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机电一体化系统与设计机电一体化系统与设计§第一章第一章 机电一体化概论机电一体化概论§第二章第二章 精密机械技术精密机械技术§第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机§第四章第四章 基于单片机的控制器基于单片机的控制器§第五章第五章 可编程序控制器可编程序控制器§第六章第六章 传感器与计算机接口传感器与计算机接口§第七章第七章 动力驱动及其计算机控制动力驱动及其计算机控制§第八章第八章 机电一体化系统设计方法与实例机电一体化系统设计方法与实例第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构§执行机构执行机构概述概述控制器(IPC/PLC/MCU等)输入接口输出接口驱动执行机构(电机、电磁阀等)被控对象(各种机械参数)传感检测装置(各类传感器等)反馈量被控量设定值＋—机电一体化系统的组成概述概述§机电一体化对机械系统的基本要求机电一体化对机械系统的基本要求•一般情况下，机械系统是机电一体化产品（系统）一般情况下，机械系统是机电一体化产品（系统）中的支撑、传动、执行机构，与一般的机械系统中的支撑、传动、执行机构，与一般的机械系统不同：不同：§高精度高精度§快速响应快速响应（（高速的计算机单元高速的计算机单元+慢速的机械单元）慢速的机械单元）§良好的稳定性良好的稳定性•简单而言，就是简单而言，就是“稳、准、快稳、准、快”，此外，还要求有，此外，还要求有较大的刚度、良好的可靠性、重量轻、体积小、较大的刚度、良好的可靠性、重量轻、体积小、寿命长等等寿命长等等•措施：考虑到以上要求，在设计和制造机械装置措施：考虑到以上要求，在设计和制造机械装置时，通常采用时，通常采用精密机械技术精密机械技术。

概述概述§机电一体化系统中机械装置的主要组成机电一体化系统中机械装置的主要组成•传动机构传动机构：主要完成转速、转矩的匹配，并且要：主要完成转速、转矩的匹配，并且要求有良好的伺服性能求有良好的伺服性能•导向机构导向机构：主要起支承和导向作用，为机械装置：主要起支承和导向作用，为机械装置中各运动部件安全、准确地完成特定运动作保障中各运动部件安全、准确地完成特定运动作保障•执行机构执行机构：完成具体的动作，要求有高的灵敏度、：完成具体的动作，要求有高的灵敏度、精确度和良好的重复性、可靠性精确度和良好的重复性、可靠性第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构•传动机构的性能要求传动机构的性能要求•滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动•精密齿轮传动精密齿轮传动•挠性传动挠性传动•间歇传动间歇传动§导向机构导向机构§执行机构执行机构传动机构的性能要求传动机构的性能要求§为满足机械装置有良好的伺服性能，传动系统应具有：为满足机械装置有良好的伺服性能，传动系统应具有：•转动惯量小转动惯量小：前提是？：前提是？§大的转动惯量会带来：大的转动惯量会带来：§⑴⑴ 机械负载增大机械负载增大§⑵⑵ 响应速度慢响应速度慢§⑶⑶ 灵敏度下降灵敏度下降•足够的刚度足够的刚度：刚度？：刚度？§大的刚度会：大的刚度会：§⑴⑴ 能量损失小能量损失小§⑵⑵ 机械装置固有频率高，不易共振机械装置固有频率高，不易共振§⑶⑶ 能增加闭环伺服系统的稳定性能增加闭环伺服系统的稳定性•阻尼适中阻尼适中：：§大的阻尼会：大的阻尼会：§⑴⑴ 振幅小，衰减快振幅小，衰减快§⑵⑵ 稳态误差增大，精度降低稳态误差增大，精度降低第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构•传动机构的性能要求传动机构的性能要求•滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动•精密齿轮传动精密齿轮传动•挠性传动挠性传动•间歇传动间歇传动§导向机构导向机构§执行机构执行机构滚珠丝杠的结构及工作原理滚珠丝杠的结构及工作原理§将将旋转运动旋转运动转变为转变为直线直线运动运动或将或将直线运动直线运动转变转变为为旋转运动旋转运动，它是传统，它是传统滑动丝杠的进一步延伸滑动丝杠的进一步延伸发展。

