機(jī)電一體化裝備簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)電裝備

1、1.1機(jī)電一體化裝備簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)電裝備，，指將機(jī)械系統(tǒng)、液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)部件、檢測(cè)部件、微電子自動(dòng)控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置以及信息處理技術(shù)按系統(tǒng)工程和整體優(yōu)化的優(yōu)化的方法組成滿足特定功能要求的有機(jī)整體。1.2機(jī)電裝備的分類(lèi)：加工機(jī)電裝備、包裝機(jī)電裝備、倉(cāng)儲(chǔ)輸送機(jī)電裝備、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)系統(tǒng)（AGVS）、塑料成形機(jī)電裝備、皮革機(jī)電裝備以及紡織機(jī)電裝備等。主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局形式。1.3機(jī)電裝備組成由四個(gè)部分組成：機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感與檢測(cè)部件、自

2、動(dòng)控制與信機(jī)電裝備組成由四個(gè)部分組成：機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感與檢測(cè)部件、自動(dòng)控制與信息處理系統(tǒng)。息處理系統(tǒng)。2.1主傳動(dòng)布局形式分類(lèi)：主傳動(dòng)布局形式分類(lèi)：1）集中傳動(dòng)布局：傳動(dòng)系統(tǒng)的全部傳動(dòng)件、變速裝置和執(zhí)行件）集中傳動(dòng)布局：傳動(dòng)系統(tǒng)的全部傳動(dòng)件、變速裝置和執(zhí)行件集中裝在一個(gè)箱體內(nèi)，稱(chēng)為集中傳動(dòng)式布局。多數(shù)通用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)都采用這種布局。集中裝在一個(gè)箱體內(nèi)，稱(chēng)為集中傳動(dòng)式布局。多數(shù)通用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)都采用這種布局。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)

3、構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱和調(diào)整與維修，箱體數(shù)目少，降低了成本。結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱和調(diào)整與維修，箱體數(shù)目少，降低了成本。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)件所產(chǎn)生的振動(dòng)和發(fā)熱會(huì)直接影響主軸的工作精度。這種傳動(dòng)布局高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)件所產(chǎn)生的振動(dòng)和發(fā)熱會(huì)直接影響主軸的工作精度。這種傳動(dòng)布局適用于普通精度的大中型機(jī)床。適用于普通精度的大中型機(jī)床。2）分離傳動(dòng)式：有些高速、高精度機(jī)電裝備，為了避免變速箱的振動(dòng)和熱變形對(duì)執(zhí)行件的）分離傳動(dòng)式：有些高速

4、、高精度機(jī)電裝備，為了避免變速箱的振動(dòng)和熱變形對(duì)執(zhí)行件的影響，常把變速箱與執(zhí)行件分開(kāi)，即把傳動(dòng)系統(tǒng)的主要傳動(dòng)件和變速機(jī)械與執(zhí)行構(gòu)件分別影響，常把變速箱與執(zhí)行件分開(kāi)，即把傳動(dòng)系統(tǒng)的主要傳動(dòng)件和變速機(jī)械與執(zhí)行構(gòu)件分別裝在兩個(gè)不同的箱體內(nèi)，中間用皮帶、鏈條等方式傳動(dòng)，稱(chēng)為分離傳動(dòng)式布局。裝在兩個(gè)不同的箱體內(nèi)，中間用皮帶、鏈條等方式傳動(dòng)，稱(chēng)為分離傳動(dòng)式布局。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：●變速箱各傳動(dòng)件所產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量不會(huì)傳給或少傳給主軸，減少了主軸的振動(dòng)變速

5、箱各傳動(dòng)件所產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量不會(huì)傳給或少傳給主軸，減少了主軸的振動(dòng)和熱變形，提高了機(jī)床的工作精度；和熱變形，提高了機(jī)床的工作精度；●高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)由皮帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈短，主軸高速轉(zhuǎn)時(shí)平穩(wěn)，傳動(dòng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)由皮帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈短，主軸高速轉(zhuǎn)時(shí)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)；效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)；●主軸作低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對(duì)降速齒輪傳動(dòng)后，轉(zhuǎn)速顯著降低，達(dá)到擴(kuò)大主軸作

