進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)

1、 3.5 進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì) 一、進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的一、進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求基本要求 （一）進(jìn)給傳動(dòng)系的組成（動(dòng)力源、（一）進(jìn)給傳動(dòng)系的組成（動(dòng)力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)、過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)）過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)） 1、動(dòng)力源、動(dòng)力源 單獨(dú)使用電動(dòng)機(jī)，縮短傳動(dòng)鏈，單獨(dú)使用電動(dòng)機(jī)，縮短傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方向進(jìn)給和自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方向進(jìn)給和自動(dòng)化。 與主傳動(dòng)共用動(dòng)力源，保證與主傳動(dòng)共用動(dòng)力源，保證 主傳動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比。主傳動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比。 2、變速機(jī)構(gòu)：改變進(jìn)給量大小。、變速機(jī)構(gòu)：改變進(jìn)給

2、量大小。其方式有其方式有:齒輪變速，機(jī)械無(wú)級(jí)變速，齒輪變速，機(jī)械無(wú)級(jí)變速，伺服電機(jī)變速伺服電機(jī)變速。 3、換向機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu): 電機(jī)換向，換向方便，電機(jī)換向，換向方便，換向次換向次數(shù)不能頻繁數(shù)不能頻繁 齒輪換向，換向可靠，廣泛用齒輪換向，換向可靠，廣泛用于機(jī)床于機(jī)床 4、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)換傳動(dòng)路、運(yùn)動(dòng)分配機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)換傳動(dòng)路線，常采用線，常采用離合器離合器。 5、過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)：過(guò)載時(shí)自動(dòng)、過(guò)載保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)：過(guò)載時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，過(guò)載排除后自動(dòng)接斷開(kāi)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，過(guò)載排除后自動(dòng)接通。常用通。常用牙嵌離合器，片式安全離牙嵌離合器，片式安全離合器合器，脫落蝸桿。，脫落蝸桿。 6、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)類(lèi)、運(yùn)動(dòng)

3、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)類(lèi)型（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)），齒輪型（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變直線運(yùn)動(dòng)），齒輪齒條，蝸輪蝸桿，絲杠螺母。齒條，蝸輪蝸桿，絲杠螺母。 （二）進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基（二）進(jìn)給傳動(dòng)系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求本要求 1、足夠的靜剛度和動(dòng)剛度。、足夠的靜剛度和動(dòng)剛度。 2、良好的快速響應(yīng)性，低速微、良好的快速響應(yīng)性，低速微量進(jìn)給不爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，靈敏度量進(jìn)給不爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，靈敏度高。高。 3、抗振性好，不會(huì)因摩擦自振、抗振性好，不會(huì)因摩擦自振而引起傳動(dòng)件的抖動(dòng)或齒輪傳動(dòng)沖而引起傳動(dòng)件的抖動(dòng)或齒輪傳動(dòng)沖擊。擊。 4、足夠的調(diào)速范圍：保證實(shí)現(xiàn)、足夠的調(diào)速范圍：保證實(shí)現(xiàn)所要求的進(jìn)給量，適應(yīng)不同材料，所要求的

4、進(jìn)給量，適應(yīng)不同材料，不同刀具，不同零件要求的加工，不同刀具，不同零件要求的加工，傳遞較大扭矩。傳遞較大扭矩。 5、傳動(dòng)精度、定位精度要高。、傳動(dòng)精度、定位精度要高。 6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、裝配工藝、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、裝配工藝性好，調(diào)整維修方便，操縱輕便靈性好，調(diào)整維修方便，操縱輕便靈活?；?。 二、機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)特點(diǎn)二、機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 分類(lèi)分類(lèi) 電伺服進(jìn)給傳動(dòng)液壓進(jìn)給傳動(dòng)維修便于檢查工作可靠制造裝配量大結(jié)構(gòu)復(fù)雜機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng).3.2,:.1 1、進(jìn)給傳動(dòng)是恒扭矩傳動(dòng)、進(jìn)給傳動(dòng)是恒扭矩傳動(dòng) 切削加工中，進(jìn)給量大時(shí)，背吃切削加工中，進(jìn)給量大時(shí)，背吃刀量小刀量小;背吃刀量大時(shí)，進(jìn)給量小。背

