带轮时,须要校验轴伸的悬臂负荷 FC1 , 校验公式为 FC1 ? 2TK A / DFR ? ? ? 式中:D—齿轮、链轮、皮带轮的节圆直径(m) FR—悬臂负荷系数(齿轮FR=1.5;链轮 FR=1.2;三角皮带轮FR=2;平皮带轮FR=2.5) 当 FC1 ? F许 ? 结果安闲。 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? 滚珠螺旋传动是正在丝杠和螺母滚道之间放人适 量的滚珠,使螺纹间形成滚动摩擦。丝杠转动时, 带头滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器, 与螺纹滚道组成滚珠的轮回通道。为了正在滚珠与 滚道之间变成无间隙乃至有过盈配合,可创立预 紧安装。为延迟使命寿命,可创立润滑件和密封 件。 滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动或其它直线运动 副比拟,有下列特质: (1)传动效用高 通常滚珠丝杠副的传动效用达 90%~95%,糜费能量仅为滑动丝杆的1/3。 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? (2)运动安定 滚动摩擦系数靠近常数,启动与 使命摩擦力矩不同很小。启动时无进攻,预紧后 可清扫间隙形成过盈,普及接触刚度和传动精度。 (3)使命寿命长 滚珠丝杠螺母副的摩擦轮廓为 高硬度(HRC58—62)、高精度,具有较长的工 作寿命和精度仍旧性。寿命约为滑动丝杆副的 4~10倍以上。 (4)定位精度和反复定位精度高 因为滚珠丝杆 副摩擦小、温升小、无匍匐、无间隙,通过预紧 实行预拉伸以积蓄热膨胀。因而可抵达较高的定 位精度和反复定位精度。 ? 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? ? (5)同步性好 用几套一样的滚珠丝杆副同时传 动几个一样的运动部件,可获得较好的同步运动。 (6)牢靠性高 润滑密封安装布局浅易,维修方 便。 (7)不行自锁 用于笔直传动时,务必正在编制中 附加自锁或制动安装。 (8)修制工艺庞杂 滚珠丝杆和螺母等零件加工 精度、轮廓粗略度哀求高,故修制本钱较高。 四、滚珠螺旋传动 ? 1. 使命道理与布局 滚珠丝杆副布局 端盖轮回 插管轮回 四、滚珠螺旋传动 ? ? 丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠,当丝 杠或螺母转动时,滚珠沿螺纹滚道滚动,则丝杠 与螺母之间相对运动时形成滚动摩擦,为避免滚 珠从滚道中滚出,正在螺母的螺旋槽两头设有回程 指引安装,它们与螺纹滚道变成轮回回道,使滚 珠正在螺母滚道内轮回。 滚珠丝杠副中滚珠的轮回格式有内轮回和外循 环二种。 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? 2. 滚珠丝杠副轴向间隙的调节和施加预紧力的手段 滚珠丝杠副除了对自己简单倾向的传动精度有要 求外,对其轴向间隙也有厉刻哀求,以确保其反向 传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时正在滚珠 与滚道型面接触点的弹性变形所惹起的螺母位移量 和螺母原有间隙的总和。 平常采用双螺母预紧或单螺母(大滚珠、大导程) 的手段,把弹性变形独揽正在最小限制内,以减小或 清扫轴向间隙,并能够普及滚珠丝杠副的刚度。 四、滚珠螺旋传动 ? (1) 双螺母预紧道理 预拉倾向 调节垫片 螺母A 螺母B 预拉倾向 预紧倾向 垫片 预紧倾向 丝杠侧 ? 