精密机械技术专项课程

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精密机械技术,2.1 机电一体化中的机械系统,机电一体化系统中的机械系统是由计算机协调与控制，用于完成一系列机械运动的机械和机电部件相互联系的系统。,概括地讲，机电一体化系统中机械系统主要包括以下五大部分：,1),传动机构,(传递能量和运动),2),导向机构,(支承和限制运动部件，获得给定运动方向),3),执行机构,(按指令要求，完成预定操作),4),轴 系,(传递转矩获得回转运动，承受外力),5),机座或机架,(支承、承重、保证相对位置、作基准),传统机械系统和机电一体化系统,对比,传动机构,传动机构的主要功能是传递能量和运动，因此，它实际上是一种力、速度变换器。,传动机构和部件对伺服系统的伺服特性有很大影响，特别是其传动类型、传动方式、传动刚性以及传动的可靠性对系统的精度、稳定性和快速性有重大影响。,导向机构,导向机构的作用是,支承,和,限制,运动部件按给定的运动要求和给定的运动方向运动，为机械系统中各运动装置安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。,执行机构,执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作。,一般要求执行机构具有较,高灵敏度、精确度、良好的重复性和可靠性,等。,轴 系,轴系由轴、轴承及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部件组成。,轴系的主要作用是传递转矩及精确的回转运动，它直接承受外力(力矩)。,机座或机架,机座或机架是支承其他零部件的基础部件。,机座或机架既承受其他零部件的重量和工作载荷，又起保证各零部件相对位置的基准作用。,两类系统的主要功能都是完成一系列的机械运动，但由于组成的不同，导致运动实现的方式也不同。,传统机械系统一般是由,动力件、传动件、执行件,三部分加上电器、液压和机械控制等部分组成，而,机电一体化中的机械系统由计算机协调与控制，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械或机电部件相互联系的系统组成。,其核心是由计算机控制的，包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。,机电一体化中的机械系统需使伺服马达和负载之间的转速与转矩得到匹配。也就是在满足伺服系统高精度、高响应速度、良好稳定性的前提下，还应该具有较大的刚度、较高的可靠性和重量轻、体积小、寿命长等特点。,传统机械系统和机电一体化系统对比,2.1.2 机电一体化系统对机械技术的特殊要求,基于以上原因，机电一体化中的机械系统除了满足一般机械设计的要求以外，还必须满足机电一体化系统的各种特殊要求。总体上讲，这些要求主要可归纳为以下3个方面：,1,高精度,2,小惯量,3,大刚度,高精度,精度是机电一体化产品的重要性能指标。,机械系统设计主要考虑的是,执行机构的位置精度,，其中影响因素包括：,结构变形,轴系误差,传动误差,温度变化,小惯量,大惯量会使机械负载增大、系统响应速度变慢、灵敏度降低，使系统固有频率下降，容易产生谐振；也会使得电气驱动部分的谐振频率变低，阻尼增大。,反之，小惯量则可使控制系统的,带宽,做得比较宽，快速性好、精度高，同时还有利于减小用于克服惯性载荷的伺服电机的功率，提高整个系统的稳定性、动态响应和精度。,大刚度,机电一体化机械系统要有足够的刚度，要将弹性变形限制在一定范围之内。弹性变形不仅影响系统精度，而且也影响系统结构的,固有频率,、,控制系统的带宽,和,动态性能,。,2.1.3 精密机械系统设计过程中的特点,机电一体化机械系统设计与传统的机械系统设计一样有,传动设计,和,结构设计,两部分，只是由于机电一体化的特征决定了在机械系统设计过程中有它自身的特点。,1),机械传动设计的特点,2),机械结构设计的特点,精密机械,传动设计,的特点,精密机械的传动设计可以认为是面向,机电伺服系统的伺服机械传动系统设计,。,按机电有机结合的原则，机电系统常采用,调速范围大、可无级调速的控制电机,，从而,节省了大量,用于变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件，减少了产生误差的环节，,提高了传动效率,，因此使得机械传动设计也得到简化，其机械传动方式也由,传统的串联或串并联方式演变为并联的传动方式,，即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，各运动间的,传动关系则由计算机来统一协调和控制,，如并联机器人、并联机床等，极大地简化了机械结构，提高了产品的刚度重量比以及精度等级。因此，机电一体化机械传动系统具有,传动链短，转动惯量小，线性传递，无间隙传递,等设计特点。,精密机械,结构设计,的特点,机电一体化的机械结构仍属于传统机械技术的范畴，在满足伺服系统对其稳、准、快要求的前提下，从整体上说是逐步向精密化、高速化、小型化和轻量化方向发展。,因此在,进行结构设计时应综合考虑各个零部件的制造精度、安装精度，结构刚度，稳定性以及动作的灵敏性和易控性。对具体零部件的设计提出了更高、更严的要求。,例如，,采用合理的截面形状和尺寸,来提高支承件的静刚度；,采用新材料和钢板焊接结构,来提高支承件的静刚度。,2.2精密机械传动机构,常用机械传动机构螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动等。,由于传动部件直接影响着机电一体化系统的精度、稳定性和快速响应性，因此，应设计和选择满足传动,间隙小,、,精度高,、,低摩擦,、,体积小,、,重量轻,、,运动平稳,、,响应速度快,、,传递转矩大,、,谐振频率高,以及与,伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配,等要求的传动部件。