精密机械系统轴系
精密机械学基础(下)_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
精密机械学基础(下)_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.为了使相啮合的一对齿轮其强度和寿命接近,通常小齿轮的硬度大于大齿轮的硬度。
参考答案:正确2.摩擦型带传动中,带的弹性滑动现象是可以避免的。
参考答案:错误3.对于标准齿轮传动,影响齿形系数的主要几何参数是()。
参考答案:齿轮的齿数4.同时实现轴向和周向固定的方法包括()。
参考答案:过盈连接_销钉连接_紧定螺钉连接5.定位滚动轴承的轴肩高度应小于滚动轴承内圈厚度,以便于拆卸轴承。
参考答案:正确6.摩擦型带传动是依靠()来传递运动和功率的。
参考答案:带与带轮接触面之间的摩擦力7.螺纹连接防松的根本问题在于()。
参考答案:防止螺纹副的相对转动8.摩擦型带传动是靠带与带轮接触面上的摩擦力传递载荷的,所以带轮工作表面愈粗糙愈好。
参考答案:错误9.轴承代号30208对应的宽度系列代号表示()。
参考答案:窄系列10.推力轴承是以承受()载荷为主。
参考答案:轴向11.轴环的用途是()。
参考答案:使轴上零件获得轴向定位12.为提高轴的疲劳强度,应优先采用()的方法。
参考答案:减小应力集中13.圆柱螺旋弹簧按载荷作用方式可分为拉伸弹簧、压缩弹簧和扭簧。
参考答案:正确14.圆柱形螺旋弹簧的弹簧丝直径按弹簧的()要求计算得到。
参考答案:强度15.工作在小位移下的平膜片属于线性弹性元件。
参考答案:正确16.作用在某一轴上的转矩大小与该轴传递的功率和转速均成正比。
参考答案:错误17.齿轮传动的特点()。
参考答案:传递的功率和速度范围大18.对于直齿圆柱齿轮传动,其表面接触疲劳强度主要取决于()。
参考答案:中心距和齿宽19.为了使相啮合的一对齿轮其强度和寿命接近,通常()。
参考答案:小齿轮的硬度大于大齿轮的硬度20.摩擦型带传动存在弹性滑动的根本原因是松边和紧边弹性变形不同。
参考答案:正确21.摩擦型带传动是根据摩擦原理工作的。
参考答案:正确22.摩擦型带传动主要依靠带的张紧力传递运动和动力。
专题2精密机械轴系
1 精密机械轴系的基本要求和类型
在许多精密机械中,例如光学分度头、经纬仪、测角仪、圆度仪、 圆刻线机等精密机械仪器设备中,对其主轴旋转精度额要求越来越高, 已经达到±0.1~±0.5μm,甚至±0.1μm一下,这类精密设备中所采用 的主轴常称为精密轴系。 1.1 精密轴系的基本要求
对精密轴系主要有以下5个方面的基本要求: (1)旋转精度 (2)刚度 (3)转动灵活性 (4)寿命(精度保持性) (5)结构工艺性好
(4)寿命(精度保持性) 指主轴保持原始设计精度的时间。由于精密轴系的旋转精度很高, 即使较小的磨损、轻微的振动以及由于温度变化而造成的微小热变形等, 都会影响轴系的正常工作,甚至造成机械系统的损坏,所以设计者在设 计时应该采取相应的措施,使轴系能在较长时间内保持原始的设计精度, 即寿命尽量长。
精密机械轴系
轴承等精密轴承,为此按主轴与精密轴承之间的摩擦性质来分,精密轴 系可分为以下几种类型:
(1)滑动摩擦 如圆柱形轴系、圆锥形轴系、锥柱混合轴系。 (2)滚动摩擦 如滚珠轴承轴系、密集滚珠轴系、锥柱滚珠轴系。 (3)流体摩擦 如气体静压、气体动压轴系,液体静压、液体动压 轴系。 (4)混合型
精密机械轴系
分度精度和轴系的旋转 精度不是一个概念!
