【重慶大學機械裝備制造】第三章第五節(jié)（重點）

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1、機械制造裝備設計,林利紅 副教授 重 慶 大 學,第五節(jié) 進給傳動系設計,一.進給傳動系統(tǒng)組成及需求 （一）進給傳動與主傳動區(qū)別 1.進給運動多為直線運動，需要直線/回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。 2.進給運動數(shù)目通常大于等于2，對單動力源來說，需要運動分配機構(gòu)。 3.進給功率遠小于主運動功率。進給運動的速度比較低，進給力也較小，所需的功率也小。 4.進給傳動恒扭矩傳動。,（二）進給傳動系組成,1.機械進給傳動系統(tǒng) 進給傳動系統(tǒng)包括：運動源、變速系統(tǒng)、換向機構(gòu)、運動分配機構(gòu)、安全機構(gòu)、直線運動機構(gòu)和手動操縱機構(gòu)等。 進給運動與主運動共用運動源時，進給運動一般以主軸為始端，進給量表示為mmr，如車床、鉆床

2、、鏜床。 進給運動有單獨的運動源時，進給運動則以電動機為始端，進給量表示為mmmin，如銑床。,2.伺服進給系統(tǒng),（三）進給傳動的基本要求 P105,二.機械進給傳動系統(tǒng)設計 1. 進給傳動是恒扭矩傳動。 2.進給傳動系中各傳動件的計算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速。 3.進給傳動的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu)。 4. 進給傳動的變速范圍 1/5u進2.8，變速范圍Rn14。 5.進給傳動系采用傳動間隙消除機構(gòu) 為保證傳動精度和定位精度，采用齒輪、絲桿螺母傳動間隙消除機構(gòu)。 6.快速空程傳動的采用 縮短進給空行程時間。 7.微量進給機構(gòu)的采用（um精度） 最小進給量1um的機構(gòu)：蝸桿傳動，絲桿螺母，齒輪齒條傳動。

3、 最小進給量1um的機構(gòu)：彈性力傳動，磁致伸縮傳動，熱應力傳動等。,三.電器伺服進給系統(tǒng),（一）對進給伺服系統(tǒng)的要求 伺服：就是要迅速而又準確的跟蹤控制命令。 主傳動：Rn100 進給傳動：V進1mm2mm,(二)常用伺服電機,1.步進電機（脈沖電機）：唯一用于開環(huán)控制 步距角:每個指令脈沖產(chǎn)生的電機轉(zhuǎn)角(常量). 脈沖電機:步距角 2.交流、直流伺服電動機（必須用于閉環(huán)或半閉環(huán)控制） 3.直線電機 將電能轉(zhuǎn)化為直線運動機械能的電力驅(qū)動裝置。是適應超高速加工技術發(fā)展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動機。 從電動機到工作臺之間的一切中間傳動都沒有了，可直接驅(qū)動工作臺進行直線運動使工作臺的加減速提高到傳統(tǒng)

4、機床的1020倍，速度提高34倍。,,,,,（三）進給伺服系統(tǒng)類型,1.開環(huán)系統(tǒng) （1）概念 開環(huán)系統(tǒng)對工作臺實際位移量沒有檢測和反饋裝置。數(shù)控裝置發(fā)來的每一個脈沖由步進電動機直接變成一個轉(zhuǎn)角（步距角），再通過齒輪（同步齒形帶，滾珠絲桿螺母）帶動工作臺移動。,（2）運動計算,1）脈沖當量 2）進給速度 3）位置精度的影響因素 步進電動機轉(zhuǎn)角因素 傳動精度。 定位精度低，系統(tǒng)簡單，成本低，調(diào)試方便。適用于精度要求不高的數(shù)控機床中。,2.閉環(huán)系統(tǒng),1） 概念 2） 組成 3) 運動計算 3.半閉環(huán)系統(tǒng) 位置檢測元件，閉環(huán)之外的傳動精度。,（四）伺服進給機械結(jié)構(gòu),1.基本要求 1）采用低摩擦傳動

