《机械系统设计》PPT课件.ppt

上 ， 并 将 电 机 2安 装 在 偏 心 套 1(或 偏 1 2 3 4 12 33 4 5 6 7 1 2 3 456 7 8 rgHg HrHrg zzi g r Hgz rz 0r rgHg HHrg zzi 0 g rggrHg z zzzz 1rg ggHHg zz zi 0grgHHrHrg zzi 0 r grrgHr z zzzz 1gr rrHHr zz zi 200 rz 202gz 101Hgi 100Hri 最 大 回 差减 速 比机 型 （ 指 柔 轮 内 径 ， 单 位 为 mm)单 级 、 卧 式 安 装 通 用 谐 波 减 器 1CP 2CTAC PKP 1 AC TKT 2 1CFDFRTKF AC /21 许FF 1C 丝 杠 侧螺 母 A 螺 母 B调 整 垫 片预 拉 方 向 预 拉 方 向 预 紧 方 向 垫 片 预 紧 方 向 丝 杠 侧螺 母 侧 丝 杠 侧螺 母 侧承 载 滚 珠 间 隔 钢 球 导 程 导 程 + 导 程丝 杠 侧螺 母 侧预 拉 方 向 预 拉 方 向 a aF3/2aa F )( sin2.1 31 mDQaa aDQ sin/10 ZFQ aZ aoF aF3/2aoao kF 3/2 AA kF 3/2BB kF BaoaoA aF aBA FFF aF bF0B 3/23/23/2 aoaoA kFkFkF 3/23/2 2 aoA FF aoaoA FFF 38 aoaoA Aao 21 推 力 轴 承 分 别 装 在 滚 珠 丝 杠 的 两 端 并 施 加 预 紧 。1 轴 向 刚 度 较 高 ；2 预 拉 伸 安 装 时 ， 须 加 载 荷 较 大 ， 轴 承 寿 命 比 方 案 2低 ；3 适 宜 中 速 、 精 度 高 ， 并 可 用 双 推 单 推 组 合 。 推 力 轴 承 和 深 沟 球 轴 承 的 组 合 装 在 滚 珠 丝 杠 的 两 端并 施 加 预 紧 。1 轴 向 刚 度 最 高 ；2 预 拉 伸 安 装 时 ， 须 加 载 荷 较 小 ， 轴 承 寿 命 较 高3 适 宜 高 速 、 高 刚 度 、 高 精 度 。 一 端 安 装 深 沟 球 轴 承 和 推 力 轴 承 的 组 合 ， 一 端 自由 。1 轴 向 刚 度 低 ， 与 螺 母 位 置 有 关 ；2 双 推 端 可 预 拉 伸 安 装 ；3 适 宜 中 小 载 荷 与 低 速 ， 更 适 宜 垂 直 安 装 ， 短丝 杠 。 hL mAHFC FKKKF FKHK AKmF FKHK AK精 度 系 数 C、 D E、 F G H1.0 1.1 1.25 1.43 4 1067.1 hmCa LnFCmnhLCF aa CC min/10rn 03.0 NFKKKF mAHFC 456038000.10.12.1 NLnFC hmCa 204221067.1 1500010045601067.1 44 aC0D crF22 ) ( lEIF acr GPaE 206aI 4744 a m1018.2640459.064dI 3/2 52 79222 1093.6)2.13/2( 1018.210206)( lEIF acr 45.22.18238001093.6 5 SFFmcr Scf crn crnn max 10960)2.132( 0459.0927.39910) (9910 22212 ldfn ccr 10000max nncr 0LcGJTpEApFL 2 20 214 dA 4132 dJc cJ 8.3)408112tan(102503800)tan(2 30 DFT m mGdTpEdpFGJTpEApFL c 2492 23293 412 22120 10752.60459.0103.83)14.3( 8.3)106(160459.01020614.3 38001064 1642 mpLlL 5.13106 10752.62.1 3 20 mmm 1503.0 2121L 939.0)408112tan( )112tan()tan(tan 1. 