依照垫片厚度分歧分成两种体式,当垫片厚度 较厚时即形成“预拉应力”,而当垫片厚度较 薄时即形成“预压应力”以清扫轴向间隙。 四、滚珠螺旋传动 ? (2) 单螺母预紧道理(增大滚珠直径法) 螺母侧 承载滚珠 螺母侧 间隔钢球 丝杠侧 ? 丝杠侧 为了积蓄滚道的间隙,安排时将滚珠的尺寸 适宜增大,使其4点接触,形成预紧力,为了提 高使命功能,能够正在承载滚珠之间插手间隔钢 球。 四、滚珠螺旋传动 ? ? (3) 单螺母预紧道理(偏置导程法) 预拉倾向 预拉倾向 导程 导程+Δ 螺母侧 导程 丝杠侧 ? 偏置导程法道理如上图所示,仅仅是正在螺母中 部将其导程增长一个预压量Δ,以抵达预紧的目 的。 四、滚珠螺旋传动 ? ? 3. 滚珠丝杠副的轴向弹性变形 滚珠丝杠受轴向载荷后,滚珠和滚道面将形成弹 性变形,轴向弹性变形量 ? a 与轴向载荷 Fa 之间 的合联与滚动轴承的估量一样,依照Herz的点 接触外面,知足下式: ? a ? Fa ? 2/3 (1)单螺母预紧(无预紧)的轴向弹性变形 1.2 ?a ? sin ? ? Q ? ?D ? a ? ? ? ? 1 3 ( ?m) 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? 式中: ? —钢球和滚道的接触角(45°); Da —钢球直径(mm); Q —单个钢球所受载荷(N); Q ? 10 ? Fa / Z sin ? ? ? Z ? —钢球数; —和精度、布局相合的系数。 四、滚珠螺旋传动 ? ? (2) 双螺母预紧时的轴向变形量 对两个螺母A和B施加预紧力 Fao 后,螺母A、 B均变形至X点。若是这时用意有外力 ,则螺 Fa 母A从X点向X1点、螺母B从X点向X2点搬动由 于和成正比合联,假设其比例系数为k,则 有 ? ao ? kFao 2 / 3,而且螺母A和B的变形量分辩为: ? ? B ? kFB A和B的变形量一样(方 因为正在外力用意下螺母 向相反),以是 ? A ? ? ao ? ? ao ? ? B ? A ? kFA 2/3 2/3 四、滚珠螺旋传动 ? 并且,当仅有外力 Fa 用意时, FA ? FB ? F a ? ? 跟着 Fa 的增长使 Fb 靠近零时,则外力简直全被 螺母A摄取。 当 ? B ? 0 时 kFA 2 / 3 ? kFao 2 / 3 ? kFao 2 / 3 ? 又由于 FA ? 8Fao ? 3Fao FA 2/3 ? 2Fao 2/3 ? ? ? A ? ? ao ? ? ao 以是 ? ao ? 1 2 ? A 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? 目前修制的单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙达 0.05mm,而双螺母式的经加预紧力调节后基 本上能清扫轴向间隙。操纵该手段清扫轴向间隙 时应注意以下两点: (1)预紧力巨细务必符合,过小不行确保无隙 传动;过上将使驱动力矩增大,效用下降,寿命 缩短。预紧力应不领先最大轴向负载的1/3。 (2)要迥殊注意减小丝杠装置部门和驱动部门 的间隙,这些间隙用预紧的手段是无法清扫的, 而它对传动精度有直接影响。 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? ? 4. 滚珠丝杠副的紧要尺寸、精度品级和标注手段 (1).紧要尺寸 标称直径、导程、螺旋升角等。 (2). 精度品级 JB316.2—82《滚珠丝杠副精 度》圭臬规章分为六个品级:C、D、E、F、G、 H。C级最高,H级最低。 (3). 标注手段 四、滚珠螺旋传动 ? ? 