自动化非标设计各标准件选型知识概要精品示范86张

适用于负载做一定角度的倾斜、 旋转及摆动，有自动调心功能
使用浮动接头可以吸收由于活塞杆 和负载的偏心或不平行对活塞杆产 生的偏心负载和横向负载
缓冲器
为了防止硬性撞击的设备工具； 1) 具有优良且平稳的减速、吸震性能，当受
到负载撞击时，抵抗力会自动调整； 2) 聚氨酯缓冲器 的价格比较低，重量比较轻，
自动化非标设计各标准件 选型知识概要
非标选型内容包括：
1、气缸 2、直线线轨 3、滚珠丝杆 4、伺服电机 5、减速机 6、凸轮分割器
7、同步轮带 8、轴承 9、齿轮齿条 10、链轮链条 11、拖链 12、液压油缸
一：气缸选型
气缸类：标准/超薄气缸、迷 你/笔形气缸
控制元件类： 电磁阀、 气动阀、 机械阀
滚珠丝杠的工作长度计算：
L l工作台 l行程 l余量
丝杠设计中应注意的问题
丝杠由于其精度要求高,制造比较复杂,所以在设计过程中应注意如下问题 1) 受力合理 使螺母和丝杠同样受拉或受压,以使两者轴向变形方向一致, 减少螺母与丝杠之间的导程变形量之差 ; 避免承受径向载荷,以免使丝杠弯曲
2) 防止逆转 ①采用本身不能逆传动的电液脉冲马达或步进电动机等驱动元件。 ②采用可自锁的蜗杆传动等作中间传动机构。 ③采用电磁或液压制动器，或选用本身带制动器的电动机。
两端装推力轴承（单推—单推式或双推—单推式） 这种
方式是对丝杠进行预拉伸安装。这样做的好处是：减少丝 杠因自重引起的弯曲变形；在推力轴承预紧力大于丝杠最 大轴向载荷1/3的条件下，丝杠拉压刚度可提高四倍；丝杠 不会因温升而伸长，从而保持丝杠的精度。
两端装双重轴承（止推轴承+深沟球轴承）为提
高刚度，丝杆两端采用双重支承，如止推轴承和深沟 球轴承，并施加预紧拉力。这种结构方式可使丝杆的 热变形转化为止推轴承的预紧力。
滚珠线轨安装方式
单只 线轨 装配 图
双只 线轨 装配 图
三：滚珠丝杆
Ball screw
滚珠丝杆介绍
因为滚珠丝杠是滚动运动，与滑动丝杠相比效率较高，所以回转运动转化为直线运动、 直线运动转化为回转运动效率可达到 η=88%~96%。另经磨削加工的精密滚珠丝杠，因为 是精密加工，可以达到微米级的进给精度。 在用做升降传动机构时，需要采取制动等措施。
安装非常方便，使用寿命长，在很多机械 上使用，是最常见的缓冲器； 3) 橡胶缓冲器 这种缓冲器价格低，抗压力能 力弱，使用寿命短； 4) 弹性缓冲器 对环境无要求，恶劣环境下可 使用，反应力度大，所占空间大，适用于2 米每秒的起重机中； 5) 液气缓冲器 性能最佳，是液压缓冲器的改 良品种； 6) 弹性胶泥缓冲器 性能优良，结构设计简单， 质量可靠，完全依靠弹性胶泥的缓冲力， 常年无需防护；
步进电机和交流伺服电机性能比较
一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36° m德国百格拉
3)产品特点不同 梯形丝杠的特点是成本低,能够自锁，应用于要求精度较低的一些机床，如升降机等工业设备。
四：伺服电机选型计算
Servo motor
伺服电动机
伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。 伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电 时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度 输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着 转矩的增加而匀速下降。
2)工作原理不同 梯形丝杠是依靠丝母与丝杠之间的油膜产生相对滑动工作的，滑动摩擦从而完成直线运动。摩擦力大易 磨损而且传动副存在间隙，反向旋转时有空位，精度低
滚珠丝杠的工作原理为：当丝杠作为主动体时，滚珠丝杆是高副机构，运动件都淬火到极高硬度，传动精度高，摩擦力小， 不易磨损，寿命长，配合件无间隙，广泛应用在精密机械
滚珠丝杆钢球循环机构
内 回球器式 循 环
优点:返回通道短,一个循环只有一圈钢球,流畅性好, 摩擦损失小,效率高,径向尺寸小,刚性好
缺点:返向器钢球返回通道的曲面加工复杂