精密机械轴系
2 精密机械轴承轴系 2.2 高精度密珠轴承轴系
2个径向密珠轴承 2个轴向密珠轴承
密珠轴承
密珠轴承
精密机械轴系
2 精密机械轴承轴系 2.2 高精度密珠轴承轴系
普通轴承
组成: ① 轴承座圈(内、外圈) ② 滚珠 ③ 保持架
密珠轴承
精密机械轴系
2 水平精密机械轴系
2.1 高精度滚动轴承轴系 精密滚动轴承轴系的主要优点: 结构简单 轴承摩擦力比滑动轴承小,转动灵活 可在无间隙或预紧条件下工作,有利于提高旋转精度和刚度 润滑比较容易
轴系零件
9.2.1 轴的分类和应用特点
1.轴的类型 (1)根据轴的功用和承载情况分类 ①心轴 承受弯矩,不传递转矩的轴。如自行车前轮轴(图1)。心轴有固定心轴和转动心 轴。 ②传动轴 以传递转矩为主,不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴。如汽车变速箱与后桥 之间的传动轴(图2)。 ③转轴 既传递转矩,又承受弯矩的轴。如齿轮减速器的输出轴(图3)。
普通平键联接
9.1.1 键联接的类型及其特点
②导向平键和滑键 当轴上零件在工作过程中需作轴向移动时,则需采用由导向平键或滑 键组成的动联接。导向平键(图1a)用螺钉固定在轴上的键槽中,工作时键对轴上滑动零件起导 向作用,其端部有圆头(A型)和平头(B型)两种。当零件滑移距离较大时,宜采用滑键(图 1b),滑键是将键固定在轮毂上,并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。
9.1.1 键联接的类型及其特点
2.紧键联接 紧键可分为楔键联接和切向键联接。 ①楔键联接 能在轴上作轴向固定零件,可承受不大的单向轴向力,键的上下面 为工作面,上表面制成1:100的斜度。楔键分为普通楔键及钩头楔键,如图1所示。 普通楔键又有圆头(A型)及方头(B型)两种形式。楔键联接多用于承受单向轴向力, 对精度要求不高的低速机械上。
9.1.3 销联接的形式和应用
2.销联接的功用及示例 销联接的主要功用是:定位、传递运动和动力,以及作为安全装置中的过载剪断零件。 (1)作定位零件 固定零件间的相互位置。起这种作用的圆柱销或圆锥销,通常称为定位销。 图1所示为应用圆锥销实现定位的示例,因为圆锥销具有l:50的锥度,具有可靠的自锁性, 可以在同一销孔中经多次装拆而不影响被联接零件的相互位置精度。定位销一般不承受载荷或只 承受很小的载荷,直径可按结构要求来确定。使用的数目不得少于两个。销在每一联接件内的长 度约为销直径的1~2倍。 定位销也可用圆柱销,圆柱销是靠过盈配合而固定在孔中的(常用m6、h8、hll和u8四种, 以满足不同的要求),所以如经过多次装拆,就会降低联接可靠性和定位精度。对于盲孔的联接或 者为了装拆方便,则可以使用内螺纹圆锥销(或内螺纹圆柱销),如图1b所示。
一对人字齿轮啮合,两轴的轴系结构
一对人字齿轮啮合,两轴的轴系结构齿轮是一对啮合的圆柱体或圆锥体,用于传动机械功率。
它们通常呈现出人字形状,其中齿轮轮齿的形状是建立在人字字母上的。
而两轴的轴系结构是指两个轴之间通过齿轮传动连接起来的结构。
在这种结构中,齿轮的啮合可以达到较高的传动效率,而且可以实现互相转动的目的。
齿轮传动是一种常见的传动方式,通常用于机械设备和车辆的传动系统中。
它能够在不同轴上传递动力和扭矩,使得各种传动装置都能够得到充分的发挥。
而两轴的轴系结构则是齿轮传动中的一种重要设计,其优点包括传动效率高、传动精度高、结构紧凑等。
一对人字齿轮啮合的齿轮传动,可以实现两个轴之间的稳定和可靠的传动。
它通常适用于需要精准传动和高效能的机械设备中,比如车辆的变速器系统、工程机械的传动系统等。
而在这种传动系统中,两轴的轴系结构扮演了至关重要的角色。
它能够帮助齿轮传动实现稳定的传动和相互配合的工作,使得传动系统达到最佳的传动效果。
在实际应用中,两轴的轴系结构通常是由多个齿轮组成的。
这些齿轮中的一个或多个齿轮是固定在一个轴上的,而其他齿轮则是固定在另一个轴上的。
这样一来,当一个轴上的齿轮旋转时,另一个轴上的齿轮也会跟着旋转,从而实现两个轴之间的联动传动。
这种设计能够使得传动系统具有更高的传动效率和更可靠的工作性能。
在两轴的轴系结构中,齿轮的啮合是关键的一步。
只有当齿轮的啮合合理和精确时,传动系统才能够发挥出最佳的传动效果。
因此,在设计齿轮传动的时候,需要对两轴之间的间隙、齿轮的模数和齿面的精密度等因素进行精确的计算和设计,以保证齿轮的啮合能够稳定可靠地进行。
此外,两轴的轴系结构还需要考虑到传动系统的平衡和稳定性。
