1、3.1.3.1.機械系統(tǒng)部件的設(shè)計要求機械系統(tǒng)部件的設(shè)計要求3.2.3.2.機械傳動部件的選擇與設(shè)計機械傳動部件的選擇與設(shè)計3.3.3.3.導向支承部件的選擇與設(shè)計導向支承部件的選擇與設(shè)計3.4.3.4.旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設(shè)計旋轉(zhuǎn)支承的選擇與設(shè)計3.5.3.5.軸系部件的選擇與設(shè)計軸系部件的選擇與設(shè)計3.6.3.6.聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器選擇3.7.3.7.機電一體化系統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品產(chǎn)品)的機座或機架的機座或機架3.8.3.8.機電一體化系統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)傳動系統(tǒng)設(shè)計實例傳動系統(tǒng)設(shè)計實例第三章第三章 機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計3.1.3.1.機械系統(tǒng)部件的設(shè)計要求機械系統(tǒng)

2、部件的設(shè)計要求第三章第三章 機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計 機電一體化系統(tǒng)對機械系統(tǒng)要求：機電一體化系統(tǒng)對機械系統(tǒng)要求：較高的定位精度較高的定位精度，良好的動態(tài)響應特性良好的動態(tài)響應特性( (響應要快、穩(wěn)定性要好響應要快、穩(wěn)定性要好) )。 典型機電一體化系統(tǒng)通常包括：控制部件、接口電典型機電一體化系統(tǒng)通常包括：控制部件、接口電路、功率放大電路、執(zhí)行元件、機械傳動部件、導向支承部路、功率放大電路、執(zhí)行元件、機械傳動部件、導向支承部件和檢測傳感部件等。件和檢測傳感部件等。機械系統(tǒng)的組成機械系統(tǒng)的組成減速裝置傳動部件軸系機架支承部件減速裝置傳動部件軸系機架支承部件減速裝置傳動部件

3、軸系機架支承部件減速裝置傳動部件軸系機架或箱體支承部件減速裝置傳動部件軸系機架支承部件絲杠螺母副蝸輪蝸桿副線性傳動部件帶輪鏈輪等非線性傳動部件連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)等絲杠螺母副蝸輪蝸桿副線性傳動部件帶輪鏈輪等連桿機構(gòu)非線性傳動部件凸輪機構(gòu)等導向支承部件（導軌）旋轉(zhuǎn)支承部件4(1)(1)采用低摩擦阻力采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支承部件；的傳動部件和導向支承部件；(2)(2)縮短傳動鏈縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度；，提高傳動與支承剛度；(3)(3)選用最佳傳動比選用最佳傳動比，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減小等，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減小等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，盡可能提高加效到執(zhí)行元件輸出

4、軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，盡可能提高加速能力。速能力。(4)(4)縮小反向死區(qū)誤差縮小反向死區(qū)誤差。(5)(5)改進支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高剛性改進支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以提高剛性、減少振動、減少振動、降低噪聲。降低噪聲。 對機械系統(tǒng)要求：對機械系統(tǒng)要求：低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當?shù)淖枘岜雀咧C振頻率、適當?shù)淖枘岜鹊取５取２扇∫韵麓胧翰扇∫韵麓胧?3.2.1.3.2.1.機械傳動部件及其功能要求機械傳動部件及其功能要求 機械傳動部件機械傳動部件主要功能：傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。主要功能：傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 機械傳動部件是機械傳動部件是（轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速）變換器

5、，（轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速）變換器，使執(zhí)行元使執(zhí)行元件與負載在件與負載在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速得到最佳匹配得到最佳匹配。 機械傳動部件的機械傳動部件的傳動類型、傳動方式、傳動剛度和傳動類型、傳動方式、傳動剛度和傳動可靠性傳動可靠性對系統(tǒng)的對系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應性精度、穩(wěn)定性和快速響應性有影響。有影響。 設(shè)計和選擇設(shè)計和選擇傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大運動平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動部件。的傳動部件。3.2.機械傳動部件的選擇與設(shè)計機械傳動部件的選擇與設(shè)計機機械械傳傳動動（棉繩索、麻繩索、滌綸繩索、鋼絲繩索）（棉繩索、麻繩索、滌綸繩索、鋼絲繩索

6、）（V V帶傳動、平帶傳動、同步帶傳動、多楔帶傳動）帶傳動、平帶傳動、同步帶傳動、多楔帶傳動）帶傳動帶傳動繩傳動繩傳動（定傳動比和變傳動比摩擦輪、（定傳動比和變傳動比摩擦輪、 定傳動比摩擦輪又分圓柱平、定傳動比摩擦輪又分圓柱平、 圓柱槽和圓錐摩擦輪）圓柱槽和圓錐摩擦輪）摩擦輪傳動摩擦輪傳動齒輪傳動齒輪傳動 （短節(jié)距滾子鏈、雙節(jié)距滾子鏈、（短節(jié)距滾子鏈、雙節(jié)距滾子鏈、鏈傳動鏈傳動 套筒鏈、重載傳動用彎板滾子鏈、套筒鏈、重載傳動用彎板滾子鏈、 齒形鏈、銷合鏈、無級變速鏈）齒形鏈、銷合鏈、無級變速鏈）螺旋傳動螺旋傳動 （滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動）（滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動）諧波傳動諧波傳動 （波