发展§由由丝杠丝杠、、螺母螺母、、滚动体滚动体、、滚珠循环装置滚珠循环装置组成§根据滚珠的循环方式：根据滚珠的循环方式：•内循环式内循环式：反向器：反向器•外循环式外循环式：插管式、端：插管式、端盖式、螺旋槽式盖式、螺旋槽式1—丝杠 2—端盖 3—滚珠 4—螺母滑动丝杠滚珠丝杠的结构及工作原理滚珠丝杠的结构及工作原理内循环内循环变位导程预紧螺母式变位导程预紧螺母式滚珠丝杠副滚珠丝杠副内循环内循环垫片预紧螺母式垫片预紧螺母式滚珠丝杠副滚珠丝杠副内循环内循环螺纹预紧螺母式螺纹预紧螺母式滚珠丝杠副滚珠丝杠副滚珠丝杠的结构及工作原理滚珠丝杠的结构及工作原理大导程插管式滚珠丝杠副大导程插管式滚珠丝杠副端盖式滚珠丝杠副端盖式滚珠丝杠副滚珠丝杠的特点滚珠丝杠的特点§优点优点：：•传动效率高传动效率高：滚动摩擦、传动效率：滚动摩擦、传动效率90%以上，驱以上，驱动力矩为滑动丝杠的动力矩为滑动丝杠的1/3左右，发热率低左右，发热率低•定位精度高定位精度高：发热率低，温升小，采取预拉伸并：发热率低，温升小，采取预拉伸并预紧消除轴向间隙等措施预紧消除轴向间隙等措施•传动可逆性传动可逆性：旋转运动：旋转运动——直线运动。

直线运动•使用寿命长使用寿命长：寿命远高于滑动丝杠寿命远高于滑动丝杠•同步性能好同步性能好：采用多套滚珠丝杠副方案驱动同一：采用多套滚珠丝杠副方案驱动同一装置或多个相同部件时，可获得很好的同步性装置或多个相同部件时，可获得很好的同步性滚珠丝杠的特点滚珠丝杠的特点§缺点缺点：：•不能自锁（垂直配置需制动装置）不能自锁（垂直配置需制动装置）•制造工艺复杂，成本高制造工艺复杂，成本高§应用应用：：•滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种各种工业设备工业设备、、精密仪器精密仪器、、精密数控机床精密数控机床、、加工加工中心中心等尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机等尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，极大的推动了机床行业的数控化发展极大的推动了机床行业的数控化发展电滚珠丝杠单元滚珠丝杆滚珠丝杆滚珠丝杆滚珠丝杆电动机转子电动机转子电动机转子电动机转子滚珠螺母滚珠螺母滚珠螺母滚珠螺母提高传动精度提高传动精度§影响传动精度的影响传动精度的主要因素主要因素•轴向间隙轴向间隙＝＝原有预留间隙原有预留间隙＋＋弹性变形引起的间隙弹性变形引起的间隙§调整方法：调整方法：施加预紧力施加预紧力•双螺母螺纹预紧调整式双螺母螺纹预紧调整式•双螺母齿差预紧调整式双螺母齿差预紧调整式•双螺母垫片预紧调整式双螺母垫片预紧调整式§调整间隙应注意的问题调整间隙应注意的问题•预紧力大小适中预紧力大小适中•过大过大会增大摩擦，效率降低会增大摩擦，效率降低•过小过小会降低传动精度会降低传动精度结构图结构图原理图原理图滚珠丝杠的安装方式滚珠丝杠的安装方式§安装方式不同（支撑形式不同），将影安装方式不同（支撑形式不同），将影响到丝杠的轴向刚度和传动精度，各有响到丝杠的轴向刚度和传动精度，各有优缺点，应视不同需要而定：优缺点，应视不同需要而定：•单推单推—单推式单推式•双推双推—双推式双推式•双推双推—简支式简支式•双推双推—自由式自由式单推单推—单推式单推式滚珠丝杠的制动滚珠丝杠的制动§使用制动电机、超越离合器或其他方式使用制动电机、超越离合器或其他方式的制动装置，例如电磁的制动装置，例如电磁—摩擦制动装置。

