六章节机械技术.ppt

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1、六章节机械技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望6.1 概述概述n n为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通常对机电一体化系统提出以下要求：常对机电一体化系统提出以下要求：常对机电一体化系统提出以下要求：常对机电一体化系统提出以下要求：n n (1)(1)(1)(1)高精度高精度高精度高精度 n n 精度直接影响产品的质量，尤其是

2、机电一体精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的系统的高精度是其

3、首要的要求。如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作怎样精确，也无法完成其预定的机械操系统工作怎样精确，也无法完成其预定的机械操系统工作怎样精确，也无法完成其预定的机械操系统工作怎样精确，也无法完成其预定的机械操作。作。作。作。n n (2)(2)(2)(2)快速响应性快速响应性快速响应性快速响应性 n n 即要求机械系统从接到指令到开始执行指令即要求机械系统从接到指令到开始执行指令即要求机械系统从接到指令到开始执行指令即要求机械系统从接到指令到

4、开始执行指令指定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才指定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才指定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才指定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才能及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，能及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，能及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，能及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，使其准确地完成任务。使其准确地完成任务。使其准确地完成任务。使其准确地完成任务。n n(3)(3)(3)(3)良好的稳定性良好的稳定性良好的稳定性良好的稳定性 n n 即要求机械系统的工作性能不受外界环境的即要求机械系统的工作性能不受外界环境的

5、即要求机械系统的工作性能不受外界环境的即要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。影响，抗干扰能力强。影响，抗干扰能力强。影响，抗干扰能力强。6.1 概述概述6.2 机械传动机械传动n n一、同步带传动一、同步带传动n n二、齿轮传动二、齿轮传动n n三、谐波齿轮传动三、谐波齿轮传动n n四、滚珠丝杠传动四、滚珠丝杠传动n n同步带是一种兼有链、同步带是一种兼有链、同步带是一种兼有链、同步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点的传动零件。由于同的传动零件。由于同的传动零件。由于同的传动零件。由于同步带是一种兼有链、步带是一种兼有链

6、、步带是一种兼有链、步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点齿轮、三角胶带优点的传动零件，于的传动零件，于的传动零件，于的传动零件，于19401940年由美国尤尼年由美国尤尼年由美国尤尼年由美国尤尼罗尔罗尔罗尔罗尔(Unirayal)(Unirayal)橡胶橡胶橡胶橡胶公司首先加以开发。公司首先加以开发。公司首先加以开发。公司首先加以开发。19461946年辛加公司把年辛加公司把年辛加公司把年辛加公司把同步带用于缝纫机针同步带用于缝纫机针同步带用于缝纫机针同步带用于缝纫机针和缠线管的同步传动和缠线管的同步传动和缠线管的同步传动和缠线管的同步传动上，取得显著效益，

7、上，取得显著效益，上，取得显著效益，上，取得显著效益，并被逐渐引用到其他并被逐渐引用到其他并被逐渐引用到其他并被逐渐引用到其他机械传动上。机械传动上。机械传动上。机械传动上。一、同步带传动一、同步带传动n n1.分类分类n n2.同步带的优缺点同步带的优缺点n n3.同步带的结构和尺寸结构同步带的结构和尺寸结构n n4.同步带的设计计算同步带的设计计算一、同步带传动一、同步带传动n n1.1.分类分类分类分类n n(1)(1)按用途分按用途分按用途分按用途分n n(a)(a)一般工业用同步带传动一般工业用同步带传动一般工业用同步带传动一般工业用同步带传动 即梯形齿同步带即梯形齿同步带即梯形齿同

8、步带即梯形齿同步带传动（图传动（图传动（图传动（图6-16-1）。它主要用于中、小功率的同步）。它主要用于中、小功率的同步）。它主要用于中、小功率的同步）。它主要用于中、小功率的同步带传动，如各种仪器、计算机、轻工机械中均采带传动，如各种仪器、计算机、轻工机械中均采带传动，如各种仪器、计算机、轻工机械中均采带传动，如各种仪器、计算机、轻工机械中均采用这种同步带传动。用这种同步带传动。用这种同步带传动。用这种同步带传动。n n(b)(b)高转矩同步带传动高转矩同步带传动高转矩同步带传动高转矩同步带传动 又称又称又称又称HTDHTD带带带带(High(HighTorqueDrive)TorqueD

