1、机电一体化系统设计 1 第二章 机械受控模块 第一 系及杆副 第二 珠杠螺母副 第三 波 减速器 第四 系 第五 及支撑件 第六 并机构 第七 数学模型和 要求 2 第二章 机械受控模块 机械受控模包含机械 装置与支撑向等部 件 在机一体化系中起 运和 、匹配 矩和速、隔离境温度和振以及支撑和防 等作用 主要介在机一体系中常用的一些机械 部件、系、 及支撑件。 3 2.1 机械传动装置 1.高精度 2.快速响性 3.良好的定性 4 第一节 齿轮系及蜗杆副 一、分及用 5 第一节 齿轮系及蜗杆副 二、 系 比最佳分配条件 最小等效转动惯量原则 设各齿轮材料相同，厚度相同， 齿轮1和3一样大，则有
2、 6 第一节 齿轮系及蜗杆副 二、 系 比最佳分配条件 1.最小等量 量原 2.重量最原 3.出 角差最小原 7 第一节 齿轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 隙的整目的： 提高 的精度和消除 的正反差。 整方法： 1. 性整法 2. 柔性整法 8 第一节 齿轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 1. 性整法 调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮法和斜齿轮法 9 第一节 齿轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 1. 性整法 调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮法和斜齿轮法 10 第一节 齿轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 2. 柔性整法 通双中 加入性元件，使 双分 其合的两 ，以消除 的隙。 11 第一节 齿
3、轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 2. 柔性整法 通双中 加入性元件，使 双分 其合的两 ，以消除 的隙。 12 第一节 齿轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 2. 柔性整法 通双中 加入性元件，使 双分 其合的两 ，以消除 的隙。 13 第一节 齿轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 2. 柔性整法 通双中 加入性元件，使 双分 其合的两 ，以消除 的隙。 14 第一节 齿轮系及蜗杆副 三、 副隙的消除 2. 柔性整法 中各 的 隙系精度影响 程度不同，各 隙分 ，算 到 上的隙： 后的隙比前的隙影响大，最后一隙 系的精度影响最大，此，于减速，保最后 一精度最重要。 15 第二节 滚珠丝杠螺母副 滚珠丝
4、杠副是一种新型螺旋传动机构，其螺杆和螺 母的螺纹滚道间置滚珠，当螺杆或螺母传动时，滚动沿 螺纹滚道滚动，使螺杆和螺母作相对运动时为滚动摩擦 ，提高了传动效率和传动精度。 16 丝杠螺母机构的传动形式 杠螺母机构又称螺旋 机构，用来将旋运 直运 或将直运 旋运。 A、按功能分： 有 能量（千斤，螺旋力机）； 有 运（工作台的 杠）； 整位置（螺旋微器）。 B、按运副分： 滑摩擦机构：构 ，成本低，具有自功能，但摩擦力 大， 效率低； 摩擦机构：构复，成本高，摩擦力小， 效率高 ，无自功能， 距离和速度有限； 液浮摩擦性 螺母杠型 17 2.3.2 滚珠丝杠传动部件 1）珠杠副的成 在螺母的内壁和