7、發(fā)生器（波發(fā)生器+ +柔輪柔輪+ +剛輪）剛輪）多點嚙合柔性傳動多點嚙合柔性傳動摩摩擦擦傳傳動動嚙嚙合合傳傳動動（直齒（直齒、斜齒斜齒、人字齒人字齒、曲線齒）曲線齒） 內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)外嚙合齒輪機構(gòu)外嚙合齒輪機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪機構(gòu)機構(gòu)斜齒輪斜齒輪直齒輪直齒輪斜齒圓柱齒輪斜齒圓柱齒輪機構(gòu)機構(gòu)人字齒輪人字齒輪機構(gòu)機構(gòu)交錯軸斜齒輪機構(gòu)交錯軸斜齒輪機構(gòu)直齒錐齒輪直齒錐齒輪曲線齒錐齒輪曲線齒錐齒輪 傳動比準確、傳動平穩(wěn)傳動比準確、傳動平穩(wěn) 圓周速度范圍大（高達圓周速度范圍大（高達300 m/s300 m/s） 傳動功率范圍大（幾瓦傳動功率范圍大（幾瓦1010

8、萬千瓦）萬千瓦） 可實現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯軸之間的傳動。可實現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯軸之間的傳動。缺點：制造和安裝精度高，加工成本高、不宜遠缺點：制造和安裝精度高，加工成本高、不宜遠距離傳動距離傳動3.2.1.2.蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)蝸輪蝸桿傳動特點：蝸輪蝸桿傳動特點：(1)(1)速比大速比大 (2)(2)傳動平穩(wěn)傳動平穩(wěn)(3)(3)有自鎖作用有自鎖作用 (4)(4)效率低效率低 蝸輪蝸桿傳動速比蝸輪蝸桿傳動速比 i = n1 / n2 = z2 / z1圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動錐蝸桿傳動錐蝸桿傳動 鏈傳動是由兩個具有特鏈傳動是由兩個具有特殊齒形的鏈輪和一條

9、撓性的殊齒形的鏈輪和一條撓性的閉合鏈條所組成的。依靠閉合鏈條所組成的。依靠鏈鏈和鏈輪輪齒的嚙合和鏈輪輪齒的嚙合而傳動，而傳動，無彈性滑動與打滑現(xiàn)象無彈性滑動與打滑現(xiàn)象 。3.2.1.3.鏈傳動機構(gòu)鏈傳動機構(gòu)鏈傳動特點：鏈傳動特點：1)1)瞬時傳動比不恒定，但瞬時傳動比不恒定，但能保能保證準確的平均速比。證準確的平均速比。2) 2) 可以在兩軸中心相距較遠的可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力。情況下傳遞運動和動力。3)3)傳動效率高、鏈輪軸徑向壓傳動效率高、鏈輪軸徑向壓力較小、結(jié)構(gòu)較緊湊、安裝精度力較小、結(jié)構(gòu)較緊湊、安裝精度要求低；要求低；4 4）鉸鏈易磨損，使鏈條的節(jié)距）鉸鏈易磨損，

10、使鏈條的節(jié)距變大，造成脫鏈現(xiàn)象。變大，造成脫鏈現(xiàn)象。 鏈傳動鏈傳動適宜平行軸同向回適宜平行軸同向回轉(zhuǎn)傳動，不宜在載荷變化大場合轉(zhuǎn)傳動，不宜在載荷變化大場合使用使用。3.2.1.4.帶傳動機構(gòu)帶傳動機構(gòu) 帶傳動是帶傳動是用撓性傳動用撓性傳動帶做中間體而靠摩擦力工帶做中間體而靠摩擦力工作作的一種傳動。帶傳動的的一種傳動。帶傳動的速比計算公式為：速比計算公式為： i n1/n2 D2/D1帶傳動的特點：帶傳動的特點：1) 1) 可用于兩軸距離較遠的傳動；可用于兩軸距離較遠的傳動；2) 2) 帶本身具有彈性，可以緩和沖帶本身具有彈性，可以緩和沖擊和振動，傳動平穩(wěn)，無噪聲；擊和振動，傳動平穩(wěn)，無噪聲；3

11、) 3) 當機器過載時，帶在輪上打滑；當機器過載時，帶在輪上打滑；4) 4) 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝維護結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝維護方便，帶損壞后易更換；方便，帶損壞后易更換；5) 5) 結(jié)構(gòu)不夠緊湊；結(jié)構(gòu)不夠緊湊；6) 6) 不能保證準確的傳動速比；不能保證準確的傳動速比；7) 7) 需要施加張緊力，軸及軸承受需要施加張緊力，軸及軸承受到的不平衡徑向力較大；到的不平衡徑向力較大；8) 8) 帶的壽命較短；帶的壽命較短；16機器人關(guān)節(jié) 同步帶傳動 、 雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)、 雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)特征特征：作用作用：整周回轉(zhuǎn)運動整周回轉(zhuǎn)運動往復擺動往復擺動 特征特征: :