摩擦制动装置滚珠丝杠的设计、计算滚珠丝杠的设计、计算§尺寸、强度、预紧力、效率计算、刚度、尺寸、强度、预紧力、效率计算、刚度、稳定性校核（请参考相关工具书）稳定性校核（请参考相关工具书）第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构•传动机构的性能要求传动机构的性能要求•滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动•精密齿轮传动精密齿轮传动•挠性传动挠性传动•间歇传动间歇传动§导向机构导向机构§执行机构执行机构精密齿轮传动精密齿轮传动§普通齿轮传动的精度提高普通齿轮传动的精度提高§谐波齿轮（略）谐波齿轮（略）精密齿轮传动精密齿轮传动§普通齿轮传动的精度提高普通齿轮传动的精度提高•误差的主要来源误差的主要来源•直齿圆柱齿轮的消隙直齿圆柱齿轮的消隙•斜齿轮的消隙斜齿轮的消隙•锥齿轮的消隙锥齿轮的消隙§谐波齿轮（略）谐波齿轮（略）齿轮传动的误差来源齿轮传动的误差来源§误差的主要来源误差的主要来源：：•齿侧间隙齿侧间隙→空行程空行程→传动误差传动误差 齿轮啮合传动时，为了在啮合齿廓之间形成润齿轮啮合传动时，为了在啮合齿廓之间形成润滑油膜，避免因轮齿摩檫发热膨胀而卡死，齿廓之滑油膜，避免因轮齿摩檫发热膨胀而卡死，齿廓之间必须留有间隙，此间隙称为间必须留有间隙，此间隙称为齿侧间隙齿侧间隙，简称，简称侧隙侧隙。

但是，齿侧间隙的存在会产生齿间冲击，影响齿轮但是，齿侧间隙的存在会产生齿间冲击，影响齿轮传动的平稳性因此，这个间隙只能很小传动的平稳性因此，这个间隙只能很小精密齿轮传动精密齿轮传动§普通齿轮传动的精度提高普通齿轮传动的精度提高•误差的主要来源误差的主要来源•直齿圆柱齿轮的消隙直齿圆柱齿轮的消隙•斜齿轮的消隙斜齿轮的消隙•锥齿轮的消隙锥齿轮的消隙§谐波齿轮（略）谐波齿轮（略）直齿圆柱齿轮的消隙直齿圆柱齿轮的消隙§调整中心距法调整中心距法•偏心轴套调整法：结构简单，无自动补偿能力偏心轴套调整法：结构简单，无自动补偿能力偏心轴套调整法偏心轴套调整法结构图结构图直齿圆柱齿轮的消隙直齿圆柱齿轮的消隙n调侧隙法调侧隙法n双片薄齿轮错齿法：能自动补偿，但无法传递双片薄齿轮错齿法：能自动补偿，但无法传递大的动力，且结构复杂，适用于一些传动精度大的动力，且结构复杂，适用于一些传动精度高、力矩小的场合，如计数器高、力矩小的场合，如计数器双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法宽齿轮宽齿轮薄齿轮薄齿轮扭簧扭簧结构图结构图精密齿轮传动精密齿轮传动§普通齿轮传动的精度提高普通齿轮传动的精度提高•误差的主要来源误差的主要来源•直齿圆柱齿轮的消隙直齿圆柱齿轮的消隙•斜齿轮的消隙斜齿轮的消隙•锥齿轮的消隙锥齿轮的消隙§谐波齿轮（略）谐波齿轮（略）斜齿轮的消隙斜齿轮的消隙§轴向调整法轴向调整法•有垫片调整法和轴向压簧调整法。