5、杠的外壁分加工一条螺旋形的道，在道中 装入珠，在螺母的道两端装一个住珠的螺母（螺母内壁有 珠槽，反向器），就构成了珠杠 部件。 18 2）滚珠丝杠副的特点 1 1）传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副的传动效）传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠副的传动效 率率0.920.920.960.96，比常规的丝杠螺母副提高，比常规的丝杠螺母副提高3 34 4倍倍 。因此，功率消耗只相当于常规的丝杠螺母副的。因此，功率消耗只相当于常规的丝杠螺母副的1/41/4 1/31/3。 2 2）给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，）给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙， 反向时就可以消除空行程死区，定位精度
6、高，刚度好反向时就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好 。 3 3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。 19 4）运具有可逆性，可以从旋运 直运 ，也可以从直运 旋运，即杠 和螺母都可以作主件。 5）磨小，使用寿命。 6）制造工复。珠杠和螺母等元件的加工精度 要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。 7）不能自。特是于垂直杠，由于自重力的 作用，下降当 切断后，不能立刻停止运， 故常需添加制装置。 20 （3）滚珠丝杠副的典型结构类型 21 单圆弧形与双圆弧形的特点 然， 弧型珠杠幅存在一定的 隙，因 此， 精度稍差，但道加工容易。如所示，左 弧型，可以
7、看到，螺杆和螺母的螺都是半弧 型，然它之的隙比大，因此其 差就 大。右是1/4弧型螺，双弧型珠杠幅 隙相 小， 精度高，但道加工困些 。 22 内循环与外循环方式的特点 珠内循方式的反向器的 可整珠的循 方向，珠循回路短、流性好；而且螺母的径向 尺寸也小（反向器可以做的很小）。但反向器的加 工困，而且装配整也比困。 23 内循环方式 滚珠丝杠内循环方式 滚珠丝杠内循环的反向器 24 外循环方式 n而外循环方式中滚道循环道路长，在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口自动 对接，通道流畅，摩擦小，更适合于高速高灵敏度高刚性的精密进给系统。 滚珠丝杠外循环结构图 25 （4）调整轴向间隙方式 常用的双螺母
8、消除轴向间隙的结构型式有以下三种。 (a)垫片调隙式 通常用螺钉来连接滚珠丝杠两个螺母的凸缘，并在 凸缘间加垫片。调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移， 以达到消除间隙和产生预拉紧力的目的。 这种结构的特点是构造简单、可靠性好、刚度高以 及装卸方便。但调整费时，并且在工作中不能随意调整 ，除非更换厚度不同的垫片。 双螺母垫片 调隙式结构 26 (b)螺隙式 其中一个螺母的外端有凸而另一个螺母的外端没有 凸而制有螺，它伸出套筒外，并用两个螺母固 定着。旋 螺母，即可消除隙，并生拉 力，整好后再用另一个螺母把它 。 双螺母螺纹调 隙式结构 27 (c)齿差调隙式 在两个螺母的凸缘上各制有圆柱齿轮，两者
9、齿数相差一个 齿，并装入内齿圈中，内齿圈用螺钉或定位销固定在套筒 上。调整时，先取下两端的内齿圈，当两个滚珠螺母相对 于套筒同方向转动相同齿数时，一个滚珠螺母对另一个滚 珠螺母产生相对角位移，从而使滚珠螺母对于滚珠丝杠的 螺旋滚道相对移动，达到消除间隙并施加预紧力的目的。 双螺母齿差 调隙式结构 28 除了上述三种双螺母加 力的方式外，有螺母 程自 及螺母球盈 方式等方式。 29 （5）滚珠丝杆副支承方式 杠的承合及承座的接性不足将重影响珠杠 副的 精度和度，了提高向度，常用止推承主的 承合来支承杠，当向荷小，也可用向心推力球承 来支承杠。 推推式：在支承座内安装向心推力承，外安装止推承 30
