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1、機械制造裝備設計,林利紅 副教授 重 慶 大 學,第五節(jié) 進給傳動系設計,一.進給傳動系統(tǒng)組成及需求 （一）進給傳動與主傳動區(qū)別 1.進給運動多為直線運動，需要直線/回轉轉換。 2.進給運動數(shù)目通常大于等于2，對單動力源來說，需要運動分配機構。 3.進給功率遠小于主運動功率。進給運動的速度比較低，進給力也較小，所需的功率也小。 4.進給傳動恒扭矩傳動。,（二）進給傳動系組成,1.機械進給傳動系統(tǒng) 進給傳動系統(tǒng)包括：運動源、變速系統(tǒng)、換向機構、運動分配機構、安全機構、直線運動機構和手動操縱機構等。 進給運動與主運動共用運動源時，進給運動一般以主軸為始端，進給量表示為mmr，如車床、鉆床、鏜床。
2、進給運動有單獨的運動源時，進給運動則以電動機為始端，進給量表示為mmmin，如銑床。,2.伺服進給系統(tǒng),（三）進給傳動的基本要求 P105,二.機械進給傳動系統(tǒng)設計 1. 進給傳動是恒扭矩傳動。 2.進給傳動系中各傳動件的計算轉速是其最高轉速。 3.進給傳動的轉速圖為前疏后密結構。 4. 進給傳動的變速范圍 1/5u進2.8，變速范圍Rn14。 5.進給傳動系采用傳動間隙消除機構 為保證傳動精度和定位精度，采用齒輪、絲桿螺母傳動間隙消除機構。 6.快速空程傳動的采用 縮短進給空行程時間。 7.微量進給機構的采用（um精度） 最小進給量1um的機構：蝸桿傳動，絲桿螺母，齒輪齒條傳動。 最小進給量
3、1um的機構：彈性力傳動，磁致伸縮傳動，熱應力傳動等。,三.電器伺服進給系統(tǒng),（一）對進給伺服系統(tǒng)的要求 伺服：就是要迅速而又準確的跟蹤控制命令。 主傳動：Rn100 進給傳動：V進1mm2mm,(二)常用伺服電機,1.步進電機（脈沖電機）：唯一用于開環(huán)控制 步距角:每個指令脈沖產生的電機轉角(常量). 脈沖電機:步距角 2.交流、直流伺服電動機（必須用于閉環(huán)或半閉環(huán)控制） 3.直線電機 將電能轉化為直線運動機械能的電力驅動裝置。是適應超高速加工技術發(fā)展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動機。 從電動機到工作臺之間的一切中間傳動都沒有了，可直接驅動工作臺進行直線運動使工作臺的加減速提高到傳統(tǒng)機床的102
4、0倍，速度提高34倍。,（三）進給伺服系統(tǒng)類型,1.開環(huán)系統(tǒng) （1）概念 開環(huán)系統(tǒng)對工作臺實際位移量沒有檢測和反饋裝置。數(shù)控裝置發(fā)來的每一個脈沖由步進電動機直接變成一個轉角（步距角），再通過齒輪（同步齒形帶，滾珠絲桿螺母）帶動工作臺移動。,（2）運動計算,1）脈沖當量 2）進給速度 3）位置精度的影響因素 步進電動機轉角因素 傳動精度。 定位精度低，系統(tǒng)簡單，成本低，調試方便。適用于精度要求不高的數(shù)控機床中。,2.閉環(huán)系統(tǒng),1） 概念 2） 組成 3) 運動計算 3.半閉環(huán)系統(tǒng) 位置檢測元件，閉環(huán)之外的傳動精度。,（四）伺服進給機械結構,1.基本要求 1）采用低摩擦傳動 2）慣量匹配 3）最佳