主要有以下五方面基本要求。,2.2.1 机械传动机构的基本要求,机械传动机构的基本要求,1)系统传动部件的静摩擦力应尽可能小，动摩擦力应是尽可能小的正斜率，若为负斜率则易产生爬行，精度降低，寿命减小。,因此，要求较高的机电一体化系统经常采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支承、动(静)压导向支承等。,2)缩短传动链，提高传动与支承刚度，,如,用预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动与支承刚度；,采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接，以减少中间传动机构；,丝杠的支承设计采用两端轴向预紧或预拉伸支承结构等。,3)选用最佳传动比，以达到减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力的目的。,4)缩小反向死区误差，,如采取消除传动间隙、减少支承变形等。,5)适当的阻尼比，,机械零件产生共振时，系统中阻尼越大，最大振幅就越小，且衰减越快；但大阻尼也会使系统的,失动量,和,反转误差,增大、稳态误差增大，精度降低。所以在设计时要注意传动机构的阻尼应合适。,机电一体化系统中所用的传动机构及其传动功能如下表所示。从表中可看出，一种传动机构可满足一项或同时满足几项功能要求。,对工作机中的传动机构，既要求能实现运动的变换，又要求能实现动力的变换；,对信息机中的传动机构，主要要求具有运动的变换功能，只需要克服惯性力(或力矩)，各种摩擦阻力(力矩)及较小的负载即可。,对机械传动结构的新技术要求,1),精密化。,对某种特定的机电一体化系统(或产品)来说，应根据其性能需要提出适当的精密度要求。虽说不是越精密越好，但由于要适应产品高定位精度等性能要求，对传动机构的精密度要求也越来越高。,2),高速化。,产品工作效率的高低，直接与机械传动部件的运动速度相关。因此，传动机构应能适应高速运动的要求。,3),小型化、轻量化。,随着机电一体化系统精密化、高速化的发展，必然要求传动机构的小型化、轻量化，以提高运动灵敏度(快速响应性)、减小冲击、降低能耗。为了与微电子部件微型化相适应，也要尽可能做到使传动部件短、小、轻、薄。,2.2.2 丝杠螺母传动,丝杠螺母机构（螺旋传动机构）：主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。有以传递能量为主的,(如螺旋压力机、千斤顶等),；也有以传递运动为主的,(如机床工作台的进给丝杠),；还有调整零件之间相对位置的螺旋传动机构等。,丝杠螺母机构分为,滑动摩擦机构,和,滚动摩擦机构,。,滑动丝杠螺母机构,结构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低(,3040,)。,滚珠丝杠螺母机构,虽然结构复杂、制造成本高，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高(,9298,)，因此在机电一体化系统中得到广泛应用。,丝杠基本传动形式的5种类型,1)螺母固定、丝杠转动并移动。,如图1，该传动形式因螺母本身起着支承作用，消除了丝杠轴承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单，可获得较高的传动精度。但其轴向尺寸不易太长，刚性较差。只适用于行程较小的场合。,2)丝杠转动、螺母移动。,如图2，该形式需要限制螺母的转动，故需导向装置。其特点是结构紧凑、丝杠刚性较好。适用于工作行程较大的场合。,3)螺母转动、丝杠移动。,如图3，该形式需要限制螺母移动和丝杠的转动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，故应用较少。,4)丝杠固定、螺母转动并移动。,如图4，该传动方式结构简单、紧凑，但在多数情况下使用极不方便，故很少应用。,5)差动传动方式，,如图5。该方式的丝杠上有螺距不同的(如l,10,、l,20,)两段螺纹，其旋向相同。当丝杠2转动时，可动螺母1的移动距离为S=n(l,10,l,20,)，如果两基本导程的大小相差较少，则可获得较小的位移S。因此，,此方式多用于微动机构中。,滚珠丝杠的组成特点,滚珠丝杠副由带,螺旋槽的丝杠,与,螺母,及中间传动元件,滚珠,组成。图为滚珠丝杠螺母机构示意图，它由丝杠、螺母、滚珠和反向器(滚珠循环装置)4部分组成。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动，为防止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠流动闭合通路。,滚珠丝杠与滑动丝杠相比，除上述优点外，还具有,轴向刚度高,(即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙),、,运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长,等优点。但,由于不能自锁，具有传动的可逆性，作升降传动机构时，需采取制动机构。,滚珠丝杠副的主要尺寸参数,公称直径d,0,：,指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。它是滚珠丝杠副的特征(或名义)尺寸。,基本导程l,0,：,指丝杠相对于螺母旋转2,弧度时，螺母上基准点的轴向位移。,行程l ：,指丝杠相对于螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。,此外还有,丝杠螺纹大径d,、,丝杠螺纹小径d,1,、滚珠直径d,b,、螺母螺纹大径D、螺母螺纹小径D,1,、丝杠螺纹全长l,s,等。,基本导程的大小应根据机电一体化产品的精度要求确定。,精度要求高时应选取较小的基本导程,。