机电产品现代设计方法3
哈工大 机电产品现代设计方法实验报告
1 实验目的（1）掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台；（2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标；(3) 对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。
2 实验内容(1) 轴或负载台的有限元分析(2) 基于Adams的运动学分析与仿真3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）网络协同设计环境，如图1所示：包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。
计算机网络硬件环境和相应软件环境。
图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。
型图1 协同设计仿真平台组成典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图2所示。
1）利用CAD建模工具，建立产品模型；2）利用ADAMS建立产品运动学模型；3）根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场；4）用ADAMS分析得到的运动参数（位移、速度）。
图2 协同设计仿真平台组成SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language，统一建模语言，一种面向对象的标准建模语言，用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展，是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言，用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。
在这里我们绘制参数图如下。
在下面的参数图中，我们确定了系统中各部件的相互约束情况。
图４产品初步结构与ＳｙｓＭＬ图4实验结果（含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等，可附页）（一）底座转台关键件有限元分析：1，在CAD中打开零件的三维模型图，导出为IGES格式模型文件（*.igs）,在Ansys中运行file->import->IGSE...导入该模型; 或者按照以下步骤创建零件模型。
运行Preprocessor->Modeling->V olumns->Cylinder->Solide Cylinder，弹出如下对话框，在对话框中输入相应数值，。
浅谈机电一体化设计
浅谈机电一体化设计【摘要】科学技术的发展促进了不同领域的交叉和渗透,带来了工程领域的技术革命和变革。
在机械工程领域，微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及机电一体化向机械工业的渗透，正在引起机械工程技术结构、产品配置、功能配置、生产方式、管理体制等方面的变革。
机械工业发生重大变化，使工业生产由“机械电气化”发展到“机电一体化”的发展阶段。
在此基础上，本文对机电一体化设计进行了分析。
关键词：机电一体化；关键技术；设计引言新形势下，国内工业生产实现了多项重大创新，过去单一技术的应用形式逐渐发生变化。
通过不同技术的不断融合，提高了相应技术的适用性。
实现了机械制造技术、计算机电子技术、信息网络技术的有机结合，并有效应用于工业生产。
控制系统是机电一体化的心脏，可进行数据处理和自动控制，并可通过计算机接口与外部设备连接，保证机电一体化系统各模块的可靠运行。
一、机电一体化概述1.1概念机电控制系统是指在工作和操作过程中将一系列相关的操作技术联系起来，有效地固定特定的装置来控制生产过程的动作，有效地控制工作生产，完成生产工作。
在系统形成过程中，融合了互联网技术、网络通信技术、电力技术等大量技术手段，不断完善机电控制系统，最终应用于实际生产工作，指导相关工作各部分之间的协调，实现技术之间的协调。
兼容共存。
机电控制系统的改进和发展，大大提高了人类的工作效率，同时也大大提高了企业发展的利润。
例如，如果将机电控制系统的远程控制系统应用到实际工作中，工作人员只需使用计算机就可以实现对生产工作的远程控制。
控制和节省人力管理时间，提高企业生产效率。
在实际工作中，远程操作主要分为两种，一种是维护型远程操作系统，可以监控和管理生产工作，另一种是人机对话控制系统，可以实现人机交互。
管理。
也就是说，科技的发展是决定行业发展的重要因素，只有通过科技的创新和发展，才能达到预期的效果。
机电一体化以科技创新为导向，将不同的技术结合起来，形成一个集成的控制系统。
机电产品方案设计的现代设方法
机电产品方案设计的现代设方法
机电产品方案设计是指在机电设备设计过程中，根据客户的要求，利用先进的设计理念和计算机辅助设计技术，实现方案的设计与优化。
现代机电产品方案设计的现代设方法包括：系统化设计方法，可用于机电产品的整体设计；计算机辅助设计，可以提高设计效率；虚拟仿真技术，可以模拟产品的性能；以及基于互联网的分布式设计方法，可以支持跨地域的设计协作。
通过这些设计方法，可以更好地满足客户的需求，提高机电产品的质量。
现代设计方法和传统机械设计的比较
第18卷第4期2002年12月德州学院学报Jour nal of Dezhou U niversity V ol.18No.4Dec.2002收稿日期:2000-06-28;修回日期:2002-09-04作者简介:王万新(1971 ),男,山东平原人,在职研究生,德州学院机电系助教.现代设计方法和传统机械设计的比较王万新,王 会(德州学院机电系,山东德州 253000)摘 要:针对 机械原理 教学的实际情况,本文通过对常规设计方法与现代设计方法的比较,提出了引入现代设计方法的必要性.同时,对课程中的某些部分怎样应用现代设计方法提出了一些建议.关键词:现代设计方法;可靠性设计;经验设计;概率设计中图分类号:T H12 文献标识码:A 文章编号:1004-9444(2002)04-0100-031 前言传统的机电产品设计是一种以强度和低压控制为中心的安全系数设计、经验设计、类比设计和机电分离设计,也称常规设计.而现代机电产品设计方法则是强调创造性,在注重产品整体功能基础上以现代设计方法和计算机技术为工具的机电一体化系统设计.