10、 双推双推式：度最好，但容易造成两端支承的 力不称 31 双推支式：左端安装双止推承，右端只安装双向心 承，向度不高。 32 双推自由式：一端安装双止推承，另一端自由状， 向度和承能力低，适于 ，低速的垂直安装。 33 34 轴承的类型与选择 准 承： 35 （6）滚珠丝杠副的选择方法 （1）构型式的： 根据防防条件及 整隙和 的要求来 。 例如：当允有隙（如垂直运），可 具有 弧形螺 道的螺母珠杠副； 当必有 或在使用程中因磨而需要定期整 ，采用双螺母螺 或差 式构； 当具有良好的防条件，且只需要在装配 整隙 及 力，可采用构 的双螺母片整 式构； 36 滚珠丝杠副的选择方法 （2）构尺寸的
11、 公称直径d0：向最大荷 基本程l0： 要求 螺 度ls：在足l0的条件下尽可能短 螺距t： 精度、 速度 37 珠杠副的精度 珠杠副的精度等 1、2、3、4、5、7 、10精度，代号分 1、2、3、4、5、7、 10。其中1 最高，依次逐降低。 38 第三节 谐波齿轮减速器 波 是建立在性形理基上的一种新 型，是由行星 演而来的。 39 第三节 谐波齿轮减速器 波 是建立在性形理基上的一种新 型，是由行星 演而来的。 一、工作原理 刚轮1是刚性的内齿轮。 柔轮2是薄壳形元件，具有 弹性的外齿轮。 谐波发生器3是凸轮（通常 为椭圆形）及薄壁轴承组成，随 着凸轮转动，薄壁轴承的外环作 椭圆形变形
12、运动（弹性范围内） 。 40 第三节 谐波齿轮减速器 一、工作原理 波形生器主件，或柔从件。 有内圈，柔有外圈，其形开或三角形， 周相同而数不同，的数Zg比柔的数Zr多 几。柔是薄筒形，由于波形生器的径比柔 内径略大，故装配在一起就将柔撑成形。 41 第三节 谐波齿轮减速器 一、工作原理及构 工程上常用的波形生器有两个触的即双波 生器，也有三个触的。具有双波生器的波减速器 ，其和柔的数之差ZgZr2。其 的两端柔与的牙相合，在短方向的牙完 全分离。当波形生器逆 一圈，两相位移 两个矩。当 固定，柔的回方向与波形 生器的回方向相反。 42 第三节 谐波齿轮减速器 一、工作原理及构 43 第三节
13、谐波齿轮减速器 二、波 的特点 波 与普通副相比有以下特点。 （1）构，体小，重量，效率高。 （2）比范大。 （3）同合的数多，运精度高，承能力大。 （4）运平，无冲，噪声小。 （5） 隙可以整 （6）可密空 运及力 （7）可高增速运 （8）方便差速运 44 第三节 谐波齿轮减速器 三、 度 消除传动间 隙的措施 45 第三节 谐波齿轮减速器 谐波齿轮行星轮系 波发生器转臂（H） 柔轮行星轮 刚轮太阳轮 1. 固定 波发生器输入，柔轮输出；柔轮输入，波发生器输 出 2.柔固定 波发生器输入，刚轮输出；刚轮输入，波发生器输 出 3.波生器固定 柔轮输入，刚轮输出；刚轮输入，柔轮输出 四、波 速比
14、及柔直径的算 46 例：如19所示，已知双波 波 减速器中，柔 数ZR=200， 数ZG=202 ，波生器速nH=1500rmin。 求：(1) 固定柔的速nR? (2)柔固定 的速nG? （2008） 47 第三节 谐波齿轮减速器 五、波 减速器的用 XBD 100-125-250-表示柔轮小径为100mm，传动比为125，输出 转矩为250Nm，精度等级为普通级，卧式双轴伸出型谐波减速器 。 48 第四节 轴系 系由、 、承以及上的 件等 成，分一般工作和主。 于主的要求包括： （1）回精度含向精度 （2）静度 （3）特性 （4）特性 主要介绍支承型式 49 第四节 轴系 一、 摩擦支撑系
15、 圆柱滚子轴承推力球轴承 角接触球轴承圆锥滚子轴承 调心球轴承 深沟球轴承 50 第四节 轴系 二、滑摩擦支撑系 1.液体动压轴承 液体动压支承工作原理： 若两平面之间的油液成楔形，两者相对运动时将产生压力，从而可以 承载 51 第四节 轴系 1的启 段 静止， 于承孔的最下方、最定位置，自然形成一弯曲的楔 形，开始 并速很低，完全是金属直接接触，承 的摩擦 力方向与 表面周速度方向相反，迫使 向右 而偏移。 3液体动力润滑运转阶段 当转速n增加到一定值时，轴颈带入足够油量把两摩擦表面分开，形 成承载油膜，这时，油层内的压力已能支承外载荷,达到平衡的轴颈开 始按液体摩擦状态工作，即进入稳定运转