9、rive)或或或或STPDSTPD带传动带传动带传动带传动(Super(SuperTorquePositiveDrive)TorquePositiveDrive)。由于其齿形呈圆弧。由于其齿形呈圆弧。由于其齿形呈圆弧。由于其齿形呈圆弧状状状状(图图图图6-2)6-2)，在我国通称为圆弧齿同步带传动。，在我国通称为圆弧齿同步带传动。，在我国通称为圆弧齿同步带传动。，在我国通称为圆弧齿同步带传动。它主要用于重型机械的传动中，如运输机械它主要用于重型机械的传动中，如运输机械它主要用于重型机械的传动中，如运输机械它主要用于重型机械的传动中，如运输机械(飞机、飞机、飞机、飞机、汽车汽车汽车汽车)、石油机

10、械和机床、发电机等的传动。、石油机械和机床、发电机等的传动。、石油机械和机床、发电机等的传动。、石油机械和机床、发电机等的传动。一、同步带传动一、同步带传动n n(3)(3)特种规格的同步带传动特种规格的同步带传动特种规格的同步带传动特种规格的同步带传动 这是根据某种机器这是根据某种机器这是根据某种机器这是根据某种机器特殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业特殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业特殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业特殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业缝纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。缝纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。缝纫机用的、汽车发动机用的同步带传动

11、。缝纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。n n(4)(4)特殊用途的同步带传动特殊用途的同步带传动特殊用途的同步带传动特殊用途的同步带传动 即为适应特殊工作即为适应特殊工作即为适应特殊工作即为适应特殊工作环境制造的同步带。环境制造的同步带。环境制造的同步带。环境制造的同步带。一、同步带传动一、同步带传动n n (2).(2).按规格制度分按规格制度分按规格制度分按规格制度分n n(a)(a)模数制模数制模数制模数制 同步带主要参数是模数同步带主要参数是模数同步带主要参数是模数同步带主要参数是模数m(m(与齿与齿与齿与齿轮相同轮相同轮相同轮相同)，根据不同的模数数值来确定带的型号及，根据不同的模

12、数数值来确定带的型号及，根据不同的模数数值来确定带的型号及，根据不同的模数数值来确定带的型号及结构参数。在结构参数。在结构参数。在结构参数。在6060年代该种规格制度曾应用于日、年代该种规格制度曾应用于日、年代该种规格制度曾应用于日、年代该种规格制度曾应用于日、意、苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带意、苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带意、苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带意、苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带规格制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东规格制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东规格制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东规格制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东欧

13、各国仍采用模数制。欧各国仍采用模数制。欧各国仍采用模数制。欧各国仍采用模数制。一、同步带传动一、同步带传动n n(2)(2)节距制节距制节距制节距制 即同步带的主要参数是带齿节距，即同步带的主要参数是带齿节距，即同步带的主要参数是带齿节距，即同步带的主要参数是带齿节距，按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。该种规格制度目前被列为国际标准。该种规格制度目前被列为国际标准。该种规格制度目前被列为国际标准。该种规格制度目前被列为国际标准。n n由于节距制来源于英、

14、美，其计量单位为英制由于节距制来源于英、美，其计量单位为英制由于节距制来源于英、美，其计量单位为英制由于节距制来源于英、美，其计量单位为英制或经换算的公制单位。或经换算的公制单位。或经换算的公制单位。或经换算的公制单位。n n(3)DIN(3)DIN米制节距米制节距米制节距米制节距DINDIN米制节距是德国同步米制节距是德国同步米制节距是德国同步米制节距是德国同步带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为带传动国家标准制定的规格制度。其主要参数为齿节距，但标准节距数值不同于齿节距，但标准节距数值不同于齿节距，但

15、标准节距数值不同于齿节距，但标准节距数值不同于ISOISO节距制，计节距制，计节距制，计节距制，计量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，故故故故DINDIN米制节距同步带在我国也有应用。米制节距同步带在我国也有应用。米制节距同步带在我国也有应用。米制节距同步带在我国也有应用。一、同步带传动一、同步带传动n n2.2.同步带传动的优缺点同步带传动的优缺点同步带传动的优缺点同步带传动的优缺点n n(1)(1)工作时无滑动，有准确的传动比工作时无滑动，有准确的传动