有垫片调整法和轴向压簧调整法垫片调整法垫片调整法宽齿轮宽齿轮薄齿轮薄齿轮垫片垫片轴向压簧调整法轴向压簧调整法宽齿轮宽齿轮薄齿轮薄齿轮弹簧弹簧精密齿轮传动精密齿轮传动§普通齿轮传动的精度提高普通齿轮传动的精度提高•误差的主要来源误差的主要来源•直齿圆柱齿轮的消隙直齿圆柱齿轮的消隙•斜齿轮的消隙斜齿轮的消隙•锥齿轮的消隙锥齿轮的消隙§谐波齿轮（略）谐波齿轮（略）锥齿轮的消隙锥齿轮的消隙§轴向调整法轴向调整法•有轴向弹簧调整法（有自补偿能力）和周向弹有轴向弹簧调整法（有自补偿能力）和周向弹簧调整法簧调整法轴向压簧调整法轴向压簧调整法弹簧弹簧第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构•传动机构的性能要求传动机构的性能要求•滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动•精密齿轮传动精密齿轮传动•挠性传动挠性传动•间歇传动间歇传动§导向机构导向机构§执行机构执行机构挠性传动挠性传动§同步带传动同步带传动：综合了：综合了带传动带传动及及链传动链传动的特点，的特点，属于属于啮合传动方式啮合传动方式•优点优点：精度高，效率高，传动平稳、无冲击、无：精度高，效率高，传动平稳、无冲击、无振动、传动比恒定振动、传动比恒定•缺点缺点：制造、安装精度复杂，橡胶有蠕变性：制造、安装精度复杂，橡胶有蠕变性§钢带传动钢带传动：属于摩擦传动：属于摩擦传动§绳轮传动绳轮传动：属于摩擦传动：属于摩擦传动•钢带传动、绳轮传动应用在：起重机、电梯、索钢带传动、绳轮传动应用在：起重机、电梯、索道等道等§软轴传动软轴传动：适用于两个传动机构：适用于两个传动机构不在同一条不在同一条直线上直线上或两个部件之间有相对位置。

或两个部件之间有相对位置第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构•传动机构的性能要求传动机构的性能要求•滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动•精密齿轮传动精密齿轮传动•挠性传动挠性传动•间歇传动间歇传动§导向机构导向机构§执行机构执行机构间歇传动间歇传动§特点：特点：•连续运动连续运动→间歇运动间歇运动§结构形式：结构形式：•棘轮传动机构棘轮传动机构•槽轮传动机构槽轮传动机构•蜗形凸轮传动机构蜗形凸轮传动机构•不完全齿轮机构不完全齿轮机构齿式棘轮机构（外啮合）齿式棘轮机构（外啮合）齿式棘轮机构（内啮合）齿式棘轮机构（内啮合）摩擦式棘轮机构（外啮合）摩擦式棘轮机构（外啮合）双动式棘轮机构双动式棘轮机构圆柱凸轮间歇机构圆柱凸轮间歇机构蜗杆凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构外啮合槽轮外啮合槽轮内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构•导轨的结构及作用导轨的结构及作用•导轨的分类和特点导轨的分类和特点•导轨的基本要求导轨的基本要求•低速运动的平稳性分析低速运动的平稳性分析•滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型•滚动导轨副的结构及选型滚动导轨副的结构及选型§执行机构执行机构导轨的结构及作用导轨的结构及作用滑动导轨（截面为圆形）滑动导轨（截面为圆形）滚动导轨（滚动体为滚珠）滚动导轨（滚动体为滚珠）导轨的结构及作用导轨的结构及作用§导轨的作用导轨的作用•导轨一方面为机构装置的运动部件起支承作用，导轨一方面为机构装置的运动部件起支承作用，一方面保证运动部件按特定的方向运动。