5、傳動比 4）預緊提高整個系統(tǒng)的剛度 每個傳動付都有間隙要消除,2.機械部件設計,2個公式。機械傳動部件主要指齒輪和絲桿螺母傳動副。 （1）最佳傳動比的確定 開環(huán)系統(tǒng)： 閉環(huán)系統(tǒng)：,（2）齒輪傳動付間隙的消除,1）剛性調隙法 偏心軸套調整法:電機是通過偏心軸套安裝在箱體上，轉動偏心軸套可一定程度的消除因齒厚誤差和中心距誤差引起的齒側間隙，結構簡單，但不能消除因齒輪偏心誤差引起的齒側間隙。 變齒厚調整法：加工齒輪的時候，將假想的分度圓柱面修正為帶有小錐度的圓錐面，使其齒厚在軸向稍有變化，裝配時改變墊片的厚度，調整齒輪對的軸向相對位置，從而消除齒側間隙。 斜齒輪軸向墊片調整法：將一個斜齒輪制成2半，
6、并在其中加一個墊片，將3者裝成一體，加工出齒形。裝配時改變調整墊片的厚度，使2片薄齒輪的螺旋線錯位，使其左右齒面分別與寬齒輪齒槽的左右齒面貼緊，達到消除側隙的目的。,2）柔性調隙法(雙片直齒輪錯齒調整法 ),將薄片齒輪1，2套裝在一起，同另一個寬齒輪3相嚙合。齒輪1，2端產生相對轉動，即錯齒。使2片齒輪的左右齒面分別貼緊在寬齒輪的左右齒面上，消除齒側間隙。 彈簧預緊力的大小可通過螺母來調節(jié)。,（3）滾珠絲桿及支承,是回轉運動與直線運動相互轉換的傳動裝置。在滾道裝入滾珠。當絲杠相對螺母旋轉時，滾珠在螺旋滾道內滾動，迫使二者發(fā)生軸向相對位移。由于滾珠的存在，絲杠和螺母之間是滾動摩擦，滾珠之間是滑動
7、摩擦。具有以下特點： 1）摩擦損失小，傳動效率高。傳動效率可達0.920.96。 2）運動靈敏，低速時無爬行。由于主要存在的是滾動摩擦，動、靜摩擦系數(shù)都很小，而且其差值很小，因而啟動轉矩小，動作靈敏，即在低速情況下也不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 3）軸向剛度高，反向定位精度高?？梢韵z杠和螺母之間的間隙并實現(xiàn)滾珠的預緊。 4）傳動具有可逆性，不能自鎖。由于摩擦系數(shù)小，不能自鎖，因而使該機構的傳動具有可逆性。 滾珠絲杠主要承受軸向載荷，因此對絲杠軸承的軸向精度和剛度要求較高。,滾珠絲桿常用滾動軸承,角接觸球軸承 雙向推力圓柱滾子軸承滾針軸承 絲杠的支承軸承應采用滾珠絲桿專用軸承，這是一種特殊的向心推力球
8、軸承，其接觸角增大到60度，出廠時已調好預緊力，使用方便。若采用通用軸承，會增加軸承支座的結構尺寸，增加軸承的摩擦力和發(fā)熱。 絲杠兩端軸承座孔與滾珠螺母座孔應保證嚴格的同軸度，同時要保證滾珠螺母與座孔的配合良好以及孔對端面的垂直度，保證軸承支座和螺母支座的整體剛度、局部剛度和接觸剛度等。,滾珠絲桿支承,1）一端固定，一端自由（短絲杠和豎直絲杠） 2）一端固定，一端簡支（較長絲杠的臥式安裝絲杠） 3）兩端固定 （要求高拉壓剛度的場合）,角接觸球軸承（兩端固定）,旋轉右端螺母拉伸絲杠,雙向推力圓柱滾子軸承滾針軸承（一端固定，一端簡支）,（五）滾珠絲桿副間隙調整及預緊,1.概念 1）軸向間隙概念P115 2）雙螺母調隙原理,墊片調整式,通過改變墊片的厚薄來改變2個螺母之間的軸向距離，實現(xiàn)軸向間隙的消除和預緊。 齒差式：調整時，先取下兩個內齒圈，然后使兩個圓柱齒輪沿相同方向轉過K個齒，再裝入內齒圈，鎖緊兩圓柱齒輪。,滾珠絲杠的預拉伸,提高拉壓剛度和補償絲杠的熱變形。,
【重慶大學機械裝備制造】第三章第五節(jié)（重點）
