自动化机械传动结构特点及其他课件.ppt

1、自动化机械传动结构特点自动化机械传动结构特点及其他及其他制作：牟仲财制作：牟仲财自动化定义1机械传动机构的结构特点23今后的任务4公司机械自动化的优势及面临的问题自动化定义机械精密机械精密传动技术传动技术系统总体系统总体技术技术计算机信息计算机信息处理技术处理技术传感器检传感器检测技术测技术伺服驱动伺服驱动技术技术自动控制自动控制技术技术自动化（Automation） 是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程自动化产品对机械系统部件的基本要求 高精度高精度 快速响应特性快速响应特性 高

2、稳定性高稳定性自动化产品对机械系统部件的基本要求机械系统部件1保证传动精度及稳定性2保证各零部件之间的相互位置和相对运动精度并保证产品具有足够的刚度、精度保持性、稳定性3机械传动机构机械传动机构 导向与支承机构导向与支承机构 执行元件执行元件 常用传动机构常用传动机构1.齿轮传动齿轮传动2.螺旋传动螺旋传动3.同步带及琏传动同步带及琏传动4.连杆机构、凸轮机构等连杆机构、凸轮机构等 常用导向机构常用导向机构 1.回转运动支承（轴系）回转运动支承（轴系） 2.直线运动支承（导轨）直线运动支承（导轨） 3.支承构件支承构件 要求：足够静刚度、抗震性要求：足够静刚度、抗震性 稳定性好稳定性好 常用执

3、行元件常用执行元件 1. 电动执行元件（伺服电机、电动执行元件（伺服电机、 步进电机、直线电机）步进电机、直线电机） 2. 气动执行元件（气缸、气动执行元件（气缸、 气动马达）气动马达） 3. 液压执行元件（液压缸、液压执行元件（液压缸、 液压马达）液压马达）1、机械传动机构、机械传动机构齿条齿条齿轮齿轮皮带传动皮带传动链传动链传动常见传动的优缺点优点缺点齿轮传 动1、能在空间任意两轴（平行轴、相交轴、交叉轴）间传递运动和动力；2、传动比精确；3、结构紧凑，适用于近距离传动；4、传动效率高（0.920.99)；5、传递的功率和速度范围大（传递功率可达10000Kw，线速度可达300m/s）；6

4、、工作可靠，使用寿命长。1、制造齿轮需要专用的机床和设备，成本较高；2、加工、安装、调整的精度要求高，否则，工作噪声和振动大；3、不适用于远距离传动。带传动1、适合传动中心距较大的场合。2、带具有弹性，可减缓吸振，传动平稳。3、过载打滑，起过载保护作用。4、结构简单、成本低廉。1、有弹性滑动，传动比不恒定。2、不宜高温、易蚀环境，带的寿命较低，传动效率较低。3、传动的外廓尺寸较大；需要张紧装置对轴压力比较大；4、由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比链传动1、没有弹性滑动，平均传动比准确2、需要的张紧力小，作用在轴上的载荷较小，可以减少轴承的摩擦损失3、传动效率较高4、能适应温度较高、有油污、

5、湿度较大及低速的工作环境1、瞬时链速和瞬时传动比不恒定，传动平稳性低速 较好2、工作有一定的冲击和噪声3、不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用齿轮传动的回差及其控制齿轮传动的回差及其控制回差：对于齿轮传动来说，当主动轮突然改变方向时，此时主动轮空转的转角和对应回差：对于齿轮传动来说，当主动轮突然改变方向时，此时主动轮空转的转角和对应 的从动轮滞后转角即为齿轮传动的回差。的从动轮滞后转角即为齿轮传动的回差。控制侧隙的方法：控制侧隙的方法：机械传动机构（螺旋传动）机械传动机构（螺旋传动）滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动滚珠丝杠副的的性能特点：滚珠丝杠副的的性能

6、特点：1. 高效率高效率 ： 由于滚珠丝杠在其螺母与丝杠之间以滚珠滚动方式实现滚动摩擦，与各种由于滚珠丝杠在其螺母与丝杠之间以滚珠滚动方式实现滚动摩擦，与各种 滑动螺旋相比，滚珠丝杠副可获得高达滑动螺旋相比，滚珠丝杠副可获得高达97%的传动效率，从而使驱动扭矩的传动效率，从而使驱动扭矩降低到降低到1/3以下。以下。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 2. 预紧及高刚性：预紧及高刚性： 有预紧要求时，滚珠丝杠副可能通过预压等多种方法实现螺母与丝杠有预紧要求时，滚珠丝杠副可能通过预压等多种方法实现螺母与丝杠 间的预紧，从容不迫而消除轴向间隙或实现负向间隙

7、。在施加预紧的情况下，滚间的预紧，从容不迫而消除轴向间隙或实现负向间隙。在施加预紧的情况下，滚珠丝杠副的轴向刚性能够获得较大提高。珠丝杠副的轴向刚性能够获得较大提高。 xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 3. 高寿命高寿命 ： 滚珠丝杠之螺母、丝杠硬度均达到滚珠丝杠之螺母、丝杠硬度均达到HRC58-62，滚珠硬度达到，滚珠硬度达到HRC62-66，且它，且它 们之间是滚动摩擦。故滚珠丝杠杠副在设计适当的前提下可实现较高的疲劳寿们之间是滚动摩擦。故滚珠丝杠杠副在设计适当的前提下可实现较高的疲劳寿命和精度寿命。命和精度寿命。xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