在传动系统工作时,由于齿轮之间的啮合会产生一定的振动和冲击力,这些力会影响到整个传动系统的稳定性。
因此,在设计两轴的轴系结构时,需要考虑到传动系统的平衡和稳定性,以保证传动系统的安全和可靠工作。
总而言之,一对人字齿轮啮合的传动系统需要通过两轴的轴系结构来实现稳定和可靠的传动。
锥齿轮轴系结构
锥齿轮轴系结构
《锥齿轮轴系结构》
锥齿轮轴系是一种常用的传动结构,它由锥齿轮、轴承和轴组成。
锥齿轮轴系可以将旋转运动传递到不同方向和角度的轴上,因此在机械传动系统中起着重要的作用。
锥齿轮轴系的结构非常复杂,但其基本组成部分包括锥齿轮和轴承。
锥齿轮是一种特殊形状的齿轮,具有圆锥形齿轮面,可以将旋转运动传递到不同角度的轴上。
轴承则是支撑和固定轴的部件,能够减小轴与壳体之间的摩擦力,使得轴可以顺畅地旋转。
锥齿轮轴系结构的设计和制造需要严格的工艺要求,因为任何一个环节的失误都会导致传动系统的故障。
因此,需要对锥齿轮轴系的各个部件进行精密加工和严格检测,确保其准确度和可靠性。
在实际应用中,锥齿轮轴系结构被广泛应用于航空、航天、汽车、工程机械等领域,其优点包括传动效率高、噪音小和寿命长等。
因此,锥齿轮轴系结构在现代机械设计中具有重要的地位,对于提高机械传动系统的性能和可靠性起着关键作用。
精密课后题
第九章1、螺距与导程有何区别?两者之间有何关系?解:螺距是指螺纹相邻两牙在中经线上的对应两点间的轴向距离。
导程是指同一条螺旋线上相邻两牙在中经线上对应两点间的轴向距离。
对于单线程螺纹螺距既是导程。
对于多线螺纹,导程等于代数与螺距的乘积。
2、何谓螺旋传动的空回误差?消除空回误差的方法有哪些?解:如果螺旋副存在间隙,当螺杆的转动向改变时,螺旋传动将产生空回。
消除空回的方法有:利用单向作用力;利用调整螺母;利用塑料螺母。
3、影响螺旋传动精度的因素有哪些?如何提高螺旋传动的精度?解:影响螺母传动精度的主要因素是:螺纹参数误差;螺旋传动机构误差;温度误差;螺杆的变形误差。
提高精度的措施有:采用误差校正机构提高螺距精度;改变螺杆结构,消除轴向窜动误差;改变移动零件与滑板的连接方法,减小偏斜误差。
4、图示为一差动螺旋装置。
螺旋1 上有大小不等的两部分螺纹,分别与机架2 和滑板3 的螺母相配;滑板3 又能在机架2 的导轨上左右移动,两部分螺纹的螺距如图所示。
1) 若两部分的螺纹均为右旋,当螺旋按图示的转向转动一周时,滑板在导轨上移动多少距离?方向如何?2) 若M16 ×1.5 螺旋为左旋,M12 ×1 为右旋,其它条件均不变,此时滑板将移动多少距离?方向如何?第十章1、心轴、传动轴和转轴各有什么特点?解:心轴可以随回转零件一起转动,也可不随回转零件转动,它在工作中只承受弯矩而不传递扭矩;转轴工作时既承受弯矩又承受转矩;传动轴工作时只承受转矩或主要承受转矩。
2、试举出轴的常用材料。
解:轴的常用材料主要是碳素钢和合金钢。
常用的优质碳素钢有35 、45 、50 号钢,最常用的是45 号优质碳素钢。
常用的合金钢有20Cr 、40Cr 等。
3、轴的结构设计的基本要求是什么?解:轴的结构设计主要包括:1 )确定并绘出轴的全部结构和尺寸;2 )制定出满足使用要求的技术条件。
轴的结构取决于轴上零件的结构和尺寸、布置和固定的方式、装配和拆卸工艺以及轴的受力状况等因素,一般没有一个标准的模式可循,但一般应使轴的结构满足如下条件:1 )轴和装在轴上的零件有准确的轴向工作位置,并便于装拆和调整;2 )有良好的加工工艺性;3 )有足够的强度、刚度、振动稳定性和回转精度。
青大精密机械设计教学大纲
青大精密机械设计教学大纲05010092《精密机械设计》教学大纲学分4学时:(60+8)一、课程性质和目标本课程是为仪器仪表类及相近专业的本科学生开设的学科基础课,学时为68学时。
作为专业骨干课程,本课程是在具备机械制图、工程力学知识的基础上展开的。
它融合机械原理,机械零件,工程材料与热处理,零件的精度设计于一门课程,对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理,适用范围,结构设计,理论计算方法,工程材料以及零件几何精度的基础知识等诸方面进行阐述,是该专业本科学习期间的一门综合性机械类课程。
在课程科学知识体系上,充分考虑仪器仪表类专业精密机械设计的特点,削减了对仪器仪表专业应用性较弱的知识点,贯彻落实“少而精,教给手”的教育理念,著重培育学生的结构设计能力,工程化和标准化设计能力。
充分利用一流设计手段,强化课堂教学环节,注重精密机械设计特点,特别强调设计方法和设计者素质的培育。