滚珠的工作圈(或列)数和工作滚珠的数量N由试验得到：,一般第一、第二和第三圈分别承受轴向载荷的50、30和20左右。因此，工作圈(或列)数一般取2.5(或2)3.5(或3)。滚珠总数N一般不超过150个。,滚珠丝杠副的选择方法,1)滚珠丝杠副结构的选择。,根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构形式。例如，,当,允许有间隙存在时,(如垂直运动),可选用,具有单圆弧形螺纹滚道,的单螺母滚珠丝杠副；,当,必须有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用,双螺母螺纹预紧或齿差预紧式,结构；,当,具备良好的防尘条件，且只需在装配时调整间隙及预紧力时，可采用,结构简单的双螺母垫片调整,预紧式结构。,2)滚珠丝杠副结构尺寸的选择。,选用滚珠丝杠副时通常主要选择丝杠的,公称直径d,0,和,基本导程l,0,。,公称直径d,0,应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择。螺纹长度l,s,在允许的情况下要尽量短，,一般取l,s,/d,0,小于30为宜；,基本导程l,0,应按承载能力、传动精度及传动速度选取，l,0,大承载能力也大，l,0,小传动精度较高。要求传动速度快时，可选用大导程滚珠丝杠。,滚珠丝杠副的选择步骤,在选用滚珠丝杠副时，必须知道实际的工作条件，如：最大的工作载荷F,max,(或平均工作载荷F,CD,(N)作用下的使用寿命T(h),、丝杠的工作长度,(或螺母的有效行程),l,(mm),、丝杠的转速n,(或平均转速n,CD,),(r/min),、滚道的硬度HRC及丝杠的工况，然后按下列步骤进行选择。,承载能力选择,压杆稳定性核算,刚度验算,滚珠承载能力选择,计算作用于丝杠轴向,最大动载荷F,Q,，然后,根据F,Q,值选择,（预设）,丝杠副的型号,。,式中：,L滚珠丝杠寿命系数,(单位为110,6,转，如1.5则为150万转)。L=60nT/10,6,(其中T为使用寿命时间，单位为h，普通机械为500010000h、数控机床及其他机电一体化设备及仪器装置为15000h、航空机械为1000h)；,f,w,载荷系数,(平稳或轻度冲击时为1.01.2，中等冲击时为1.21.5，较大冲击或振动时为1.52.5)；,f,H,硬度系数,(HRC58时为1.0，等于55时为1.11，等于52.5时为1.35，等于50时为1.56，等于45时为2.40)；,压杆稳定性核算,F,k,实际承受载荷的能力；,f,k,压杆稳定的支承系数,(双推双推时为4，单推单推时为1，双推简支时为2，双推自由式时为0.25)；,E钢的弹性模量2.110,5,MPa；,I丝杠小径d,1,的截面惯性矩(I=d,1,4,/32)；,K压杆稳定安全系数，一般取为2.54，垂直安装时取小值。,如果F,max,F,k,时,，会使丝杠失去稳定，易发生翘曲。两端装止推轴承与向心轴承时，丝杠一般不会发生失稳现象。,对于低转速(n10r/min) 滚珠丝杠，无需计算其最大动载荷F,Q,值、而只考虑其最大静负载是否充分大于最大工作负载F,max,。,这是因为，若最大接触应力超过材料的弹性极限就要产生塑性变形。塑性变形超过一定限度就会破坏滚珠丝杠副的正常工作。,一般允许其塑性变形量不超过滚珠直径d,b,的1/10000，产生这样大的塑性变形的载荷称为,最大静载荷,。,滚珠丝杠刚度验算,滚珠丝杠在轴向力作用下，将产生伸长或缩短，在扭矩作用下将产生扭转变形而影响丝杠导程的变化，从而影响传动精度及定位精度，故应验算满载时的变形量。其验算公式如下：滚珠丝杠在工作负载F和扭矩M共同作用下，所引起的每一导程的变形量为,式中：S丝杠的最小截面积，cm,2,；,M扭矩，Ncm；,L单位为cm，“+”号用于拉伸时，“-”号用于压缩时。,在丝杠副精度标准中一般仅对单位长度内（每一米）弹性变形所允许的基本导程误差值进行规定。,2.2.3 齿轮传动,1)机电一体化系统中齿轮传动设计的若干问题,1.,齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择。,2.各级传动比的最佳分配原则。,当计算出传动比之后，为了使减速系统结构紧凑，满足动态性能和提高传动精度的要求，常常需对各级传动比进行合理分配，其分配原则如下：,重量最轻原则,输出轴转角误差最小原则,等效转动惯量最小原则,在设计中应根据上述的原则并结合实际情况的可行性和经济性对转动惯量、结构尺寸和传动精度提出适当要求。具体讲有以下几点：,对于要求体积小、重量轻的齿轮传动系统可用重量最轻原则。,对于要求运动平稳、起停频繁和动态性能好的伺服系统的减速齿轮系，可按最小等效转动惯量和总转角误差最小的原则来处理。,对于变负载的传动齿轮系统的各级传动比最好采用不可约的比数，避免同期啮合以降低噪声和振动。,对于以提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系，可按总转角误差最小原则。对于增速传动，由于增速时容易破坏传动齿轮系工作的平稳性，应在开始几级就增速，并且要求每级增速比最好大于13，以有利于增加轮系刚度、减小传动误差。,对以较大传动比传动的齿轮系，往往需要将定轴轮系和行星轮系结合为混合轮系。对于相当大的传动比、并且要求传动精度与传动效率高、传动平稳、体积小重量轻时，可选用谐波齿轮传动。,齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配,齿轮传动部件是,转矩、转速和转向的变换器,。,齿轮传动比应满足驱动部件与负载间位移及转矩、转速匹配。,用于伺服系统的,齿轮减速器,是一个力矩变换器，其输入电动机为,高转速、低转矩,，而输出则为,低转速、高转矩,。因此，不但要求齿轮传动系统传递转矩时要有足够的刚度，还要求其转动惯量尽量小，以便在,获得同一加速度时所需转矩小，即在采用驱动功率相同的情况下，其加速度响应为最大,。