16、阶段。 当转速继续升高,油 膜承载能力进一步提高时，轴颈又抬起，当转速n趋向无穷大时；时 两轴心重合，轴颈轴心轨迹为半圆形。 2不稳定运转阶段 随着转速的提高，带人楔形中的油量也逐渐增加，油膜承载面积加大 ，因而摩擦阻力逐渐减少，于是轴颈又向左下方移动。 52 第四节 轴系 1.液体动压轴承 球头浮动式 根据形成油楔的 结构不同，液体 动压支承可分为 ： 球头浮动式 薄壁弹性变形式 加工形成式 53 1.液体动压轴承 薄壁弹性变形式 54 第四节 轴系 二、滑摩擦支撑系 2.气体动压支承 气体动压支承技术是利用空气作 润滑剂的一种轴承。它通过空气 的弹性起支承作用，可避免固体 面之间的直接接触
17、。其原理和液 体动压支承基本相同，在轴颈和 轴瓦之间形成气楔。 55 第四节 轴系 二、滑摩擦支撑系 3.液体静压支承 液体静压轴承是依靠外界供给压 力以产生压力油膜 ,支承主轴使 其承载。 液体静压支承 特点：精度高、刚度大、抗震性 好、摩擦力矩小。 用于中低速重载高精度机械设备 。 56 第四节 轴系 二、滑摩擦支撑系 4.气体静压支承 气模压力有外部气源提供。外部的压缩空气由气源经节流器 ，进入轴承间隙，然后连续排入大气。它是通过负载使轴承 产生气动补偿力来获得承载能力和刚度 57 第四节 轴系 二、滑摩擦支撑系 4.气体静压支承 气膜压力有外部气源提供。外部的压缩空气由气源经节 流器，
18、进入轴承间隙，然后连续排入大气。它是通过负载使 轴承产生气动补偿力来获得承载能力和刚度 58 第五节 导轨及支承件 一、 副用于引运部件的走向，保行件的正 确运迹，并通摩擦和阻尼影响行件的运特性 ，如定位精度和低速均匀性。副包括运 和支 承两部分。 副的性能要求是：向精度、接触度、精 度保持性以及低速运定性。 导轨副组成 1-支承件 2-运动件 59 第五节 导轨及支承件 1.分 按运 的迹分： （1） 直线运动导轨 （2）旋转运动导轨 按 面的摩擦性分： （1）滑动导轨 （2）滚动导轨 （3）液体静压导轨 （4）气浮导轨 （5）磁浮轨道 按 副构可分: （1）开式导轨 （2） 闭式导轨 60
19、 第五节 导轨及支承件 导轨类型优点缺点 滑动导轨导轨机构简单，阻尼系数大 ，刚度大； 易产生低速爬行现象，易磨 损 滚动导轨摩擦系数小，不存在低速爬 行现象； 刚度系数小，阻尼系数小， 可能引起振荡。 液体静压导轨无磨损，无静摩擦，无低速 爬行现象，阻尼系数大， 设计制造使用均复杂 气浮导轨无磨损，无静摩擦，无低速 爬行现象，无需回行管路， 不产生污染 刚度小，阻尼系数小，容易 引起振荡。 磁浮轨道配对导轨面具有相同极性装 置，利用同性相斥的原理， 使两导轨面脱离接触，无摩 擦，刚度和承载能力可调 使用时发热较厉害，需很好 的冷却和防护，防止含铁尘 埃粉末落入导轨面，技术复 杂，成本较高。
20、按 面的摩擦性分： 61 第五节 导轨及支承件 2. 滑 构 （1）基本形式 62 第五节 导轨及支承件 三角形和矩形组合：这种组合形式以三角导轨 为导向面，导向精度较高，而平导轨的工艺性 好，因此应用最广。 矩形和矩形组合：承载面和导向面分开，因而制造和调整简单。导向面的 间隙用镶条调整，接触刚度低。 2. 滑 构 （2）组合形式 63 导轨副的组合形式 （1）双三角形导轨 （ 2）矩形和矩形组合 （3）三角形和矩形组合 （4）三角形和平面导轨组合 （5）燕尾形导轨及其组合 64 滑动导轨副材料选择 常用材料： 铸铁、钢、有色金属、塑料 (1) 具有耐磨性和减震性好， 定性高，易于 造和切削
21、加工，成本低等特点，因此在滑 中被广 泛采用。常用的 有： 灰 常用的是HT20 - 40（一 ），硬度以 HB180200 合适。适当增加 中含碳量和含磷量 ，减少含硅量，可提高 的耐磨性。 第五节 导轨及支承件 65 若灰口 不能足耐磨性要求，可使用耐磨 。常 用的耐磨 有： 高磷它是指含磷量0.3%0.65%的灰口，其 硬度HB180220，耐磨性能比灰HT2040高1倍 。若加入一定量的和，成磷 ，其耐磨性 能比HT2040高2倍。高磷的脆性和造力大 ，易生裂，生中采用适当的造工。 低合金如 、中磷 、中磷 等。 具有好的耐磨性（与高磷 相近），且造性能于高磷系。 66 稀土 它具有强