通过本课程的自学:1)使学生基本掌握精密仪器仪表中通用机构的结构分析、运动分析、动力分析及其设计方法;2)并使学生掌控通用型零、部件的工作原理、特点、选型及其计算方法,培育学生能够运用所学基础理论科学知识,化解精密机械零、部件的设计问题;3)培养学生具有设计精密机械传动和仪器机械结构的能力,以及对某些典型零、部件的精度分析,并提出改进措施;4)并使学生介绍常用机构和零、部件的试验方法;初步具备某些零、部件的性能测试和结构分析能力;5)使学生了解零件的材料与热处理方法、精度设计和互换性方面的基本知识,并能在工程设计中如何正确选用。
二、课程基本建议本门课是一门实践性很强的技术基础课。
主要由课堂教学,实验教学和集中课程设计。
在课堂教学中主要通过教师讲授与应用多媒体课件结合,采用启发式,问答式等方法进行教学。
实验教学为学生提供实验指导,由院实验中心组织任课老师和实验员负责实验的准备和实施,通过形式生动的实验教学,培养学生的感性认识。
基于标准轴承的经纬仪俯仰轴系设计
经 纬仪 作 为一 种 主要 的靶 场 光测 设 备 , 用在 应
以标准 轴承 作为 轴系 支撑设 计 了小 型经纬仪 的
试 验 中 目标 航 迹 、 道 、 态 以 及拦 截 脱 靶 量 的测 俯 仰 轴 系 , 系 承载 能力 > 0 g 主要 部件 包 括照 准 弹 姿 轴 3k ,
量 n 。为 了避 免光 测 设 备受 时域 、 空域 的限 制 , 实 架 、 四通 ( 传感器 承 载平 台 )左 、 主 、 右轴 承组 、 俯仰 编
Vo .4 N。・ q 13
Se 2 1 p.01
基 于标 准轴承 的经纬 仪俯g  ̄ 系设计 Pd t
王 涛 ,唐 杰 ,丛机械 与物理研究所 ,长春
摘
10 3 ) 3 0 3
要 :为适 应 靶 场 经 纬仪 轻 量化 、 小 型化 的要 求 ,设 计 了基 于标 准轴 承 的 光 电 经 纬仪 俯 仰 轴 系。 该 轴 系采 用 角接 触球 轴
现机 动灵 活布站 , 型化 、 量 化设计 已经 成为 经纬 码 器 、 仰力 矩 电机 、 动 一 动 切 换 机 构 、 冲 机 小 轻 俯 手 机 缓 仪结 构设计 的 主要 趋 势 。随着材 料科 学和 制造业 的 构 等 。水 平轴 系结构 图如图 1 所示 。 发展 , 动 轴承 已广泛 应 用在 航 空航 天 、 辆 、 滚 车 电机 等工 业 系统 , 是 载荷 支 撑件 又 可 以作 为运 动连 接 既 件 。将 高 精 度 、 刚度 的轴 承应 用 到经 纬 仪 的轴 系设
中纬全线产品介绍
多样化的程序设计
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GeoMax全站仪ZTS600系列
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易用,让操作不再繁琐。
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下雨的环境,除此之外还要 防止小颗粒粉尘侵入。
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软件介绍
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四等的线路测量,等外 测量模式,倒尺测量模 式以及i角校正程序等
软件介绍
短外业工作时间,降低野外
工作强度,节约工作成本, 提高工程收益。
特性介绍 低光照条码读数
►路灯照明轻松测量,昏暗
光线同样出色。
►延长每天的有效工作时间
即使在夜晚也可以依靠路 灯的光线进行测量,并且 同样保证测量的精度。业 界无出其右。
特性介绍 先进的条码识别技术
11
I条码块 II条码块
11
1 P1 P2 P1
电子测角:光电式液态双轴补偿技术
其他品牌的补偿器:
机电一体化系统设计课件——第2章(5):机械系统的部件选择与设计(轴系)
微型滚动轴承
精 密 分 度 头 主 轴 系 统
上图为一精密分度头主轴系统。它采用的是密 珠轴承,主轴由止推密珠轴承2、4和径向密珠轴承1、 3组成。这种轴承所用滚珠数量多且接近于多头螺旋 排列。由于密集的钢珠有误差平均效应,减小了局 部误差对主轴轴心位置的影响,故主轴回转精度有 所提高;每个钢珠公转时沿着自己的滚道滚动而不 相重复,减小了滚道的磨损,主轴回转精度可长期 保持。实践证明,提高钢珠的密集度有利于主轴回 转精度的提高,但过多地增加钢珠会增大摩擦力矩。 因此,应在保证主轴运转灵活的前提下,尽量增多 钢珠数量。图b为推力密珠轴承保持架孔分布情况, 图c为径向密珠轴承保持架孔的分布情况。