这种设计不但可以大大提高设计的质量、精度和效率,而且可以将产品的适应性、经济性、可靠性统一起来,从而高水平、高效率地设计出性能优良、市场欢迎、经济效益显著的新型产品.2 常规设计方法与现代设计方法比较2.1 常规设计方法简介目前大中专院校所使用的 机械原理 教材,主要研究的是机构的原理、运动分析和零部件的设计.当前所采用的设计方法仍是以直觉设计、经验设计、静态设计为基础的常规设计方法 其不足之处是没有把设计本身当作一门学科来对待,所使用的设计方法主要有1)理论设计根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计称为理论设计.如对简单受拉杆的强度设计设计强度计算式li m /s 或F /A li m /s 式中F :作用在杆上的外载荷A :拉杆的横截面积 lim :拉杆材料的极限应力S :安全系数可以利用上面公式直接求解杆件必须的横截面积,也可以按其他方法先初步设计杆件的横截面尺寸,然后用强度计算公式去校核.由于实际情况复杂多变,若安全系数选择过大,则产品傻、大、粗.若安全系数过小,则很难保证安全性. 2)经验设计根据某类零件已有的设计方法与经验关系式,或根据设计者个人的工作经验用类比办法所进行的设计叫经验设计.随着设计产品的技术系统越来越复杂,技术含量不断提高,产品更新发展速度加快,经验类比的设计方法已不能满足市场需要.2.2 现代设计方法简介现代设计方法是新理论与计算机应用相结合的产物.它是以思维科学、设计理论系统工程为基础,以方法论为手段,以计算机为工具的各种技术和程序的总和.现代设计与传统设计的比较系统 方法 手段传统设计 静态 经验 手工现代设计 动态 科学 计算机1)机械零件的可靠性设计零件的可靠性设计是指在规定的时间内、规定的条件下、完成规定功能的能力.可靠性设计的主要特征是将常规设计方法中所涉及的设计变量如材料强度、疲劳寿命、尺寸、应力等,看成服从某种分布的随机变量.然后根据产品的可靠性指标要求,用概率统计的方法得出零部件和元器件的主要结构参数和尺寸.根据概率论的观点,再孤立地讲安全系数是没有意义的,必须和对应的可靠性联系起来.比如:按常规设计方法,安全系数大于1的零件是不应该失效的,但在实际中,安全系数很大的零件也有发生失效的事件,这种现象从我们常规的设计方法是不能理解的,而从概率设计的观点来讲是完全合乎规律的.如将引起零件失效的因素统称为 应力 ,用S表示,则S可表示为各种失效因素,S i(i=1、2 、n)的函数S=f(s1,s2, ,s n)同样将零件抵抗失效的因素称为 强度 ,用r表示,则r可表示为各种影响强度的因素r i(i =1、2、 、n)的函数r=g(r1,r2, ,r n)在可靠性设计中,由于应力S和强度r都是随机变量,因此,判断一个零件是否安全可靠,是以强度r大于应力S所发生的概率来表示的,其设计准则为R(t)=P(r>S) [R]式中R(t)表示零件在运行中的安全概率,即可靠度.它是指零件在工作时间t内的一种能力.[R]称为零件的许用可靠度,它表示零件在规定时间内和规定的条件下实现设计要求的一种能力,即许用安全概率.2)机械零件的优化设计按传统的常规设计方法,对绝大多数零件(如齿轮模数、齿数、轮齿宽、螺旋角等参数)所设计的结果尽管在刚度、强度两方面可以满足设计要求,但由于经验性和盲目性,而不能达到最优化结果.优化设计跳出了传统的设计思想,它是在符合一系列限制条件的前提下,求出满足最优效果的设计参数解,由于计算量大,在计算机出现前只是推断,近年来该技术有了很快的发展.这里借助一个例子简单介绍几个基本概念.例 设计一容积为V的无盖圆柱筒,要求用料最省.(1)设计变量:设计中必须最后确定的各个参数.如上例中圆柱筒底面半径x1,桶高x2.(2)约束条件:各个变量从实际工程出发,其取值范围所受到各种各样的限制和条件约束.可分为等式约束和不等式约束.如上例中桶的容积 V= x12x2 等式约束桶底圆半径x1>0 不等式约束桶高x2>0 不等式约束(3)目标函数:目标函数是预期优化目标中各设计变量关系的数学表达式.如上例中,用料最省f(x)= x12+2 x1x2(4)最优化方法:最优化问题也称数学规划问题,根据数学模型中是否包含约束条件分为无约束优化问题和约束优化问题.常见无约束化方法有:一维搜索法、梯度法、牛顿法、共轭方向法.常见约束优化法有:约束一维搜索、可行方向法、惩罚函数法等.如上例即可构造惩罚函数求解x1、x23)机械零件的计算机辅助设计在主要是人工资料检索、手工计算和绘图的传统设计中,往往需要较多的人力和较长的设计周期.特别是对一些复杂的计算及绘图,只能采取近似计算及作图,影响了设计的质量.计算机辅助设计(CAD)可把人们的经验、智慧和创造力与计算机高速运算的功能有机地结合起来,有利于发挥人和机器的各自特长,大大加速设计进程.借助于CAD系统,我们可以用精确计算代替近似计算,用计算机绘图代替手工绘图,从而使设计理论101第4期 王万新等:现代设计方法和传统机械设计的比较和结果日趋完善.2.3 总结由常规设计方法到现代设计方法的转变包括.从定性分析到定量分析,从静态分析到动态分析,从手工计算向自动设计计算,以及从安全性设计向优化设计等转变.3 现代设计方法在 机械原理 课中的设置目的及实现途径现代设计方法是当今正趋于普及的设计方法.它现在已应用于实践,将来会有更大的发展前途.作为教学内容,我们既要注重实践,还要注意应超前于实践,因而在本课程中增加现代设计方法的内容对我们来说是不可推卸的责任3.1 目的首先,作为一个开端,我们要以实用为目的,而对程序的编写则不予考虑.也就是说,要培养学生利用现成的程序软件的能力.其次,使学生对现代设计有一个比较完整的概念和印象,这也是我们的目的之一,为他们自学提供一个良好的基础.这样,无论是对现在的学习,还是对他们今后的工作都有帮助.3.2实现途径1)首先对现代设计方法做一些简介,使学生从理论上有一个完整的了解.2)建立有关的程序.编制机械设计程序的目的是要利用计算机来代替人工完成部分计算、查表等工作.为此,首先应熟悉设计问题的人工设计计算方法,然后确定计算机的任务.当然可根据不同情况,自己设计或采用现成的软件(很多教材后面都附有一些典型程序可供参考).在使用每个程序时,应说明程序的使用范围、条件、所需的变量,以及本程序使用了什么现代设计方法.3)程序上机.在常规设计之后,应安排相应的上机实验.及时将两种方法(常规方法和现代设计方法)从设计时间、设计效率、设计结果等方面进行比较,加深对现代设计的理解.4 结论通过以上的简介、比较,可使我们对现代设计方法有一定的了解.由此可见在 机械原理 教学中引入现代设计方法是非常必要的.并且,我们还要根据具体情况,将课程中的典型部分编成现成的程序来应用.需要说明的是,现代设计方法的引入并不是要以推翻常规设计方法为代价,而是使二者相互配合,使机械设计更趋于完善.