5、2）慣量匹配 3）最佳傳動比 4）預緊提高整個系統(tǒng)的剛度 每個傳動付都有間隙要消除,2.機械部件設計,2個公式。機械傳動部件主要指齒輪和絲桿螺母傳動副。 （1）最佳傳動比的確定 開環(huán)系統(tǒng)： 閉環(huán)系統(tǒng)：,（2）齒輪傳動付間隙的消除,1）剛性調(diào)隙法 偏心軸套調(diào)整法:電機是通過偏心軸套安裝在箱體上，轉(zhuǎn)動偏心軸套可一定程度的消除因齒厚誤差和中心距誤差引起的齒側(cè)間隙，結(jié)構(gòu)簡單，但不能消除因齒輪偏心誤差引起的齒側(cè)間隙。 變齒厚調(diào)整法：加工齒輪的時候，將假想的分度圓柱面修正為帶有小錐度的圓錐面，使其齒厚在軸向稍有變化，裝配時改變墊片的厚度，調(diào)整齒輪對的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間隙。 斜齒輪軸向墊片調(diào)整法：

6、將一個斜齒輪制成2半，并在其中加一個墊片，將3者裝成一體，加工出齒形。裝配時改變調(diào)整墊片的厚度，使2片薄齒輪的螺旋線錯位，使其左右齒面分別與寬齒輪齒槽的左右齒面貼緊，達到消除側(cè)隙的目的。,2）柔性調(diào)隙法(雙片直齒輪錯齒調(diào)整法 ),將薄片齒輪1，2套裝在一起，同另一個寬齒輪3相嚙合。齒輪1，2端產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，即錯齒。使2片齒輪的左右齒面分別貼緊在寬齒輪的左右齒面上，消除齒側(cè)間隙。 彈簧預緊力的大小可通過螺母來調(diào)節(jié)。,（3）滾珠絲桿及支承,,是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。在滾道裝入滾珠。當絲杠相對螺母旋轉(zhuǎn)時，滾珠在螺旋滾道內(nèi)滾動，迫使二者發(fā)生軸向相對位移。由于滾珠的存在，絲杠和螺母之間是

7、滾動摩擦，滾珠之間是滑動摩擦。具有以下特點： 1）摩擦損失小，傳動效率高。傳動效率可達0.920.96。 2）運動靈敏，低速時無爬行。由于主要存在的是滾動摩擦，動、靜摩擦系數(shù)都很小，而且其差值很小，因而啟動轉(zhuǎn)矩小，動作靈敏，即在低速情況下也不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 3）軸向剛度高，反向定位精度高?？梢韵z杠和螺母之間的間隙并實現(xiàn)滾珠的預緊。 4）傳動具有可逆性，不能自鎖。由于摩擦系數(shù)小，不能自鎖，因而使該機構(gòu)的傳動具有可逆性。 滾珠絲杠主要承受軸向載荷，因此對絲杠軸承的軸向精度和剛度要求較高。,滾珠絲桿常用滾動軸承,角接觸球軸承 雙向推力圓柱滾子軸承滾針軸承 絲杠的支承軸承應采用滾珠絲桿專用軸承，

8、這是一種特殊的向心推力球軸承，其接觸角增大到60度，出廠時已調(diào)好預緊力，使用方便。若采用通用軸承，會增加軸承支座的結(jié)構(gòu)尺寸，增加軸承的摩擦力和發(fā)熱。 絲杠兩端軸承座孔與滾珠螺母座孔應保證嚴格的同軸度，同時要保證滾珠螺母與座孔的配合良好以及孔對端面的垂直度，保證軸承支座和螺母支座的整體剛度、局部剛度和接觸剛度等。,滾珠絲桿支承,1）一端固定，一端自由（短絲杠和豎直絲杠） 2）一端固定，一端簡支（較長絲杠的臥式安裝絲杠） 3）兩端固定 （要求高拉壓剛度的場合）,角接觸球軸承（兩端固定）,旋轉(zhuǎn)右端螺母拉伸絲杠,雙向推力圓柱滾子軸承滾針軸承（一端固定，一端簡支）,（五）滾珠絲桿副間隙調(diào)整及預緊,1.概念 1）軸向間隙概念P115 2）雙螺母調(diào)隙原理,墊片調(diào)整式,通過改變墊片的厚薄來改變2個螺母之間的軸向距離，實現(xiàn)軸向間隙的消除和預緊。 齒差式：調(diào)整時，先取下兩個內(nèi)齒圈，然后使兩個圓柱齒輪沿相同方向轉(zhuǎn)過K個齒，再裝入內(nèi)齒圈，鎖緊兩圓柱齒輪。,滾珠絲杠的預拉伸,提高拉壓剛度和補償絲杠的熱變形。,