6、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對(duì)降速齒輪傳動(dòng)后，轉(zhuǎn)速顯著降低，達(dá)到擴(kuò)大變速范圍的目的。變速范圍的目的。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：多了一個(gè)箱體，增加加工成本；低速時(shí)皮帶負(fù)荷大，容易打滑。這種布局方式適用多了一個(gè)箱體，增加加工成本；低速時(shí)皮帶負(fù)荷大，容易打滑。這種布局方式適用于中、小型高速精密機(jī)床。于中、小型高速精密機(jī)床。2.2公比公比φ標(biāo)準(zhǔn)值遵循的原則：標(biāo)準(zhǔn)值遵循的原則：☆轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速由nmin至nmax遞增，遞增，1＜φ。為限制最大相。為限制最大相對(duì)轉(zhuǎn)

7、速損失率不超過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)速損失率不超過(guò)50％，故％，故1＜φ＜2?！顬楸阌诓捎秒p速或多速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)為便于采用雙速或多速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)φ應(yīng)滿足應(yīng)滿足φ=雙速電動(dòng)機(jī)的雙速電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)速的比值通常為兩個(gè)轉(zhuǎn)速的比值通常為2，如，如3000／1500或3000／1500／750等。等?！顬楸阌谠O(shè)計(jì)和使用機(jī)床為便于設(shè)計(jì)和使用機(jī)床希望轉(zhuǎn)速數(shù)列是十進(jìn)位的，則應(yīng)滿足下式的關(guān)系希望轉(zhuǎn)速數(shù)列是十進(jìn)位的，則應(yīng)滿足下式的關(guān)系φ=2

8、.3公比的選用公比的選用:○通用機(jī)床，為使轉(zhuǎn)速損失不大，機(jī)床結(jié)構(gòu)又不過(guò)于復(fù)雜，一般取通用機(jī)床，為使轉(zhuǎn)速損失不大，機(jī)床結(jié)構(gòu)又不過(guò)于復(fù)雜，一般取φ=1.26或1.41；○對(duì)于大批生產(chǎn)用的專(zhuān)用機(jī)床，專(zhuān)門(mén)化機(jī)床及自動(dòng)機(jī)，取對(duì)于大批生產(chǎn)用的專(zhuān)用機(jī)床，專(zhuān)門(mén)化機(jī)床及自動(dòng)機(jī)，取φ＝1.12或1.26，因其生產(chǎn)率，因其生產(chǎn)率高，轉(zhuǎn)速損失影響較大，且又不經(jīng)常變速，用交換齒輪變速，不會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜；高，轉(zhuǎn)速損失影響較大，且又不經(jīng)常變速，用交換齒輪變速，不會(huì)使結(jié)

9、構(gòu)復(fù)雜；○非自動(dòng)化小型機(jī)床，加工中切削時(shí)間遠(yuǎn)小于輔助時(shí)間，轉(zhuǎn)速損失大些影響不大，取非自動(dòng)化小型機(jī)床，加工中切削時(shí)間遠(yuǎn)小于輔助時(shí)間，轉(zhuǎn)速損失大些影響不大，取φ＝1.58、1.78甚至甚至2。2.4變速組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)比之比稱(chēng)為級(jí)比變速組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)比之比稱(chēng)為級(jí)比即。相鄰兩傳動(dòng)比相距的格數(shù)稱(chēng)為級(jí)比指數(shù)，用即。相鄰兩傳動(dòng)比相距的格數(shù)稱(chēng)為級(jí)比指數(shù)，用xi表示。設(shè)計(jì)時(shí)要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個(gè)變速組的級(jí)數(shù)比指數(shù)為表示。設(shè)計(jì)時(shí)要使主軸轉(zhuǎn)

10、速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個(gè)變速組的級(jí)數(shù)比指數(shù)為1，此變速組稱(chēng)為基本組。變速組內(nèi)的相鄰傳動(dòng)比關(guān)系可以表述于結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)上。此變速組稱(chēng)為基本組。變速組內(nèi)的相鄰傳動(dòng)比關(guān)系可以表述于結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)上。2.5、轉(zhuǎn)速圖的擬定、轉(zhuǎn)速圖的擬定1）變速組及其傳動(dòng)副數(shù)的確定）變速組及其傳動(dòng)副數(shù)的確定傳動(dòng)副數(shù)多一些，而靠近主軸的變速組中傳動(dòng)副數(shù)少一些，即傳動(dòng)副數(shù)多一些，而靠近主軸的變速組中傳動(dòng)副數(shù)少一些，即前多后少前多后少的原則。的原則。2）基本組和擴(kuò)