参考文献:1 应锦春 现代设计方法 M 北京:机械工业出版社,2000.32 刘惟信 机械可靠性设计 M 北京:清华大学出版社,19983 黄纯颖 设计方法学 M 北京:机械工业出版社,1992Modern design method and traditional mechanical designWAN G Wan-x in,WA NG Hui(Department of Mechanical and Electrical of Dezhou University,Dezhou Shandong 253000,China)Abstract :This essay introduces the necessity of modern design method which compares the traditionalmethod w ith the modern desig n method,and w hich is on the base of the college students studying mechani cal principle course.M eanw hile,some suggesting are proposed about how to use this method in some parts of the course.Key words:modern desig n method;dependable desig n;experience design;probability desig n102 德州学院学报(自然科学版) 第18卷。
浅谈机电一体化系统设计的目标和方法
ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ121 2010 7机电一体化，是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展并向机械工业领域迅猛渗透，以及与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术和软件编程技术等群体技术，即实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
一、现代机械的机电一体化目标1.提高精度机电一体化技术使机械传动部件减少，因而使由机械磨损、配合间隙及变形而引起的误差大为减小。
同时，由于机电一体化技术采用电子技术实现自动检测和自动控制，校正和补偿由各种干扰因素造成的动态误差，从而达到单纯机械装备所不能实现的工作精度。
2.增强功能现代高新技术的引入，使机械产品具有多种复合功能，成为机电一体化产品和系统的一个显著特点。
3.提高生产效率机电一体化系统可以有效地减少生产准备时间和辅助时间，缩短新产品的开发周期，提高产品的合格率，减少操作人员，从而提高生产效率，降低生产成本。
4.节约能源，降低能耗通过采用低能耗的驱动机构、最佳调节控制和提高能源利用率等措施，机电一体化产品和系统可以取得良好的节能效果。
5.提高安全性、可靠性机电一体化系统通常具有自动检测、监控子系统，因而可以对各种故障和危险自动采取保护措施并及时修正参数，提高系统的安全可靠性。
6.改善操作性和实用性机电一体化系统的各相关子系统的动作顺序和功能协调关系由控制系统决定。
随着计算机技术和自动控制技术的发展，可以通过简便的人机界面操作，实现复杂的功能控制和良好的使用效果。
7.减轻劳动强度，改善劳动条件减轻劳动强度包括繁重的体力劳动和复杂的脑力劳动。
机电一体化系统能够由计算机完成设计制造和生产过程中极为复杂的人的智力活动和资料记忆查找工作，同时又能通过过程控制自动运行，从而替代人的紧张和单调重复操作以及在危险环境下的工作。
8.简化结构，减轻重量机电一体化系统采用先进的电力电子器件和传动技术，替代老式笨重的电气控制和机械变速结构，由微处理器和集成电路等微电子元件和程序逻辑软件，完成过去靠机械传动链来实现的关联运动，从而使机电一体化产品和系统的体积小，结构简化，重量减轻。
现代设计方法第3阶段测试题
考试科目:《现代设计方法》（总分100分）时间：90分钟__________学习中心（教学点）批次：层次：专业：学号：身份证号：姓名：得分：一、单项选择题（每小题1.5分，共27分）1.对于平面桁架中的杆单元，每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为（）A．1 B．2 C．3 D．42.机电产品的平均失效率 (t)，它表征了该产品工作到t时刻后（）A．单位时刻内发生失效的概率B．单位时刻内发生失效的产品数C．的累积失效数与受试产品总数之比D．的累积失效数与仍正常工作的产品数之比3.应用四节点等参数单元时，由整体坐标系到自然坐标系单元的映射关系是（）A．任意四边形→任意四边形B．正方形→任意四边形C．任意四边形→正方形D．正方形→正方形4.图示弹簧系统的总体刚度矩阵为（）5.现抽出60个产品进行可靠性试验，记录的数据如下表：时间t (小时) 50 100 150 200 250失效数∆Nf（个） 3 2 4 3 1累积失效数Nf（个） 3 5 9 12 13仍正常工作数NS（个）57 55 51 48 47则该产品的存活频率(200)为（）A．0.00125 B．0.8 C．0.001 D．0.26.轴对称问题中，值等于零的应变是（）A．γrθB．γrz C．εθD．εr7.在任何一个单元内（）A．只有节点符合位移模式B．只有边界点符合位移模式C．只有边界点和节点符合位移模式D．单元内任意点均符合位移模式8.表示机电设备的一般失效曲线(浴盆曲线)中，偶然失效期的失效密度f(t)服从（）A．威布尔分布B．指数分布C．正态分布D．泊松分布9.若强度r的概率密度函数为fr(r)=λr e r r-λ,则知其分布为（）A ．正态分布B ．对数正态分布C ．指数分布D ．威布尔分布10.对于每节点具有三个位移分量的杆单元，两节点局部码为1，2，总码为4和3.则其单元刚度矩阵中的元素k12应放入总体刚度矩阵［K ］的（ ）A 第1行第2列上 B 第4行第3列上 C 第4行第6列上 D 第10行第11列上 11.判断矩阵2014-⎡⎣⎢⎤⎦⎥，它应是( ) A ．负定矩阵 B ．正定矩阵 C ．不定矩阵 D ．对称矩阵 12.约束极值点的库恩-塔克条件为∇F(X)=-λii q=∑1∇gi(X)，当约束条件gi(X)≤0(i=1,2,…,m)和λi ≥0时，则q 应为( )A ．等式约束数目B ．不等式约束数目C ．起作用的等式约束数目D ．起作用的不等式约束数目 13.在内点罚函数法迭代计算中，其初始点和后面产生的迭代点序列( ) A ．必须在可行域边界上 B ．必须在可行域外 C ．必须在可行域内 D ．在可行域内、外都可以14.在极大化无约束优化设计问题中，任意n 维函数的极大值点必为F(X)的( ) A ．