5、吃刀量大時(shí)，進(jìn)給量小。故切削力大致相同，進(jìn)給力是切削力故切削力大致相同，進(jìn)給力是切削力在進(jìn)給方向的分力，也大致相同。所在進(jìn)給方向的分力，也大致相同。所以以驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件是恒扭矩傳驅(qū)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件是恒扭矩傳動(dòng)。動(dòng)。 2、進(jìn)給傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件的計(jì)、進(jìn)給傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速 因進(jìn)給系統(tǒng)是恒扭矩傳動(dòng)，在各因進(jìn)給系統(tǒng)是恒扭矩傳動(dòng)，在各種進(jìn)給速度下，末端輸出軸上受的種進(jìn)給速度下，末端輸出軸上受的扭矩是相同的，設(shè)為扭矩是相同的，設(shè)為T(mén)末。末。故各傳動(dòng)故各傳動(dòng)件（包括軸和齒輪）受的扭矩為：件（包括軸和齒輪）受的扭矩為： Ti=T末末n末末/ni=T末末ui （3-

6、21）式中：式中：Ti第第i個(gè)傳動(dòng)件受的扭矩個(gè)傳動(dòng)件受的扭矩 n末末、ni末端輸出軸和末端輸出軸和i軸的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速速 ui第第i個(gè)傳動(dòng)件傳至輸出軸個(gè)傳動(dòng)件傳至輸出軸 的傳動(dòng)的傳動(dòng)ui ( ) 降速升速11 Ti=T末末n末末/ni=T末末ui 由上式知：由上式知：ui越大，傳動(dòng)件承受越大，傳動(dòng)件承受的扭矩越大。在進(jìn)給傳動(dòng)系的最大升的扭矩越大。在進(jìn)給傳動(dòng)系的最大升速鏈中，各傳動(dòng)件至末端輸出軸的傳速鏈中，各傳動(dòng)件至末端輸出軸的傳動(dòng)比最大，承受的扭矩也最大。故各動(dòng)比最大，承受的扭矩也最大。故各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最大轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最大轉(zhuǎn)速。例：圖例：圖3-39升降臺(tái)銑床進(jìn)給系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖升

7、降臺(tái)銑床進(jìn)給系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖 由電動(dòng)機(jī)經(jīng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)332齒輪變速系，齒輪變速系，然后通過(guò)然后通過(guò)1：1的定比傳動(dòng)到主軸的定比傳動(dòng)到主軸V可可得到得到9450r/min的的18種進(jìn)給速度，種進(jìn)給速度，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為其主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為其nmax=450r/min，其余各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速在其最高升速其余各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速在其最高升速傳動(dòng)路線上，如圖傳動(dòng)路線上，如圖3-39示示 3、進(jìn)給傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖為前疏后、進(jìn)給傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu)密結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)件至末端輸出軸的傳動(dòng)比越傳動(dòng)件至末端輸出軸的傳動(dòng)比越大，傳動(dòng)件承受的扭矩越大，進(jìn)給大，傳動(dòng)件承受的扭矩越大，進(jìn)給傳動(dòng)系轉(zhuǎn)速圖的設(shè)計(jì)剛好與主傳動(dòng)傳動(dòng)系轉(zhuǎn)速圖的設(shè)計(jì)剛好

8、與主傳動(dòng)系相反，是系相反，是“前疏后密前疏后密”，即采用，即采用擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序不一致的結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序不一致的結(jié)構(gòu)，如如Z=16=28242221。這樣可使進(jìn)這樣可使進(jìn)給系內(nèi)更多的傳動(dòng)件至末端輸出軸給系內(nèi)更多的傳動(dòng)件至末端輸出軸的傳動(dòng)比較小，承受的扭矩也較小，的傳動(dòng)比較小，承受的扭矩也較小，從而減小各中間軸和傳動(dòng)件尺寸。從而減小各中間軸和傳動(dòng)件尺寸。 4、進(jìn)給傳動(dòng)的變速范圍、進(jìn)給傳動(dòng)的變速范圍 進(jìn)給傳動(dòng)系速度低，受力小，消進(jìn)給傳動(dòng)系速度低，受力小，消耗功率小，齒輪模數(shù)小，故進(jìn)給傳動(dòng)耗功率小，齒輪模數(shù)小，故進(jìn)給傳動(dòng)系的變速范圍可取比主變速組較大的系的變速范圍可取比主變速組較大的值，即