22、度高、性好的特点，耐磨性与高磷 相近 。但 性能和减震性差，成本也高。 孕育 常用的孕育 是HT3054，它比HT2040的耐磨性高 。 (2) 了提高 的耐磨性，可以采用滓硬 。淬火的 都 是装或接上去的。淬硬 的耐磨性比不淬硬 高5 10倍。 要求一般的 ，常用的有45号、40Cr、T8A、TlOA、GCr15、 GCr15 SiMn等，表面淬火或全淬，硬度HRC5258。要求高的 ，常采用的有20Cr、20CrMnTi、15号等，渗碳淬硬至HRC5662 ，磨硝加工后淬硬深度不得低于1.5 mm。 67 (3) 有色金属常用的有色金属有黄HPb59-1、青ZQSn6-6-3、 青ZQA1
23、9-2、合金ZZn-All0-5、超硬I,C4和 ZL6等，其 中以青 好。 (4) 塑料装塑料 具有耐磨性好（但略低于青），抗震性 能好，工作温度适范广（-200+2600C），抗撕能力强， 、静摩擦系数低、差小，可降低低速运的界速度，加工性和化 学定好，工 ，成本低等点。目前在各机床的 及 形生器工作台的 上都有用。塑料 多与不淬火的 搭配。 用作 的塑料有 和酚 布塑料；氧脂耐磨涂料；以 聚四氟乙 基体的塑料。 68 聚四氟乙是有材料中干摩擦系数（P一0.04）最小的 一种。但是，聚四氟乙机械强度低，性差，极不 耐磨。因此要加入填充，以增加其耐磨性。由于填充 不同，就可得到不同性能的材料
24、。 (5)材料的搭配了提高的耐磨性， 和 支承 具有不同的硬度。如果采用相同的材料，也 采用不同的理，以使、静的硬度不同，其 差一般在FIB2040范内，而且，最低硬度不低于 所用材料准硬度的下限。通常支承高硬度 ， 运 低硬度 69 (6) 的 理提高 的耐磨性，常 表面 行淬火理。表面淬火方法有：火焰淬火、高淬火和接触淬火。 火焰淬火 ，但淬火温度不易控制，形大，用少。 高淬火是使 在高交 磁作用下，表面生感 流而 加，然后冷却。由于加速度快、效率高、淬火量定、耐磨 性高（比灰口 提高2倍多）、工参数易于整，故用广。 需行高淬火的 面，其原始硬度不得低于HB187，表面粗糙度 低于Ra5m
25、，表面不允有多砂眼、气孔、疏松、 等 造的缺陷，不有尖角。 70 避免高淬火后的 形大，必采用一定的工措施。高 淬火后的形量0. 10.3 mm，采用磨削加工，使其达到 一定的精度要求。淬火后硬度达到HRC453， 表面淬硬深度 1. 22.5 mm。 接触淬火是用一个通低 、大流的 和 表面瞬接 触，利用接触阻加 表面，并凭 自身的 而 迅速冷却的一种淬火方法。它具有 ，操作容易的点，且 淬火后形量很小，一般0. 010. 05 mm，故接触淬火可在 精加工后行，淬火后只需用油石磨光即可使用。 71 接触淬火后的耐磨性不如高淬火，但比未淬火的灰口 高1倍以上。接触淬火后的淬硬深度只有 0.2
26、 mm，不能用一般的硬度来表面的硬度。 72 第五节 导轨及支承件 3. 在承件和运件之放入一些 体（珠、 柱或 ），使相配的两个 面不直接接触的 ， 称 。 点： 的摩擦阻力小，磨小，精度保持性好 ，运灵敏便。 缺点：构相复，度及承能力滑 弱， 物敏感，需有良好防。 73 直 副的构 直 副是由、滑、球、返向器、保 持架、密封端盖及板等成。当与滑作相运 ，球就沿着上的淬硬和精密磨削加工而 成的四条道，在滑端部球又通返向装置（ 返向器）入返向孔后再入道，球就周而复 始地行运。返向器两端装有防密封端盖，可 有效地防止灰、屑末入滑内部。 74 直 副的性能特点 1.定位精度高 直 的运借助球 ，副