5. 滚珠丝杠副的装置 丝杠的轴承组合及轴承座、螺母座以及其它零 件的连合刚性,对滚珠丝杠副传动编制的刚度和 精度都有很大影响,需正在安排、装置时有劲商量。 为了普及轴向刚度,丝杠支承常用推力轴承为主 的轴承组合,仅当轴向载荷很小时,才用向心推 力轴承。以下列出了四种范例支承格式及其特质。 四、滚珠螺旋传动 单推—单推 1.轴向刚度较高; 2.预拉伸装置时,须加载荷较大,轴承寿命比计划 2低; 3.适宜中速、精度高,并可用双推—单推组合。 四、滚珠螺旋传动 ? 双推—双推 1.轴向刚度最高; 2.预拉伸装置时,须加载荷较小,轴承寿命较高 3.适宜高速、高刚度、高精度。 四、滚珠螺旋传动 ? 双推—简支 1.轴向刚度不高,与螺母位子相合; 2.双推端可预拉伸装置; 3.适宜中速、精度较高的长丝杠。 四、滚珠螺旋传动 ? 双推—自正在 1.轴向刚度低,与螺母位子相合; 2.双推端可预拉伸装置; 3.适宜中小载荷与低速,更适宜笔直装置,短 丝杠。 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? 6. 滚珠丝杠副的安排估量 安排滚珠丝杠副的已知要求: 使命载荷F(N)或均匀使命载荷Fm(N),操纵寿命 L h (h), 丝杠的使命长度(或螺母的有用行程)L(m),丝杠的转速n (平 均转速nm或最大转速nmax) (r/min),以及滚道硬度HRC 和运转景况。 ? ? 通常的安排设施及手段如下: (1).丝杠副的估量载荷Fc(N) FC ? K F K H K A Fm 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? ? K F—载荷系数,按外1选择; K H—硬度系数,按外2选择; K A—精度系数,按外3选择; Fm —均匀使命载荷(N)。 载 荷 性 质 KF 滚道本质硬度 HRC 无进攻安定运 转 1~1.2 通常运转 1.2~1.5 有进攻和振动 运转 1.5~2.5 ≥58 1.0 55 1.11 50 1.56 45 2.4 40 3.85 KH 精度系数 KA C、D 1.0 E、F 1.1 G 1.25 H 1.43 四、滚珠螺旋传动 ? (2).估量额定动载荷 Ca 式中: ? FC nm Lh 1.67 ?10 4 nm FC —丝杠副的均匀转速(r/min); —运转寿命(h); Lh —估量载荷(N)。 四、滚珠螺旋传动 ? 3.依照正在滚珠丝杠系列入选择所须要的规格, 使所选规格的丝杠副的额定动载荷。 Ca ? Ca ? 4.验算传动效用、刚度及使命不乱性,如不满 足哀求则应另选其它型号并从头验算。 5.看待低速( n ? 10r / min)传动,只按额定 静载荷估量即可。 ? 四、滚珠螺旋传动 ? 例6-1 试安排一数控铣床使命台进给用滚珠丝 杠副。已知均匀使命载荷Fm=3800N,丝杠工 作长度l=1.2m,均匀转速nm=100r/min, 最大转速nmax=10000r/min,操纵寿命= 15000h支配,丝杠质料为CrWMn钢,滚道硬 度为58~62HRC,传动精度哀求 ? ? ?0.03 ? 解:(1) 求估量载荷Fc FC ? K F K H K A Fm ? 1.2 ?1.0 ?1.0 ? 3800 ? 4560N 四、滚珠螺旋传动 ? (2) 依照寿命要求估量额定动载荷 C a Ca ? ? FC 100 ?15000 ? 4560 ? ? 