最大值点 B ．鞍点 C ．驻点 D ．梯度不等于零的点 15.下列优化方法中，属于直接法的是( )A ．复合形法B ．变尺度法C ．.Powell 法D ．共轭梯度法 16.在共轭梯度法中，新构造的共轭方向为( ) A ．S(k+1)=g(k+1)+β(k)S(k)B ．S(k+1)=-g(k+1)+β(k)S(k)C ．S(k+1)=g(k+1)-β(k)S(k)D ．S(k+1)=-g(k+1)-β(k)S(k) 17.在复合形法中，对n 维设计问题，初始复合形的顶点数k 一般取为( )A ．n ≤k ≤2nB ．n+1≤k ≤2nC ．n ≤k ≤n2D ．n+1≤k ≤n2 18.已知F(X)=x1x2+x22，则它在点X(0)=-⎡⎣⎢⎤⎦⎥11的梯度的模为( )A ．2B ．0C ．2 D.．8二、多项选择题（每小题2分，共6分）1.下面有关函数梯度的描述，正确的是( ) A.梯度是一个标量B.函数的梯度方向是函数变化率最大的方向C.正梯度方向是函数值最快下降方向，负梯度方向是函数值最快上升方向D.梯度的模是函数的最大变化率E.函数某点的梯度与过该点的函数等值线(面)正交2.如图所示2/3表决系统，系统能正常工作的情况有( ) A. A ，B ，C 都能正常工作B. A，B失效，C能正常工作C. B失效，A，C正常工作D. C失效，A，B能正常工作E. B，C失效，A正常工作3.如图所示，已知jk为2单元，ij为1单元，且边长均为l，单元边ij上作用有三角形分布的载荷，j节点的密度为q，jk作用等载荷密度为q，各节点等效载荷正确的有( )A. F ix(1)=16l q，F jx(1)=13l qB. F jy(2)=F ky(2)=12l qC. F iy(1)=F jy(1)=0D. F jx(2)=13l qE. F kx(2)=0三、填空题（每空2分，共10分）1 机械产品设计根据设计任务的不同一般可分为开发性设计，和。
现代设计与机电产品设计
现代设计与机电产品设计作者：刘强胡晓宇来源：《科教创新》2014年第04期中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2014）04-0153-01摘要：随着产品生命周期理论的引入，传统的产品设计理念已经不能满足人们对产品的需求，尤其是机电产品，所以我们必须引入现代设计理念来进行机电产品的设计，从而提高机电产品的使用价值，减少资源的浪费。
本文主要介绍现代设计与机电产品设计的主要内容，并对机电产品中现代设计方法的应用进行讨论，从而提高机电产品的质量，帮助我国机电产品走出国内市场，促进我国机电产品行业的发展。
关键词：现代设计机电产品应用近几年来，人们的生活水平得到提高，人们希望机电产品能够带来更多的便利，另外，节能减排的理念深入人心，人们希望应用现代设计理念来进行机电产品的设计，从而让设计人员使用少量的资源就能生产出人们需要的产品，并且在产品的使用过程中，减少有毒有害物质的排放，促进环境友好型社会的建立。
1.现代设计的内容时代在进步，科技在发展，计算机技术被广泛应用于各行各业，现代设计就是将产品模型存储在计算机的存储设备之中，然后使用模型来进行仿真分析、设计及制造，从而能够减少材料的浪费。
通过研究，能提高机电产品的质量，让机电产品的自动化更加娴熟，从而给人们的生活带来更多的便利，促进机电产品行业的发展。
2.使用现代设计方法进行机电产品设计的原因2.1现代设计更注重人的身体健康经济的快速发展极大程度上提高了人们的生活水平，所以人们希望能够在工作的同时拥有健康的身体，从而更好地享受生活。
现代设计理念比较注重人的身体健康，比如学生体质健康软件，能够对学生的身体素质进行有效地监控，提醒学生注意自身的健康情况，帮助学生重获健康的身体。
2.2现代设计能够实现资源的合理利用目前，构建节约型社会的理念已经深入人心，人们迫切希望减少资源的浪费，因而在进行现代设计的时候，会使用一切科学合理的方法来减少资源的使用和浪费，并生产出优质的机电产品，促进节约型社会的构建，将节约下来的资源用于其他方面的发展，进而促进国家其他行业的发展，实现国家的全面发展。
机电一体化系统设计-复习提纲（1）
1. 以下产品不属于机电一体化产品的是（D ）。
2. STD 总线属于什么接口类型?（A ）3. RS232C 属于什么接口类型？（C ）4. 以下哪项不属于机电一体化的发展方向。
（B ）5. 机电一体化产品所设计的固有频率一般较高，其原因之一是（D ）。
6. 以下属于机电一体化产品的是（C ）。
7. 机电一体化系统有时采用半闭环控制，可能原因是（B ）。
8. 能够使工业机器人传动链短的主要原因是（D ）。
9. 关于机电一体化说法不确切的表达是（D ）。
10. 关于机电一体化说法不确切的表达是（A ）。
11. 机电一体化技术是以（C ）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术 12. 以下哪项不属于概念设计的特征。
（A ）13. 在机电一体化概念设计过程中，形态学矩阵的作用是（C ）。
14. 在机电一体化概念设计过程中，黑箱分析方法的作用是（B ）。
15. 关于机电一体化系统可靠性，以下论述错误的是（C ）。
16. 机电一体化现代设计方法不包括（A ）。
17. 谐波齿轮具有速比大、传动精度和效率高等优点，它是由以下哪种传动演变而来的。
（ C ）18. 使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（ A ）19. 在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是（ A ） 20. 多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按（ D ）设计的传动链。
21. 下列哪种传动机构具有自锁功能 （ C ）22. 滚珠丝杠传动轴向间隙的调整，下列哪一种方法精度高，结构复杂。
（ B ） 23. 为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行（ B ） 24. 在滚珠丝杠副中，公式IE Ml ES Pl L π200±±=∆是验算满载时滚珠丝杠副的 （ A ）25. 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中 （ A ） 26. 滚珠丝杠副基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的（ B ） 27. 在两级齿轮传动中，若传动比的分配方案是i i =，则其遵循的原则是（ D ） 28. 当刚轮固定，柔轮输出，波形发生器输入时，谐波齿轮可实现（B ）传动。