16、比工作时无滑动，有准确的传动比工作时无滑动，有准确的传动比n n(2)(2)传动效率高，节能效果好传动效率高，节能效果好传动效率高，节能效果好传动效率高，节能效果好n n(3)(3)传动比范围大，结构紧凑传动比范围大，结构紧凑传动比范围大，结构紧凑传动比范围大，结构紧凑n n(4)(4)维护保养方便，运转费用低维护保养方便，运转费用低维护保养方便，运转费用低维护保养方便，运转费用低n n(5)(5)恶劣环境条件下仍能正常工作恶劣环境条件下仍能正常工作恶劣环境条件下仍能正常工作恶劣环境条件下仍能正常工作一、同步带传动一、同步带传动n n3.3.同步带的结构和尺寸规格同步带的结构和尺寸规格同步带的

17、结构和尺寸规格同步带的结构和尺寸规格n n(1)(1)同步带结构同步带结构同步带结构同步带结构n n如下左图所示，同步带一般由承载绳、带齿、带背和如下左图所示，同步带一般由承载绳、带齿、带背和如下左图所示，同步带一般由承载绳、带齿、带背和如下左图所示，同步带一般由承载绳、带齿、带背和包布层组成。包布层组成。包布层组成。包布层组成。n n 工业用同步带带轮形状如下右图所示。工业用同步带带轮形状如下右图所示。工业用同步带带轮形状如下右图所示。工业用同步带带轮形状如下右图所示。一、同步带传动一、同步带传动n n4.4.同步带的设计计算同步带的设计计算同步带的设计计算同步带的设计计算n n (1)(1

18、)失效形式和计算准则失效形式和计算准则失效形式和计算准则失效形式和计算准则n n同步带传动主要失效形式有：同步带传动主要失效形式有：同步带传动主要失效形式有：同步带传动主要失效形式有：n n(a)(a)承载绳断裂承载绳断裂承载绳断裂承载绳断裂 原因是带型号过小和小带轮直径过小原因是带型号过小和小带轮直径过小原因是带型号过小和小带轮直径过小原因是带型号过小和小带轮直径过小等。等。等。等。n n(b)(b)爬齿和跳齿爬齿和跳齿爬齿和跳齿爬齿和跳齿 原因是同步带传递的圆周力过大、带原因是同步带传递的圆周力过大、带原因是同步带传递的圆周力过大、带原因是同步带传递的圆周力过大、带与带轮间的节距差值过大、

19、带的初拉力过小等。与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。n n(c)(c)带齿的磨损带齿的磨损带齿的磨损带齿的磨损 原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张紧力过大等。张紧力过大等。张紧力过大等。张紧力过大等。n n(d)(d)其他失效方式其他失效方式其他失效方式其他失效方式 带和带轮的制造安装误差引起的带带和带轮的制造安装误差引起的带带和带轮的制造安装误差引起的带带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节

20、距差值太大和啮合齿数过少引轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。层脱落等。层脱落等。层脱落等。n n在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则

21、是在不打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。一、同步带传动一、同步带传动n n(2)(2)同步带传动的设计计算步骤同步带传动的设计计算步骤同步带传动的设计计算步骤同步带传动的设计计算步骤n n设计同步带传动的已知条件为：设计同步带传动的已知条件为：设计同步带传动的已知条件为：设计同步带传动的已

22、知条件为：n nPmPm 需要传递的名义功率；需要传递的名义功率；需要传递的名义功率；需要传递的名义功率；n nn1n1、n2 n2 主从动轮的转速或传动比；主从动轮的转速或传动比；主从动轮的转速或传动比；主从动轮的转速或传动比；n n(a)(a)确定带的设计功率；确定带的设计功率；确定带的设计功率；确定带的设计功率；n n(b)(b)选择带型和节距；选择带型和节距；选择带型和节距；选择带型和节距；n n(c)(c)确定带轮齿数和节圆直径；确定带轮齿数和节圆直径；确定带轮齿数和节圆直径；确定带轮齿数和节圆直径；n n(d)(d)确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；确定同步带的节线长度、齿数