导 轨 副 的 种 类 及 基 本 要 求各 种 机 械 运 行 时 ， 由 导 轨 副 保 证 执 行 件 的 正 确 运 动轨 迹 ， 并 影 响 执 行 件 的 运 动 特 性 。 导 轨 副 包 括 运动 导 轨 和 支 承 导 轨 两 部 分 。 支 承 导 轨 用 以 支 承 和约 束 运 动 导 轨 ， 使 之 按 功 能 要 求 作 正 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 约 束 了 运 动 导 轨 的五 个 自 由 度 ， 仅 保 留 沿 给 定 方 向 的 直 线 移 动 自 由度 。（ b） 旋 转 运 动 导 轨 副 支 承 导 轨 约 束 了 运 动 导 轨 的五 个 自 由 度 ， 仅 保 留 绕 给 定 轴 线 的 旋 转 运 动 自 由度 。 矩 形 对 称 三 角形 不 对 称 三角 形 燕 尾 槽 圆 形凸 形凹 形 2 31a) c)b) a) b) c)1 2 3 4 箭 头 粗 细 表 示 受 力 大 小矩 形 导 轨 梯 形 导 轨 3 hzS 10 L60nl2L LSlznhL KPCf ffffL aw acth P 3K )(50 kmK )(100 kmK 3/10 6.358 HRCf h 滚 道 实 际 硬 度hf cftfaf wf tf cf cf af wf wf nBKKK 22 KB n 2.4.3、 数 控 机 床 的 主 传 动 系 统1、 主 传 动 及 变 速 现 代 数 控 机 床 的 主 运 动 广 泛 采 用 无 级 变 速 传 动 ， 用 交流 调 速 电 机 或 直 流 调 速 电 机 驱 动 ， 能 方 便 地 实 现 无 级 变 速 ，且 传 动 链 短 、 传 动 件 少 。 根 据 数 控 机 床 的 类 型 与 大 小 ， 其 主传 动 主 要 有 以 下 三 种 形 式 带 有 变 速 齿 轮 的 主 传 动 通 过 带 传 动 的 主 传 动 由 主 轴 电 机 直 接 驱 动 的 主 传 动2、 主 轴 部 件 主 轴 部 件 是 机 床 的 重 要 部 件 之 一 ， 其 精 度 、 抗 振 性 和热 变 形 对 加 工 质 量 有 直 接 影 响 。 特 别 是 数 控 机 床 在 加 工 过 程中 不 进 行 人 工 调 整 ， 这 些 影 响 就 更 为 严 重 。 数 控 机 床 主 轴 部件 在 结 构 上 要 解 决 好 主 轴 的 支 承 、 主 轴 内 刀 具 自 动 装 夹 、 主轴 的 定 向 停 止 等 问 题 。 2） 电 主 轴 的 轴 承 目 前 电 主 轴 采 用 的 轴 承 主 要 有 陶 瓷 球 轴 承 、 流 体 静 压 轴 承 和 磁 悬 浮 轴承 。3） 电 主 轴 的 冷 却 采 取 强 制 循 环 油 冷 却 的 方 式 对 电 主 轴 的 定 子 及 主 轴 轴 承 进 行 冷 却 ， 即将 经 过 油 冷 却 装 置 的 冷 却 油 强 制 性 地 在 主 轴 定 子 外 和 主 轴 轴 承 外 循 环 ， 带走 主 轴 高 速 旋 转 产 生 的 热 量 。4） 电 主 轴 的 驱 动 当 前 ， 电 主 轴 的 电 动 机 均 采 用 交 流 异 步 感 应 电 动 机 ， 由 于 是 用 在 高 速加 工 机 床 上 ， 启 动 时 要 从 静 止 迅 速 升 速 至 每 分 钟 数 万 转 乃 至 数 十 万 转 ， 启动 转 矩 大 ， 因 而 启 动 电 流 要 超 出 普 通 电 机 额 定 电 流 57倍 。 