27、摩 擦阻力小，静摩擦阻力差小，低速不易生爬行 。重复定位精度高，适合作繁启或向的运部件 。可将机床定位精度定到超微米。同根据需要， 适当增加荷，确保球不生滑，平运 ，减小了运的冲和振。 75 2.磨小 于滑 面的流体滑，由于油膜的浮，生的运精 度差是无法避免的。在大多数情况下，流体滑只限于界区 域，由金属接触而生的直接摩擦是无法避免的，在种摩擦中，大 量的能量以摩擦耗被浪掉了。与之相反， 接触由于摩擦耗 能小， 面的摩擦耗也相减少，故能使 直 系 期于高精度状。同，由于使用滑油也很少，使得在机床 的滑系 及使用 方面都的非常容易。 76 3.适高速运且大幅降低功率 采用直 的机床由于摩擦阻力小
28、，可使所需的力源及力 机构小型化，使扭矩大大减少，使机床所需力降低80%，能效 果明。可机床的高速运，提高机床的工作效率2030%。 4.承能力强 直 副具有好的承性能，可以承受不同方向的力和力矩 荷，如承受上下左右方向的力,以及簸力矩、力矩和力矩。因此 ，具有很好的荷适性。在制造中加以适当的加荷可以增加阻尼 ，以提高抗振性，同可以消除高振象。而滑 在平行接触面方 向可承受的向荷小，易造成机床运行精度不良。 77 5.装容易并具互性 的滑 必 面行刮研，既事又 ，且一旦机床精度不良，必再刮研一次。 具有互性，只要更滑或或整个 副 ，机床即可重新得高精度。 如前所述，由于珠在与滑之的相运 ，可减
29、少摩擦失。通常摩擦系数滑摩擦 系数的2%左右，因此采用 的机构越于 滑 。 78 滚动导轨的分类及结构 按照 体形状分 滚珠式、滚柱式、滚针滚柱式 按照 体运方式分 滚动体不作循环运动 滚动体作循环运动 第五节 导轨及支承件 3. 79 第五节 导轨及支承件 滚珠导轨介绍 特点 滚珠与动静导轨之间为点接触 点 结构简单、制造容易、成本低 缺点 刚度差、抗震性差、承载力低 用 轻载、小力矩 80 第五节 导轨及支承件 滚柱导轨介绍 特点 滚珠与动静导轨之间为线接触 点 承载力是滚珠的2030倍 刚度、抗震性均优于滚珠 缺点 滚柱体对导轨不平度敏感、易 由于不平而产生侧向偏移和侧 向滑动，使导轨磨
30、损加剧和降 低精度。 用 适用于载荷较大的场合 81 滚针导轨介绍 特点 滚珠与动静导轨之间为线接触 点 滚子直径小、数目多，承载大 缺点 摩擦系数大 用 应用于尺寸受限制的场合 第五节 导轨及支承件 82 非循环式滚动导轨的设计计算一般需要自行设计 需要确定的参数： 体直径 d 柱度 lr 体数目 z 支承 的度 l 第五节 导轨及支承件 83 （1）滚动导轨参数选择 体直径d 柱：d 6 mm ：d 4mm 柱度lr 淬硬 ： lr /d 12-16 第五节 导轨及支承件 84 （2）滚动导轨参数的校核 第五节 导轨及支承件 校核每个体所承受的最大荷Pmax是否超用P K 体截面当量用力，
31、表2-6 fH 硬度修正系数，表2-7 85 第五节 导轨及支承件 （3）算支承 的度L （4）必要条件下 校 的度，及算 体的 形 86 循环式滚动导轨的设计计算设计时只需选用 用算与 承的用算相似，以定 荷下的定寿命依据。 第五节 导轨及支承件 87 导轨阻尼起因于以下物理过程： 材料阻尼 摩擦阻尼 薄膜效 第五节 导轨及支承件 4. 阻尼及其影响 影响导轨阻尼系数的因素： 表面力大小 滑型 摩擦型 88 导轨阻尼起因于以下物理过程： 材料阻尼 摩擦阻尼 薄膜效 第五节 导轨及支承件 4. 阻尼及其影响 影响导轨阻尼系数的因素： 表面力大小 滑型 摩擦型 阻尼小启动跟随快 阻尼大抗振性能好
32、 89 5.支承件 支承件是机床的基构件，包括：床身、立柱、 横梁、臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降 台等尺寸及重量大的零件 支承件是机床的基构件，包括： 床身、立柱、横梁、臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降 台等尺寸及重量大的零件大件。 支承件影响加工精度和表面量 在切削，刀具与工件之相互作用的力，沿着大部分支承 件逐个 并使之形； 机床的 力(如 的切削力，往复运件的性，旋件 的不平衡等)使支承件和整机振； 支承件的 形，改 行器官的相位置或运 迹。 支承件是机床十分重要的构件。 90 支承件的功用 支承机床各部件 承受力 切削力、重力、性力、摩擦力等静力和 力 。 保精度 各部件之的相