23、及传动中心距；确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；n n(e)(e)校验同步带和小带轮的啮合齿数；校验同步带和小带轮的啮合齿数；校验同步带和小带轮的啮合齿数；校验同步带和小带轮的啮合齿数；n n(f)(f)确定实际所需同步带宽度；确定实际所需同步带宽度；确定实际所需同步带宽度；确定实际所需同步带宽度；n n(g)(g)带的工作能力验算。带的工作能力验算。带的工作能力验算。带的工作能力验算。一、同步带传动一、同步带传动n n1.1.齿轮传动系统的总传动比及其分配齿轮传动系统的总传动比及其分配齿轮传动系统的总传动比及其分配齿轮传动系统的总传动比及其分配n

24、 n设计机电一体化齿轮传动系统，主要是研究它设计机电一体化齿轮传动系统，主要是研究它设计机电一体化齿轮传动系统，主要是研究它设计机电一体化齿轮传动系统，主要是研究它的动力学特性。的动力学特性。的动力学特性。的动力学特性。n n(1)(1)最佳总传动比最佳总传动比最佳总传动比最佳总传动比n n首先把传动系统中的工作负载、惯性负载和摩首先把传动系统中的工作负载、惯性负载和摩首先把传动系统中的工作负载、惯性负载和摩首先把传动系统中的工作负载、惯性负载和摩擦负载综合为系统的总负载，方法有：擦负载综合为系统的总负载，方法有：擦负载综合为系统的总负载，方法有：擦负载综合为系统的总负载，方法有：n n(a)

25、(a)峰值综合：若各种负载为非随机性负载，峰值综合：若各种负载为非随机性负载，峰值综合：若各种负载为非随机性负载，峰值综合：若各种负载为非随机性负载，将各负载的峰值取代数和。将各负载的峰值取代数和。将各负载的峰值取代数和。将各负载的峰值取代数和。n n(b)(b)均方根综合：若各种负载为随机性负载，均方根综合：若各种负载为随机性负载，均方根综合：若各种负载为随机性负载，均方根综合：若各种负载为随机性负载，取各负载的均方根。取各负载的均方根。取各负载的均方根。取各负载的均方根。n n负载综合时，要转化到电机轴上，成为等效峰负载综合时，要转化到电机轴上，成为等效峰负载综合时，要转化到电机轴上，成为

26、等效峰负载综合时，要转化到电机轴上，成为等效峰值综合负载转矩或等效均方根综合负载转矩。使值综合负载转矩或等效均方根综合负载转矩。使值综合负载转矩或等效均方根综合负载转矩。使值综合负载转矩或等效均方根综合负载转矩。使等效负载转矩最小或负载加速度最大的总传动比，等效负载转矩最小或负载加速度最大的总传动比，等效负载转矩最小或负载加速度最大的总传动比，等效负载转矩最小或负载加速度最大的总传动比，即为最佳总传动比。即为最佳总传动比。即为最佳总传动比。即为最佳总传动比。二、齿轮传动二、齿轮传动n n 2 2总传动比分配总传动比分配总传动比分配总传动比分配n n齿轮系统的总传动比确定后，根据对传动链的齿轮系

27、统的总传动比确定后，根据对传动链的齿轮系统的总传动比确定后，根据对传动链的齿轮系统的总传动比确定后，根据对传动链的技术要求，选择传动方案，使驱动部件和负载之技术要求，选择传动方案，使驱动部件和负载之技术要求，选择传动方案，使驱动部件和负载之技术要求，选择传动方案，使驱动部件和负载之间的转矩、转速达到合理匹配。若总传动比较大，间的转矩、转速达到合理匹配。若总传动比较大，间的转矩、转速达到合理匹配。若总传动比较大，间的转矩、转速达到合理匹配。若总传动比较大，又不准备采用谐波、少齿差等传动，需要确定传又不准备采用谐波、少齿差等传动，需要确定传又不准备采用谐波、少齿差等传动，需要确定传又不准备采用谐波

28、、少齿差等传动，需要确定传动级数，并在各级之间分配传动比。单级传动比动级数，并在各级之间分配传动比。单级传动比动级数，并在各级之间分配传动比。单级传动比动级数，并在各级之间分配传动比。单级传动比增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大会使增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大会使增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大会使增大使传动系统简化，但大齿轮的尺寸增大会使整个传动系统的轮廓尺寸变大。可按下述三种原整个传动系统的轮廓尺寸变大。可按下述三种原整个传动系统的轮廓尺寸变大。可按下述三种原整个传动系统的轮廓尺寸变大。可按下述三种原则适当分级，并在各级之间分配传动比。则适当分级，并在各级之间分配传动比