,齿轮啮合间隙会造成传动死区,(失动量),，,若死区是在闭环系统中，则可能造成系统不稳定，,常使系统产生以15倍间隙而进行的低频振荡。为此尽量采用齿侧间隙较小、精度较高的齿轮传动副。但为了降低制造成本，则多采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减小啮合间隙，以提高传动精度和系统稳定性。,由于负载特性和工作条件的不同，最佳传动比有不同的选择方法。,在伺服电动机驱动负载的传动系统中常采用使负载加速度最大的方法。,如图所示，额定转矩为T,max,、转子转动惯量为J,m,的直流伺服电动机通过减速比为i的齿轮减速器带动转动惯量为J,L,、负载转矩为T,LF,的负载，其最佳传动比如下,重量最轻原则,对于,小功率传动系统,，使各级传动比i,1,=i,2,=i,3,= ，,即可使传动装置的重量最轻,。由于这个结论是在假定各主动小齿轮模数、齿数均相同的条件下导出的，故所有大齿轮的齿数、模数也相同，每级齿轮副的中心距离也相同。,上述结论对于大功率传动系统是不适用的，,因其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等参数要逐级增加的情况，此时应根据,经验,、,类比方法,以及,结构紧凑,的要求进行综合考虑。各级传动比一般以,“先大后小”,原则处理。,输出轴转角误差最小原则,为了提高机电一体化系统齿轮传动系统的传递运动的精度，各级传动比应按,“先小后大,”原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。假定齿轮传动系统中,各级,齿轮的,转角误差换算,到,末级,输出轴上的总转角误差为,max,，则,如若是四级齿轮传动系统各齿轮的转角误差(,1,、,2,、,8,)则换算到末级输出轴上的总转角误差为,由此可知,总转角误差主要取决于最末一级齿轮的转角误差和传动比的大小,。,在,设计中最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度,。,等效转动惯量最小原则,利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电动机轴上的等效转动惯量为最小。可得n级齿轮传动系统各级传动比之通式如下,由于在系统机构设计时还要作适当调整，因此在计算中，不必精确到几位小数。按此原则计算各级传动比也按,“先小后大”,次序分配，可使其结构紧凑。,该分配原则中的假设对大功率传动的齿轮传动系统不适用，其计算公式不能通用。但是，其分配次序则仍应符合,“由小到大”,的分配次序。,2)无侧隙齿轮传动机构,齿轮传动中的齿侧间隙的存在，不仅会影响机电一体化系统的传动精度，还会在电机驱动系统中引起严重的噪声，因此，对于机电一体化的齿轮传动，一般要求采取措施消除齿侧间隙。齿轮传动侧隙的调整有偏心轴套调整法、双片薄齿轮错齿调整法、垫片调整法等多种方法。,图示为双片薄齿轮错齿调整法。一对啮合的直齿圆柱齿轮中一个采用宽齿轮，另一个由两片可以相对转动的薄片齿轮组成。装配时使一片薄齿轮的齿左侧和另一片的齿右侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，通过两薄片齿轮的错齿，消除齿侧间隙，反向时也不会出现死区。,两薄片齿轮1、2上各装入有螺纹的凸耳3、4，螺钉5装在凸耳3上，螺母6、7可调节螺钉5的伸出长度。弹簧8一端勾在凸耳9上，另一端勾在螺钉5上。转动螺母7(螺母6用于锁紧)可改变弹簧8的张力大小，调节齿轮1、2的相对位置，达到错齿。这种错齿调整法的齿侧间隙可自动补偿，但结构复杂。,各侧隙调整方法各有优缺点，应根据设计需要合理选用.,谐波齿轮传动具有,结构简单、传动比大(几十至几百)、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等,一系列优点。故在工业机器人、航空、航天等机电一体化系统中应用广泛。,谐波齿轮传动与,少齿差,行星齿轮传动十分相似。它是,依靠柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力和运动的,。因此它与一般齿轮传动具有本质上的差别。,3),谐波齿轮传动,如图，谐波齿轮传动由,波形发生器,3(H)和,刚轮,1、,柔轮,2组成。波形发生器为主动件，刚轮或柔轮为从动件。刚轮有内齿圈，柔轮有外齿圈，其,齿形为渐开线或三角形，周节相同而齿数不同，刚轮的齿数z,g,比柔轮的齿数z,r,多几个齿。,柔轮是薄圆筒形，由于波形发生器的长径比柔轮内径略大，故装配在一起时就将柔轮撑成椭圆形。,工程上常用的波形发生器有2个触头的即为双波发生器，也有3个触头的。,具有双波发生器的谐波减速器，其刚轮和柔轮的齿数之差为z,g,z,r,2。其椭圆长轴的两端柔轮与刚轮的牙齿相啮合，在短轴方向的牙齿完全分离。当波形发生器逆时针转一圈时，两轮相对位移为2个齿距。当刚轮固定时，则柔轮的回转方向与波形发生器的回转方向相反。（试想想，柔轮固定时情况？ ）,刚轮与发生器同向旋转,2.2.4,挠 性 传 动,除滚珠丝杠副、齿轮副等传动部件之外，机电一体化系统中还大量使用同步齿形带、钢带、链条、钢丝绳及尼龙绳等挠性传动部件。,1),同步带传动,2),钢带传动,3),绳轮传动,同步带传动,同步带传动是综合了普通带传动和链轮链条传动优点的一种新型传动，它在带的工作面及带轮外周上均制有啮合齿，通过带齿与轮齿作啮合传动。为保证带和带轮作无滑差的同步传动，其齿形带采用了承载后无弹性变形的,高强力材料,，以保证,带的节距不变,。故,它具有传动比准确、传动效率高(可达98)、能吸振、噪声低、传动平稳、能高速传动、维护保养方便等优点，故使用范围较广,。其主要缺点是,安装精度要求高、中心距要求严格，具有一定的蠕变性,。,同步带带轮齿形有梯形齿形和圆弧齿形。,国内有关同步带传动部件的国家标准有GB/T11616-1989、GB/F11362-1989等，有专门生产厂家生产，可供选用。