机电一体化系统的现代设计方法
机电一体化系统的现代设计方法摘要：机电一体化系统的现代设计方法主要有可靠性设计、优化设计、反求设计、绿色设计、虚拟设计等。
本论文主要介绍了可靠性设计方法和优化设计方法。
可靠性设计包括了很广的内容，可以说在满足产品功能，成本等要求的前提下一切使产品可靠运行的设计都称之为可靠性设计。
优化设计是指将优化技术应用于设计过程，最终获得比较合理的设计参数，优化设计的方法目前已比较成熟，各种计算机程序能解决不同特点的工程问题。
关键词：机电一体化；现代设计方法；可靠性设计；优化设计。
一、引言随着社会的发展和科学技术的进步，使人们对设计的要求发展到了一个新的阶段，具体表现为设计对象由单机走向系统、设计要求由单目标走向多目标、设计所涉及的领域由单一领域走向多个领域、承担设计的工作人员从单人走向小组甚至大的群体、产品设计由自由发展走向有计划的开展。
与人们对设计的要求相比现阶段的设计确实是落后的，主要表现为：对客观设计的研究不够，尚未很好的掌握设计中的客观规律；当前设计的优劣主要取决于设计者的经验；设计生产率较低；设计进度与质量不能很好控制；实际手段与设计方法有待改进；尚未形成能被大家接受，能有效指导设计实践的系统设计理论。
面对这种形势，唯一的解决方法就是设计必须科学化。
这就意味着要科学的阐述客观设计过程及本质，分析与设计有关的领域及其地位，在此基础上科学的安排设计进程，使用科学的方法和手段进行设计工作，同时也要求设计人员不仅有丰富的专业知识，而且要掌握先进的设计理论、设计方法及设计手段，科学地进行设计工作，这样才能及时得到符合要求的产品。
二、机电一体化系统的现代设计方法概述机电一体化系统的现代设计方法是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。
它运用了系统工程，实行人、机、环境系统一体化设计，使设计思想、设计进程、设计组织更合理化、现代化，大力采用许多动态分析方法，使问题分析动态化，实际进程、设计方案和数据的选择更为优化，计算、绘图等计算机化。
现代设计方法总结（精选）
现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。
以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。
现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计一、并行设计并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。
强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。
并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类:(l)基于人员协同和集成的并行化。
就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体(企业)协同起来。
丰田的产品开发过程有四个主要内容：●一个产生主要设计的概念论文的规划阶段●同步设计的系统设计阶段●一个具有设计标准的详细设计阶段●一个精益生产的样机模具阶段。
●广泛地协调，不仅仅在设计而且还有生产以及销售●协调从概念到市场完整的项目●概念创造以及概念支持者●规格、成本目标、设计以及主要部件选择，确信产品概念精确地被转换为车型的技术细节●直接地、经常地与设计师以及工程师交流●建立与顾客直接接触（产品经理办公室实施它自己的市场调查，除了通过市场营销进行的定期市场调查）。
前端设计设计环节与供应商实现设计的集成多部门协调研发以客户为中心降低批量规模(2)基于信息、知识协同和集成的并行化。
该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。
国开作业《机电一体化系统》 (33)
题目：1．三维扫描仪是融合光、机、电和计算机技术于一体的高新科技产品。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：2．非接触式测量不仅避免了接触测量中需要对测头半径加以补偿所带来的麻烦，而且可以对各类表面进行高速三维扫描。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：1．在3D打印技术中，熔融沉积快速成型的机械结构最简单，设计也最容易，制造成本、维护成本和材料成本也最低，它的缩写是（）。
选项A：SLS选项B：FDM选项C：3DP选项D：SLA答案：FDM题目：2．光固化成型又称为光敏液相固化法、立体光刻等，是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
它的缩写是（）。
选项A：FDM选项B：3DP选项C：SLS选项D：SLA答案：SLA题目：3．三维粉末粘接技术的工作原理是，先铺一层粉末，然后使用喷嘴将黏合剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面。
它的缩写是（）。
选项A：3DP选项B：SLS选项C：SLA选项D：FDM答案：3DP题目：4．选择性激光烧结利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，由计算机控制层层堆结成型。
它的缩写是（）。
选项A：SLA选项B：3DP选项C：FDM选项D：SLS答案：SLS题目：1.机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。
选项A：对选项B：错答案：对题目：2. 机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。
选项A：对选项B：错答案：对题目：1．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。
选项A：控制器选项B：执行机构选项C：机械本体选项D：动力部分答案：执行机构题目：2．( ) 不是机电一体化产品。
选项A：打字机选项B：复印机选项C：空调机选项D：现代汽车答案：打字机题目：3. ( ) 装置是电机一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反应待测对象特性和状态的信息。
机电产品创新设计方法综述
机电产品创新设计方法综述作者：支景锋来源：《数码设计》2017年第10期摘要：中国是制造大国，需要产品和技术创新。
机电产品在世界各国之间的竞争日益激烈，只有创新才是提高机电产品竞争力的关键所在。