液体静压轴承工作原理
液体静压轴承工作原理 1、2、3、4-油腔;5-金属薄膜;6-圆盒;7-回油槽;8-轴套
磁悬浮轴承工作原理
磁悬浮轴承是利用磁场力将轴无机械摩擦、无润滑地悬浮在空间的一种新型轴承。其工 作原理如下图所示。径向磁悬浮轴承由转子(转动部件)6和定子(固定部件)5两部分组成。定子 部分装上电磁体,保持转子悬浮在磁场中。转子转动时,由位移传感器4检铡转子的偏心,并 通过反馈与基准信号l(转子的理想位置)进行比较,调节器2根据偏差信号进行调节,并把调节 信号送到功率放大器3以改变电磁体(定子)的电流,从而改变磁悬浮力的大小,使转子恢复到 理想位置。 径向磁悬浮轴承的转轴(如主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,起到完全保护作用。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。轴向悬浮轴承的工作原理与径向磁悬浮轴承相同 。
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。又由 于温度的上升会使润滑油的粘度发生变化,使滑动或 滚动轴承的承载能力降低。
轴系 标准术语-概述说明以及解释
轴系标准术语-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述轴系作为机械工程领域中的重要概念,是指用于传递运动和力的一系列相互平行的轴线所组成的系统。
在机械设计和制造中,轴系起着至关重要的作用,它不仅决定了机械装置的结构和性能,还直接关系到运动的平稳性和传递效率。
轴系承载着传递力和扭矩的任务,同时也承受着各种外部力和负载的作用。
为了满足不同的工作条件和需求,轴系的设计和制造需要考虑材料的选择、结构的合理性以及表面处理等因素。
从传统的机械设备到现代的高精度机械系统,轴系一直在不断发展和演变,以适应不同行业和领域的需求。
本文将首先对轴系的定义进行详细解释,并介绍轴系的分类方式。
通过对轴系的概述,读者将能够全面了解轴系的基本概念和作用。
接下来,我们将总结轴系在机械工程中的重要性,并展望轴系在未来的发展趋势。
希望通过本文的内容能够帮助读者更加深入地理解轴系的概念和应用,为机械工程领域的设计与制造提供参考和指导。
同时,也希望本文能够引起读者对于轴系研究领域的兴趣,促进相关领域的进一步发展和创新。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构的目的是为了使读者能够清晰地了解整个文章的组织和内容,从而更好地理解和掌握主题。
本文的结构分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍了整篇文章的背景和意义。
在概述中,将简要描述轴系的定义和其在各个领域的应用重要性。
文章结构部分的目的是为了让读者对整篇文章的组织和内容有初步的了解。
正文部分是整篇文章的主体部分,详细介绍了轴系的定义和分类。
在2.1轴系的定义部分,将对轴系进行准确定义,包括轴系的基本概念、特点以及它在各个领域的具体应用。
在2.2轴系的分类部分,将详细介绍轴系的分类方法,比如按照结构特性、工作原理、用途等方面进行分类,并举例说明各种不同类型的轴系的特点和应用领域。
结论部分对整篇文章进行总结,并展望轴系在未来的发展。
在3.1总结轴系的重要性部分,将再次强调轴系在各个领域的重要性,并总结轴系的特点和应用优势。
船舶长轴系精密加工工艺流程
船舶长轴系精密加工工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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2第二章 精密机械技术(XXXX)
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
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zg比柔轮的齿数zr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。
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:
①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。
②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。