20422 N 4 4 1.67 ?10 1.67 ?10 nm Lh (3) 依照务必的额定动载荷选取丝杠副尺寸,由 查外6-13,得如下规格: 规格型号 FFZD3210-3 FFZD5006-5 D0 32 50 公称导 程 p 10 6 丝杠外 径 d 32.5 48.9 钢球直 径 dW 7.144 4 丝杠底 径 d1 27.3 45.9 轮回圈 数 3 5 动负荷 Ca(KN) 25.7 26.4 四、滚珠螺旋传动 ? ? ? ? ? ? ? 商量各类成分,选FFZD5006-5,此中: 公称直径:D0=50mm 导程:p=6mm 螺旋角: λ=arctan(6/(50π))=2°11′ 滚珠直径:d0=4mm 滚道半径:R =0.52d0=0.52×4=2.08mm 偏爱距:丝杠内径:d1=45.9mm 四、滚珠螺旋传动 ? ? (4) 不乱性验算: ① 假设为双推—简支(F—S),由于丝杠较长, 以是用压杆不乱性来求临界载荷 Fcr ? 2 EI a Fcr ? (? l )2 式中:E—丝杠的弹性模量,对钢 E ? 206GPa I —丝杠伤害截面的轴惯性矩 a ? ? ? ? ? Ia ? ?d 4 ? ? 2/3 m ? —长度系数,两头用铰接时, 64 ? ? ? 0.0459 64 4 ? 2.18 ? 10 m ?7 4 四、滚珠螺旋传动 ? 2 EI a ? 2 ? 206 ? 109 ? 2.18 ? 10?7 5 Fcr ? ? ? 6 . 93 ? 10 ( ?l ) 2 (2 / 3 ? 1.2) 2 Fcr 6.93 ? 105 ? ? 182.2 ?? [ S ] ? 2.5 ~丝杠是安闲的,不会失稳。 4 Fm 3800 支承格式 相合系数 [S ] ? f c 双推—自正在 F—O 3~4 2 1.875 双推—简支 双推—双推 F—S F—F 2.5~3.3 — 2/3 — 3.927 4.730 四、滚珠螺旋传动 ② 临界转速 ncr 验证 高速运转时,需验算其是否会爆发共振的最高 转速,哀求丝杠最高转速 nmax ? ncr 。 临界转速可按公式估量: ? ? f c2 d1 3.927 2 ? 0.0459 ncr ? 9910 ? 9910 ? ? 10960 2 2 (? l ) ( ? 1.2)2 3 ncr ? nmax ? 10000 四、滚珠螺旋传动 ? ? (5)刚度验算: 滚珠丝杠正在使命负载F(N)和转矩T(Nm)协同作 用下惹起每个导程的变形量 ?L0 (m)为 pF p 2T ?L0 ? ? ? EA 2?GJc 式中:A—丝杠的截面积,A ? d12 (m2); 4 ? 4 J c—丝杠的极惯性矩, J c ? 32 d1 (m4); G—钢的切变模量,看待钢G=83.3GPa; T—转矩(Nm) D0 50 T ? Fm tan(? ? ? ) ? 3800 ? ? 10?3 tan(211 ? 840 ) ? 3.8 2 2 ? ? ? ? ? 四、滚珠螺旋传动 ? 按最倒霉的景况,即取F=Fm,则 pF p 2T 4 pF 16 p 2T ?L0 ? ? ? ? 2 4 2 EA 2?GJc ?Ed1 ? Gd1 ?3 ?3 2 ? ? 4 ? 6 ? 10 ? 3800 16 ? ( 6 ? 10 ) ? 3.8 ? ? ? 6.752 ? 10? 2 ?m ?? ? 9 2 2 9 4 ? 3 . 14 ? 206 ? 10 ? 0 . 0459 ( 3 . 14 ) ? 83 . 3 ? 10 ? 0 . 0459 ? ? ? 丝杠正在使命长度上的弹性变形所惹起的导程差错为 ?L0 6.752 ? 10?2 ?L ? l ? 1.2 ? ? 13.5?m ?3 p 6 ? 10 ? 平常哀求丝杠的导程差错应小于其传动精度的1/2,即 1 1 ?L ? ? ? ? 0.03mm ? 