其 驱 动 方 式有 变 频 器 驱 动 和 矢 量 控 制 驱 动 器 驱 动 两 种 。5） 电 主 轴 的 基 本 参 数 电 主 轴 的 基 本 参 数 包 括 ： 套 筒 直 径 、 最 高 转 速 、 输 出 功 率 、 转 矩 和刀 具 接 口 等 ， 其 中 套 筒 直 径 为 电 主 轴 的 主 要 参 数 。 直 线 电 动 机 是 一 种 将 电 能 直 接 转 换 成 直 线 运 动机 械 能 的 电 力 传 动 装 置 。 其 工 作 原 理 类 似 于 相 应 的旋 转 式 电 动 机 ， 结 构 上 则 可 看 作 是 由 相 应 的 旋 转 电机 沿 径 向 切 开 ， 拉 直 演 变 而 成 。 它 可 以 省 去 大 量 中间 传 动 机 构 ， 加 快 系 统 反 映 速 度 ， 提 高 系 统 精 确 度 ，所 以 得 到 广 泛 的 应 用 。 分 类 及 特 点 ： 直 线 电 动 机 按 原 理 分 为 直 流 直 线 电 动 机 、 交流 直 线 异 步 电 动 机 、 直 线 步 进 电 动 机 和 交 流 直 线 同 步 电 动 机 。以 前 3种 应 用 较 多 。 1、 直 流 直 线 电 动 机 直 流 供 电 的 直 线 电 动 机 。 由 一 套 磁 极 和 一 组 绕 组 构 成 。绕 组 中 的 电 流 有 的 通 过 电 刷 和 换 向 片 结 构 引 入 ， 称 刷 型 ； 有的 不 经 换 向 器 和 电 刷 ， 直 接 用 导 线 引 入 ， 称 无 刷 型 。 直 流 直线 电 动 机 从 结 构 上 还 可 分 为 动 极 式 和 动 圈 式 两 种 。 直 流 直 线电 动 机 由 于 推 力 与 电 枢 电 流 成 正 比 ， 速 度 与 电 枢 电 压 成 正 比 ，故 具 有 良 好 的 线 性 控 制 特 性 ， 它 与 闭 环 控 制 系 统 配 合 ， 可 以进 行 精 密 的 调 节 和 控 制 ， 适 用 于 自 动 控 制 系 统 ， 例 如 计 算 机磁 盘 驱 动 器 的 磁 头 定 位 系 统 。 2、 交 流 直 线 异 步 电 动 机 由 旋 转 式 异 步 电 动 机 演 变 而 来 。 其 工 作 原 理 和 旋 转 式 异步 电 动 机 相 同 。 主 要 由 原 边 和 副 边 两 部 分 组 成 ， 嵌 有 线 圈 的部 分 为 原 边 。 当 多 相 绕 组 中 通 入 电 流 后 ， 电 机 气 隙 中 就 产 生一 个 磁 场 行 波 ， 切 割 副 边 的 导 体 而 感 生 电 流 。 此 电 流 与 磁 场作 用 产 生 电 磁 力 使 原 边 和 副 边 发 生 相 对 运 动 。 直 线 异 步 电 动机 可 以 做 成 原 边 固 定 、 副 边 可 动 的 短 副 边 型 和 副 边 固 定 、 原边 可 动 的 短 原 边 型 两 种 结 构 。 短 原 边 型 所 用 线 圈 数 量 少 ， 比较 经 济 ,应 用 较 多 ;短 副 边 型 常 用 于 金 属 物 体 的 投 射 。 直 线 异步 电 动 机 常 在 工 业 自 动 化 系 统 中 作 为 操 作 杆 的 动 力 ， 用 它 操作 自 动 门 窗 、 自 动 开 关 和 阀 门 以 及 各 种 机 械 手 ， 也 可 用 于 电气 铁 路 高 速 列 车 的 牵 引 和 鱼 雷 发 射 等 。 3、 直 线 步 进 电 动 机 作 直 线 步 进 运 动 的 电 动 机 。 按 其 电 磁 推 力 产 生 的 原 理 可 以 分为 反 应 式 和 永 磁 感 应 子 式 两 大 类 。 反 应 式 直 线 步 进 电 动 机 ： 其 定 子 是 一 条 开 有 均 匀 齿 槽的 导 轨 ,动 子 是 一 个 绕 有 三 相 绕 组 的 E形 铁 心 。 