9、：值，即：降降 ，變速范圍，變速范圍Rn14。升進(jìn)8 .251 為縮短進(jìn)給傳動(dòng)鏈，減小進(jìn)給箱為縮短進(jìn)給傳動(dòng)鏈，減小進(jìn)給箱的受力，提高進(jìn)給傳動(dòng)的平穩(wěn)性，的受力，提高進(jìn)給傳動(dòng)的平穩(wěn)性，進(jìn)給傳動(dòng)系的末端常采用降速很大進(jìn)給傳動(dòng)系的末端常采用降速很大的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如蝸輪蝸桿，絲桿螺的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如蝸輪蝸桿，絲桿螺母，行星機(jī)構(gòu)。母，行星機(jī)構(gòu)。 5、進(jìn)給傳動(dòng)系采用傳動(dòng)間隙消、進(jìn)給傳動(dòng)系采用傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)除機(jī)構(gòu) 對(duì)于精密機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給對(duì)于精密機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系，為保證傳動(dòng)精度和定位精度，傳動(dòng)系，為保證傳動(dòng)精度和定位精度，尤其是換向精度，要有傳動(dòng)間隙消除尤其是換向精度，要有傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)，如齒輪傳

10、動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)，絲機(jī)構(gòu)，如齒輪傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)，絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)。杠螺母?jìng)鲃?dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)。 6、快速空程傳動(dòng)的采用、快速空程傳動(dòng)的采用 為縮短進(jìn)給空行程時(shí)間，要設(shè)計(jì)為縮短進(jìn)給空行程時(shí)間，要設(shè)計(jì)快速空行程傳動(dòng)，快速與工進(jìn)需在快速空行程傳動(dòng)，快速與工進(jìn)需在帶負(fù)載運(yùn)行中變換，常用超越離合帶負(fù)載運(yùn)行中變換，常用超越離合器，差動(dòng)機(jī)構(gòu)，電氣伺服傳動(dòng)。器，差動(dòng)機(jī)構(gòu)，電氣伺服傳動(dòng)。 7、微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的采用、微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的采用 有時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)極為微量，如每次有時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)極為微量，如每次進(jìn)給量小于進(jìn)給量小于2m，或進(jìn)給速度小于，或進(jìn)給速度小于10mm/min，需采用微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，需采用微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，微量進(jìn)給

11、機(jī)構(gòu)有手動(dòng)和自動(dòng)兩類(lèi)。微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)有手動(dòng)和自動(dòng)兩類(lèi)。 a、自動(dòng)微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用各種驅(qū)、自動(dòng)微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用各種驅(qū)動(dòng)元件使進(jìn)給自動(dòng)地進(jìn)行動(dòng)元件使進(jìn)給自動(dòng)地進(jìn)行 b、手動(dòng)微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)主要用于微、手動(dòng)微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)主要用于微量調(diào)整精密機(jī)床的一些部件量調(diào)整精密機(jī)床的一些部件 c、最小進(jìn)給量大于、最小進(jìn)給量大于1m 的機(jī)構(gòu)有的機(jī)構(gòu)有蝸桿傳動(dòng)，絲杠螺母，齒輪齒條傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)，絲杠螺母，齒輪齒條傳動(dòng)等，適用于進(jìn)給行程大，進(jìn)給量、進(jìn)等，適用于進(jìn)給行程大，進(jìn)給量、進(jìn)給速度變化范圍寬的機(jī)床。給速度變化范圍寬的機(jī)床。 d、最小進(jìn)給量小于、最小進(jìn)給量小于1m 的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有彈性力傳動(dòng)，電致伸縮傳動(dòng)，磁致伸有彈性