15?m 2 2 四、滚珠螺旋传动 ? ? (6)效用验算 滚珠丝杠副的传动效用为 tan ? tan(2?11 ) ?? ? ? 0.939 ? tan(? ? ? ) tan(2 11 ? 8 40 ) ? ? 副能知足操纵哀求。 经上述估量验证,FFZD5006-5各项功能指 标均适合标题哀求,可选用。 ? 哀求正在90%~95%之间,以是该丝杠 6.3 支承部件 ? ? ? 一、轴系的支承部件 二、导轨 三、支承件 一、轴系的支承部件 ? ? ? ? ? 轴系由轴及装置正在轴上的齿轮、带轮等传动 部件构成,有主轴轴系和中央传动轴轴系。平常 正在安排轴系时哀求: (1)回旋精度 (2)刚度 (3)抗振性 (4)热变形 ? (5)轴上零件的摆设合理 一、轴系的支承部件 ? ? ? ? ? ? ? 1. 轴系用轴承的类型与选取 正在安排轴系选取轴承时,咱们应当商量以下几点: (1)知足操纵功能哀求,搜罗承载才干、回旋 精度、刚度及转速等; (2)知足装置空间哀求; (3)保卫调理容易; (4)操纵境遇,如温度、境遇空气对轴承的影 响; (5)性价比。 一、轴系的支承部件 ? 正在选取轴承时,通常的选取流程如图下: 确定轴承体式及组合 确定装置尺寸 确定尺寸及精度 确定最终轴承规格 确定配合及内部间隙 确定润滑及密封 二、导轨 ? ? ? ? ? 1. 导轨副的品种及根基哀求 各类刻板运转时,由导轨副保说明践件的精确运 动轨迹,并影响实践件的运动特点。导轨副搜罗 运动导轨和支承导轨两部门。支承导轨用以支承 和管束运动导轨,使之按功用哀求作精确的运动。 1).按导轨副运动导轨的轨迹分类 (a)直线运动导轨副 支承导轨管束了运动导轨 的五个自正在度,仅保存沿给定倾向的直线搬动自 由度。 (b)回旋运动导轨副 支承导轨管束了运动导轨 的五个自正在度,仅保存绕给定轴线的回旋运动自 由度。 二、导轨 ? ? ? ? ? ? ? 2).按导轨副导轨面间的摩擦本质分类 (a)滑动摩擦导轨副; (b)滚动摩擦导轨副; (c)流体摩擦导轨副。 3).按导轨副布局分类 (a)开式导轨 务必借助运动件的自重或外载荷, 智力确保正在必然的空间位子和受力形态下,运动 导轨和支承导轨的使命面仍旧牢靠的接触,从而 确保运动导轨的规章运动。开式导轨通常受温度 转折的影响较小。 (b)闭式导轨 借助导轨副自己的紧闭式布局, 确保正在转折的空间位子和受力形态下,运动导轨 和支承导轨的使命面都能仍旧牢靠的接触,从而 确保运动导轨的规章运动。闭式导轨通常受温度 转折的影响较小。 二、导轨 ? 4).按直线运动导轨副的根基截面体式分类 对称三角 形 过错称三 角形 矩形 燕尾槽 圆形 凸形 凹形 二、导轨 ? ? ? ? 5). 导轨副应知足的根基哀求 (a)导向精度 导向精度紧要是指动导轨沿支承 导轨运动的直线度或圆度。影响它的成分有:导 轨的几何精度、接触精度、布局体式、刚度、热 变形、安装质料以及液体动压和静压导轨的油膜 厚度、油膜刚度等。 (b)耐磨性 是指示轨正在持久操纵经过中能否保 持必然的导向精度。因导轨正在使命经过中不免有 所磨损,以是应力图减小磨损量,并正在磨损后能 主动积蓄或便于调节。 (c)怠倦和压溃 导轨面因为过载或接触应力不 均勾而使导轨轮廓形成弹性变形,再三运转众次 后就会变成怠倦点,呈塑性变形,轮廓变成龟裂、 剥落而闪现凹坑,这种征象即是压溃。怠倦和压 溃是滚动导轨失效的紧要原由,为此应独揽滚动 导轨接受的最大载荷和受载的匀称性。 二、导轨 ? ? ? (d)刚度 导轨受力变形会影响导轨的导向精度 及部件之间的相对位子,因而哀求导轨应有足够 的刚度。为减轻或均衡外力的影响,可采用加大 导轨尺寸或增加辅助导轨的手段普及刚度。 (e)低速运动安定性 低速运动时,动作运动部 件的动导轨易形成匍匐征象。