简单地一方面保证运动部件按特定的方向运动简单地说：说：支承与导向支承与导向§导轨副的组成导轨副的组成•支承导轨支承导轨：固定不动，又称为轨道：固定不动，又称为轨道•动导轨动导轨：相对于支承导轨作直线或回转运动，又：相对于支承导轨作直线或回转运动，又称为滑台称为滑台第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术概述概述传动机构传动机构导向机构导向机构•导轨的结构及作用导轨的结构及作用•导轨的分类和特点导轨的分类和特点•导轨的基本要求导轨的基本要求•低速运动的平稳性分析低速运动的平稳性分析•滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型•滚动导轨副的结构及选型滚动导轨副的结构及选型执行机构执行机构导轨的分类及特点导轨的分类及特点§分类（按摩擦性质分）：分类（按摩擦性质分）：•滑动导轨滑动导轨：滑动摩擦，例如：：滑动摩擦，例如： V形导轨、静压导形导轨、静压导轨副轨副•滚动导轨滚动导轨：滚动摩擦，例如：滚珠、滚针、滚柱：滚动摩擦，例如：滚珠、滚针、滚柱导轨导轨§特点：特点：•滑动导轨滑动导轨：结构简单，制造方便，刚度好，抗振，：结构简单，制造方便，刚度好，抗振，但不耐磨，维护难但不耐磨，维护难•滚动导轨滚动导轨：磨损小，寿命长，定位精度高，灵敏，：磨损小，寿命长，定位精度高，灵敏，平稳，易于维护，但制造复杂，常用于精密机构平稳，易于维护，但制造复杂，常用于精密机构中。

中第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术概述概述传动机构传动机构导向机构导向机构•导轨的结构及作用导轨的结构及作用•导轨的分类和特点导轨的分类和特点•导轨的基本要求导轨的基本要求•低速运动的平稳性分析低速运动的平稳性分析•滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型•滚动导轨副的结构及选型滚动导轨副的结构及选型执行机构执行机构导轨的基本要求导轨的基本要求§导向精度导向精度：：•主要技术指标，指动导轨沿支承导轨的直线度或圆度主要技术指标，指动导轨沿支承导轨的直线度或圆度§耐磨性耐磨性（精度保持性）：（精度保持性）：•除耐磨外，还应在磨损后能自动补偿或便于调整除耐磨外，还应在磨损后能自动补偿或便于调整§刚度刚度：：•刚度不够，变形将影响导向精度及部件之间的相对位置刚度不够，变形将影响导向精度及部件之间的相对位置§低速运动平稳性低速运动平稳性：：•不易产生低速爬行现象或低速摆动现象不易产生低速爬行现象或低速摆动现象§热变形热变形：：•摩擦生热，热变形不易太大，会影响动导轨的运动甚至摩擦生热，热变形不易太大，会影响动导轨的运动甚至卡死第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术概述概述传动机构传动机构导向机构导向机构•导轨的结构及作用导轨的结构及作用•导轨的分类和特点导轨的分类和特点•导轨的基本要求导轨的基本要求•低速运动的平稳性分析低速运动的平稳性分析•滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型•滚动导轨副的结构及选型滚动导轨副的结构及选型执行机构执行机构什么是低速爬行现象什么是低速爬行现象§低速爬行现象低速爬行现象•动导轨在做低速运行时，在支承导轨上会动导轨在做低速运行时，在支承导轨上会出现时走时停的现象。