12、力傳動(dòng)，電致伸縮傳動(dòng)，磁致伸縮傳動(dòng)，熱應(yīng)力傳動(dòng)等，都是利用材料縮傳動(dòng)，熱應(yīng)力傳動(dòng)等，都是利用材料的物理性能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。的物理性能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。 e、微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的基本要求：靈敏、微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的基本要求：靈敏度高，剛度好，平穩(wěn)性好，低速進(jìn)給時(shí)度高，剛度好，平穩(wěn)性好，低速進(jìn)給時(shí)速度均勻，無(wú)爬行，精度高，重復(fù)定位速度均勻，無(wú)爬行，精度高，重復(fù)定位精度好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單調(diào)整方便，操作方便精度好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單調(diào)整方便，操作方便靈活。靈活。 三、電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng) （一）分類(lèi)（一）分類(lèi) 按有無(wú)檢測(cè)和反饋裝置分：按有無(wú)檢測(cè)和反饋裝置分： 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng) 1、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)、開(kāi)環(huán)系統(tǒng)

13、 典型的開(kāi)環(huán)典型的開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)如如圖圖3-41。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)實(shí)際。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)實(shí)際位移量沒(méi)有檢測(cè)和反饋裝置位移量沒(méi)有檢測(cè)和反饋裝置。數(shù)控裝。數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的每一個(gè)進(jìn)給脈沖由步進(jìn)電機(jī)置發(fā)來(lái)的每一個(gè)進(jìn)給脈沖由步進(jìn)電機(jī)直接變換成一個(gè)轉(zhuǎn)角（步距角），再直接變換成一個(gè)轉(zhuǎn)角（步距角），再通過(guò)齒輪（或同步齒形帶、滾珠絲杠通過(guò)齒輪（或同步齒形帶、滾珠絲杠螺母）帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。螺母）帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。 對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)給脈沖，工作臺(tái)移動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)給脈沖，工作臺(tái)移動(dòng)的距離稱(chēng)脈沖當(dāng)量，用的距離稱(chēng)脈沖當(dāng)量，用Q表示表示 Q = （L）/（U360） 式中式中 Q脈沖當(dāng)量（脈沖當(dāng)量（mm） 步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)

14、電機(jī)的步距角步距角() L滾珠絲杠的導(dǎo)程滾珠絲杠的導(dǎo)程mm U步進(jìn)電機(jī)至傳動(dòng)絲杠之步進(jìn)電機(jī)至傳動(dòng)絲杠之間的傳動(dòng)比間的傳動(dòng)比 如數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出如數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出N個(gè)進(jìn)給脈沖，個(gè)進(jìn)給脈沖，工作臺(tái)的位移量為工作臺(tái)的位移量為 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的精度取決于步進(jìn)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的精度取決于步進(jìn)電機(jī)的步距角精度，步進(jìn)電機(jī)至執(zhí)電機(jī)的步距角精度，步進(jìn)電機(jī)至執(zhí)行部件間的傳動(dòng)系的傳動(dòng)精度。這行部件間的傳動(dòng)系的傳動(dòng)精度。這類(lèi)系統(tǒng)的定位精度較低，一般在類(lèi)系統(tǒng)的定位精度較低，一般在（0.010.02）mm，但系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，成本低。用于精度要求調(diào)試方便，成本低。用于精度要求不高的數(shù)控機(jī)床。不高的數(shù)控機(jī)床。NLUNQSo

15、360 2、閉環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng) 工作過(guò)程：閉環(huán)系統(tǒng)使用位移檢工作過(guò)程：閉環(huán)系統(tǒng)使用位移檢測(cè)元件測(cè)量機(jī)床執(zhí)行部件的移（轉(zhuǎn)）測(cè)元件測(cè)量機(jī)床執(zhí)行部件的移（轉(zhuǎn)）動(dòng)量，將執(zhí)行部件的實(shí)際移（轉(zhuǎn)）動(dòng)動(dòng)量，將執(zhí)行部件的實(shí)際移（轉(zhuǎn)）動(dòng)量和控制量進(jìn)行比較，比較后的差值量和控制量進(jìn)行比較，比較后的差值用信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，對(duì)執(zhí)行部件用信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，對(duì)執(zhí)行部件的移（轉(zhuǎn)）動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，直至差值為的移（轉(zhuǎn)）動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，直至差值為0。 為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，閉環(huán)系統(tǒng)為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，閉環(huán)系統(tǒng)除了檢測(cè)執(zhí)行部件的移動(dòng)量外，還除了檢測(cè)執(zhí)行部件的移動(dòng)量外，還檢測(cè)其速度，檢測(cè)反饋裝置有：檢測(cè)其速度，檢測(cè)反饋裝置有： a用旋轉(zhuǎn)變壓