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。
5l距可20)离获)差两为得动段较S传螺=小动n纹的×方,位(式其l1移,0旋-S如向。l2图0相因)5,同此。如。,该果当此方两丝方式基杠式的本2多丝转导用杠动程于上时的微有,大动螺可小机距动相构不螺差中同母较。的1少的(,如移则l1动0、
机械设计基础-轴及轴承设计
轴及轴承设计
按照轴的轴线形状,可将轴分为直轴、曲轴和挠性轴。 直轴各轴段轴线为同一直线。 曲轴各轴段轴线不在同一直 线上,主要用于有往复式运动的机械中,如内燃机中的曲轴 (见图10-5)。挠性轴轴线可任意弯曲,可改变运动的传递方向, 常用于远距离控制机构、 仪表传动及手持电动工具中(见图 10-6)。另外还有空心轴、光轴和阶梯轴(见图10-7)。
轴及轴承设计
图10-11 减小轴圆角处应力集中的结构
轴及轴承设计
(2)制造工艺方面。提高轴的表面质量,降低表面粗糙度, 对轴表面采用碾压、喷丸和 表面热处理等强化方法,均可显 著提高轴的疲劳强度。
(3)轴上零件的合理布局。在轴结构设计时,可采取改变 受力情况和零件在轴上的位 置等措施,达到减轻轴载荷,减小 轴尺寸,提高轴强度的目的。
轴及轴承设计
图10-8 轴的结构
轴及轴承设计
在图10-8中,轴各部分的含义: 轴颈:轴与轴承配合处的轴段。 轴头:安装轮毂键槽处的轴段。 轴身:轴头与轴颈间的轴段。 轴肩或轴环:阶梯轴上截面尺寸变化的部位,其中一个尺 寸直径最大称为轴环。
轴及轴承设计
1.轴上零件的定位和固定 轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装 位置;固定则是为了保证轴上 零件在运转中保持原位不变。 (1)轴上零件的轴向定位和固定。为了防止零件的轴向 移动,通常采用下列结构形式 实现轴向固定:轴肩、轴环、套 筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、轴端挡圈等。 (2)轴上零件的周向固定。周向固定的目的是为了限制 轴上零件相对于轴的转动,以 满足机器传递扭矩和运动的要 求。常用的周向固定方法有键、花键、销、过盈配合、成型 连 接等,其中以键和花键连接应用最广。
齿轮润滑采用油浴润滑,轴承采用脂润滑。
工业机器人定义、特点、分类及典型应用
⼯业机器⼈定义、特点、分类及典型应⽤⼯业机器⼈是⼀种通过重复编程和⾃动控制,能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多⾃由度的机电⼀体化⾃动机械装备和系统,它结合制造主机或⽣产线,可以组成单机或多机⾃动化系统,在⽆⼈参与下,实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种⽣产作业。
⼯业机器⼈特点有以下⼏个:(1)可编程。
⽣产⾃动化的进⼀步发展是柔性启动化。
⼯业机器⼈可随其⼯作环境变化的需要⽽再编程,因此它在⼩批量多品种具有均衡⾼效率的柔性制造过程中能发挥很好的功⽤,是柔性制造系统中的⼀个重要组成部分。
(2)拟⼈化。
⼯业机器⼈在机械结构上有类似⼈的⾏⾛、腰转、⼤臂、⼩臂、⼿腕、⼿⽖等部分,在控制上有电脑。
此外,智能化⼯业机器⼈还有许多类似⼈类的“⽣物传感器”,如⽪肤型接触传感器、⼒传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语⾔功能等。
传感器提⾼了⼯业机器⼈对周围环境的⾃适应能⼒。
(3)通⽤性。
除了专门设计的专⽤的⼯业机器⼈外,⼀般⼯业机器⼈在执⾏不同的作业任务时具有较好的通⽤性。
⽐如,更换⼯业机器⼈⼿部末端操作器(⼿⽖、⼯具等)便可执⾏不同的作业任务。
(4)⼯业机器技术涉及的学科相当⼴泛,归纳起来是机械学和微电⼦学的结合-机电⼀体化技术。
第三代智能机器⼈不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,⽽且还具有记忆能⼒、语⾔理解能⼒、图像识别能⼒、推理判断能⼒等⼈⼯智能,这些都是微电⼦技术的应⽤,特别是计算机技术的应⽤密切相关。
因此,机器⼈技术的发展必将带动其他技术的发展,机器⼈技术的发展和应⽤⽔平也可以验证⼀个国家科学技术和⼯业技术的发展⽔平。
分类及其典型应⽤ 1.移动机器⼈(AGV)移动机器⼈(AGV)是⼯业机器⼈的⼀种类型,它由计算机控制,具有移动、⾃动导航、多传感器控制、⽹络交互等功能,它可⼴泛应⽤于机械、电⼦、纺织、卷烟、医疗、⾷品、造纸等⾏业的柔性搬运、传输等功能,也⽤于⾃动化⽴体仓库、柔性加⼯系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输⼯具。