出现时走时停的现象低速爬行现象产生的原因分析低速爬行现象产生的原因分析§分析：分析：•动摩擦与静摩擦之间存在差异动摩擦与静摩擦之间存在差异•所需要动力很小所需要动力很小工作台传动简图工作台传动简图滚珠丝杠传动机构滚珠丝杠传动机构滑台滑台主动件主动件从动件从动件弹簧弹簧阻尼阻尼力学模型力学模型消除低速爬行的方法消除低速爬行的方法§不产生低速爬行的临界速度：不产生低速爬行的临界速度： •其中：其中：•△ △F：动静摩擦之差：动静摩擦之差•ξ：阻尼比：阻尼比•k：传动系统的刚度：传动系统的刚度•m：从动件的质量：从动件的质量n措施：措施：n提高系统的刚度：减小杆件的跨度、适当增加杆件的直提高系统的刚度：减小杆件的跨度、适当增加杆件的直径或减小长度径或减小长度n减小摩擦力的变化：选用摩擦系数小的材料，用滚动摩减小摩擦力的变化：选用摩擦系数小的材料，用滚动摩擦代替滑动摩擦擦代替滑动摩擦第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构•导轨的结构及作用导轨的结构及作用•导轨的分类和特点导轨的分类和特点•导轨的基本要求导轨的基本要求•低速运动的平稳性分析低速运动的平稳性分析•滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型•滚动导轨副的结构及选型滚动导轨副的结构及选型§执行机构执行机构滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型§三角形截面三角形截面•类型类型§凸三角形导轨：三角形导轨凸三角形导轨：三角形导轨§凹三角形导轨：凹三角形导轨：V形导轨形导轨•特点特点§磨损后能自动补偿磨损后能自动补偿§导向面即支承面导向面即支承面§水平方向和垂直方面的误差相互影响水平方向和垂直方面的误差相互影响•选型选型§顶角的选择顶角的选择•为了提高承载面积，减小比压，一般采用大的顶角为了提高承载面积，减小比压，一般采用大的顶角•为了提高导向性，宜采用小的顶角为了提高导向性，宜采用小的顶角§截面形状的选择截面形状的选择•两边的支承力相近时，采用等腰三角形截面两边的支承力相近时，采用等腰三角形截面•两边的支承边相差较大时，采用不等腰三角形两边的支承边相差较大时，采用不等腰三角形等腰三角形等腰三角形顶角顶角导向面导向面及支承及支承面面非对称三角形非对称三角形滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型§矩形截面矩形截面•特点：特点：§导向面与支承面分开，精度保持性好导向面与支承面分开，精度保持性好§支承面比较宽，承载能力大，刚度大支承面比较宽，承载能力大，刚度大§垂直与水平误差互不影响垂直与水平误差互不影响§无自动补偿能力，导向精度差，须有间隙调整装置无自动补偿能力，导向精度差，须有间隙调整装置§燕尾形截面燕尾形截面•特点：特点：§刚度较矩形截面大，无自补偿能力刚度较矩形截面大，无自补偿能力支承面支承面导向面导向面矩形矩形燕尾形燕尾形滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型§ 圆形截面圆形截面•特点：特点：§精度较高，制造方便精度较高，制造方便§具有两个自由度：具有两个自由度：•直线运动：应限制旋转运动，如开槽、平面、同时使用两根直线运动：应限制旋转运动，如开槽、平面、同时使用两根•旋转运动：应限制直线运动旋转运动：应限制直线运动§组合截面组合截面•双三角形双三角形•三角形三角形+矩形矩形•三角形三角形+平面平面圆形导轨圆形导轨导轨间隙的调整导轨间隙的调整§应注意的问题应注意的问题•间隙过大：导向精度差间隙过大：导向精度差•间隙过小：增加摩擦，加快磨损间隙过小：增加摩擦，加快磨损§调整方法调整方法•压板压板•镶边镶边静压导轨副静压导轨副§静压导轨是将具有一定压力的油（或气体）通入动导轨与静导轨之间，形成承载的压力，静压导轨是将具有一定压力的油（或气体）通入动导轨与静导轨之间，形成承载的压力，动导轨浮在压力油或气体薄膜上，与支承导轨脱离，减小摩擦。