16、器作為位置反饋，測(cè)用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反饋，測(cè)速發(fā)電機(jī)作為速度反饋。速發(fā)電機(jī)作為速度反饋。 b用脈沖編碼器兼作位置和速度饋，用脈沖編碼器兼作位置和速度饋，多用此種。多用此種。 特點(diǎn)：閉環(huán)控制可以消除整個(gè)系特點(diǎn)：閉環(huán)控制可以消除整個(gè)系統(tǒng)的誤差、間隙和失動(dòng)，其定位精統(tǒng)的誤差、間隙和失動(dòng)，其定位精度取決于檢測(cè)裝置的精度。其控制度取決于檢測(cè)裝置的精度。其控制精度、動(dòng)態(tài)性能等較開(kāi)環(huán)系統(tǒng)好，精度、動(dòng)態(tài)性能等較開(kāi)環(huán)系統(tǒng)好，但系統(tǒng)比較復(fù)雜，安裝、調(diào)試、測(cè)但系統(tǒng)比較復(fù)雜，安裝、調(diào)試、測(cè)試麻煩，成本高，用于精密型數(shù)控試麻煩，成本高，用于精密型數(shù)控機(jī)床。機(jī)床。 3、半閉環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng) 如果檢測(cè)元件不是直接安裝在

17、執(zhí)如果檢測(cè)元件不是直接安裝在執(zhí)行部件上，而是安裝在進(jìn)給傳動(dòng)系行部件上，而是安裝在進(jìn)給傳動(dòng)系中間部位的旋轉(zhuǎn)部件上，稱(chēng)之為半中間部位的旋轉(zhuǎn)部件上，稱(chēng)之為半閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)。 特點(diǎn)：半閉環(huán)系統(tǒng)只能補(bǔ)償環(huán)路特點(diǎn)：半閉環(huán)系統(tǒng)只能補(bǔ)償環(huán)路內(nèi)部傳動(dòng)鏈的誤差，不能糾正環(huán)路內(nèi)部傳動(dòng)鏈的誤差，不能糾正環(huán)路之外誤差，如圖之外誤差，如圖a)傳動(dòng)齒輪的齒形傳動(dòng)齒輪的齒形誤差和間隙，絲杠螺母的導(dǎo)程誤差誤差和間隙，絲杠螺母的導(dǎo)程誤差和間隙，絲杠軸承的軸向竄動(dòng)等誤和間隙，絲杠軸承的軸向竄動(dòng)等誤差均在環(huán)路之外，無(wú)法補(bǔ)償。差均在環(huán)路之外，無(wú)法補(bǔ)償。 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求： 穩(wěn)定性好、精度高，快速響應(yīng)性穩(wěn)定性

18、好、精度高，快速響應(yīng)性好，定位精度高。好，定位精度高。 影響機(jī)床伺服系統(tǒng)性能的因素影響機(jī)床伺服系統(tǒng)性能的因素 進(jìn)給傳動(dòng)件的間隙；扭轉(zhuǎn)、撓曲；進(jìn)給傳動(dòng)件的間隙；扭轉(zhuǎn)、撓曲；機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)、摩擦；機(jī)床的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)、摩擦；機(jī)床的剛度和抗振性；系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度和抗振性；系統(tǒng)的質(zhì)量和慣量慣量；低速下運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，有無(wú)爬行現(xiàn)象等。低速下運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，有無(wú)爬行現(xiàn)象等。 （ 二）電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件二）電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件 伺服驅(qū)動(dòng)部件：步進(jìn)電機(jī)、直流伺伺服驅(qū)動(dòng)部件：步進(jìn)電機(jī)、直流伺 服電機(jī)、交流伺服電機(jī)服電機(jī)、交流伺服電機(jī) 機(jī)械傳動(dòng)部件：齒輪、滾珠絲杠螺機(jī)械傳動(dòng)部件：齒輪、滾珠絲杠螺母。母。