11、大組的確定）基本組和擴(kuò)大組的確定“變速組的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序相一致變速組的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序相一致”原則可簡(jiǎn)稱(chēng)原則可簡(jiǎn)稱(chēng)“前密后疏前密后疏”原則原則。3.6滾珠螺旋傳動(dòng)特點(diǎn)滾珠螺旋傳動(dòng)特點(diǎn):（1）傳動(dòng)效率高，）傳動(dòng)效率高，達(dá)85％～％～98％；（％；（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速時(shí)無(wú)爬）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速時(shí)無(wú)爬行；行；（3）傳動(dòng)可逆和不自鎖性；（）傳動(dòng)可逆和不自鎖性；（4）預(yù)緊后可消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度；）預(yù)緊后可消除滾珠絲杠副的間隙

12、，提高軸向接觸剛度；（5）定位精度和重復(fù)定位精度高；）定位精度和重復(fù)定位精度高；（6）同步性好；（）同步性好；（7）壽命長(zhǎng)，使用可靠、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單、維修方便）壽命長(zhǎng)，使用可靠、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單、維修方便，但成本高。，但成本高。3.5軸系動(dòng)態(tài)特性定義：指主軸抵抗沖擊、振動(dòng)、噪聲的特性軸系動(dòng)態(tài)特性定義：指主軸抵抗沖擊、振動(dòng)、噪聲的特性。是機(jī)床主軸組件等非常重。是機(jī)床主軸組件等非常重要的一個(gè)特性。評(píng)價(jià)指標(biāo)有動(dòng)剛度、振型、噪聲三方面。要的一個(gè)特性。評(píng)價(jià)指標(biāo)

13、有動(dòng)剛度、振型、噪聲三方面。3.6軸系熱特性與熱變形軸系熱特性與熱變形3.7主軸組件的布局主軸組件的布局:主軸有前、后兩支承和前、中、后三支承兩種。其原則為主軸有前、后兩支承和前、中、后三支承兩種。其原則為:1）適應(yīng)剛）適應(yīng)剛度和承載能力的要求度和承載能力的要求2）適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求）適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求3）適應(yīng)精度的要求）適應(yīng)精度的要求4）適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求）適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求5）適應(yīng)經(jīng)）適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性要求。常見(jiàn)的有以下幾種典形的配置形式：速度型、剛度型和剛度

14、速度型濟(jì)性要求。常見(jiàn)的有以下幾種典形的配置形式：速度型、剛度型和剛度速度型。4.1肋板是在支承件兩壁之間起連接作用的連接板?？v向肋板：提高抗彎剛度；肋板是在支承件兩壁之間起連接作用的連接板。縱向肋板：提高抗彎剛度；橫向肋板：增加抗扭剛度；斜向肋板：提高抗彎和抗扭剛度作用。橫向肋板：增加抗扭剛度；斜向肋板：提高抗彎和抗扭剛度作用。為了有效提高抗彎剛度，縱向肋板應(yīng)布置在彎曲平面內(nèi)。為了有效提高抗彎剛度，縱向肋板應(yīng)布置在彎曲平面內(nèi)。4.2不同

15、截面抗彎抗扭慣性矩不同截面抗彎抗扭慣性矩4.3肋板和肋條作用肋板和肋條作用:使作用于支承件局部的載荷通過(guò)它們傳遞給其它部分使作用于支承件局部的載荷通過(guò)它們傳遞給其它部分→使整個(gè)支承件使整個(gè)支承件承受載荷承受載荷→提高支承件的自身剛度。提高支承件的自身剛度。4.4動(dòng)態(tài)特性分析動(dòng)態(tài)特性分析改善動(dòng)態(tài)特性措施：改善動(dòng)態(tài)特性措施：1提高靜態(tài)剛度提高靜態(tài)剛度:2增加阻增加阻尼3調(diào)整固有頻率調(diào)整固有頻率4采用減振器采用減振器4.5支撐件材料及其用途支