,钢带传动,钢带传动的,特点,是钢带与带轮间,接触面积大、无间隙、摩擦阻力大，无滑动，结构简单紧凑、运行可靠、噪声低、驱动力大、寿命长，钢带无蠕变,。,绳轮传动,绳轮传动具有,结构简单、传动刚度大。结构柔软、成本较低、噪声低等优点。其缺点是带轮较大、安装面积大、加速度不易太高,。,2.2.5 间歇传动,机电一体化系统中常用的间歇传动有,棘轮传动、槽轮传动、蜗形凸轮传动,等部件。这些传动部件可将输入的连续运动转换为间歇运动。其基本要求是移位迅速，移位过程中运动无冲击，停位准确可靠。,图示为蜗形凸轮传动机构。它由转盘1和安装在转盘上的滚子2和蜗形凸轮3组成。蜗形凸轮3以角速度连续旋转，当凸轮转过角,(中心角),时，转盘就转过角,(相邻二个滚子之间的夹角),，在凸轮转过其余的角度(2)时，转盘停止不动，并靠在凸轮的棱边卡在两个滚子中间，使转盘定位。这样，凸轮,(主动件),的连续运动就变成转盘,(从动件),的间歇运动。,蜗形凸轮机构具有如下的特点,能够得到在实际中所能遇到的任意转位时间与静止时间之比，其工作时间系数K比槽轮机构的要小；,能够实现转盘所要求的各种运动规律；,与槽轮机构比较，能够用于工位数较多的设备上，而不需加入其他的传动机构；,在一般情况下，凸轮棱边的定位精度已能满足要求，而不需其他定位装置；,有足够高的刚度；,装配方便；,不足之处是加工工作量特别大，因而成本较高。,2. 3机械导向机构,机电一体化系统要求各运动机构必须得到可靠的支承，并能准确地完成其特定方向的运动。这个任务由导向机构来完成。,机电一体化系统的导向机构是导轨，其作用是,支承,和,导向,。一副导轨主要由两部分组成，在工作时一部分固定不动，称为,支承导轨(或导轨),，另一部分相对支承导轨作直线或回转运动，称为,动导轨(或滑座),。,2.3.1 导轨的基本要求,1),导向精度,2),耐磨性,3),疲劳和压溃,4),刚度,5),低速运动平稳性,6),结构工艺性,7),对温度的敏感性,导向精度,是指,动导轨,沿,支承导轨,运动的直线度或圆度。,影响因素：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。,耐磨性,指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。,导轨在工作过程中难免有所磨损，所以应,力求减少磨损量,，并在,磨损后能自动补偿或便于调整,。,疲劳和压溃,导轨面由于过载或接触应力不均匀将使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。,疲劳和压溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。,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置，因此要求导轨应有足够的刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。,低速运动平稳性,低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象。低速运动的,平稳性,与,导轨的结构和润滑,，,动、静摩擦系数的差值,，以及,导轨的刚度,等有关。,结构工艺性,设计导轨时，要注意到制造、调整和维修方便，力求结构简单、工艺性及经济性好。,对温度的敏感性,导轨在环境温度变化的情况下，应能正常工作，既不“卡死”，亦不能影响系统的运动精度。,导轨对温度变化的敏感性，主要取决于导轨材料和导轨配合间隙的选择。,2.3.2 导轨的分类和特点,常用的导轨种类很多，按其接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨等。按其结构特点可分为,开式导轨,(借助重力或弹簧强力保证运动件与承导面之间的接触),和,闭式导轨,(只靠导轨本身的结构形状保证运动件与承导面之间的接触),。,1),滑动导轨,2),滚动导轨,滑动导轨,滑动导轨的两导轨工作面的摩擦性质为滑动摩擦。,滑动导轨结构简单，制造方便，刚度好，抗振性高，是机械产品中使用最广泛的导轨形式。,为减小磨损，提高定位精度，改善摩擦特性，通常需要选用合适的导轨材料，采用适当的热处理和加工方法，如采用优质铸铁，合金耐磨铸铁或镶淬火钢导轨，采用导轨表面滚轧强化，表面淬硬、涂铬、涂钼等方法提高导轨的耐磨性。,另外采用新型工程塑料可满足导轨低摩擦，耐磨，无爬行的要求。,滚动导轨,滚动导轨的两导轨表面之间为滚动摩擦，导向面之间放置滚珠、滚柱或滚针等滚动体来实现两导轨无滑动地相对运动。,滚动导轨的磨损小，寿命长，定位精度高，灵敏度高，运动平稳可靠，但结构复杂，几何精度要求高，抗振性较差，防护要求高，制造困难，成本高。,滚动导轨适用于工作部件要求,移动均匀、动作灵敏以及定位精度高的场合,，因此在,高精密的机电一体化产品中应用广泛,。,常用导轨性能比较表,2.3.3 导轨副的设计要点,设计导轨应包括下列几方面内容：,1)根据工作条件，选择合适的导轨类型。,2)选择导轨的截面形状，以保证导向精度。,3)选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度、良好的耐磨性以及运动轻便和低速平稳性。,4)选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持所需要的导向精度。,5)选择合理的耐磨涂料、润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。,6)制订保证导轨所必需的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。,2.3.4 滚动直线导轨,目前各种滚动导轨基本已实现生产的系列化，这里仅介绍滚动直线导轨的特点、选用方法和有关计算。,滚动直线导轨的特点,1)承载能力大,滚道采用,圆弧形式,，增大了滚动体与圆弧滚道接触面积，从而大大地提高了导轨承载能力，可达到平面滚道形式的13倍.,2)刚性强,此类导轨制作时，常要预加载荷，这使导轨系统刚度得以提高。