29、。则适当分级，并在各级之间分配传动比。则适当分级，并在各级之间分配传动比。二、齿轮传动二、齿轮传动n n(1)(1)最小等效转动惯量原则最小等效转动惯量原则最小等效转动惯量原则最小等效转动惯量原则n n利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电机轴上的等效转动惯量为最小。机轴上的等效转动惯量为最小。机轴上的等效转动惯量为最小。机轴上的等效转动惯量为最小。二、齿轮传动二、齿轮传动如右图，若不计轴和轴承如右图，若不计轴和轴承如右图，若不计轴和轴承如右图，若不计轴和轴承的转动惯量，则

30、根据系统动的转动惯量，则根据系统动的转动惯量，则根据系统动的转动惯量，则根据系统动能不变的原则，等效到电机能不变的原则，等效到电机能不变的原则，等效到电机能不变的原则，等效到电机轴上的等效转动惯量为：轴上的等效转动惯量为：轴上的等效转动惯量为：轴上的等效转动惯量为：二、齿轮传动二、齿轮传动因为：因为：因为：因为：所以：所以：所以：所以：即：即：即：即：令令令令可得可得可得可得n n(2)(2)重量最轻原则重量最轻原则重量最轻原则重量最轻原则n n 对于小功率传动系统，使各级传动比满足，对于小功率传动系统，使各级传动比满足，对于小功率传动系统，使各级传动比满足，对于小功率传动系统，使各级传动比满

31、足，n n即可使传动装置的重量最轻。即可使传动装置的重量最轻。即可使传动装置的重量最轻。即可使传动装置的重量最轻。n n上述结论对于大功率传动系统是不适用的，因上述结论对于大功率传动系统是不适用的，因上述结论对于大功率传动系统是不适用的，因上述结论对于大功率传动系统是不适用的，因其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等参数要逐级增加的情况，此时应根据经验、类比参数要逐级增加的情况，此时应根据经验、类比参数要逐级增加的情况，此时应根据经验、类比参数要逐级增加的情况，此时

32、应根据经验、类比方法以及结构紧凑之要求进行综合考虑。各级传方法以及结构紧凑之要求进行综合考虑。各级传方法以及结构紧凑之要求进行综合考虑。各级传方法以及结构紧凑之要求进行综合考虑。各级传动比一般应以动比一般应以动比一般应以动比一般应以“先大后小先大后小先大后小先大后小”原则处理。原则处理。原则处理。原则处理。二、齿轮传动二、齿轮传动n n(3)(3)输出轴转角误差最小原则输出轴转角误差最小原则输出轴转角误差最小原则输出轴转角误差最小原则n n为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统传递为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统传递为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统传递为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统

33、传递运动的精度，各级传动比应按运动的精度，各级传动比应按运动的精度，各级传动比应按运动的精度，各级传动比应按“先小后大先小后大先小后大先小后大”原则原则原则原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。设齿轮传动系回转误差对输出转角精度的影响。设齿轮传动系回转误差对输出转角精度的影响。设齿轮传动系回转误差对输出转角精度的影响。设齿轮传动系统中各级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的统中各级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的统中各级齿轮的转角误

34、差换算到末级输出轴上的统中各级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的总转角误差为总转角误差为总转角误差为总转角误差为，则，则，则，则n n式中：式中：式中：式中：第个齿轮所具有的转角误差；第个齿轮所具有的转角误差；第个齿轮所具有的转角误差；第个齿轮所具有的转角误差；n n第个齿轮的转轴至第级输出轴的传动比。第个齿轮的转轴至第级输出轴的传动比。第个齿轮的转轴至第级输出轴的传动比。第个齿轮的转轴至第级输出轴的传动比。二、齿轮传动二、齿轮传动n n33齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法n n(1)(1)圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动

35、n n(a)(a)偏心套偏心套偏心套偏心套(轴轴轴轴)调整法调整法调整法调整法 n n如右图所示，将相互啮合的如右图所示，将相互啮合的如右图所示，将相互啮合的如右图所示，将相互啮合的一对齿轮中的一个齿轮一对齿轮中的一个齿轮一对齿轮中的一个齿轮一对齿轮中的一个齿轮4 4装装装装在电机输出轴上，并将电机在电机输出轴上，并将电机在电机输出轴上，并将电机在电机输出轴上，并将电机2 2安装在偏心套安装在偏心套安装在偏心套安装在偏心套1(1(或偏心轴或偏心轴或偏心轴或偏心轴)上，通过转动偏心套上，通过转动偏心套上，通过转动偏心套上，通过转动偏心套(偏心偏心偏心偏心轴轴轴轴)的转角，就可调节两啮的转角，就可