低速运动的安定性 与导轨的布局和润滑,动、静摩擦系数的差值, 以及导轨的刚度等相合。 (f)布局工艺性 安排导轨时,要注意修制、调 整和维修的容易,力图布局浅易,工艺性及经济 性好。 二、导轨 ? ? 2. 导轨副间隙调节 为确保导轨平常使命,导轨滑动轮廓之间应保 持适宜的间隙。间隙过小,会增长摩擦阻力;间 隙过大,会下降导向精度。导轨的间隙如依赖刮 研来确保,要费很大的劳动量,并且导轨经持久 操纵后,会因磨损而增大间隙,须要实时调节, 故导轨应有间隙调节安装。矩形导轨须要正在笔直 和程度两个倾向上调节间隙。 二、导轨 ? 常用的调节手段有压板和镶条法两种手段。对 燕尾形导轨可采用镶条(垫片)手段同时调节笔直 和程度两个倾向的间隙。 1 2 3 a) b) c) 二、导轨 ? 对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调节垫片的厚 度或调节螺钉的手段实行间隙的调节 1 2 a) b) 3 c) 4 二、导轨 ? ? ? ? ? ? 3. 导轨副的质料选取 滑动导轨常用质料有铸铁、钢、有色金属和塑料 等 1).铸铁 铸铁有优越的耐磨性、抗振性和工艺 性。常用铸铁的品种有: (1)灰铸铁 通常选取HT200,用于手工刮研、 中等精度和运动速率较低的导轨,硬度正在 HB180以上; (2)产生铸铁 把硅铝产生剂插手铁水而得, 耐磨性高于灰铸铁; (3)合金铸铁 二、导轨 铸铁导轨的热处置手段,平常有接触电阻淬火 和中高频感受淬火。接触电阻淬火,淬硬层为 0.15~0.2mm。硬度可达HRC55。中高频感 应淬火, 淬硬层为2~3mm,硬度可达 HRC48~55,耐磨性可普及二倍,但正在导轨全 长上挨次淬火易形成变形,全长上同时淬火须要 相应的修筑。 ? 二、导轨 ? ? 2).钢 镶钢导轨的耐磨性较铸铁可普及五倍以 上。常用的钢有:9Mn2V、CrWMn、GCr15、 T8A、45、40Cr等采用轮廓淬火或具体淬硬处 理,硬度为52~58HRC;20Cr、20CrMnTi、 15等渗碳淬火,渗碳淬硬至56~62HRC; 38CrMoAlA等采用氮化处置。 3).有色金属 常用的有色金属有黄铜HPb59-l, 锡青铜ZCuSn6Pb3Zn6,铝青铜ZQAl9-2和 锌合金ZZn-Al10-5,超硬铝LC4、铸铝 ZL106等,此中以铝青铜较好。 二、导轨 4).塑料 镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于 铝青铜),抗振功能好,使命温度合适限制广(200~+260℃),抗撕伤才干强,动、静摩擦系 数低、不同小,可下降低速运动的临界速率,加 工性和化学不乱件好,工艺浅易,本钱低等甜头。 目前正在各种机床的动导轨及图形爆发器使命台的 导轨上都有操纵。塑料导轨众与不淬火的铸铁导 轨搭配。 ? 二、导轨 导轨的操纵寿命取决于导轨的布局、质料、 修制质料、热处置手段、以及操纵与保卫。普及 导轨的耐磨性,使其正在较长工夫内仍旧必然的导 向精度,就能延迟修筑的操纵寿命。常用的普及 导轨耐磨性的手段有:采用镶装导轨、普及导轨 的精度与革新轮廓粗略度、采用卸荷安装减小导 轨单元面积上的压力(即比压)等。 ? 二、导轨 ? ? ? 4 滚动导轨副 1).滚动导轨的特质 (1)滚动直线导轨副是正在滑块与导轨之间放入适宜的钢 球,使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,大大降 低二者之间的运动摩擦阻力,从而得回: ? 动、静摩擦力之差很小,随动性极好 ? 驱动功率大幅度降落,只相当于日常刻板的非常之 一; ? 