16、撐件材料及其用途5.1導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的要求：導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的要求：1、導(dǎo)向精度、導(dǎo)向精度2、接觸精度、接觸精度3、精度保持性、精度保持性4、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性5、剛度、剛度6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好7、良好的潤(rùn)滑和防護(hù)裝置、良好的潤(rùn)滑和防護(hù)裝置8、誤差相互補(bǔ)償、誤差相互補(bǔ)償5.2矩形導(dǎo)軌：剛度高，加工、檢驗(yàn)和維修都較方便的優(yōu)點(diǎn)。但矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，導(dǎo)矩形導(dǎo)軌：剛度高，加工、檢驗(yàn)和維修都較方便的優(yōu)點(diǎn)。但矩形導(dǎo)軌

17、存在側(cè)向間隙，導(dǎo)向性差。向性差。矩形導(dǎo)軌適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求略低的機(jī)床。矩形導(dǎo)軌的承載面矩形導(dǎo)軌適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求略低的機(jī)床。矩形導(dǎo)軌的承載面(頂面頂面)和導(dǎo)向面和導(dǎo)向面(側(cè)面)分開(kāi)，精度保持性較好。導(dǎo)向面磨損量直接影響導(dǎo)向精度。凹矩形導(dǎo)軌易存潤(rùn)滑油，但分開(kāi)，精度保持性較好。導(dǎo)向面磨損量直接影響導(dǎo)向精度。凹矩形導(dǎo)軌易存潤(rùn)滑油，但也易積灰塵污物，必須進(jìn)行防護(hù)也易積灰塵污物，必須進(jìn)行防護(hù)三角形導(dǎo)軌：承載面與導(dǎo)向面重合，磨損量能

18、自動(dòng)補(bǔ)償，導(dǎo)向精度較高。頂角在三角形導(dǎo)軌：承載面與導(dǎo)向面重合，磨損量能自動(dòng)補(bǔ)償，導(dǎo)向精度較高。頂角在60～120度內(nèi)變化，頂角越小，導(dǎo)向精度越高，但摩擦力也越大。度內(nèi)變化，頂角越小，導(dǎo)向精度越高，但摩擦力也越大。◆小頂角用于輕載精密機(jī)械，大頂角用于大型機(jī)械；小頂角用于輕載精密機(jī)械，大頂角用于大型機(jī)械；◆凸三角形支承導(dǎo)軌，不易積存切屑，不易存留潤(rùn)滑油，適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)凸三角形支承導(dǎo)軌，不易積存切屑，不易存留潤(rùn)滑油，適用于不易防

19、護(hù)、速度較低的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；◆凹三角形支承導(dǎo)軌，能得到較充足的潤(rùn)滑，除用于精密與大型機(jī)床的進(jìn)給導(dǎo)軌外，還可凹三角形支承導(dǎo)軌，能得到較充足的潤(rùn)滑，除用于精密與大型機(jī)床的進(jìn)給導(dǎo)軌外，還可用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，但是必須很好地防護(hù)，以免落入切屑和灰塵。用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，但是必須很好地防護(hù)，以免落入切屑和灰塵。燕尾形導(dǎo)軌：在承受顛覆力矩的條件下高度較小，用于多坐標(biāo)多層工作臺(tái)，使總高度減小。燕尾形導(dǎo)軌：在承受顛覆力矩的條件下高度較小，用于多坐標(biāo)

20、多層工作臺(tái)，使總高度減小?！艏庸?、維修較困難，磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償；加工、維修較困難，磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償；◆可用鑲條來(lái)調(diào)整間隙，結(jié)構(gòu)緊湊?？捎描倵l來(lái)調(diào)整間隙，結(jié)構(gòu)緊湊。棱柱面導(dǎo)軌：矩形、三角形、燕尾形棱柱面導(dǎo)軌：矩形、三角形、燕尾形圓形導(dǎo)軌：制造方便，工藝性好，但磨損后難于調(diào)整間隙。多用于只承受軸向力的部件，圓形導(dǎo)軌：制造方便，工藝性好，但磨損后難于調(diào)整間隙。多用于只承受軸向力的部件，如立式導(dǎo)軌。如立式導(dǎo)軌。5.3卸荷導(dǎo)軌可卸荷導(dǎo)軌可提高