36、调节两啮的转角，就可调节两啮的转角，就可调节两啮合齿轮的中心距，从而消除合齿轮的中心距，从而消除合齿轮的中心距，从而消除合齿轮的中心距，从而消除圆柱齿轮正、反转时的齿侧圆柱齿轮正、反转时的齿侧圆柱齿轮正、反转时的齿侧圆柱齿轮正、反转时的齿侧间隙。特点是结构简单，但间隙。特点是结构简单，但间隙。特点是结构简单，但间隙。特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。其侧隙不能自动补偿。其侧隙不能自动补偿。其侧隙不能自动补偿。二、齿轮传动二、齿轮传动n n(b)(b)轴向垫片调整法轴向垫片调整法轴向垫片调整法轴向垫片调整法 n n如右图所示，齿轮如右图所示，齿轮如右图所示，齿轮如右图所示，齿轮1 1和和和和

37、2 2相啮合，相啮合，相啮合，相啮合，其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有其分度圆弧齿厚沿轴线方向略有锥度，这样就可以用轴向垫片锥度，这样就可以用轴向垫片锥度，这样就可以用轴向垫片锥度，这样就可以用轴向垫片3 3使齿轮使齿轮使齿轮使齿轮2 2沿轴向移动，从而消除沿轴向移动，从而消除沿轴向移动，从而消除沿轴向移动，从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向垫片垫片垫片垫片3 3的厚度应使得齿轮的厚度应使得齿轮的厚度应使得齿轮的厚度应使得齿轮1 1和和和和2 2之之之之间既

38、齿侧间隙小，运转又灵活。间既齿侧间隙小，运转又灵活。间既齿侧间隙小，运转又灵活。间既齿侧间隙小，运转又灵活。特点同偏心套特点同偏心套特点同偏心套特点同偏心套(轴轴轴轴)调整法。调整法。调整法。调整法。二、齿轮传动二、齿轮传动n n(c)(c)双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法 n n这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一

39、个薄齿轮的左齿另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。二、齿轮传动二、齿轮传动n n(2)(2)斜齿轮传动斜齿轮传动斜齿轮传动斜齿轮传动n n消除斜齿轮传动齿轮侧隙

40、的方法与上述错齿调消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上述错齿调消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上述错齿调消除斜齿轮传动齿轮侧隙的方法与上述错齿调整法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿整法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿整法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿整法基本相同，也是用两个薄片齿轮与一个宽齿轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小段距离，这样它的螺旋线便错开了。小段距离，这样它的螺旋线便错开了。小段距离，这样它的螺旋线便错开了。小段距离，这样它的螺旋线

41、便错开了。二、齿轮传动二、齿轮传动n n(3)(3)锥齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮传动锥齿轮传动n n(a)(a)轴向压簧调整法轴向压簧调整法轴向压簧调整法轴向压簧调整法 轴向压簧调整法原理如图轴向压簧调整法原理如图轴向压簧调整法原理如图轴向压簧调整法原理如图6-156-15，在锥齿轮，在锥齿轮，在锥齿轮，在锥齿轮4 4的传动轴的传动轴的传动轴的传动轴7 7上装有压簧上装有压簧上装有压簧上装有压簧5 5，其，其，其，其轴向力大小由螺母轴向力大小由螺母轴向力大小由螺母轴向力大小由螺母6 6调节。锥齿轮调节。锥齿轮调节。锥齿轮调节。锥齿轮4 4在压簧在压簧在压簧在压簧5 5的作的作的作的作用下可轴向移

42、动，从而消除了其与啮合的锥齿轮用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮l l之间的齿侧间隙。之间的齿侧间隙。之间的齿侧间隙。之间的齿侧间隙。二、齿轮传动二、齿轮传动n n(b)(b)周向弹簧调整法周向弹簧调整法周向弹簧调整法周向弹簧调整法 n n将与锥齿轮将与锥齿轮将与锥齿轮将与锥齿轮3 3啮合的齿啮合的齿啮合的齿啮合的齿轮做成大小两片轮做成大小两片轮做成大小两片轮做成大小两片(1(1、2)2)，在大片锥齿轮在大片锥齿轮在大片锥齿轮在大片锥齿轮1 1上制有三上制有三上制有三上制有三个周向圆弧槽个周向圆弧槽个周