19、 1、對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的基本要求、對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的基本要求 調(diào)速范圍要寬，滿足不同刀具調(diào)速范圍要寬，滿足不同刀具不同零件的加工，低速運(yùn)行平穩(wěn)，不同零件的加工，低速運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)爬行。無(wú)爬行。 快速響應(yīng)性好，跟蹤指令信號(hào)快速響應(yīng)性好，跟蹤指令信號(hào)響應(yīng)快，無(wú)滯后，電機(jī)慣量小。響應(yīng)快，無(wú)滯后，電機(jī)慣量小。 抗負(fù)載振動(dòng)能力強(qiáng)，受沖擊時(shí)抗負(fù)載振動(dòng)能力強(qiáng)，受沖擊時(shí)系統(tǒng)的速度不變，在低速下有足夠系統(tǒng)的速度不變，在低速下有足夠的負(fù)載能力。的負(fù)載能力。 可承受頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)和反可承受頻繁啟動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 振動(dòng)和噪音小，可靠性高，振動(dòng)和噪音小，可靠性高，壽命長(zhǎng)。壽命長(zhǎng)。 調(diào)整、維修方便。調(diào)整、維修方便。 2、進(jìn)

20、給驅(qū)動(dòng)部件的類(lèi)型和特點(diǎn)、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的類(lèi)型和特點(diǎn)（略）（略） （三）電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)（三）電伺服進(jìn)給傳動(dòng)系中的機(jī)械傳動(dòng)部件部件 1、機(jī)械傳動(dòng)部件應(yīng)滿足的基本要求、機(jī)械傳動(dòng)部件應(yīng)滿足的基本要求 機(jī)械傳動(dòng)部件要采用低摩擦傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)部件要采用低摩擦傳動(dòng)。（導(dǎo)軌采用靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌（導(dǎo)軌采用靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌;絲杠傳絲杠傳動(dòng)采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)）動(dòng)采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)） 伺服系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系匹配要合適伺服系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系匹配要合適 輸出軸上帶有負(fù)載的伺服電動(dòng)機(jī)的時(shí)輸出軸上帶有負(fù)載的伺服電動(dòng)機(jī)的時(shí)間常數(shù)與伺服電動(dòng)機(jī)本身所具有的時(shí)間間常數(shù)與伺服電動(dòng)機(jī)本身所具有的時(shí)間常數(shù)不同（加速時(shí)間不常

21、數(shù)不同（加速時(shí)間不一樣），如果慣一樣），如果慣性矩和齒輪等匹配不當(dāng)，就達(dá)不到快速性矩和齒輪等匹配不當(dāng)，就達(dá)不到快速反應(yīng)的性能（增加電機(jī)功率、減小慣性反應(yīng)的性能（增加電機(jī)功率、減小慣性載荷）。載荷）。 選擇最佳降速比來(lái)降低慣性，選擇最佳降速比來(lái)降低慣性，最好有采用直接傳動(dòng)方式。最好有采用直接傳動(dòng)方式。 采用預(yù)緊辦法來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)采用預(yù)緊辦法來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的剛度。的剛度。 采用消除傳動(dòng)間隙的方法，減采用消除傳動(dòng)間隙的方法，減小反向小反向死區(qū)死區(qū)誤差，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，誤差，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，定位精度。定位精度。 即：傳動(dòng)部件無(wú)間隙，低磨擦，即：傳動(dòng)部件無(wú)間隙，低磨擦，低慣量、高剛度、高諧振和適宜阻低慣

22、量、高剛度、高諧振和適宜阻尼比。尼比。 2、機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 主要指主要指齒輪和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副齒輪和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 最佳降速比的確定最佳降速比的確定 傳動(dòng)副的最佳降速比應(yīng)按最大加傳動(dòng)副的最佳降速比應(yīng)按最大加速能力（電機(jī)）和最小慣量（傳動(dòng)件）速能力（電機(jī)）和最小慣量（傳動(dòng)件）的要求確定，以降低機(jī)械傳動(dòng)部件的的要求確定，以降低機(jī)械傳動(dòng)部件的慣量。慣量。 a.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)主要是由機(jī)床所傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)主要是由機(jī)床所要求的脈沖當(dāng)量與所選用的步進(jìn)電要求的脈沖當(dāng)量與所選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)機(jī)的步距角步距角決定。降速比為決定。降速比為u 見(jiàn)見(jiàn)P108 QLu360360

