機(jī)電一體化裝備簡稱機(jī)電裝備

1、1.1機(jī)電一體化裝備簡稱機(jī)電裝備，，指將機(jī)械系統(tǒng)、液壓、氣動系統(tǒng)部件、檢測部件、微電子自動控制系統(tǒng)和驅(qū)動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：加工機(jī)電裝備、包裝機(jī)電裝備、倉儲輸送機(jī)電裝備、工業(yè)機(jī)器人、自動導(dǎo)引車系統(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。主傳動系統(tǒng)的布局形式。1.3機(jī)電裝備組成由四個部分組成：機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感與檢測部件、自

2、動控制與信機(jī)電裝備組成由四個部分組成：機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感與檢測部件、自動控制與信息處理系統(tǒng)。息處理系統(tǒng)。2.1主傳動布局形式分類：主傳動布局形式分類：1）集中傳動布局：傳動系統(tǒng)的全部傳動件、變速裝置和執(zhí)行件）集中傳動布局：傳動系統(tǒng)的全部傳動件、變速裝置和執(zhí)行件集中裝在一個箱體內(nèi)，稱為集中傳動式布局。多數(shù)通用機(jī)床的主傳動系統(tǒng)都采用這種布局。集中裝在一個箱體內(nèi)，稱為集中傳動式布局。多數(shù)通用機(jī)床的主傳動系統(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)的傳動件所產(chǎn)生的振動和發(fā)熱會直接影響主軸的工作精度。這種傳動布局高速運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動件所產(chǎn)生的振動和發(fā)熱會直接影響主軸的工作精度。這種傳動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）分離傳動式：有些高速、高精度機(jī)電裝備，為了避免變速箱的振動和熱變形對執(zhí)行件的）分離傳動式：有些高速

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

5、箱各傳動件所產(chǎn)生的振動和熱量不會傳給或少傳給主軸，減少了主軸的振動和熱變形，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，運(yùn)動由皮帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動，傳動鏈短，主軸高速轉(zhuǎn)時平穩(wěn)，傳動高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)動由皮帶經(jīng)齒輪離合器直接傳動，傳動鏈短，主軸高速轉(zhuǎn)時平穩(wěn)，傳動效率高，轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動和制動；效率高，轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動和制動；●主軸作低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)動經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對降速齒輪傳動后，轉(zhuǎn)速顯著降低，達(dá)到擴(kuò)大主軸作

6、低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，運(yùn)動經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)的兩對降速齒輪傳動后，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)：多了一個箱體，增加加工成本；低速時皮帶負(fù)荷大，容易打滑。這種布局方式適用多了一個箱體，增加加工成本；低速時皮帶負(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。為限制最大相對轉(zhuǎn)

7、速損失率不超過對轉(zhuǎn)速損失率不超過50％，故％，故1＜φ＜2?！顬楸阌诓捎秒p速或多速電動機(jī)驅(qū)動，簡化機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)為便于采用雙速或多速電動機(jī)驅(qū)動，簡化機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)φ應(yīng)滿足應(yīng)滿足φ=雙速電動機(jī)的雙速電動機(jī)的兩個轉(zhuǎn)速的比值通常為兩個轉(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)計和使用機(jī)床為便于設(shè)計和使用機(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)又不過于復(fù)雜，一般取φ=1.26或1.41；○對于大批生產(chǎn)用的專用機(jī)床，專門化機(jī)床及自動機(jī)，取對于大批生產(chǎn)用的專用機(jī)床，專門化機(jī)床及自動機(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，不會使結(jié)

9、構(gòu)復(fù)雜；○非自動化小型機(jī)床，加工中切削時間遠(yuǎn)小于輔助時間，轉(zhuǎn)速損失大些影響不大，取非自動化小型機(jī)床，加工中切削時間遠(yuǎn)小于輔助時間，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)相鄰兩傳動比之比稱為級比變速組內(nèi)相鄰兩傳動比之比稱為級比即。相鄰兩傳動比相距的格數(shù)稱為級比指數(shù)，用即。相鄰兩傳動比相距的格數(shù)稱為級比指數(shù)，用xi表示。設(shè)計時要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個變速組的級數(shù)比指數(shù)為表示。設(shè)計時要使主軸轉(zhuǎn)

10、速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個變速組的級數(shù)比指數(shù)為1，此變速組稱為基本組。變速組內(nèi)的相鄰傳動比關(guān)系可以表述于結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)上。此變速組稱為基本組。變速組內(nèi)的相鄰傳動比關(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）變速組及其傳動副數(shù)的確定）變速組及其傳動副數(shù)的確定傳動副數(shù)多一些，而靠近主軸的變速組中傳動副數(shù)少一些，即傳動副數(shù)多一些，而靠近主軸的變速組中傳動副數(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)大順序與傳動順序相一致變速組的擴(kuò)大順序與傳動順序相一致”原則可簡稱原則可簡稱“前密后疏前密后疏”原則原則。3.6滾珠螺旋傳動特點(diǎn)滾珠螺旋傳動特點(diǎn):（1）傳動效率高，）傳動效率高，達(dá)85％～％～98％；（％；（2）運(yùn)動平穩(wěn)，低速時無爬）運(yùn)動平穩(wěn)，低速時無爬行；行；（3）傳動可逆和不自鎖性；（）傳動可逆和不自鎖性；（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，使用可靠、潤滑簡單、維修方便）壽命長，使用可靠、潤滑簡單、維修方便，但成本高。，但成本高。3.5軸系動態(tài)特性定義：指主軸抵抗沖擊、振動、噪聲的特性軸系動態(tài)特性定義：指主軸抵抗沖擊、振動、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特性。評價指標(biāo)有動剛度、振型、噪聲三方面。要的一個特性。評價指標(biāo)

13、有動剛度、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。縱向肋板：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?？v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它們傳遞給其它部分使作用于支承件局部的載荷通過它們傳遞給其它部分→使整個支承件使整個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動態(tài)特性分析動態(tài)特性分析改善動態(tài)特性措施：改善動態(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)動平穩(wěn)性、低速運(yùn)動平穩(wěn)性5、剛度、剛度6、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好7、良好的潤滑和防護(hù)裝置、良好的潤滑和防護(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，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)軌易存潤滑油，但分開，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?！粜№斀怯糜谳p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，不易存留潤滑油，適用于不易防

19、護(hù)、速度較低的進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌；給運(yùn)動導(dǎo)軌；◆凹三角形支承導(dǎo)軌，能得到較充足的潤滑，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，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，使總高度減小?！艏庸ぁ⒕S修較困難，磨損后不能自動補(bǔ)償；加工、維修較困難，磨損后不能自動補(bǔ)償；◆可用鑲條來調(diào)整間隙，結(jié)構(gòu)緊湊?？捎描倵l來調(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