精密仪器设计10第四章2.ppt

1、 了解精密仪器常用的机械机构(传动机构、导向机构、执行机构)的作用、组成、特点及设计方法。掌握精密仪器常用的传动机构、导向机构、执行机构的结构分析方法。本章基本内容本章基本内容一、机械传动机构一、机械传动机构二、导向部件三、精密执行机构第一节第一节 机械传动机构机械传动机构1、基本概念 2、齿轮传动副3 3、螺旋传动副、螺旋传动副4 4、连杆机构、连杆机构5 5、凸轮机构、凸轮机构6 6、分析举例、分析举例三、螺旋传动副三、螺旋传动副利用螺杆和螺母的相对运动传递动力和运动的一种传动装置。（1）螺旋传动的分类）螺旋传动的分类 （2）主要参数）主要参数 （3）滑动螺旋传动的特点）滑动螺旋传动的特点

2、 （4）滚）滚动螺旋传动的结构和特点动螺旋传动的结构和特点 （5）螺旋传动设计螺旋传动设计 1、螺旋传动的分类、螺旋传动的分类根据作用分根据作用分：传力螺旋传力螺旋：用于传递动力传递动力，其特点是需要承受较大的载荷，传动精度要求较低，有的甚至对相对位移无精度要求。主要要求具有足够的强度足够的强度，如仪器底座的调节螺旋或起重螺旋等。测量螺旋测量螺旋（又称示数螺旋）：用于精确地传递相对运动或相对位移精确地传递相对运动或相对位移的螺旋传动，其特点是传动时只须克服摩擦力力矩和较小的附加阻力矩，其传动误差直接影响仪器的工作精度，因此对测量螺旋传动的主要要求是传动精度高，回差小，运动灵活精度高，回差小，运

3、动灵活。如千分尺的螺旋、大工显X、Y工作台的螺旋。一般传动螺旋一般传动螺旋：用于精密仪器中某些构件的传动或精确定位。当用于定位时，要求定位后螺旋不松动，故其螺旋角必须很小，以保证自锁。滑动螺旋传动滑动螺旋传动：最常用。滚动螺旋传动滚动螺旋传动：适用于传动精度、灵敏度要求高的场合。新型螺旋传动新型螺旋传动：如静压螺旋传动，谐波螺旋传动等。根据接触表面的摩擦性质分根据接触表面的摩擦性质分根据相对运动分根据相对运动分（1）螺母固定螺杆转动并移动（2）螺杆转动螺母移动（3）螺母转动螺杆移动（4）螺杆固定螺母转动并移动 2、主要参数、主要参数 大径大径d：螺纹的最大直径，即与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合

4、的假想圆柱面的直径。小径小径d1：螺纹的最小直径，与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。在强度计算中作为螺杆危险截面的计算直径。中径中径d2：通过螺纹轴向截面内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱面的直径。它是用来确定螺纹几何量参数和配合性质的直径。螺距螺距P：相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。导程导程s：在同一条螺旋线上相邻两螺纹牙之间的距离。螺旋线数为n，s=np。牙型角牙型角：在轴向剖面内螺纹牙两侧边的夹角。l相互配合的内外螺纹的牙型相同，即有相同的相互配合的内外螺纹的牙型相同，即有相同的p/s、。l用于传动的内螺纹的大径和小径要大于或等于外螺纹用于传动的内螺纹的大径和小径

5、要大于或等于外螺纹的大径和小径。的大径和小径。l影响螺旋传动精度的参数是螺距误差和牙型角误差，影响螺旋传动精度的参数是螺距误差和牙型角误差，中径误差产生的螺纹间隙。中径误差产生的螺纹间隙。传动精度高传动精度高牵引力大牵引力大能自锁能自锁效率低效率低，易磨损，低速易磨损，低速螺母移动量l与螺杆转角的关系：传动系数 ，即螺杆转动一周，螺母移动一个导程。3、滑动螺旋传动的特点、滑动螺旋传动的特点 降速传动比大降速传动比大，从而大大缩小了传动链。2sl sdldi2滚动滚动4、滚动螺旋传动的结构、滚动螺旋传动的结构 滚珠丝杠螺母副1-螺杆(丝杠)2-滚珠 3-返回装置 4-螺母外循环内循环滚珠丝杠螺母