本文分析了机电产品的特点及其发展趋势，提出了机电产品创新设计的要求，并指出了机电产品创新设计的四种方法：基于形象思维的创新设计方法、基于逻辑思维的创新设计方法、系统设计方法、智能设计方法，以期提高机电产品的设计质量和竞争力。
关键词：机电产品；创新；设计；智能中图分类号：TH122 文章标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）10-0019-02Abstract： China is a big manufacturing country and needs product and technological innovation. The competition between mechanical and electrical products in the world is increasingly fierce， and only innovation is the key to improve the competitiveness of mechanical and electronic products. This paper analyzes the characteristics and development trend of mechanical and electrical products， puts forward the innovative design of mechanical and electronic products， and points out the innovative design of mechanical and electronic products of four kinds of methods： innovation design method based on image thinking， innovative design method based on logical thinking， system design method， method of intelligent design， in order to improve the quality of the design of the mechanical and electrical products and competitiveness.Key words： mechanical and electrical products； Innovation； Design； smart我国经济发展的支柱产业是制造业，在全球经济一体化的影响下，机电产品在世界各国之间的竞争日益激烈，市场对机电产品的性价比、性能、质量等指标的要求越来越高。
现代设计方法在机电产品中的应用
现代设计方法在机电产品中的应用摘要：本文简单介绍了现代设计方法的一般概念与市场需求，简要提出了现代设计对机电产品的指导性作用，结合现代设计方法的特点，从绿色设计、并行设计、可靠性设计、虚拟设计、智能优化设计、模糊设计几个方面系统地阐述了现代设计方法在机电产品中的应用。
关键词：机电产品现代设计方法应用指导性作用1.引言目前，从机电产品的需求来看，我国国内各个企业都需要效率高、质量好、价格便宜的产品，由于产品的质量、性能等都是由其设计决定的，因此为达到以上需求，必须从产品的设计着手，提高产品的设计水平，是提高产品竞争能力的关键。
近几十年来，随着我国科学技术的迅速发展，我国各项产品的设计水平不断提高，发生了较大的变革。
一批新的方法、技术不断涌现，大大提高并加快了产品的设计水平与速度。
对于机电产品来说，其技术来源主要是机电一体化技术。
其涉及到传统的机械设计、经典控制理论以及微电子技术等内容，另外还包括了现代的设计方法、信息处理技术、软件工程以及人工智能等现代控制技术。
随着科学技术的不断发展，越来越多的学科相互渗透，综合影响着机电产品的设计。
2.现代设计方法概述现代设计方法是综合考虑社会科学、自然科学与经济科学等诸多因素的影响，应用现代科学知识，通过设计人员创造性的规划与决策，制定的可用于获得、低价格、高质量且有创新产品的方案的一种设计方法。
它属于传统设计方法的发展与延伸，是由实践经验的积累逐步归纳演绎而综合发展起来的一种方法。
现代设计方法主要有以下几个方面的特点：第一，创新性，突出创新意识，激励创造冲动，开发新产品；第二，智能性，通过计算机系统综合集成高新科技成果，获得最优参数与方案；第三，系统性，现代设计方法强调用系统的、逻辑的工程方法处理技术问题；第四，优化性，运用计算机技术进行理论与方法的整体优化；第五，动态性，综合考虑载荷谱等随机变量，进行多变量动态设计；第六，先进性，运用先进的设计方法，提高设计的质量；第七，CAD化，应用计算机进行绘图、计算、设计等一体化。
机械三大设计方法的区别与联系
机械三大设计方法的区别与联系×××【摘要】机械设计是机械工程中的核心内容，而机械设计方法又是机械设计中的核心，采用什么方法直接决定着机械产品的性能。
一般来说，把设计方法分为正向设计和反向设计。
正向设计的过程是首先明确设计目标，然后拟定设计方案，进行产品设计、样机制造和实验，最后投产的全过程。
正向设计方法可分为常规设计、现代设计、创新设计三大设计方法。
那么他们有什么区别和联系呢？【关键词】常规设计；现代设计；创新设计1.常规设计方法常规机械设计是依据力学和数学建立的理论公式或经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明书的设计过程。
常规设计也称为传统设计，分为初步设计，技术设计，施工设计三个步骤，常规设计是指以成熟技术结构为基础，运用常规方法来进行的产品设计，它在工业生产中大量存在，并且是一种经常性的工作。
其发展过程大致经历如下：（1）直觉设计阶段古代的设计是一种直觉设计。
当时人们或是从自然现象中直接得到启示，或是全凭人的直观感觉来设计制作工具。
设计方案存在于手工艺人头脑之中，无法记录表达，产品也是比较简单的。
直觉设计阶段在人类历史中经历了一个很长的时期，17世纪以前基本都属于这一阶段。
（2）经验设计阶段随着生产的发展，单个手工艺人的经验或其头脑中的构思已很难满足这些要求。
于是，手工艺人联合起来，互相协作。
一部分经验丰富的手工艺人将自己的经验或构思用图纸表达出来，然后根据图纸组织生产。
图纸的出现，即可使具有丰富经验的手工艺人通过图纸将其经验或构思记录下来，传与他人，便于用图纸对产品进行分析、改进和提高，推动设计工作向前发展；还可满足更多的人同时参加同一产品的生产活动，满足社会对产品的需求及提高生产率的要求。
因此，利用图纸进行设计，使人类设计活动由直觉设计阶段进入到经验设计阶段。