43、向圆弧槽个周向圆弧槽8 8，小片锥，小片锥，小片锥，小片锥齿轮齿轮齿轮齿轮2 2的端面制有三个可的端面制有三个可的端面制有三个可的端面制有三个可伸入槽伸入槽伸入槽伸入槽8 8的凸爪的凸爪的凸爪的凸爪7 7。弹簧。弹簧。弹簧。弹簧5 5装在槽装在槽装在槽装在槽8 8中，一端顶在凸中，一端顶在凸中，一端顶在凸中，一端顶在凸爪爪爪爪7 7上，另一端顶在镶在上，另一端顶在镶在上，另一端顶在镶在上，另一端顶在镶在槽槽槽槽8 8中的镶块中的镶块中的镶块中的镶块4 4上。止动螺上。止动螺上。止动螺上。止动螺钉钉钉钉6 6装配时用，安装完毕装配时用，安装完毕装配时用，安装完毕装配时用，安装完毕将其卸下，则大小

44、片锥齿将其卸下，则大小片锥齿将其卸下，则大小片锥齿将其卸下，则大小片锥齿轮轮轮轮1 1、2 2在弹簧力作用下错在弹簧力作用下错在弹簧力作用下错在弹簧力作用下错齿，从而达到消除间隙的齿，从而达到消除间隙的齿，从而达到消除间隙的齿，从而达到消除间隙的目的。目的。目的。目的。二、齿轮传动二、齿轮传动n n 44齿轮齿条传动机构齿轮齿条传动机构齿轮齿条传动机构齿轮齿条传动机构n n当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。通过预载装当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。通过预载装当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。通过预载装当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。通过预载装置置置置4 4向齿轮向齿轮向齿轮向齿轮3

45、 3上图上图上图上图6-176-17齿轮齿条的双齿轮调隙机构。齿轮齿条的双齿轮调隙机构。齿轮齿条的双齿轮调隙机构。齿轮齿条的双齿轮调隙机构。n n预加负载，使大齿轮预加负载，使大齿轮预加负载，使大齿轮预加负载，使大齿轮2 2、5 5同时向两个相反方何转动，同时向两个相反方何转动，同时向两个相反方何转动，同时向两个相反方何转动，从而带动小齿轮从而带动小齿轮从而带动小齿轮从而带动小齿轮1 1、6 6转动，其齿面便分别紧贴在齿条转动，其齿面便分别紧贴在齿条转动，其齿面便分别紧贴在齿条转动，其齿面便分别紧贴在齿条7 7上上上上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。齿槽的左、右

46、侧，消除了齿侧间隙。齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。二、齿轮传动二、齿轮传动n n谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大(几十几十几十几十几百几百几百几百)、传动精度高、回程误差小、噪声低、传、传动精度高、回程误差小、噪声低、传、传动精度高、回程误差小、噪声低、传、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业动平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业动平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业动平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业机器人、航空、火箭等机电一体化系统

47、中日益得机器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得机器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得机器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到广泛的应用。到广泛的应用。到广泛的应用。到广泛的应用。n n11谐波齿轮传动的工作原理谐波齿轮传动的工作原理谐波齿轮传动的工作原理谐波齿轮传动的工作原理 三、谐波齿轮传动三、谐波齿轮传动n n谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内齿谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内齿谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内齿谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内齿的刚轮的刚轮的刚轮的刚轮l l、具有外齿的柔轮、具有外齿的柔轮、具有外齿的柔轮、具有外齿的柔轮2 2和波发生器和

48、波发生器和波发生器和波发生器3 3。通常。通常。通常。通常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔时，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔时，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔时，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴

49、两端产生了柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生了柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生了柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生了柔轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭圆短轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭圆短轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭圆短轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭圆短轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各处，轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各处，轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各处，轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各处，则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，或则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，或则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，或

50、则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，或处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔轮处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔轮处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔轮处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔轮长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处和长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处和长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处和长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处和脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之间脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之间脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之间脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之间就产生了相对位移，从而传递运动。就产生了相对位移，从而