33、位置精度和运部件的相运 迹的准确关系。 内部空存放各种物体 可存放切削液、滑液、液油的油箱、 机。 91 基本要求 1.足的静度和高的度重量比 要求在定的最大荷作用下，形量不得超一 定的数。 重量占机床重量的80以上，尽量减支承件 的重量。 2.良好的 特性，包括： 大的 度和阻尼； 与其它部件相配合，使整机的各固有率不与激 振率重合而生共振； 不会生薄壁振而生噪声等。 92 3.具有好的 形特性，使整机的 形 小或 形加工精度的影响小。 由于摩擦、切削等生 形和 力； 在造、接和粗加工程中，会形成内力，使 支承件形； 形和内力都将破坏部件的相互位置关系和 相运 迹，影响加工精度。 4. 排屑
34、通、吊运安全，并具有良好的工 性以便于制造和装配。 93 第六节 并联机构 并机构的特点 （1）度高 （2）移部件量，可得很高的 特性容 易 高速、高加速度运。 （3）不存在累 差，可得高的运精度 （4）零件准化程度高，易于模化 （5）作空与机器尺寸比小 点 缺点 （1）灵活性差，运平台斜角度小 （2）在作空内部存在杆件干涉和奇异位形的危 94 第七节 数学模型和设计要求 机一体化系中，机械模 机与 之的矩和速的合理匹配。 数学模型可以化由量-簧-阻尼成的二 力学模型。 95 第七节 数学模型和设计要求 一、数学模型 （一）广 行机构的运方程式 能量方程式 力和力矩方程式 96 第七节 数学模
35、型和设计要求 一、数学模型 （二）广 行机构的力学方程式 97 第七节 数学模型和设计要求 1. 情况 不考虑刚度 注意转动惯量、阻尼系数的折算 98 第七节 数学模型和设计要求 1. 情况 转动惯量、阻尼系数的折算 99 第七节 数学模型和设计要求 考虑刚度 从 度K2，由于从 的形所引起的性力： 折算到主 上： K2 1. 情况 100 第七节 数学模型和设计要求 考虑刚度 主 的力矩平衡方程： K2 从 的力矩平衡方程： 最后求出传递函数 1. 情况 101 第七节 数学模型和设计要求 与 情况分析程一，但需注意以下不同点 杠螺母副的 比： 2.杠螺母副 情况 与移的 关系： 102 二
36、、参数 要求 在 机械 和支承向部件，除了常的功 能和强度，以及形位公差等有关静性能指的参数外， 有关系 性能的参数 也十分重要。 原 （1）足高的振率 第七节 数学模型和设计要求 当机械系统的固有频率接近或落入伺服系统带宽之中时,系 统将产生谐振而无法工作。因此为避免机械系统由于弹性变形而 使整个伺服系统发生结构谐振,一般要求系统的固有频率n要远 远高于伺服系统的工作频率。 103 二、参数 要求 （2）高度和低 量 （3）适当的阻尼比 （4）尽可能小的 隙 措施 （5）良好的摩擦特性 低速爬行 第七节 数学模型和设计要求 104 第二章 机械受控模块（回顾与题型） （一）概念： 1 机械传
37、动的三种主要形式：齿轮传动、 蜗杆传动；丝杆螺母传动；谐波传动。 2 齿轮消隙的方法。 3 滚珠丝杆螺母消隙预紧的方法。 （二）计算 1 齿轮系传动比最佳分配条件。 2 谐波传动 105 一、单项选择题 ： 1易产生低速爬行现象的导轨是 C A. 滚柱导轨 B. 静压导轨 C. 滑动导轨 D. 气浮导轨 2齿轮传动的传动效率随着传动级数 B A. 增加而增加 B. 增加而降低 C. 减少而降低 D. 变化而不变 106 3齿轮传动的总等效惯量随传动级数 A A. 增加而减少 B. 增加而增加 C. 减少而减少 D. 变化而不变 4滚珠丝杠螺母副结构有两类：外循 环插管式和 D A. 内循环插管式 B. 外循环反向器式 C .内、外双循环 D. 内循环反向器式 10
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