每 个 铁 心 柱 上都 开 有 和 定 子 齿 距 相 等 的 齿 槽 ， 且 各 相 铁 心 柱 上 的 齿 槽 相 对于 定 子 齿 槽 依 次 错 开 1 3齿 距 。 如 果 输 入 三 相 绕 组 电 脉 冲 的顺 序 依 次 为 ABCA， 则 动 子 就 会 向 左 作 步 进 运 动 。 如果 通 电 顺 序 改 为 ACBA， 则 动 子 就 向 右 作 步 进 运 动 。在 结 构 上 也 可 以 把 E形 铁 心 固 定 ， 让 齿 条 作 为 动 子 。 齿 条 的运 动 将 与 上 述 运 动 方 向 相 反 。 永 磁 感 应 子 式 直 线 步 进 电 动 机 ： 定 子 由 软 铁 材料 制 成 ， 上 面 铣 有 均 匀 间 隔 的 齿 槽 ； 动 子 由 永 久 磁 铁 加上 两 个 带 齿 的 电 磁 铁 组 成 。 两 个 电 磁 铁 上 的 齿 相 互 错 开一 定 距 离 。 在 电 磁 铁 线 圈 不 通 电 时 ， 动 子 位 置 由 永 久 磁铁 决 定 。 而 在 两 个 电 磁 铁 按 一 定 顺 序 轮 流 通 电 时 ， 将 使动 子 以 一 定 齿 距 作 步 进 运 动 。 如 果 对 两 个 电 磁 铁 不 是 轮流 通 电 ， 而 是 使 其 中 的 电 流 一 个 按 正 弦 变 化 ， 一 个 按 余弦 变 化 ,则 可 使 动 子 运 动 平 滑 ,步 距 很 小 。 其 步 距 （ 位 置 ）分 辨 率 可 以 达 到 0.01mm以 下 。 在 要 求 高 精 度 定 位 的场 合 ， 例 如 绘 图 仪 、 磁 头 定 位 机 构 、 激 光 定 位 器 和 数 控系 统 中 得 到 较 多 的 应 用 。 直 线 电 机 的 应 用 ： 1、 应 用 于 自 动 控 制 系 统 ， 这 类 应 用 场 合 比 较 多 ； 2、 作 为 长 期 连 续 运 行 的 驱 动 电 机 ； 3、 应 用 在 需 要 短 时 间 、 短 距 离 内 提 供 巨 大 的 直 线 运 动 能 的 装 置 中 。高 速 磁 悬 浮 列 车 磁 悬 浮 列 车 是 直 线 电 机 实 际 应 用 的 最 典 型 的 例 子 ， 目 前 ，美 、 英 、 日 、 法 、 德 、 加 拿 大 等 国 都 在 研 制 直 线 悬 浮 列 车 ， 其 中 日 本 进展 最 快 。 直 线 电 机 驱 动 的 电 梯 世 界 上 第 一 台 使 用 直 线 电 机 驱 动 的 电 梯 是1990年 4月 安 装 于 日 本 东 京 都 关 岛 区 万 世 大 楼 ， 该 电 梯 载 重 600kg，速 度 为 105m/min， 提 升 高 度 为 22.9m。 如 果 建 筑 物 的 高 度 增 至1000米 左 右 ， 就 必 须 使 用 无 钢 丝 绳 电 梯 ， 这 种 电 梯 采 用 高 温 超 导 技 术的 直 线 电 机 驱 动 ， 线 圈 装 在 井 道 中 ， 轿 厢 外 装 有 高 性 能 永 磁 材 料 ， 就 如磁 悬 浮 列 车 一 样 ， 采 用 无 线 电 波 或 光 控 技 术 控 制 。 超 高 速 电 动 机 在 旋 转超 过 某 一 极 限 时 ， 采 用 滚 动 轴 承 的 电 动 机 就 会 产 生 烧 结 、 损 坏 现 象 。 为此 近 年 来 ， 国 外 研 制 了 一 种 直 线 悬 浮 电 动 机 （ 电 磁 轴 承 ） ， 采 用 悬 浮 技术 使 电 机 的 动 子 悬 浮 在 空 中 ， 消 除 了 动 子 和 定 子 之 间 的 机 械 接 触 和 摩 擦阻 力 ， 其 转 速 可 达 25000 100000r/min以 上 ， 因 而 在 高 速 电 动 机和 高 速 主 轴 部 件 上 得 到 广 泛 的 应 用 。