所以滚动直线导轨在工作时能承受较大的冲击和振动。,3)寿命长,由于是纯滚动，摩擦系数为滑动导轨的1/50左右，磨损小，因而寿命长，功耗低，便于机械小型化。,4)传动平稳可靠,由于摩擦力小，动作轻便，因而定位精度高，微量移动灵活准确。,5)具有结构自调整能力,装配调整容易，因此降低了对配件加工精度要求。,滚动直线导轨分类,1)按滚动体的形状分。有,钢珠式,和,滚柱式,两种，如图。滚柱式由于为线接触，故其有较高的承载能力，但摩擦力也较高，同时加工装配也相对复杂。目前使用较多的是钢珠式。,2)按导轨截面形状分。有,矩形,和,梯形,两种。截面为矩形的导轨承载时各方向受力大小相等。梯形截面导轨能承受较大的垂直载荷，而其他方向的承载能力较低，,但对于安装基准的误差调节能力较强,。,3)按滚道沟槽形状分。有单圆弧和双圆弧两种。单圆弧沟槽为两点接触，双圆孤沟槽为四点接触。前者的运动摩擦和对安装基准的误差平均作用比后者要小，但其静刚度比后者稍差。,滚动直线导轨的选择程序,在设计选用滚动直线导轨时，除应对其使用条件，包括,工作载荷,、,精度要求,、,速度,、,工作行程,、,预期工作寿命,进行研究外，还须对其,刚度,、,摩擦特性,及,误差平均作用,、,阻尼特征,等综合考虑，从而达到正确合理的选用，以满足主机技术性能的要求。,滚动直线导轨的选择程序,如下图,。,2.3.5 塑 料 导 轨,由于新型工程材料的出现，导轨的选材已不仅仅局限于金属材料及对金属材料的加工上。现在各种塑料导轨制品已纷纷涌现，并形成系列，这不仅降低了导轨的生产成本，而且提高了导轨的抗振性、耐磨性、低速运动平稳性。下面介绍几种在国内外应用广泛的塑料导轨及其使用方法。,塑料导轨软带,金属塑料复合导轨板,塑料涂层,塑料导轨软带,塑料导轨软带的材料以,聚四氟乙烯,为基体，加入,青铜粉、二硫化钼和石墨等,填充剂混合烧结，并做成软带状。目前同类产品常用的有美国的Shamban公司的Turcite-B和我国广州的TSF等。,1),塑料导轨软带的特点,2),塑料导轨软带的使用,塑料导轨软带的特点,摩擦系数低而稳定。,其摩擦系数比铸铁导轨低一个数量级。,动静摩擦系数相近。,其低速运动平稳性较铸铁导轨好。,吸收振动。,由于材料良好的阻尼性，其抗振性优于接触刚度较低的滚动导轨和易漂浮的液体静压导轨。,耐磨性好。,由于材料自身润滑作用，因而即使无润滑也能工作。,化学稳定性好。,耐高低温、耐强酸强碱、强氧化剂及各种有机溶剂。,维护修理方便。,导轨软带使用方便，磨损后更换容易。,经济性好。,结构简单、成本低，约为滚动导轨成本的1/20、三层复合材料DU导轨板成本的1/4。,塑料导轨软带的使用,塑料导轨软带的粘接方法简单，通常,采用粘接材料将其贴在所需处作为导轨表面，如图。粘接操作如下:,切制软带。,按导轨面的几何尺寸放出适当余量切制。,清洗软带。,用汽油或丙酮等清洁剂将软带清洗干净。,软带表面处理。,软带材料一般具有不可黏性，要用生产厂指定的表面处理剂配成溶液浸泡软带使其表面产生可黏性，然后再清洗、干燥。,被粘表面的准备。,把被粘的金属表面粗糙度加工到Ra为3.21.6m和相应的表面精度，且清洗干净。,软带粘贴。,用生产厂指定的配套胶粘剂以一定厚度均匀涂布在软带和被粘表面，然后将软带粘上，并要求胶层与软带间无气泡.,加压固化。,在压力0.10.15MPa，温度1030下24h固化.,检查粘接质量。,观察表面是否合乎要求。用小木锤轻敲整个软带表面，若敲打的声响音调一致，表明粘接质量良好。,配合表面加工至配合精度要求，开油槽。,金属塑料复合导轨板,如图，导轨板分为三层，内层,钢背保证导轨板的机械强度和,承载能力。钢背上镀铜烧结球状青铜粉或铜丝网形成多孔中间层，以提高导轨板的导热性，然后用真空浸渍法，使塑料进入孔或网中。当青铜与配合面摩擦发热时，由于塑料的热胀系数远大于金属，因而塑料将从多孔层的孔隙中挤出，向摩擦表面转移补充，形成厚约0.010.05mm的表面自润滑塑料层外层。,金属塑料导轨板的特点,是：摩擦特性优良，耐磨损。,这种复合导轨板以英国Glacier公司的DU和DX最有代表性。我国北京机床研究所研制的FQ-1复合导轨板及江苏、浙江、辽宁生产的导轨板与国外产品性能类似。,塑料涂层,摩擦副的两配对表面中，若只有一个摩擦面磨损严重，则可把磨损部分切除，涂敷配制好的胶状塑料涂层，利用模具或另一摩擦表面使涂层成形，固化后的塑料涂层即成为摩擦副中配对面之一，与另一金属配对面组成新的摩擦副，利用高分子材料的性能特点，得到良好的工作状态。,此法不但用于机械设备中导轨、滑动轴承、蜗杆、齿条等各种摩擦副的修理，也可用于设备改装中改善导轨的运动特性，特别是低速运动的平稳性，还可用于新产品设计。,2.4机械执行机构,2.4.1机械执行机构的基本要求,(1),惯量小、动力大,(2),体积小、重量轻,(3),便于维修、安装,(4),易于计算机控制,惯量小、动力大,表征,执行机构惯量,的指标：,m,质量,(直线运动,)，,J,转动惯量,(回转运动),。,表征,输出动力,的指标为推力,F,、转矩,T,或功率,P,。,加速度,a,与角加速,表征了执行机构的,加速,性能。,（对直线运动，设加速度为,a,，则推力,Fma，a=F/m,。,对回转运动，设角速度为，角加速度为，则P=T，=T/J，T=J）,另一种表征动力大小的综合性能指标称为,比功率,。它包含了,功率、加速性能与转速三种因素，,即,比功率=P/=T,2,/J,。,体积小、重量轻,既要缩小执行机构的体积、减小重量，同时又要增大其动力，故通常用执行机构的单位重量所能达到的输出功率或比功率，即用,功率密度或比功率密度,来评价这项指标。,设执行机构的重量为G，则,功率密度=P/G,比功率密度=(T,2,/J)/G,便于维修、安装,执行机构最好不需要维修。无刷DC及AC伺服电动机就是走向无维修的例子。,易于计算机控制,根据这个要求，用计算机控制最方便的是电气式执行机构。因此机电一体化系统所用执行机构的主流是电气式，其次是液压式和气压式,(在驱动接口中需要增加电液或电气变换环节),。