6、副4、滚动螺旋传动的特点、滚动螺旋传动的特点 传动效率高传动效率高：90%以上 传动精度高传动精度高 工作寿命长工作寿命长，耐磨损耐磨损，维护简单维护简单 不能自锁不能自锁 结构复杂结构复杂，工艺性差，体积大，成本高。工艺性差，体积大，成本高。5、其它螺旋传动、其它螺旋传动n静压螺旋静压螺旋n谐波螺旋谐波螺旋流体摩擦流体摩擦5、其它螺旋传动、其它螺旋传动n静压螺旋静压螺旋n谐波螺旋谐波螺旋流体摩擦流体摩擦刚轮螺母刚轮螺母波发生器波发生器柔轮螺杆柔轮螺杆滚动摩擦滚动摩擦6、螺旋传动设计螺旋传动设计 目前螺旋传动副已标准化，在设计时根据需要进行选用选用。（1）传动形式传动形式的选择。（2）螺纹主要

7、参数主要参数的选择。（3）进行耐磨性、刚度、稳定性、强度的计算和校核耐磨性、刚度、稳定性、强度的计算和校核。（4）进行传动误差的计算，校核传动的精度精度，并设计结构以减少或消除传动误差（轴向间隙）。调整间隙调整间隙1：垫片调整间隙法：垫片调整间隙法1、2单螺母 3螺母座 4调整垫片调整间隙调整间隙2：齿差调整间隙法：齿差调整间隙法1、2单螺母 3、4内齿轮调整间隙调整间隙3：螺纹调整间隙法：螺纹调整间隙法1、2单螺母 3平键 4调整螺母 5锁紧螺母四、连杆机构四、连杆机构（1）组成）组成（2）分类）分类（3）特点）特点（4）四连杆机构）四连杆机构 1、组成、组成:四连杆四连杆AB-连架杆连架杆

8、BC-连杆连杆CD-连架杆连架杆AD-机架机架连架杆：连架杆：直接与机架相连的构件，有两种形式：曲柄：曲柄：整周回转。摇杆：摇杆：在一定角度范围内摆动。连杆：连杆：用来联系机构的原动件和从动件，不直接与机架相连的中间构件。2、分类、分类 按运动形式：空间连杆、平面连杆按运动形式：空间连杆、平面连杆.按构件数目：四、五、六按构件数目：四、五、六连杆连杆.3、特点、特点 1）磨损轻，承载大磨损轻，承载大，用于重型机械。结构简单简单，制造简单。2）实现不同的运动形式。实现不同的运动形式。3）实现复杂的运动轨迹。实现复杂的运动轨迹。4）增力，扩大行程。增力，扩大行程。5）设计比较繁难。多数情况下只能近

9、似满足设计要求（运动规律和轨迹）。6）运动链长，累计误差大，效率低。7）不宜做高速传动。4、四连杆机构、四连杆机构1）基本形式曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。双曲柄机构双曲柄机构。双摇杆机构。双摇杆机构。搅拌机4、四连杆机构、四连杆机构天平机车车轮1）基本形式曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。双曲柄机构双曲柄机构。双摇杆机构。双摇杆机构。(平行四边形机构平行四边形机构)4、四连杆机构、四连杆机构鹤式起重机飞机起落架1）基本形式曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构。双曲柄机构双曲柄机构。双摇杆机构。双摇杆机构。四连杆机构的演化四连杆机构的演化 改变改变某些某些构件的形状构件的形状、相对长度相对长度、尺寸尺寸或或选择不同的

10、选择不同的构件做机架构件做机架，从而不仅满足运动方面的要求，而且改善受，从而不仅满足运动方面的要求，而且改善受力状况，满足设计上的需要。如改变构件的形状、相对尺力状况，满足设计上的需要。如改变构件的形状、相对尺寸的演化：曲柄摇杆寸的演化：曲柄摇杆正弦机构正弦机构 四连杆机构有曲柄的条件四连杆机构有曲柄的条件 当a d时，(A)BCD：cbda四连杆机构有曲柄的条件四连杆机构有曲柄的条件 当a d 时，(A)BCD：(A)B”C”D：则：同理，当a d 时，得：条件为 1）连架杆和机架中必有一最短杆（连杆不应最短）。2）最短杆与最长杆之长度和小于其它两杆长度之和。cbdabcadbacacdbd