（3）半理论半经验设计阶段20世纪以来，由于科学和技术的发展与进步，设计的基础理论研究和实验研究得到加强，随着理论研究的深入、实验数据及设计经验的积累，已形成了一套半经验半理论的设计方法。
现代机械设计方法PPT课件
2020/2/20
6
现代设计方法概念：现今为工程项目或产品制造完成到实体化的全过程而 制订的技术方案、图样与程序。英文为“modern design method”。它运用 创新的设计手段，交叉地应用多种理论、方法和技术，使产品设计过程成 为一种富于电脑化，自动化、虚拟化、智能化和最优化的创造活动，在决 策、综合、迭代与寻优中高效率的、低成本的、高质量的完成产品设计。
各产业机械的设计，特别是整体和整系统的机械设计，须依附于各有关的产业技术而 难于形成独立的学科。因此出现了农业机械设计、矿山机械设计、泵设计、压缩机设 计、汽轮机设计、内燃机设计、机床设计等专业性的机械设计分支学科。
2020/2/20
2
2020/2/20
现代设计是以产品为总目标的一 系列种类繁多的现代 设计法和技术的综合运用，生产技术 的需要和先进设计手 段的出现，必须促进设计领域的改革 和发展，对于机械设 计来说几乎是更新换代，传统的常规 设计方法受到很大冲 击，用科的设计方法代替经验的，类 比的设计方法是势 在必行。缩短设计周期，提高设计质 量，发展设计理论， 改进设计技术及方法已成为当前机械 设计的必然趋势。
3
现代机械设计理论和方法是对传统设计方法的继承、创新和发展，它是将机械 技术、信息技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和管理科学等有机地加以综 合，形成的一门多学科、多专业相互交融的系统设计科学。如果从系统的观点分析， 现代机械设计理论和方法又是一个由时间维、逻辑维、方法维组成的三维系统。时 间维反映了产品规划、方案设计、技术设计和加工设计流程的时间顺序；逻辑维是 指解决问题的逻辑步骤，现代机械设计采取先分析、再综合、然后评价、最后决策 的步骤；方法维是指机械设计设计过程中的各种思维方法和工作方法。现代机械设 计采用各种先进的设计理论方法，使机械设计进入优质、高效和创新的新时代。现 代机械设计具有的范畴如下：（1）信息论方法。如信息分析法，技术预测等。（2） 系统论法。如系统分析法，人机工程等。（3）控制论法。如动态分析法等。（4） 优化论法。它是现代设计法的目标。（5）对应论方法。如相似设计、反求工程设 计等。（6）智能论方法。如CAD，计算机辅助分析等，它是现代设计方法的核心。 （7）寿命论方法，如可靠性和价值工程等。（8）离散论方法。如有限元和边界元 方法。（9）模糊论方法。如模糊评价和决策等。（10）突变论方法。如创造性设 计等，它是现代设计方法的基础。（11）艺术论方法。如艺术造型等。
机电一体机电一体化系统设计方法
7.3 优化设计
7.3.1 优化设计概念
优化设计：优化设计（optimization design）是将设计问题的物理模型转 化为数学模型，运用最优数学理论，选用适当的优化方法，以计算机为 手段求解数学模型，从而得出最佳设计方案的一种设计方法。产品的优 化设计是在规定的各种设计限制条件下，优选设计参数，使某项或几项 设计指标获得最优值。优化设计在机电一体化系统中主要应用于结构设 计与控制系统中。
确定性能指标：产品技术与性能指标包括功能性指标、经济性指标、 可靠性指标、安全性标等。
拟定开发计划：开发计划是为了实现决策，预先明确所追求的目标以 及相应的行动方案的活动，即为设定目标以及决定如何达成目标，指 明路线的过程。
9
7.2.2 机电一体系统开发工作
2.设计阶段
总体设计：总体设计也称为初步设计，是应用系统总体技术，从整体 目标出发，统一分析产品的性能要求及各组成单元的特性，选择最合 理的单元组合方案，实现机电一体化产品整体优化设计的过程。机电 一体化系统总体设计内容包括总体方案拟订、工作原理设计、功能模 块划分、技术方案评价等。
• 适应性设计：是指在工作原理和总体结构基本保持不变的情况下对现有产 品进行局部更改，或增设某种新部件，或用微电子技术代替原有的机械结 构，或为了进行微电子控制对机械结构进行局部修改，以改善产品的性能 和质量。例如，在内燃机上增加增压器以增大输出功率，增加节油器以节 约燃料，均属于适应性设计。
5
7.1.2 设计类型
11
7.2.2 机电一体系统开发工作
定型阶段：定型是产品在正式投产前的一个重要环节，产品定型阶段 主要任务是准备定型文件（设计图纸、软件清单、机械零部件清单、 电气元器件清单及调试记录），编写技术资料（设计说明书、使用说 明书等），组织产品鉴定等。批准定型投产的产品必须由技术标准、 工艺规程、装配图、零件图、工装图以及其他相关技术资料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
滚动导轨块安装
机械传动
丝杠
滚珠丝杠螺母副
组成
带圆弧的 螺旋滚道
发兰
丝杠
螺母 滚珠
机电一体化技术
丝杠螺母副将旋转运动转变成 直线运动，用较小的驱动力矩就 可获得较大的轴向牵引力。数控 机床进给系统采用滚珠丝杠螺母 副的目的在于：由于丝杠和螺母 之间有滚珠，因此摩擦系数小， 且动 静摩擦系数相差小，低速无 爬行。在施加预紧后，轴向刚度
箱体联接。
机械传动
传动部件
谐波齿轮变速器在机器人中的应用
机电一体化技术
伺服电机
机械传动
传动方式
滚珠丝杠与进给电机的连接
滚珠丝杠
联轴器座
联轴器 伺服电机
机电一体化技术 伺服电机
同步齿形带
机械传动
传动方式
直线电机
机电一体化技术
直线永磁同步电动机是在定 子侧，沿全行程方向的一条直 线，一块接一块交替地安装N、S 永磁体，而动子下方的全长上， 对应地安装含铁心的通电绕组， 动子必须带电缆一起运动。当动 子的三相绕组中通入三相对称正 弦电流后，产生气隙磁场。当三 相电流随时间变化时，气隙磁场 将按A、B、C相序沿直线运动， 该磁场称为行波磁场。永磁体的 励磁磁场与行波磁场相互作用便 会产生电磁推力。在电磁推力的 作用下，由于定子固定不动，那 么动子就会沿行波磁场运动的相
旋转编码器 光电编码器 旋转变压器
减速器 旋转编码器
丝杠螺母传动 齿轮齿条传动 蜗轮蜗杆传动
直线编码器 光栅
磁栅 感应同步器
机械传动
导轨
双矩形导轨导向方式
导向面
机电一体化技术 导向面
窄式导向 窄式导向采用一根导轨的两侧进行导向
宽式导向
宽式导向分别采用两根导轨的一个侧面 进行导向
为提高导轨的耐磨性，常采用镶钢导轨，经过处理后，耐磨性可比灰铸铁 提高5~10倍。镶钢导轨一般采用螺栓或焊接的方式固定在基础件上。
器等轻载设备和装置。
封闭式线性球轴承 轴承与导轨间
的间隙不可调
可调式线性球轴承
在轴承外套筒和 挡圈上开有轴向切 口，能任意调整轴承
与导轨间的间隙
开放式线性球轴承 在轴承外套筒和挡圈