a. 适用于高灵敏、高精度的进给 系统，不宜用于重载传动中。
b. 预载小
端盖式
外 循
螺旋槽式
环
优点: 结构紧凑,工艺性好 缺点: 循环回路长,流畅性差,钢球通过短槽时易卡住
调压阀：调节压力高低；消除上流 压力的波动影响，保证输出压力 稳定；
给油器：无需润滑的元件可以不给 油,但是一旦给油后就不得中途停 止供油，同时，要防止冷凝水进 入元件内，以免冲洗掉润滑油。
过滤器
调压阀
给油器
电磁控制阀选型标准
➢I接头和Y接头 ➢鱼眼接头 ➢浮动接头
气缸配件接头选择
普通的机构连接用， 不能承受偏心负载
密封件材质
特点
TPU
耐磨性能更好，可用于重负载型气缸摆动安装时，气缸使用寿 命更长，有一定的刮尘作用（粉尘较多或有金属颗粒不能使用， 请联系我们），还可耐移印机行业的油墨
NBR 普通气缸，用于一般性工作环境
氟橡胶 耐高温性气缸，该类型的气缸可在200度的环境中正常使用
过滤器：除去压缩空气中的固态杂 质、水滴和污油滴等。不能除去 气态的水、油；
类型 垫片 式 圆螺 母式 齿差 式
特点 结构简单,装拆方便,刚度高,但不易实现精确调整,螺纹滚道有磨损时,不能随时 消除间隙和预紧。适用于重载传动和一般精度要求的场合 结构紧凑,工作可靠,调整方便。但容易松动,不够准确。一般用于刚度要求不高 及需要随时调整预紧力的场合
调整精度较高,要求 s 较小时,所需齿数较多,结构尺寸较大,且齿圈的模数 m 较
基本静额定负荷(Co):
所谓基本静额定负荷是指在负荷方向和大小均等的状态下，在受到最大应力的接触面处，钢珠与 滚道表面的总永久变形量恰为钢珠直径万分之一时的静负荷。
静安全系数 （ fsl )
计算滑块最大负荷时要确认选用的直线导轨静安全系数应该超过推荐表中所列值。如果所选用的直线导轨 副刚性不足，可以提高预压力，加大选用尺寸或增加滑块数来提高刚性。 静安全系数定义为静额定负荷与工作负荷的比值。
预压力：
所谓预压力是预先给予钢珠负荷力，利用钢珠与珠道之间负向间隙给予预压，这样能够提 高直线导轨的刚性和消除间隙。
按照预压力的大小可以分为不同的预压等级。如台湾上银公司（HIWIN）提供六种标准预 压，预压力从有间隙到0.13C不等。 C值为动额定负荷。
基本动额定负荷（C）
所谓基本动额定负荷是指一批相同规格的直线导轨副，在负荷方向和大小均等的 状态下，经过运行50km后，90%的直线导轨其滚道表面不产生疲劳损坏（剥离或点蚀）时的最 高负荷。
④采用能锁住某一方向传动的超越离合器。 3) 安全装置 垂直安装的滚珠螺旋传动，容易发生螺母从丝杠螺纹滚道上脱,在设
计时应考虑设置防止螺母脱出的安全装置，如限位挡块或安全制动器等。 4) 控制升温 设计时应注意时滚珠丝杠传动远离热源，并采用油浴,气冷等方法减小温升,
以减少丝杠的热变形；或在安装时对丝杠进行预拉伸,以抵消运行时因发热
消除轴向间隙的调整预压方式
滚珠丝杠副中的间隙对传动精度影响较大。当精度要求不高时，可采用单螺母，并对丝 杠和螺母进行选配，或进行预压以减小配合间隙。当精度要求较高时，常采用双螺母，通 过调整两个螺母间的轴向位置，以消除轴向间隙，并进行预紧，提高传动的定位精度、重 复定位精度及轴向刚度。预压力一般约取最大轴向载荷的1/3。以基本额定动负荷（Ca)的 10%作为最大预压负荷基准；
缓冲形 式
简图
缓冲原理
适合气缸
固定缓 冲
在活塞或前后盖上 适用于气缸速度小于 加装橡胶垫片，吸 750mm/s的中小型气
收冲击能量 缸及单动气缸
适用于气缸速度不大
控制缓冲端气体流 于500mm/s的大中型
气缓冲
出速度，通过背压 气缸及速度不大于
完成缓冲
1000mm/s的中小型气
➢如使用环境温度较高时，请选择密封件材质缸为氟橡胶；
后引起的丝杠伸长。 5) 密封与润滑 如在螺母两端加密封圈或采用伸缩套,防尘罩等 ，注意合理润滑,以延长滚珠
螺旋传动的使用寿命 。
1） 导程精度选择 如为满足定位精度要求±0.3mm / 1000 mm
必须选择 ±0.090mm / 300 mm 以上的导程精度，参考精度等级 表选择：C7 级； 2） 丝杆导程的选择, 如驱动马达额度转述 3000 min ¯¹,最高速度 为 1m/s, 螺杆的导程为
气缸与之相关的计算公式