《测控仪器设计》(第4章)《测控仪器设计(第3版)》精选全文
(3)滚动轴承导轨
– 摩擦力矩小 – 运动灵活 – 承载能力大 – 调整方便 – 用于大型仪器(如万工显、三座标、测长机等)
(二)滚动摩擦导轨的组合应用
(1)滚动与滑动摩擦导轨 的组合应用
– 滚动轴承导轨摩擦力 小 ,运动灵活 ,用做
导向
滚动轴承和滑动导轨的组合 1—平面滑动导轨 2—滚动轴承导轨
导轨的几何精度包括导轨在垂直平面内与水平面内的直线度,导轨面间 的平行度和导轨间的垂直度
(2)导轨的接触精度
垂直面内的直线度
水平面内的直线度
导轨面间的平行度
(二)导轨运动的平稳性
爬行现象:在其低速运动时,导轨运动的驱动指令是均匀的
而与动导轨相连的工作台却出现一慢一快,一跳一停的现象 产生爬行现象的主要原因有: ①导轨间的静、动摩擦系数差值较大; ②动摩擦系数随速度变化; ③系统刚度差
高
液体静压
高
导轨
空气静压
高
导轨
较好 较好
好 好
大 较低 较大 较低
差 较好
好
要求不 高
要求较 高
要求高
好 要求高
成本
低 较高
高 高
(二)标准导轨的选用
b) a)
直线球滑座系列导轨 a)直线球滑座导轨 b)球滑座LSP型结构示意图
• 1.滚珠导轨
▪ (1)双V形滚珠导轨
▪ 运动灵敏度较高,能承受 不大的倾复力矩
▪ (2)双圆弧滚珠导轨
▪ 计量光学仪器中(如小型 工具显微镜、投影仪等) 使用
▪ 接触面积较大,接触点 应力较小,变形也较小, 承载能力强、寿命长。
V形滚珠导轨 a)常用双V形滚珠导轨 b)V形小圆弧导轨
c)双圆弧导轨
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4.3 主轴系统 ——滚动轴承
1.按所能承受载荷的方向或公称接触角的不同可分为向心轴 承和推力轴承
向心轴承
径向接触轴承:公称接触角α=0°,主要承受径向载荷,可承受较
小的轴向载荷。
向心角接触轴承:公称接触角α=0°~45°,同时承受径向载荷和轴向
载荷。 推力轴承
推力角接触轴承:公称接触角α=45°~90°,主要承受轴向载荷,
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
热变形
合理的止推轴承位置控制轴向热变形
止推轴承安装在前径向轴承的两侧,这种结构 布局避免了主轴受热伸长对轴向精度的影响,但是 主轴的悬伸长度增加,影响刚度。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
热变形
合理的止推轴承位置控制轴向热变形
止推轴承安装在前径向轴承的后侧,这种结构布 局既避免了主轴受热伸长对轴向精度的影响,又不 增加主轴的悬伸长度,效果较好,但是结构复杂, 装配不便。
4.3 主轴系统 ——基本结构
主轴系统一般由主轴、轴承、支承座构成,而 主轴的工作端是露出的长度为a的一部分轴。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
回转精度
回转轴线:指主轴在某个瞬间绕其转动、 且与主轴固定在 一起的一根直线。
理想回转轴线:是假定的一条没有回转误差的回转轴线,或是在轴 上空间位置固定不变的一条轴线。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
利用合理的材料及结构控制热变形
热变形
滚动轴承1与箱体3的孔间加一个过渡套筒2.如果过渡套 筒的长度和材料选择合理,热变形对后轴承的间隙的影响可 以得到自动补偿。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
热变形
合理的止推轴承位置控制轴向热变形
止推轴承,也称作推力轴承。是用来专门承受轴向力的专用 轴承,就是轴平行的方向的力的轴承
a)径向圆跳动 b)端面圆跳动
c)倾角摆动
主轴回转误差基本形式
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
刚度
主轴系统的刚度是指主轴某一测量点处所受外力 与主轴该点的位移之比。
主轴的刚度可以分为轴向刚度和径向刚度。
主轴系统的刚度直接决定系统的精度,设计时需 要对轴系的各个部分的刚度进行验证。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