23、LuQ式中 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角； L 滾珠絲杠的導(dǎo)程；滾珠絲杠的導(dǎo)程； Q脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量。 b對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng) 由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速或扭矩由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速或扭矩與機(jī)床要求的最大進(jìn)給速度或負(fù)載與機(jī)床要求的最大進(jìn)給速度或負(fù)載扭矩決定，降速比為扭矩決定，降速比為maxmaxvLnud式中式中 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min） L滾珠絲杠導(dǎo)程滾珠絲杠導(dǎo)程（mm） 工作臺(tái)最大移動(dòng)速度工作臺(tái)最大移動(dòng)速度（mm/min） maxdnmaxv 設(shè)計(jì)中、小型數(shù)控機(jī)床時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)中、小型數(shù)控機(jī)床時(shí)，通過(guò)選用最佳降速比來(lái)降低慣量，應(yīng)盡選用最佳降速比來(lái)降低慣量

24、，應(yīng)盡可能使傳動(dòng)副的傳動(dòng)比可能使傳動(dòng)副的傳動(dòng)比u=1，這樣可，這樣可選用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接與絲杠相連接選用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接與絲杠相連接的方式。的方式。 齒輪傳動(dòng)間隙的消除齒輪傳動(dòng)間隙的消除 傳動(dòng)副為齒輪傳動(dòng)時(shí)，要消除其傳動(dòng)傳動(dòng)副為齒輪傳動(dòng)時(shí)，要消除其傳動(dòng)的間隙的間隙 a、剛性調(diào)整法、剛性調(diào)整法：調(diào)整后的齒側(cè)間隙：調(diào)整后的齒側(cè)間隙不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，如偏心軸套調(diào)整法、不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，如偏心軸套調(diào)整法、變齒厚調(diào)整法、斜齒輪軸向墊片調(diào)整法。變齒厚調(diào)整法、斜齒輪軸向墊片調(diào)整法。(齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)剛度高。動(dòng)剛度高。) b、柔性調(diào)整性、柔性調(diào)整性：調(diào)整后的齒

25、側(cè)間隙：調(diào)整后的齒側(cè)間隙可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，如雙片直齒錯(cuò)齒調(diào)整可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，如雙片直齒錯(cuò)齒調(diào)整法、薄片斜齒輪軸向壓簧調(diào)整法、雙齒輪法、薄片斜齒輪軸向壓簧調(diào)整法、雙齒輪彈簧調(diào)整法。（齒側(cè)間隙可自動(dòng)補(bǔ)償，結(jié)彈簧調(diào)整法。（齒側(cè)間隙可自動(dòng)補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低，影響平整性。）構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低，影響平整性。） 滾珠絲杠及其支承滾珠絲杠及其支承 功用：滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)功用：滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行件的直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行件的直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)換機(jī)構(gòu) 組成：螺母、絲杠、滾珠、回組成：螺母、絲杠、滾珠、回珠器和密封環(huán)組成。摩擦系數(shù)小，珠器和密封環(huán)組成。摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高。傳動(dòng)效

26、率高。 載荷特點(diǎn)：主要承受軸向載荷，載荷特點(diǎn)：主要承受軸向載荷，對(duì)絲杠軸承的軸向精度和剛度要求對(duì)絲杠軸承的軸向精度和剛度要求較高，采用角接觸軸承或雙向推力較高，采用角接觸軸承或雙向推力園柱滾子與滾針軸承的組合。園柱滾子與滾針軸承的組合。滾珠絲杠的支承方式：圖滾珠絲杠的支承方式：圖352 一端固定，一端自由一端固定，一端自由：用于短絲杠與：用于短絲杠與豎直絲杠豎直絲杠 鉆床鉆床a圖圖 一端固定，一端簡(jiǎn)支一端固定，一端簡(jiǎn)支：用于較長(zhǎng)的臥：用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠式安裝絲杠 車(chē)床車(chē)床 b圖圖 兩端固定兩端固定：用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速，：用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速，要求高抗壓剛度場(chǎng)合要求高抗壓剛度場(chǎng)合c圖圖 絲杠的