8、xxxxxx 4.可实现微量及高速进给：可实现微量及高速进给： 滚珠丝杠副不会产生如滑动螺旋中的蠕动现象，所以能实现正滚珠丝杠副不会产生如滑动螺旋中的蠕动现象，所以能实现正 确的微量进给，只要进给脉冲足够小，滚珠丝杠副可实现亚微米级进给。又因确的微量进给，只要进给脉冲足够小，滚珠丝杠副可实现亚微米级进给。又因 滚珠丝杠副发热低，而且能制作大导程丝杠，所以能实现高速进给；在保证低滚珠丝杠副发热低，而且能制作大导程丝杠，所以能实现高速进给；在保证低 于滚珠丝杠副临界转速的前提下，大导程滚珠丝杠副可实现于滚珠丝杠副临界转速的前提下，大导程滚珠丝杠副可实现100m/min甚至更甚至更高的进给速度高的进

9、给速度xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx机械传动机构（螺旋传动）机械传动机构（螺旋传动）滚珠丝杆副的轴向间隙的调整与预紧：滚珠丝杆副的轴向间隙的调整与预紧： 多采用过盈预紧方式进行预紧，即采用安装直径比正常值大几微米的钢球多采用过盈预紧方式进行预紧，即采用安装直径比正常值大几微米的钢球进行预紧装配，通过过盈配合来获得预紧进行预紧装配，通过过盈配合来获得预紧滚珠丝杠副的制动装置：滚珠丝杠副的制动装置： 滚珠丝杠副传动效率高，但无自锁能力，垂直安装时，为了防止当传动停止滚珠丝杠副传动效率高，但无自锁能力，垂直安装时，为了防止当传动停止或电机断电后，

10、由于部件自重等原因产生逆转动，需要设置自锁、制动装置或或电机断电后，由于部件自重等原因产生逆转动，需要设置自锁、制动装置或重力平衡装置。目前多采用电机断电抱死方式制动重力平衡装置。目前多采用电机断电抱死方式制动机械传动机构（连杆及凸轮机构）机械传动机构（连杆及凸轮机构）凸轮机构凸轮机构连杆机构连杆机构连杆及凸轮机构为非线性传动部件连杆及凸轮机构为非线性传动部件2、导向与支承机构、导向与支承机构回转运动支承（轴系）回转运动支承（轴系）直线运动支承（导轨）直线运动支承（导轨）对支承构件基本要求对支承构件基本要求1. 足够的静刚度足够的静刚度2. 良好的抗震性良好的抗震性3. 稳定性好稳定性好4.

11、热变形小热变形小支承构件支承构件支承构件支承构件3、执行元件、执行元件驱动元件步进电机步进电机伺服电机伺服电机直线电机直线电机 序号比较内容步进电机旋转伺服电机备注1控制精控制精度度一般两相混合式步进电机步距角一般为1.8伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。对于带标准2500线编码器的电机而言，当驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360/10000=0.036。 2低频特性在低速时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象步进电机工作在低速时，一般采用阻尼技术来克服低频振动现象或驱动器上采用细分技术3矩频特性:步

12、进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一 般在300600RPM 伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM） 以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出4过载能力步进电机一般不具有过载能力伺服电机具有较强的过载能力直线电机直线电机从旋转电动机到直线电机的演化从旋转电动机到直线电机的演化 旋转电动机的定子和转子分别对应直线电动机的初级和次级旋转电动机的定子和转子分别对应直线电动机的初级和次级 2svf电机极距为电机极距为 ，电源频率为，电源频率为f（1）省去了把旋转运动转换为直线运省去了把旋转运动转换为直线运 动的

13、中间转换机构，节约了成本，动的中间转换机构，节约了成本， 缩小了体积。缩小了体积。 (2) 不存在中间传动机构的惯量和阻不存在中间传动机构的惯量和阻 力的影响，直线电动机直接传动力的影响，直线电动机直接传动 反应速度快，灵敏度高，随动性反应速度快，灵敏度高，随动性 好，准确度高。好，准确度高。 (3) 直线电动机容易密封，不怕污染，直线电动机容易密封，不怕污染， 适应性强。由于电机本身结构适应性强。由于电机本身结构 简单，又可做到无接触运行，因简单，又可做到无接触运行，因 此容易密封。此容易密封。直线电机的特点直线电机的特点执行元件（直线电机）执行元件（直线电机）序号比较内容直线电机旋转伺服电

14、机+滚珠丝杠备注1速度比较速度达到300m/min，加速度达到10g滚珠丝杠速度为120m/min，加速度为1.5g 直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高2动态响应高 较高直线电机在运动惯量和间隙以及机构复杂性等问题占有绝对的优势3速度控制 高 较高直线电机调速范围可达到1：10000可以实现启动瞬间达到最高转速，高速运行时又能迅速停止4精度直线电机定位精度可达1m旋转伺服电机+滚珠丝杠”最高达到25m，直线电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题5价格很高 较高6能耗直线电机在提供同样转矩时的能耗是“旋转伺服电机+滚珠丝杠”一倍以上直线电机与旋转伺服电机直线电机与旋转伺服电机+滚珠丝杆比较滚珠丝杆比较公司机械自动化的优势及面临的问题公司机械自动化的优势 1. 机械结构设计优势 2. 零件加工优势公司机械自动化面临的问题 1. 机械装配薄弱，缺乏具有专业技术的技术工人 2. 自动控制技术薄弱（精密定位、速度控制、校正补 偿等在目前控制中很少甚至基本没有） 3. 计算机信息处理技术目前还没有深入挖掘 今后的任务工作任务 1. 优化结构设计，学习先进技术，并应用于设计工作中 2. 加强技术队伍的建设，逐步适应公司对自动化的要求 3. 多渠道的进行技术合作，互补技术优势，尽快提升公 司产品的自动化程度 谢谢 谢谢 谢谢 谢谢