止推轴承安装在后径向轴承的两侧,这种结构布局简单 且安装方便,但主轴受热将向前伸长也会影响主轴的轴向精 度,不适合用于轴向精度较高的仪器。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
热变形
合理的止推轴承位置控制轴向热变形
止推轴承安装在前径向轴承和后径向轴承的外 侧,这种结构布局安装方便,但主轴受热伸长会引 起轴向间歇增大,因此增大了轴向窜动误差。不适 合用于轴向精度要求较高的仪器。
可承受较小的轴向载荷。
轴向接触轴承:公称接触角α=90°,只能承受轴向载荷。
4.3 主轴系统 ——滚动轴承
角接触
轴向轴承
球轴承
4.3 主轴系统 ——滚动轴承
2.按滚动体的 种类可分为: 球轴承 滚子轴承
➢滚子轴承的承载能力和耐冲击能力好;球轴承摩擦小、高速性能好。
滚子轴承
4.3 主轴系统 ——滑动轴承
2
2
4 3
1
4 13
4.3 主轴系统 ——滚动轴承
常见的滚动体有六种形状,一种是球形,五种是滚子。
4.3 主轴系统 ——滚动轴承
滚动轴承的内外圈和滚动体应具有较高的硬度和接触疲劳强 度、良好的耐磨性和冲击韧性。
➢一 般 用 特 殊 轴 承 钢 制 造 , 常 用 材 料 有 GCr15 、 GCr15SiMn、GCr6、GCr9等 滚动轴承的表面必须经磨削抛光,以提高其接触疲劳强度。 保持架多用低碳钢板通过冲压成形方法制造,也可采用有色 金属或塑料等材料。
部件相对位置的变化;
主轴系统中的轴承中的间隙(滑动轴承的油膜厚
度、滚动轴承的游隙等等)也会发生变化。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
主轴系统热变形的控制方法
热变形
① 将热源与主轴系统分离
② 应用良好的润滑及摩擦小的结构,必要时还应采 取冷却及散热装置。
③ 选用合适的材料和一定的补偿结构
④ 合理安排止推轴承的位置
工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的轴承,称 为滑动轴承。
滚动轴承绝大多数都已标准化,故得到广泛的应用。但是在以下场 合,则主要使用滑动轴承: 1.工作转速很高,如汽轮发电机。 2.要求对轴的支承位置特别精确,如精密磨床。 3.承受巨大的冲击与振动载荷,如轧钢机。 4.特重型的载荷,如水轮发电机。 5.根据装配要求必须制成剖分式的轴承,如曲轴轴承。 6.在特殊条件下工作的轴承,如军舰推进器的轴承。 7.径向尺寸受限制时,如多辊轧钢机。
实际回转轴线:主轴实际转动时某个瞬间的回转轴线,由于误差的 存在,实际回转轴线一般是不断变化的。
主轴回转误差:一般指主轴实际回转轴线对理想回转轴线 位置的偏移量。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
回转精度
主轴回转轴线的运动误差可以分解为三种形式:
☆☆☆径向圆跳动(径向晃动误差) ☆☆ 端面圆跳动(轴向窜动误差) ☆的刚度和支承 座刚度的影响,应是几者的综合。
主轴系统的刚度从计算公式可看出与主轴的材料及截面直径、 截面形状、轴承间距离和主轴工作端伸出长度a有关。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
刚度
主轴系统的刚度的改善措施 ① 增加轴径
主轴一般做成阶梯型,前段直径比后端大1.20~1.43倍。
② 选择合理的支承间距离
③ 缩短主轴悬伸长度
一般取a/l=0.25~0.5之间。
④ 提高轴承的刚度
轴承的刚度占整个轴系刚度的30%~50%。
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
主轴系统的热变形的产生及影响
热变形
主轴系统的热变形主要是由传动件在运转过程
中摩擦产生的。
主轴和箱体会因此而变形,造成回转中心和其它
4.3 主轴系统 ——设计的基本要求
轴系前段的轴承内环精度对主轴端部精度影响大,后轴 承内环的精度对主轴端部精度影响相对较小,因此在滚动轴 承轴系设计时可以采用不同精度的轴承,后端的轴承精度可 以比前段轴承精度选低一级。
杠杆原理
4.3 主轴系统 ——滚动轴承
滚动轴承一般由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成。 内圈装在轴径上,与轴一起转动。 外圈装在机座的轴承孔内,一般不转动。 内外圈上设置有滚道,当内外圈之间相对旋转时,滚动体 沿着滚道滚动。 保持架使滚动体均匀分布在。滚道上,减少滚动体之间的碰 撞和磨损