上开有轴向扇形切口，轴 承与导轨间的间隙可调
机械传动
导轨
滚动导轨块和直线轴承导轨
直线轴承导轨
机电一体化技术
滚动导轨块
直线轴承导轨安装
机电一体化系统中的机械传动装置已成为伺服系统的组成部 分。
机电一体化机械系统应具有良好的伺服性能，要求机械 传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性 好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性
等要求。
机械传动
概述
机电一体化设备进给传动方案
伺服电机
联轴器
机电一体化技术 联轴器 旋转编码器
d
J
传动带质量
机械传动
特性
5.自驱台车转动惯量
J m
d
机电一体化技术
折算到驱动轴上的总转动惯量J
J =1 md 2 4
伺服驱动控制系统设计
• 第一节 伺服驱动控制系统设计分析 • 第二节 步进电动机控制系统设计 • 第三节 • 第四节 交流电动机伺服驱动控制系统设计
主动，柔轮从动的形式。单级减速的减速比i ＝75～500（i＝zr/zg－zr）。
机电一体化技术
与一般齿轮传动相比，谐波 齿轮传动具有：传动比大、承载 能力大、传动精度高、传动平稳
无冲击的特点。
波发生器 柔轮
刚轮
柔性轴承
机械传动
传动部件
刚轮
轴承
波发生器 输入轴
输出轴
刚轮 内齿圈
柔轮
柔轮 外齿圈 波发生器
搬运车等各种机械。
花键轴
机械传动
支承部件
密珠轴承
径向轴承 推力轴承
滚珠排列方式
保持架
密珠轴承
机电一体化技术
密珠轴承是一种 新型的滚动摩擦支 承，由内、外圈和 密集的滚珠组成。 滚珠在尼龙保持架 的空隙中以近似与 多头螺旋线的形式 排列，滚珠的密集 具有误差平均效 应，有利于提高回
转轴的精度。
精密分度头主轴系统
机电一体化技术
波发生器﹕它与输入轴相联，对柔轮 的齿圈的变形起产生和控制的作用。 它由一个椭圆形凸轮和一个薄壁的柔 性轴承组成。柔性轴承不同于普通轴 承﹐它的外环很薄﹐容易产生径向变 形﹐在未装入凸轮之前环是圆形的，
装上之后为椭圆形。 柔轮﹕有薄壁杯形﹑薄壁圆筒形或平 嵌式等多种。薄壁圆筒形柔轮的开口 端部外面有齿圈﹐它随波发生器的转 动而变形﹐筒底部分与输出轴联接。 刚轮﹕它是一个刚性的内齿轮。双波 谐波传动的刚轮通常比柔轮多2齿。谐 波齿轮减速器多以刚轮固定，外部与
中。 滚动丝杠和滚动导轨具有： 摩擦力小﹑传动灵活﹑无爬行、
传动效率高。 预紧后可消除间隙，提高传动
刚度。
机械传动
导轨
直线滚动导轨
结构组成
滑块（通过安装孔用螺 栓固定在移动部件上）
安装孔
机电一体化技术
安装孔
滚珠
导轨（通过安装孔用 螺栓固定在床身上）
直线滚动导轨由专业生产厂家生产。 一条导轨上有两个支承滑块，支承滑块 固定在运动部件上，导轨整体安装在机床的基础件上。当滑块移动时，滑块内的 滚珠在导轨上的圆弧沟槽滚动并形成循环。直线滚动导轨在制造时已消除了间
千分表 F
δ
变形量 预紧力
预紧力的大小是通过测 = F
量丝杠的变形量来获得的。
AE
丝杠截面积
丝杠弹性模量
机电一体化技术
预紧就是传 动部件在承载前， 在装配或调试阶段 预先施加载荷使之 产生微量变形。预 紧能消除传动间 隙，减小承载传动 时的变形，提高传 动刚度；预紧还能 抵消传动时的热变 形，提高传动精度。 预紧的外施力要适 当，过大的话会增 加附加摩擦力矩， 不利于快速性的提
好，定位精度高。 进给电机驱动丝杠旋转时， 和运动部件固定在一起的螺母作 直线运动，螺母内的滚珠在丝杠 带圆弧的螺旋滚道内滚动，并在 螺母内不断循环。按照滚珠的循 环方式，滚珠丝杠螺母副分成内 循环和外循环两大类。
机械传动
丝杠
滚珠循环方式
内循环
外循环
机电一体化技术 插管
反向器
螺母
内循环：滚珠在循环过程中，滚 珠始终保持和丝杠接触，这种方
因此可以提高前后轴承的同轴
度，以提高转轴的回转精度。
机械传动
传动部件
同步齿形带
同步齿形带传动是综合了带传动、 齿轮传动和链传动特点的一种新型传动。 带的工作表面制有带齿，它与有相应齿 形的带轮相啮合，用来传递运动和动力。 与一般带传动相比较，同步齿形带传动 具有如下特点：传动比准确，传动效率
高；工作平稳，能吸收振动；不需润 滑，维护保养方便；中心距要求严格，
式结构紧凑。
外循环：滚珠在循环过程中，滚珠 在换向时与丝杠脱离接触。
由于丝杠与螺母之间存在间隙，因此，当丝杠由正转变为反转的瞬时， 螺母必须先克服该间隙才能运动，则该间隙称反向间隙。反向间隙的存在降 低了运动精度和丝杠螺母副的刚度，间隙消除的方法采用双螺母，通过调整 两个螺母之间的微量轴向位移，消除间隙。通常采用垫法调隙式、螺纹调隙
机械传动
支承部件
空气静压轴承
机电一体化技术
圆柱径向和端面推力空气静压轴
承
径向轴承的轴套为外鼓形，
可自动调整定心。方法是先通气 使轴套自动将位置调好后再固定。
这样可提高前后轴套的同轴度，
从而保证转轴的回转精度。
双半球空气轴承主轴
转轴前
后轴承均为半球状，既是径向轴 承又是止推力轴承，由于轴承的
球形气浮面具有自动调心作用，
安装精度要求高。
同步带的齿形一般为梯形，材料为 聚氨酯橡胶和氯丁橡胶，带轮材料一般
采用钢、塑料或轻合金。
机电一体化技术
同步齿形带的主要参数是带齿的节距pb
pb
机械传动
传动部件
谐波齿轮变速器
组成及工作原理
谐波齿轮传动是一种新型传动装置，主 要有波形发生器、柔轮和刚轮组成。柔轮具有
外齿，刚轮具有内齿，刚轮的齿数zg比柔轮的 齿数zr略多。柔轮的轮缘极簿，刚度很小，在 未装配前，柔轮是圆形的，由于波形发生器的 直径比柔轮内圆的直径略大，所以当波形发生
高。
机械传动
支承部件
滚珠花键
花键轴
外筒
机电一体化技术
花键轴的外圆上均布3条凸起的 轨道，在外筒内有循环的滚珠。外 筒和花键轴之间既可以轴带筒，也 可以筒带轴作回转移动，又可以作 灵活、轻便的相对的直线运动，所 以滚珠花键即是一种传动装置，又 是一种直线运动支承。可用于机器 人、机床、机电一体化设备和自动
式和齿差调隙式。
机械传动
丝杠
滚珠丝杠螺母副类型
机电一体化技术
单螺母内循环式
双螺母消隙内循环式
单螺母外循环式
双螺母外循环垫片消隙式
机械传动
丝杠
滚珠丝杠支承
一端固定一端自由
机电一体化技术
机械传动
丝
杠
一端固定一端移动
机电一体化技术
机械传动
丝杠
两端固定
机电一体化技术
机械传动
丝杠
丝杠预紧
预紧螺母
预紧垫片
反方向作直线运动。
机械传动
传动方式
直线电机在进给运动中的应用
机电一体化技术
1—直线电机磁铁组件 2—直线电机滑块组件
3—工作台7—直线光栅
进给驱动采用直线电机与旋转电机传动方式的最大区别是取消了电动机到 工作台之间的一切中间环节，减少了传动链。其优点是，响应快（加速度一般
m2
Js
J
丝杠惯量