与V型十字交叉滚子导轨比拟,摩擦阻力可降落约 40倍; ? 能告竣高定位精度和反复定位精度; ? 合适高速直线运动,其瞬时速率比滑动导轨普及约 10倍; ? 能告竣无间隙运动,普及刻板编制的运动刚度。 二、导轨 ? ? ? ? ? ? (2)承载才干大 其滚道采用圆弧体式,增大了滚动体 与圆弧滚道接触面积,从而大大地普及了导轨的承载才干, 可抵达平面滚道体式的13倍。 (3)刚性强 正在该导轨修制时,常须要预加载荷,这使 导轨编制刚度得以普及。 (4)寿命长 因为是纯滚动,摩擦系数为滑动导轨的l/ 50支配,磨损小,所以寿命长,功耗低。 (5)成对操纵导轨副时,具有“差错均化效应”。 (6)传动安定牢靠 因为摩接力小,举措简易,所以定 位精度高,微量搬动活泼确切。 (7)具有布局自调节才干 安装调节容易,因而下降了 对配件加工精度哀求。 (8)导轨采用轮廓硬化处置,使导轨具有优越的耐磨性; 心部仍旧优越的刻板功能。 (9)简化了刻板布局的安排和修制。 二、导轨 ? ? 2).滚动直线)按滚动体的体式分类 二、导轨 ? (2)按导轨截面体式分类 右上图所示为四倾向等载 荷式,导轨截面为矩形, 承载时各倾向受力巨细相 等。梯形截面如下图所示, 导轨能接受较大的笔直载 荷,而其它倾向的承载能 力较低,但看待装置基准 的差错调剂才干较强。 矩形导轨 梯形导轨 箭头粗细呈现受力巨细 二、导轨 ? (3)按滚道沟槽体式分类 有单圆弧和双圆弧二种, 睹右图。单圆弧沟槽为二 点接触,如右上图所示。 双圆弧沟槽为四点接触, 如右下图所示。前者运动 摩擦和装置基准均匀用意 比后者要小,但其静刚度 比后者稍差。 二、导轨 ? 3.滚动直线导轨的相合估量 ? 轮回式直线导轨副的承载才干用额定动载 荷Ca和额定静载荷Coa呈现。其额定寿命L 用下式计 2 ? lS ? nz ? 60 ? Lh L? 3 10 式中: L—额定寿命(km); l S—行程长度(m); n z —每分钟往返次数; Lh —小时为单元的额定寿命。 二、导轨 ? 额定寿命L与额定动载荷Ca的合联式可呈现为: ? f h f t f c f a Ca ? ? K L?? ? ? f P w ? ? ? 此中: —本质使命载荷(kN); —指数,滚珠, ? ? 3 滚子 ? ? 10 / 3 K ? 50(km)滚子K ? 100(km) K—额定寿命单元,滚珠, —硬度系数, ? 滚道本质硬度HRC ? 3.6 ? P fh ? f ?? ? ? 58 ? ? f t —温度系数,查外1; f c —接触系数,查外2; f a—精度系数,查外3; f w—载荷系数,查外4; h 二、导轨 外1 温度系数 使命温度(℃) ≤100 100~150 150~200 ft 1.00 0.90 0.73 200~250 0.60 fc 二、导轨 外2 接触系数 每根导轨上的滑块数 1 2 fc 1.00 0.81 3 4 0.72 0.66 5 0.61 二、导轨 外3 精度系数 精度 系数 C 1.0 D 1.0 E 0.9 F 0.9 G 0.8 H 0.7 fa 二、导轨 外4 载荷系数 使命要求 无外部进攻或振动的低速体育场 合,速率小于15m/min 无明白进攻或振动的中速体育场 合,速率小于60m/min 有外部进攻或振动的高速体育场 合,速率大于60m/min fw fw 1~1.5 1.5~2 2~3.5 三、支承件 ? ? ? (一)支承件安排的根基哀求 1.应具有足够的刚度和抗振性 刚度是抵制载荷变形的才干。抵制恒定载荷 变形的才干称为静刚度;抵制交变载荷变形的能 力称为动刚度。 机座或机架的静刚度,紧要是指它们的布局 刚度和接触刚度。动刚度与静刚度、质料阻尼及 固有振动频率相合。