,2.4.2 微动执行机构,(1),热变形式,和,特点,(2),磁致伸缩式,和,特点,(3)电伸缩式,（压电泵、压电致动机器人）,特点,热变形式微动机构,热变形式执行机构属于微动机构，该类机构利用电热元件作为动力源，电热元件通电后产生的热变形实现微小位移，其工作原理如,前图,。传动杆1的一端固定在机座上，另一端固定在沿导轨移动的运动件3上。电阻丝2通电加热时，传动杆1受热伸长，其伸长量L(mm)为,式中：,为传动杆1材料的线性膨胀系数，mm/；L为传动杆长度，mm；t,1,为加热后的温度，；t,0,为加热前的温度，；t为加热前后的温度差，。,当传动杆1由于伸长而产生的力大于导轨副中的静摩擦力时，运动件3就开始移动。理想情况下运动件的移动量等于传动杆的伸长量；但由于导轨副摩擦力性质、位移速度、运动件质量以及系统阻尼的影响，实际运动件的移动量与传动件的伸长量有一定差值，称之为,运动误差S(mm),式中：C为考虑到摩擦阻力、位移速度和阻尼的系数；E为传动杆材料的弹性模量，Pa；A为传动杆截面积，m,2,。,所以，位移的相对误差为,为减少微量位移的相对误差，应增加传动杆的弹性模量E、线膨胀系数,和截面积A，因此作为传动杆的材料，其,线性膨胀系数,和,弹性模量,要高。,热变形式微动机构机构特点,热变形微动机构可利用,变压器,、,变阻器,等来调节传动杆的加热速度，以实现对位移速度和微进给量的控制。为了使传动杆恢复到原来的位置(或使运动件复位)，可利用压缩空气或乳化液流经传动杆的内腔使之冷却。,热变形微动机构具有,高刚度,和,无间隙,的优点，并可通过控制加热电流得到所需微量位移；但由于,热惯性,以及,冷却速度难以精确控制等原因,，这种,微动系统只适用于行程较短、频率不高的场合,。,磁致伸缩式微动机构,该类机构利用某些材料在磁场作用下具有改变尺寸的,磁致伸缩效应,，来实现微量位移。其原理如,前图,所示，磁致伸缩棒1左端固定在机座上，右端与运动件2相连；绕在伸缩棒外的磁致线圈通电励磁后，在磁场作用下，棒1产生伸缩变形而使运动件2实现微量移动。通过,改变线圈的通电电流来改变磁场强度,，,使棒1产生不同的伸缩变形,，从而运动件可得到不同的位移量。在磁场作用下，伸缩棒的变形量L( m)为,式中：为材料磁致伸缩系数，m/m；L为伸缩棒被磁化部分的长度，m。,当伸缩棒变形时产生的力能克服运动件导轨副的摩擦时，运动件产生位移，其,最小位移量L,min,(m)为,最大位移量 L,max,(m)为,式中：,F,0,为导轨副的静摩擦力；,K为伸缩棒的纵向刚度；,F,d,为导轨副的动摩擦力；,s,为磁饱和时伸缩棒的相对磁致伸缩系数。,磁致伸缩式微动机构特点,磁致伸缩式微动机构的特征为,重复精度高，无间隙，刚度好，传动惯量小，工作稳定性好，结构简单、紧凑；,但由于工程材料的,磁致伸缩量有限,，该类机构所提供的位移量很小，如100mm长的铁钴矾棒，磁致伸缩只能伸长7m，因而该类机构适用于,精确位移调整、切削刀具的磨损补偿及自动调节系统,。,电伸缩式特点,能实现精确控制，,适用于行程较短、高频率的场合,。,传动功率较小,压电陶瓷的迟滞特性与非线性曲线,二位三通数字阀结构示意图,高速开关阀示意图,仿人步态直线位移式,压电微驱动器,运动的原理示意图,15维精密操作系统,12维精密调节与对准系统,2.4.3 工业机械手末端执行器,工业机械手末端执行器装在操作机械手腕的前端，是直接执行操作功能的机构。,功能：搬运物料、工件或操作工具完成各种作业。,要求：,自动控制,、,可复重编程,、,多自由度,末端执行器因用途不同而结构各异，一般可分为3大类：,机械夹持器,：是工业机械手中最常用的一种末端执行器.,特种末端执行器,：,供工业机器人完成某类特定的作业。,万能手(或灵巧手),2.4.2.1机械夹持器,机械夹持器应具备的基本功能,首先它应具有,夹持,和,松开,的功能。其夹持工件时，应有一定的,力约束,和,形状约束,，以保证被夹工件在移动、停留和装入过程中，不改变姿态。当需要松开工件时，应完全松开。另外它还应保证工件夹持姿态重复几何偏差在给定的公差带内。,2)分类和结构形式,机械夹持器,常用压缩空气作动力源,，经传动机构实现手指的运动。根据手指夹持工件时的运动轨迹的不同，机械夹持器分为,圆弧开合型,、,圆弧平行开合型,和,直线平行开合型,。,圆弧开合型机械夹持器,在传动机构带动下，手指指端的运动轨迹为圆弧。如图所示，a)采用凸轮机构，b)采用连杆机构作为传动件。夹持器工作时，两手指绕支点作圆弧运动，同时对工件进行,夹紧和定心,。,这类夹持器对工件被夹持部位的尺寸有严格要求，否则可能会造成工件状态失常,。,圆弧平行开合型机械夹持器,这类夹持器工作时两,手指,作,平行开合运动，而指端运动轨迹为一圆弧,。图示的夹持器是采用,平行四边形传动机构,带动手指的平行开合的两种情况。,图a)为机构在夹持时指端前进图b)为机构在夹持时指端后退,直线平行开合型机械夹持器,这类夹持器两手指的运动轨迹为直线，且两指夹持面始终保持平行，如图所示。图a)采用,凸轮机构,实现两手指的平行开合，在各指的滑动块上开有斜形凸轮槽，当活塞杆上下运动时，通过装在其末端的滚子在凸轮槽中运动；实现手指的平行夹持运动。图b)采用,齿轮齿条机构,，当活塞杆末端的齿条带动齿轮旋转时，手指上的齿条作直线运动，从而使两手指平行开合，以夹持工件。,2.4.2.2 特种末端执行器,特种末端执行器供工业机器人完成某类特定的作业，下面简单介绍其中的两种。,1),真空吸附手,2),电磁吸附手,真空吸附手,工业机器人中常把真空吸附手与负压发生器组成一个工作系统,(如上图所示),，控制电磁换向阀的开合可实现对工件的吸附和脱开。它结构简单，价格低廉，且吸附作业,具有一定柔顺性,(如图下所示),，这样即使工件有尺寸偏差和位置偏差也不会影响吸附手的工作。它,常用于小件搬运，也可根据工件形状、尺寸、重量的不同将多个真空吸附手组合使用,。,电磁吸附手,它利用通电线圈的磁场对可磁化材料的作用来实现对工件的吸附作用。它同样具有结构简单，价格低廉等特点，但其,最特殊的是：它吸附工件的过程是从不接触工件开始的，工件与吸附手接触之前处于漂浮状态，即吸附过程由极大的柔顺状态突变到低的柔顺状态。