• 1.气缸耗气量计算
公式1
公式2
Q / Qmax—— 气缸的最大耗气量 L/min D —— 缸径 cm Vmax: 气缸的最大速度 mm/s S ——气缸行程（cm) t —— 气缸一次夹紧（或松开）动作时间(sec), P —— 使用压力 （Mpa） 气缸的耗气量还包括非工作容积（如气缸内气管等），所以 需将耗气量计算结果乘以经验值：1.25~2.0; (一般取值2.0）
小,联接刚度较差,适用于高精度传动场合
1.定位精度
滚珠螺杆的精度中，导程精度、系统的刚性是主要的影响因素，其他主要有温度而产生的 热变形，安装面的精度等方面。
滚珠丝杆螺母副预压方式
双螺母垫片调整法（中间加垫片）图例
双螺母螺纹消隙图例
错位预压方式
齿差式消隙图例
双螺母垫片调整法（端部加垫片）
定压预压方式
固定－自由式
滚珠丝杆安装方式
固定－支撑式
一端装止推轴承 ，这种安装方式的承载能力小， 轴向刚度低，仅适应于短丝杆。
一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承 ，滚珠丝杆较长时， 一端装止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。为了减 少丝杆热变形的影响，止推轴承的安装位置应远离热源。
固定－固定式
固定－固定式（丝母旋转，丝杆固定）
Cylinder
气源处理：各规格多联件、调压/给油 器
辅助元件：各类管接头、油压缓冲 器、PU管等
气缸制造商 1) 亚德客 (国内） 2) SMC （亚洲） 3) FESTO (欧洲） 4) Park 、力士乐 (美国）
缸径的大小直接影响的是气缸出力的大小 在选择缸径大小时，请确认以下三个使用条件
二：直线线轨
Straight track
上银线轨 HIWIN
HG 系列： 重负荷型滚珠线性滑轨 EG 系列： 低组装型滚珠线性滑轨（一般自动化设置，通用性强） WE系列： 宽幅型滚珠线性滑轨 MGN/MGW系列：微小型滚珠线性滑轨 PM系列： 轻量化微小型线性滑轨 QH系列： 静音式重负荷型滚珠线轨 QW系列： 静音式宽幅型滚珠线轨 RG系列： 滚柱型线轨（重型设备） QR系列： 静音型滚柱型线轨 E2系列： 自润滑型线轨 (自带润滑装置） PG系列：定位型线滑轨 SE系列：金属端盖型线性滑轨（半导体制造，热处理，真空环境）
1、确定负载的大小
包括工件、夹具、导杆等可动部分的重量。
v
2、选定使用的空气压力
供应气缸的压缩空气压力。
3、活塞杆动作方向及作动速度 确定气缸作动方向（上、下、水平）。
气缸实际出力=最大理论出力* η
对于静载荷（夹紧、低速铆合）， η ≤70%； 对气缸速度在50 ~500mm/s内的水平或垂直运动， η ≤50%; 对于气缸速度在500mm/s以上， η ≤30%
精度等级： C
H
P
SP
UP
普通
高
精密
超精密 超高精密
直线导轨的选用
通常，直线导轨副的选用必须根据使用条件、负载能力、和预期寿命选用。所谓使用条件主要是指应 用何种设备、精度要求、刚性要求、负荷方式、行程、运行速度、使用频率、使用环境等因素。根据 条件选择对应的合适产品系列。各个直线导轨的生产厂家都对其产品进行了合适的系列划分。
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丝杆配件
丝杆支撑单元
螺母座
梯形丝杆与滚珠丝杆对比
梯形丝杠和滚珠丝杠主要区别分为三点
1)结构不同 梯形丝杠的结构简单、不复杂，主要是由螺杆和螺母组成，安装简单方便，但精度要求达不到。 而滚珠丝杠则是由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成，结构复杂，安装要求高，但精度高， 并已逐渐替代梯形丝杠的使用。
优点: 结构简单,制造方便,承载能力大 缺点: 钢球流畅性较差,挡珠器较易磨损
a. 适用于高导程； b. 只可作单螺母 c. 预载中等
a. 较多应用于小型滚珠丝杠。
插管式
优点: 结构简单,工艺性好,钢球的流畅性好,应用较广 缺点: 凸出式的插管凸出于螺母外部,径向尺寸较大
a. 可适用的螺杆外径、导程广泛； b. 规格齐全 c. 预载较大