11、cbadcdbabdca五、凸轮机构五、凸轮机构（1）组成）组成（2）特点）特点（3）分类）分类（4）推杆的运动规律（凸轮设计）推杆的运动规律（凸轮设计）1、凸轮组成、凸轮组成1 1、凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的、凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件。常作等速转动，也有作往复构件。常作等速转动，也有作往复摆动或直线运动。摆动或直线运动。2 2、推杆：被凸轮直接推动的构件，、推杆：被凸轮直接推动的构件，可作往复直线运动，摆动。可作往复直线运动，摆动。3 3、机架。、机架。车床进刀机构车床进刀机构内燃机的配气机构内燃机的配气机构2、凸轮特点、凸轮特点优点：只要适当地设计凸轮的轮廓曲线，就可使推杆得到各优点

12、：只要适当地设计凸轮的轮廓曲线，就可使推杆得到各种预期的运动规律，机构紧凑。种预期的运动规律，机构紧凑。缺点：凸轮与推杆间为点或线接触，易磨损缺点：凸轮与推杆间为点或线接触，易磨损 传动力小。传动力小。3、凸轮分类、凸轮分类按凸轮形状分按凸轮形状分：盘形凸轮盘形凸轮：具有变化向径的盘形构件，当其绕固定轴转动时，推杆在垂直凸轮轴的平面内运动。特点：结构简单，推杆行程不能太大（否则凸轮径向尺寸变化过大，不利于工作）。特例：移动凸轮：盘轴，凸轮作往复直线运动。圆柱凸轮圆柱凸轮：圆柱面上开有曲线的凹槽或在其端面上作曲线轮廓。转动时，使推杆在平行于其轴线的平面内运动，可看作移动凸轮卷于圆柱体上。特点：推

13、杆的行程大。按推杆形状分按推杆形状分n 尖端凸轮尖端凸轮：构造简单，易磨损作用力小，速度低，用于仪表机构。n滚子凸轮滚子凸轮：磨损小传递较大的动力，应用较广。n 平底凸轮平底凸轮：作用力始终垂直于推杆底边，受力平稳，润滑较好，用于高速运动。按凸轮与推杆维持接触的方法分按凸轮与推杆维持接触的方法分(1)(1)力锁合力锁合弹簧力、从动件重力或其它外力。(2)(2)型锁合型锁合利用组成元素本身的几何形状。4、推杆的运动规律（凸轮曲线）、推杆的运动规律（凸轮曲线）r0 基圆半径，凸轮的最小半径。B0 凸轮曲线的起始点。推程h：推杆最低位置（与接触B0）到最高位置（与接触C0）。推程运动角0：对应凸轮的

14、转动角。回程h：推杆由最高位置到最低位置。回程运动角0：0不一定等于0。O4、推杆的运动规律（凸轮曲线）、推杆的运动规律（凸轮曲线）推杆的位移：若要求推杆匀速运动，则只有当凸轮等速运动时，s为匀速推程/回程 推程：回程：凸轮曲线：0)(rtrs00)(hvths00)(1(hvths)()(001thrtr)()(002thhrtrOtt)(六六、传动机构分析举例、传动机构分析举例例例1、光栅扫描驱动机构光栅扫描驱动机构传动比计算传动比计算例例2、小型压力机小型压力机传动机构结构分析传动机构结构分析例例1、传动系数计算、传动系数计算1 5 4 3 2 7 6 1-螺杆 2-螺母 3-销 4-滑槽 5-摆杆 6-轴 7-光栅光栅扫描驱动机构光栅扫描驱动机构 例例1、传动系、传动系 数计算数计算光栅扫描驱动机构简图光栅扫描驱动机构简图 主动件：螺杆（丝杠）。从动件：摆杆。二级中间传动：（1）螺旋：Pdsdi21例例1、传动系数计算、传动系数计算光栅扫描驱动机构光栅扫描驱动机构 主动件：螺杆（丝杠）。从动件：摆杆。二级中间传动：（1）螺旋：（2）正弦机构：螺母+滑块+摆杆 Pdsdi21cos2lddsicos221Pliii