,这种吸附手的吸附力是由通电线圈的磁场提供的，所以可用于搬运较大的可磁化性材料的工件。,吸附手的形式根据被吸附工件表面形状来设计，用于吸附平坦表面工件的应用场合较多。下图所示的电磁吸附手可用于,吸附不同的曲面,工件，这种吸附手在,吸附部位装有,磁粉袋,，线圈通电前将可变形的磁粉袋贴在工件表面上，当线圈通电励磁后，在磁场作用下，磁粉袋端部外形固定成被吸附工件的表面形状，从而达到吸附不同表面形状工件的目的。,灵巧手,这是一种模仿人手制作的多指多关节的机器人末端执行器。它可以适应物体外形的变化，对物体进行,任意方向,、,任意大小,的夹持力，可以满足对,任意形状,、,不同材质的物体,操作和抓持要求，但其控制、操作系统技术难度较大。图为灵巧手的一个实例。,2.5 轴 系,2.5.1 轴系设计的基本要求,轴系分为,主轴轴系,和,中间传动轴轴系,。对于中间传动轴轴系一般要求不高。而对于完成主要作用的主轴轴系的旋转精度、刚度、热变形及抗振性等要求较高。,1),旋转精度,2),刚度,3),抗振性,4),热变形,5),轴上零件的布置,6),轴系的驱动方法,旋转精度,旋转精度是指在装配之后，在,无负载,、,低速旋转,的条件下，轴前端的,径向跳动,和,轴向窜动量,。其大小取决于轴系各组成零件及支承部件的制造精度与装配调整精度。如采用高精密金刚石车刀的切削加工机床的主轴轴端径向跳动量为0.025/m时，才能达到零件加工表面粗糙度Ra0.05m的要求。,在工作转速下，轴的旋转精度（即运动精度）取决于其,转速,、,轴承性能,以及,轴系的动平衡状态,。,刚 度,轴系的刚度反映轴系组件抵抗静、动载荷变形的能力。,载荷为弯矩、转矩时，相应的变形量为挠度、扭转角，其刚度为抗弯刚度和抗扭刚度。,轴系受载荷为径向力(如带轮、齿轮上承受的径向力)时会产生弯曲变形。,所以除强度验算之外，还必须进行刚度验算。,抗振性,轴系的振动表现为,强迫振动,和,自激振动,两种形式。其振动原因有轴系组件质量不匀引起的不平衡、轴的刚度及单向受力等；它们直接影响旋转精度和轴承寿命。,对高速运动的轴系必须以提高其,静刚度,、,动刚度,、,增大轴系阻尼比,等措施来提高轴系的动态性能，特别是抗振性。,热变形,轴系的受热会使轴伸长或使轴系零件间隙发生变化，影响整个传动系统的传动精度、旋转精度及位置精度。,另，温度的上升会使润滑油的黏度发生变化，使滑动或滚动轴承的承载能力降低。因此应采取措施将轴系部件的温升限制在一定范围之内。,轴上零件的布置,轴上传动件的布置是否合理对轴的受力变形、热变形及振动影响较大。传动齿轮应尽可能安置在靠近支承处，以减少轴的弯曲和扭转变形。如果主轴上装有两对齿轮，则两者均应尽量靠近前支承，并使传递扭矩大的齿轮副更靠近前支承，使主轴受扭转部分的长度缩短。,传动齿轮在空间布置上，也应尽量避免弯曲变形的重叠。,轴系的驱动方法,由于电机及传动系统的振动是主要振源之一，因此，设计时应重视合理选择轴系的驱动方法，以保证轴系的回转精度。例如，,可采用卸荷皮带轮、卸荷轴承、挠性联轴器,等方法减少或消除单向和不平稳驱动力直接作用在轴系上。,2.5.2 轴系的分类、特点,轴系因主轴轴颈与轴套之间的摩擦性质不同，可以分为以下几类：,1),滑动轴承轴系,2),流体动压轴承和静压轴承轴系,3),磁悬浮轴承轴系,4),滚动轴承轴系,滑动轴承轴系,这种轴系在轴颈与轴套之间注入润滑油介质起润滑作用。为了转动灵活，轴颈与轴套之间应具有一定间隙(一般不能小于2.5m，当转速增大时，间隙也应相应增大)。,滑动轴承轴系结构简单，制造方便，刚度和承载能力大，,但抗振性和耐磨性较差,，因此,容易丧失精度,。如采用锥形结构，磨损后间隙可以调整，但调整比较麻烦。,流体动压轴承和静压轴承轴系,流体动压轴承轴系和静压轴承轴系,阻尼性能好,、,支撑精度高,、具有,良好的抗振性,和,运动平稳性,。按照油膜和气膜压强的形成方式分为动压、静压和动静压相结合三类轴系。目前使用的流体介质主要为液体和气体。,动压轴承是在轴旋转时，油(气)被带入轴与轴承间所形成楔形间隙中，由于间隙逐渐变窄，使压强升高，将轴浮起而形成油(气)楔，以承受载荷，,其承载能力与滑动表面的线速度成正比，低速时承载能力很低。,故动压轴承,只适用于速度很高、且速度变化不大的场合。,静压轴承是利用外部供油(气)装置将具有一定压力的液(气)体通过油(气)孔进入轴套油(气)腔，将轴浮起而形成压力油(气)膜，以承受载荷。,其承载能力与滑动表面的线速度无关,，故,广泛应用于低、中速，大载荷的机器,。它具有,刚度大、精度高、抗振性好、摩擦阻力小,等优点。,磁悬浮轴承轴系,磁悬浮轴承是利用磁场力将轴以无机械摩擦、无润滑地方式悬浮在空间的一种新型轴承。磁悬浮轴承的转轴一般要配备辅助轴承，工作时辅助轴承不与转轴接触，当断电或磁悬浮失控时能托住高速旋转的转轴，起到保护作用。,辅助轴承与转子之间的间隙一般等于转子与电磁体气隙的一半,。,滚动轴承轴系,轴颈与轴套之间放入滚动轴承或圆球、滚柱等滚动体作为介质的轴系。滚动轴承轴系分为,标准滚动轴承轴系,和,非标准滚动轴承轴系,两类。,直接用标准滚动轴承的轴系称为标准滚动轴承轴系。标准滚动轴承已标准化、系列化，并由轴承厂成批生产。在轴系设计时，只要根据负荷、转速、精度、刚度及空间大小等即可选用所需轴承。,非标准滚动轴承轴系中不用标准滚动轴承，一般是在轴颈和轴套间直接放入滚动体，因此结构紧凑。此外，轴颈与轴套上一般不加工出圆弧形滚道，因此容易达到较高的尺寸和形状精度，所以在机电一体化系统中，由于结构尺寸的限制，或因标准滚动轴承无法满足轴系精度要求时，常自行设计非标准滚动轴承轴系。非标准滚动轴承轴系又可分为普通非标准滚动轴承轴系和密珠轴系两种。,2.5.3 轴系的结构形式,轴系的作用是承受工作时的轴向和径向载荷，并要保证所要求的回转精度。因此轴系设计时，在选择轴系类型同时，还要考虑合适的结构形式，这样才能更好地满足轴系工作的要求。轴系的结构形式很多，常见的有以下几种，如图下所示。,圆柱止推。,如下图所示，其