正在共振要求下的动刚度可用 下式呈现: ? 三、支承件 K ? ? 2 K? ? 2 K ? ? ? ? B 式中: ? K ? B —静刚度N/m; —阻尼比; —阻尼系数; —固有振动频率1/s。 n ?n 三、支承件 ? ? 2.应具有较小的热变形和热应力 修筑正在使命时因为传动编制中的齿轮、轴承, 以及导轨等因摩擦而发烧,电动机、强光灯、加 热器等热源分散出的热量,都将传到支承件上, 因为热量漫衍,分散的不匀称,支承件随地温度 分歧,由此形成热变形、影响编制原有精度。对 于数控机床及其它稹密机床,热变形对机床的加 工精度有极其要紧的影响。正在安排这类修筑时, 应予以足够的侧重。 三、支承件 ? ? ? ? 3.耐磨性 为了使修筑能经久地仍旧其精度,支承件上的 导轨应具有优越的耐磨性。因而对导轨的质料、 布局和体式,热处置及珍爱和润滑等应作仔细的 商量。 4.布局工艺性及其它哀求 安排支承件时,还应试虑毛坯修制、刻板加工 和安装的布局工艺性。精确地实行布局安排和必 要的估量以确保用起码的质料抵达最佳的功能指 标,并抵达缩短临盆周期,下降制价,操作容易, 搬运装吊安闲等哀求。 三、支承件 ? ? ? ? (二)支承件的质料选取 支承件的质料,除应知足上述哀求外,还应 确保足够的强度、进攻韧性和耐磨性等。目前常 用的质料有铸铁、钢板和型钢、自然和人制花岗 岩、预应力钢筋混凝土等。 1.铸铁 锻制能够铸出体式庞杂的支承件,存正在正在铸铁 中的片状或球状石墨正在振动时变成阻尼,抗振性 比钢高3倍。但临盆铸铁支承件须要修制木模、 芯盒等,修制周期长,本钱高,故适宜于成批生 产。 三、支承件 ? ? 2.钢板与型钢 用钢板与型钢焊接成支承件,临盆周期比锻制 速1.7~3.5倍,钢的弹性模量约为铸铁的2倍, 接受同样载荷,壁厚可做得比铸件薄,重量也轻。 可是,钢的阻尼比只为铸铁的约1/3,抗振性差, 布局和焊缝上要选取抗振指施。 三、支承件 ? ? 3.自然和人制花岗岩 自然花岗岩的甜头许众:功能不乱,精度仍旧 性好。因为经过持久的自然时效,渣滓应力极小, 内部构制不乱;抗振性好,阻尼比钢大15倍;耐 磨性比铸铁高5~10倍;导热系数和线膨胀系数 小,热不乱性好;抗氧化性强;不导电;抗磁; 与金属不粘合,加工容易,通过研磨和掷光容易 获得很高的精度和轮廓粗略度。目前用于三坐标 衡量机和印刷板数控钻床等。用作气浮导轨的基 底很理思。紧要缺欠是,结晶颗粒粗于钢铁的晶 粒,抗进攻功能差,脆性较大,油和水等液体易 渗透晶界中,使岩石局限变形胀大,难于修制形 状庞杂的零件。 三、支承件 ? ? 4.预应力钢筋混凝土 紧要用于修制不常搬动的大型刻板的机身、 底座、立柱等支承件。预应力钢筋混凝土支承件 的刚度和阻尼比力之铸铁大5倍,抗振性好,成 本较低。但钢筋的摆设对支承件影响较大,应按 弹性外面或有限元法所得的主应力倾向实行钢筋 的摆设。修制时混凝土的调理手段也影响功能, 混凝土耐侵蚀性差,油渗导致松散,轮廓应喷漆 或喷涂塑料,脆性也较大。操纵要求较为厉刻方 能仍旧使命寿命。 三、支承件 (三)支承件的布局安排 ? 1.选择有利的截面体式 ? 2.创立隔板和增强筋 ? 3.选取合理的壁厚 ? 4.选取合理的布局以普及联接处的局限刚度和 接触刚度 ? 5.普及阻尼比 ? 6.用模仿刚度试验类比法安排支承 ? 7.支承件的布局工艺性 三、支承件 ? ? ? ? (四)焊接支承件的安排 1.采用减振接头 2.为了修制容易,焊接布局应尽量避免圆角。 3.摆设焊接支承件的筋板,除局限截面商量强 度外,紧要从刚度的角度实行安排。


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