12、作用作用：機車車輪聯(lián)動機構(gòu)機車車輪聯(lián)動機構(gòu)AB = CDBC = AD攝影平臺升降機攝影平臺升降機構(gòu)構(gòu)天平機構(gòu)天平機構(gòu)特征特征：特例：等腰梯形機構(gòu)特例：等腰梯形機構(gòu) 汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu) 2.平面連桿機構(gòu)的特點平面連桿機構(gòu)的特點 1.優(yōu)點優(yōu)點:n桿狀構(gòu)件桿狀構(gòu)件,可以傳遞較遠距離的動作可以傳遞較遠距離的動作n低副低副,可以承受很大的載荷可以承受很大的載荷n曲線形式的多樣性曲線形式的多樣性n運動形式的多樣性運動形式的多樣性 2.缺點缺點:n產(chǎn)生慣性力產(chǎn)生慣性力;n設(shè)計較困難設(shè)計較困難凸輪機構(gòu)的適用場合凸輪機構(gòu)的適用場合廣泛用于各種機械，特別是廣泛用于各種機械，特別是自動機械、自動控制裝置和裝

13、配自動機械、自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線。生產(chǎn)線。 凸輪機構(gòu)的優(yōu)點凸輪機構(gòu)的優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠，可以使從動件準確實現(xiàn)各種預期可以使從動件準確實現(xiàn)各種預期的運動規(guī)律，還易于實現(xiàn)多個運的運動規(guī)律，還易于實現(xiàn)多個運動的相互協(xié)調(diào)配合。動的相互協(xié)調(diào)配合。 凸輪機構(gòu)的缺點凸輪機構(gòu)的缺點 凸輪輪廓與從動件之間是高凸輪輪廓與從動件之間是高副接觸，易于磨損。副接觸，易于磨損。內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)自動機床進刀凸輪機構(gòu)自動機床進刀凸輪機構(gòu) 凸輪機構(gòu)的組成凸輪機構(gòu)的組成凸輪、從動件和機架。凸輪、從動件和機架。 3.2.1.6凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)24動力源被驅(qū)動裝置接頭接頭

14、 軟抽傳動機構(gòu)用于兩個傳動機件的軸線不在同軟抽傳動機構(gòu)用于兩個傳動機件的軸線不在同一直線上，或彼此要求有相對運動的傳動一直線上，或彼此要求有相對運動的傳動; 可以彎曲地繞過各種障礙件，遠距離傳遞回轉(zhuǎn)可以彎曲地繞過各種障礙件，遠距離傳遞回轉(zhuǎn)運動運動; 適合于受連續(xù)沖擊的場合，也適用于高速、小適合于受連續(xù)沖擊的場合，也適用于高速、小轉(zhuǎn)矩的場合轉(zhuǎn)矩的場合.摩擦傳動機構(gòu)摩擦傳動機構(gòu)利用接觸面間的摩擦力傳遞運動和動力。利用接觸面間的摩擦力傳遞運動和動力。圓柱平摩擦傳動機構(gòu)圓柱平摩擦傳動機構(gòu)圓柱槽摩擦傳動機構(gòu)圓柱槽摩擦傳動機構(gòu)圓錐摩擦輪機構(gòu)圓錐摩擦輪機構(gòu)滾輪圓盤式摩擦傳動機構(gòu)滾輪圓盤式摩擦傳動機構(gòu)26 一

15、種傳動機構(gòu)可滿足一項或同時滿足幾項功能要求一種傳動機構(gòu)可滿足一項或同時滿足幾項功能要求。27機電一體化技術(shù)的發(fā)展對傳動機構(gòu)提出三方面要求：機電一體化技術(shù)的發(fā)展對傳動機構(gòu)提出三方面要求： (1)(1)精密化精密化：對某種機電系統(tǒng)：對某種機電系統(tǒng)( (產(chǎn)品產(chǎn)品) )，提出適當?shù)模岢鲞m當?shù)木芏纫螅痪芏纫螅?(2)(2)高速化高速化：產(chǎn)品工作效率的高低，直接與機械傳：產(chǎn)品工作效率的高低，直接與機械傳動部件的運動速度相關(guān)；動部件的運動速度相關(guān)； (3)(3)小型、輕量化小型、輕量化：隨著機電系統(tǒng)：隨著機電系統(tǒng)( (產(chǎn)品產(chǎn)品) )精密化、精密化、高速化發(fā)展，要求傳動機構(gòu)的小型、輕量化，以提高運高速化發(fā)展，要求傳動機構(gòu)的小