27、拉壓剛度計(jì)算絲杠的拉壓剛度計(jì)算 絲杠傳動(dòng)的綜合拉壓剛度主要由絲杠傳動(dòng)的綜合拉壓剛度主要由絲杠的拉壓剛度、支承剛度和螺母絲杠的拉壓剛度、支承剛度和螺母剛度三部分組成，絲杠的拉壓剛度剛度三部分組成，絲杠的拉壓剛度不是一個(gè)定值，它隨螺母至軸向固不是一個(gè)定值，它隨螺母至軸向固定端的距離而變化。定端的距離而變化。 a.一端軸向固定的絲杠（一端軸向固定的絲杠（圖圖352a.b）的拉壓剛度）的拉壓剛度 k(N/um) ( )式 中 ：式 中 ： A 螺 紋 底 徑 處 的 截 面 積螺 紋 底 徑 處 的 截 面 積 （mm2） E彈性模量彈性模量 （鋼（鋼 E=21011N/m2） L1螺母至固定端的距離

28、螺母至固定端的距離 （m）6110LAEkAEPLLAEPk b. 兩端固定的絲杠（兩端固定的絲杠（圖圖c）剛度）剛度k(N/um) L兩端固定的距離（兩端固定的距離（m) c. 由于傳動(dòng)剛度的變化而引起由于傳動(dòng)剛度的變化而引起的定位誤差的定位誤差 6104LAEk)(um式中式中 ： 、 不同位置時(shí)的進(jìn)給力不同位置時(shí)的進(jìn)給力(N) 、 不同位置時(shí)的剛度不同位置時(shí)的剛度 (N /um )2211KQKQ1Q2Q1k2k 滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊緊 滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)產(chǎn)生接觸變形，珠和螺紋滾道接觸區(qū)產(chǎn)生接觸變形

29、，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比，如果滾珠絲杠螺母副間存在間隙如果滾珠絲杠螺母副間存在間隙,接接觸剛度較小觸剛度較小;當(dāng)滾珠絲杠反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)滾珠絲杠反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母不會(huì)立即反向，存在螺母不會(huì)立即反向，存在死區(qū)死區(qū)，影響，影響絲杠的傳動(dòng)精度。故同齒輪傳動(dòng)副一絲杠的傳動(dòng)精度。故同齒輪傳動(dòng)副一樣，也要消除間隙，并施加預(yù)緊力，樣，也要消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲杠、滾珠、螺母之間沒(méi)有間以保證絲杠、滾珠、螺母之間沒(méi)有間隙，提高螺母、絲杠副的接觸剛度。隙，提高螺母、絲杠副的接觸剛度。 方法：采用方法：采用雙螺母結(jié)構(gòu)雙螺母結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)，通過(guò)調(diào)整兩個(gè)螺母之間的軸向位置，使

30、兩螺整兩個(gè)螺母之間的軸向位置，使兩螺母的滾珠在承受工作載荷前，分別與母的滾珠在承受工作載荷前，分別與絲杠的兩個(gè)不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一絲杠的兩個(gè)不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，以達(dá)到提高軸向剛度的定的預(yù)緊力，以達(dá)到提高軸向剛度的目的。目的。a. 墊片調(diào)整式墊片調(diào)整式 b.齒差調(diào)整式齒差調(diào)整式 兩個(gè)螺母相對(duì)其嚙合兩個(gè)螺母相對(duì)其嚙合的內(nèi)齒圈同向都轉(zhuǎn)一個(gè)齒，則兩螺母的相對(duì)軸向位移的內(nèi)齒圈同向都轉(zhuǎn)一個(gè)齒，則兩螺母的相對(duì)軸向位移 圖圖353a. 改變墊片的厚薄來(lái)改改變墊片的厚薄來(lái)改變兩個(gè)螺母之間的軸向距離，實(shí)現(xiàn)變兩個(gè)螺母之間的軸向距離，實(shí)現(xiàn)軸向間隙消除和預(yù)緊。軸向間隙消除和預(yù)緊。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度高，可靠?jī)?yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度高，可靠性好。性好。 缺點(diǎn)：精確調(diào)整困難，當(dāng)滾珠和缺點(diǎn)：精確調(diào)整困難，當(dāng)滾珠和滾道磨損時(shí)不能隨時(shí)調(diào)整。滾道磨損時(shí)不能隨時(shí)調(diào)整