动导轨浮在压力油或气体薄膜上，与支承导轨脱离，减小摩擦§优点：优点：•摩擦力极小，精度高，寿命长摩擦力极小，精度高，寿命长•不会产生低速爬行现象不会产生低速爬行现象•油可吸振，抗振性好油可吸振，抗振性好§缺点：缺点：•结构复杂，需要另配供油系统结构复杂，需要另配供油系统§应用：应用：•主要应用于各种大型、重型机械及精密数控机械工作台，例如：数控线切割设备主要应用于各种大型、重型机械及精密数控机械工作台，例如：数控线切割设备静压导轨副动导轨支承导轨油路油过滤器油泵油缸回油槽油腔调节阀溢流阀第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构•导轨的结构及作用导轨的结构及作用•导轨的分类和特点导轨的分类和特点•导轨的基本要求导轨的基本要求•低速运动的平稳性分析低速运动的平稳性分析•滑动导轨副的结构及选型滑动导轨副的结构及选型•滚动导轨副的结构及选型滚动导轨副的结构及选型§执行机构执行机构滚动导轨副的结构及选型滚动导轨副的结构及选型§在动导轨和支承导轨之间安放多个滚动体（滚珠、在动导轨和支承导轨之间安放多个滚动体（滚珠、滚柱、滚针），形成滚动导轨滚柱、滚针），形成滚动导轨。

§与滑动导轨相比与滑动导轨相比•摩擦系数小，运动灵敏度高摩擦系数小，运动灵敏度高•定位精度高定位精度高•耐磨，精度保持性好耐磨，精度保持性好•维护方便维护方便§滚动导轨副的分类滚动导轨副的分类•按滚动体类型分按滚动体类型分§滚珠导轨滚珠导轨§滚柱导轨滚柱导轨§滚针导轨滚针导轨•按滚动体是否循环按滚动体是否循环§滚动体循环式滚动体循环式§滚动体非循环式滚动体非循环式第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构§执行机构执行机构•执行机构及其特点执行机构及其特点•电磁执行机构电磁执行机构•微动执行机构微动执行机构•液压执行机构液压执行机构•气动执行机构气动执行机构执行机构的特点执行机构的特点§执行机构执行机构：利用某种驱动能源，在控制信号：利用某种驱动能源，在控制信号作用下，提供直线或旋转运动的驱动装置作用下，提供直线或旋转运动的驱动装置§一般接受弱电控制信号，通过电机、油缸、一般接受弱电控制信号，通过电机、油缸、气缸等驱动大功率机械气缸等驱动大功率机械§执行机构执行机构是机电一体化系统及产品实现其主是机电一体化系统及产品实现其主功能的重要环节，它应能快速地完成预期的功能的重要环节，它应能快速地完成预期的动作，并应具有响应速度快，动态特性好，动作，并应具有响应速度快，动态特性好，灵敏等特点。

灵敏等特点第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构§执行机构执行机构•执行机构及其的特点执行机构及其的特点•电磁执行机构电磁执行机构•微动机构微动机构•液压机构液压机构•气动机构气动机构电磁执行机构电磁执行机构§电主轴电主轴(略略)§直线电机直线电机直线电机的的结构与原理直线电机的的结构与原理直线电机的结构与原理直线电机的结构与原理清华大清华大学研制学研制的直线的直线电机驱电机驱动机构动机构荷兰的荷兰的二坐标二坐标工作台工作台（直线（直线电机驱电机驱动）动）直线电机的优点直线电机的优点§响应快响应快§精度高精度高§刚度高刚度高§效率高效率高§行程长度不受限制行程长度不受限制§噪声低噪声低§环境保洁性好环境保洁性好直线电机的应用直线电机的应用§高速磁悬浮列车高速磁悬浮列车§高速电梯高速电梯§加工中心、精密机床加工中心、精密机床§半导体、液晶加工设备半导体、液晶加工设备§纺织、印刷设备纺织、印刷设备§三坐标测量三坐标测量广州地铁广州地铁4号线号线(直线电机牵引，非磁悬浮直线电机牵引，非磁悬浮)现运行中的上海磁悬浮现运行中的上海磁悬浮原规划中的沪杭磁悬浮原规划中的沪杭磁悬浮第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构§执行机构执行机构•执行机构及其的特点执行机构及其的特点•电磁执行机构电磁执行机构•微动机构微动机构•液压机构液压机构•气动机构气动机构什么是微动机构什么是微动机构§微动机构微动机构是一种能在一定范围内精确、微量是一种能在一定范围内精确、微量地移动到给定位置或实现特定的进给运动的地移动到给定位置或实现特定的进给运动的机构，在机电一体化产品中，它一般用于精机构，在机电一体化产品中，它一般用于精确、微量地调节某些部件的相对位置。

