第三节机械传动装置

♦ (二) 电气机械式微动装置 ♦ (三) 其它形式的微动装置
第三节 机械传动装置
♦ 机械的主功能是完成机械运动，一部机器必须完成 机械的主功能是完成机械运动，
相互协调的若干机械运动，每个机械运动可用单独 相互协调的若干机械运动， 的控制电机、 的控制电机、传动件和执行机构组成的若干子系统 来完成，若干个机械运动由计算机来协调与控制。 来完成，若干个机械运动由计算机来协调与控制。 这就使设计机械时的总体布局、 这就使设计机械时的总体布局、机械选型和结构造 型更加合理和多样化。 型更加合理和多样化。 ♦ 机电一体化机械系统的良好伺服性能，要求机械传 机电一体化机械系统的良好伺服性能， 动部件满足转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、 动部件满足转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度 振动特性好、间隙小的要求， 大、振动特性好、间隙小的要求，还要求机械部分 的动态特性与电机速度环的动态特性相匹配。 的动态特性与电机速度环的动态特性相匹配。 ♦ 为满足以上的要求，采用与传统机械机构不同的结 为满足以上的要求， 主要包括：滚珠丝杠、调隙齿轮、谐波齿轮、 构，主要包括：滚珠丝杠、调隙齿轮、谐波齿轮、 贴塑导轨等等 等等。 贴塑导轨等等。
（三）滚珠丝杠的主要尺寸、精度等级 和标记方法
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1、主要尺寸 滚动螺旋主要尺寸的计算公式列于表2-4。 2. 滚珠丝杠副的标注法 滚珠丝杠副结构、规格、精度的标注法如下(各制造厂 略有不同)：
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♦ 3、精度等级 ♦ 数控机床、精密机床和精密仪器用于进给系统时，根 据定位精度和重复定位精度的要求，可选用C、D、E 级等；一般动力传动，其精度等级偏低，可选F、G等。 各类型机械精度等级的要求，可参考表2-7。
♦ 2．斜齿轮传动齿侧隙的消除方法 ♦ (1) 垫片调整法 ♦ (2) 轴向压簧调整法
♦ 3．锥齿轮传动 （略） ♦ 4．齿轮齿条传动
三、微动装置
♦ (一) 机械式微动装置 ♦ 1．螺旋微动装置 ♦ 2．差动螺旋微动装置 ♦ 3. 螺旋—斜面微动装置 ♦ 4．螺旋—杠杆微动装置 ♦ 5．齿轮—杠杆微动装置 ♦ 6. 摩擦微动装置
z4 − z1 1 1 1 ∆s = ( − )P = P= P z1 z4 z4 z1 z4 z1
出齿数相差一个齿的外齿轮(Z4=Z1+1)，把其装入螺 母座中分别与具有相应齿数(Z4 和Z2)的内齿轮2和3 啮合。调整时，先取下内齿轮，将两个螺母相对螺 母座同方向转动一定的齿数， ♦ 然后把内齿轮复位固定。 ♦ 此时，两个螺母之间 ♦ 产生相应的轴向位移， ♦ 从而达到调整的目的。 ♦ 当两个螺母按同方向转 ♦ 过一个齿时，其相对轴 ♦ 向位移为:
（四）、支承方式 ）、支承方式
♦ 主要关心定心精度，轴向力和径向力的承受、
转速的要求、刚性（游隙）等，实际选用时， 参考同类型的机械。
（五）伺服传动系统设计
♦ 1、初选滚珠丝杠（设计步骤参见教材p30) ♦ 2、选择伺服电机（三大原则） ♦ （1）最大切削负载转矩不能超过电机的额定转
矩。 Jd 1< <4 ♦ （2）电动机的转动惯量应和负载惯量相匹配。 JL ♦ （3）快移时，转矩不得超过电机的最大转矩。 ♦ 3、确定电机的伺服系统
♦ 一、滚动螺旋传动 ♦ (一) 工作原理及结构形式
♦ 螺杆和螺母的螺纹滚道间置滚珠 ， 当螺杆或螺母转动 螺杆和螺母的螺纹滚道间置滚珠，
时 ， 滚珠沿螺纹滚道滚动 ， 使螺杆和螺母作相对运动 滚珠沿螺纹滚道滚动， 时为滚动摩擦，提高了传动效率和传动精度。 时为滚动摩擦 ， 提高了传动效率和传动精度 。 在螺母 ( 或螺杆 ) 上有滚珠返回通道 ， 与螺纹滚道形成循环回 或螺杆) 上有滚珠返回通道， 使滚珠在螺母滚道内循环。根据滚珠的循环方式， 路 ， 使滚珠在螺母滚道内循环 。 根据滚珠的循环方式 ， 滚动螺旋传动结构形式为内循环类型与外循环 内循环类型与外循环类型 滚动螺旋传动结构形式为内循环类型与外循环类型
一、滚动螺旋传动
♦ （一）工作原理及结构形式 ♦ （二）消除间隙和调整预紧 ♦ （三）滚珠丝杠的主要尺寸、精度等级 滚珠丝杠的主要尺寸、 ♦
和标记方法 ♦ （四）支承方式的选择 ♦ （五）伺服传动系统的设计
二、齿轮传动装置
♦ （一）应用概述 ♦ （二）齿轮传动消隙
三、微动装置
♦ （一）概述 ♦ （二）机械式微动装置 ♦ （三）电气机械式微动装置
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外循环 内循环
(二) 消除间隙和调整预紧
♦ 滚动螺旋传动的消除间隙和调整预紧一
般有垫片式、螺纹式和齿差式三种。
垫片式调整垫片厚度，使螺母产生轴向位移。该形式结构 紧凑、工作可靠、调整方便、应用广，但不很准确。并且 当滚道磨损时不能随意调整，除非更换垫圈，故适用于一 般精度的机构。如图2-18所示，调整垫片2的厚度H，可使 螺母1产生轴向移动，以达到消除轴向间隙和预紧的目的。
二、齿轮传动
♦ (一) 应用概述 ♦ 在下列情况下，在进给轴上常用齿轮传动： ♦ 1) 使伺服电动机的转速与低速的滚珠丝杠装置、齿轮 ♦
齿条传动装置、蜗轮传动装置的转速相匹配。 ♦ 2) 减少外部转动惯量折算到电机轴上的值。 ♦ 3) 增大主动轴的转矩。 ♦ 4)把电动机的实际位置与机床所需要的位置联成一体。 在进给传动中一般选用一级齿轮传动，在主传动中，虽 然主轴一般采用变频电机调速，但为了提高输出转矩和 充分利用电机功率，一般配高低档变速！
关于主电机和进给伺服电机的 选用参考文献
♦ 数控机床进给伺服电机的选择 ♦ 数控机床进给系统设计（之一） ♦ 数控机床进给系统设计（之二） ♦ 数控机床进给系统设计（之三）
♦ （三）齿轮传动间隙的消除措施 ♦ 1．圆柱齿轮传动 ♦ (1) 偏心轴套调整法 ♦ (2) 轴向垫片调整法 ♦ (3) 双片薄齿轮错齿调整法
♦ 螺纹调隙式如图2-19所示。螺母1的外端有凸缘，
螺母3加工有螺纹的外端伸出螺母座外，用两 个圆螺母2锁紧。键4的作用是防止两个螺母的 相对转动。旋转圆螺母即可调整轴向间隙和预 紧。这种方法的特点是结构紧凑、工作可靠、 调整方便。缺点是不很精确。
♦ 齿差调隙式如图2-20所示。在螺母1和4的凸缘上切