确、微量地调节某些部件的相对位置§例如：在读数系统中，利用微动机构调零；例如：在读数系统中，利用微动机构调零；在医学机构中，手术器械中有一些微动机构；在医学机构中，手术器械中有一些微动机构；还有显微镜、机器人等还有显微镜、机器人等眼科医疗器械中的三维微机构眼科医疗器械中的三维微机构显微镜调焦机构显微镜调焦机构(范围范围15mm，每格，每格2um)对微动机构的要求对微动机构的要求§灵敏度，最小移动量能达到移动要求灵敏度，最小移动量能达到移动要求§传动灵活，平稳，无空行程与爬行现象，传动灵活，平稳，无空行程与爬行现象，制动后能保持在稳定的位置制动后能保持在稳定的位置§抗干扰能力强，快速响应抗干扰能力强，快速响应§能实现自动控制能实现自动控制§良好的结构工艺性良好的结构工艺性微动机构的分类微动机构的分类§按照微动机构的运动原理分为：按照微动机构的运动原理分为：•机械式机械式•弹性变形式弹性变形式•热变形式热变形式•磁致伸缩式磁致伸缩式•电致伸缩式电致伸缩式手动机械式手动机械式§最小位移量：最小位移量： （最小量可达到毫米级，且不确定）（最小量可达到毫米级，且不确定）§其中：其中：§p：螺杆的螺距：螺杆的螺距§Δφ：人手的灵敏度，即最小的转角：人手的灵敏度，即最小的转角螺旋式螺旋式螺杆螺杆弹性变形式弹性变形式热变形式热变形式§ （最小量可达到毫米、微米级）（最小量可达到毫米、微米级）§其中：其中：§α：传动杆的热膨胀系数：传动杆的热膨胀系数§l：传动杆原长：传动杆原长§Δt：加热前后的温差：加热前后的温差传动杆传动杆运动件运动件⊿ ⊿L电热丝电热丝热变形式热变形式磁致伸缩式磁致伸缩式§磁致伸缩效应：某些材料在磁场的作用下，具有改变尺寸的特点，例如：磁致伸缩效应：某些材料在磁场的作用下，具有改变尺寸的特点，例如：压电陶瓷。

压电陶瓷§ （最小可到微米、纳米级）（最小可到微米、纳米级）§其中：其中：§λ：材料的磁致伸缩系数：材料的磁致伸缩系数§l：伸缩杆被磁化部分的长度：伸缩杆被磁化部分的长度磁致伸缩式磁致伸缩式传动杆（磁致伸缩杆）传动杆（磁致伸缩杆）运动件运动件⊿ ⊿L第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构§执行机构执行机构•执行机构及其的特点执行机构及其的特点•电磁执行机构电磁执行机构•微动机构微动机构•液压机构液压机构•气动机构气动机构第二讲第二讲 精密机械技术精密机械技术§概述概述§传动机构传动机构§导向机构导向机构§执行机构执行机构•执行机构及其的特点执行机构及其的特点•电磁执行机构电磁执行机构•微动机构微动机构•液压机构液压机构•气动机构气动机构。