丝杆、同步带、齿轮齿条与直线电机传动优缺点
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机械设备四大传动方式优缺点对比,这次终于搞明白了机械设备的种类各种各样,功能和运动方式也是各不相同,有的机构比较小巧,动作灵活,有的机构比较厚重,显得有些笨拙,但是万变不离其宗,我们常用的设备动作方式主要分为四种,机械传动、电气传动、液压传动、气压传动,这四种动作方式各有各的优缺点,都有各自适用的场合。
一、机械传动1.齿轮传动分类:平面齿轮传动、空间齿轮传动。
优点:适用的圆周速度和功率范围广;传动比准确、稳定、效率高;工作可靠性高、寿命长;可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。
缺点:要求较高的制造和安装精度、成本较高;不适宜远距离两轴之间的传动。
渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有:齿顶圆、齿根圆、分度圆、摸数、压力角等。
2.涡轮涡杆传动适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。
优点:传动比大,结构尺寸紧凑。
缺点:轴向力大、易发热、效率低。
只能单向传动。
涡轮涡杆传动的主要参数有:模数、压力角、蜗轮分度圆、蜗杆分度圆、导程、蜗轮齿数、蜗杆头数、传动比等。
3.链传动包括:主动链、从动链、环形链条。
链传动与齿轮传动相比,其主要特点:制造和安装精度要求较低;中心距较大时,其传动结构简单;瞬时链速和瞬时传动比不是常数,传动平稳性较差。
4.带传动包括:主动轮、从动轮、环形带。
1)用于两轴平行回转方向相同的场合,称为开口运动,中心距和包角的概念。
2)带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。
3)应用时重点是:传动比的计算;结构简单、成本低廉。
缺点:传动的外廓尺寸较大;需张紧装置;由于打滑,不能保证固定不变的传动比带的寿命较短;传动效率较低。
5.轮系1)轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。
2)轮系中的输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比称为轮系的传动比。
等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。
3)在周转轮系中,轴线位置变动的齿轮,即既作自转,又作公转的齿轮,称为行星轮,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。
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齿轮传动的优缺点分析第一篇:齿轮传动的优缺点分析齿轮传动的优缺点分析第二篇:第七章链传动、齿轮传动机械基础电子教案(28)第7章机械传动【课程名称】链传动、齿轮传动【教材版本】李世维主编,中等职业教育国家规划教材――机械基础(机械类)。
第2版。
北京:高等教育出版社,2006。
【教学目标与要求】一.知识目标1.了解链传动的主要优缺点及传动的类型。
2.熟悉齿轮传动的主要优缺点和传动类型。
3.熟悉齿轮传动的各部分名称及主要参数和基本尺寸计算。
二.能力目标1.能比较链传动,齿轮传动和皮带传动的主要优缺点及应用场合。
2.能够应用计算公式计算直齿圆柱齿轮的基本尺寸。
三.素质目标1.了解链传动的特点,熟悉常用齿轮传动的优点及基本类型。
2.熟悉渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数和尺寸计算。
四.教学要求1.能分析比较出三种传动的各自特点及应用场合。
2.熟悉渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数,并能应用公式进行几何尺寸计算。
【教学重点】1.链传动的特点及应用。
齿轮传动的特点及分类。
2.渐开线齿轮的主要参数及尺寸计算。
【难点分析】1.链传动能否得到准确传动比?与带传动相比的优势在哪里?传动比还是不能得到瞬时准确。
只有齿轮传动才能得到准确的传动比。
这部分内容比较难以理解。
2.为什么非要用渐开线来作齿轮齿廓曲线才能得到准确的传动比?由于书中没有叙述,只能要求学生从演示课件或教具中演示中得到宏观的答案,以后再参考大学教材。
【教学方法】教具与实物演示或课件演示,讲授与学生动手课堂练习相结合。
【学生分析】学生对于瞬时传动比不变的理解有困难,演示教具从宏观上看不出瞬时的变化,需要画图加以说明,但超过教材的要求,只好要求承认教师的结论。
学生对各种类型的齿轮的演示比较兴趣,但会提出为什么非要用渐开线来作齿廓不可?【教学资源】1.机械基础网络课程。
北京:高等教育出版社,2006。
2.吴联兴主编。
机械基础练习册。
北京:高等教育出版社,2006。
3.实物,教具和课件。
四大类机械传动方式1.齿轮传动:1)分类:平面齿轮传动、空间齿轮传动。
2)特点:优点适用的圆周速度和功率范围广;传动比准确、稳定、效率高。
;工作可靠性高、寿命长。
;可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动缺点要求较高的制造和安装精度、成本较高。
;不适宜远距离两轴之间的传动。
3)渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有齿顶圆;齿根圆;分度圆;摸数;压力角等。
2.涡轮涡杆传动:适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。
1)特点:优点传动比大。
;结构尺寸紧凑。
缺点轴向力大、易发热、效率低。
;只能单向传动。
涡轮涡杆传动的主要参数有:模数;压力角;蜗轮分度圆;蜗杆分度圆;导程;蜗轮齿数;蜗杆头数;传动比等。
3.带传动:包括主动轮、从动轮;环形带1)用于两轴平行回转方向相同的场合,称为开口运动,中心距和包角的概念。
2)带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。
3)应用时重点是:传动比的计算;带的应力分析计算;单根V带的许用功率。
4)带传动的特点:优点:适用于两轴中心距较大的传动;、带具有良好的挠性,可缓和冲击,吸收振动;过载时打滑防止损坏其他零部件;结构简单、成本低廉。
缺点:传动的外廓尺寸较大;、需张紧装置;由于打滑,不能保证固定不变的传动比;带的寿命较短;传动效率较低。
4.链传动包括主动链、从动链;环形链条。
链传动与齿轮传动相比,其主要特点:制造和安装精度要求较低;中心距较大时,其传动结构简单;瞬时链速和瞬时传动比不是常数,传动平稳性较差。
5.轮系1)轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。
2)轮系中的输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比称为轮系的传动比。
等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。
3)在周转轮系中,轴线位置变动的齿轮,即既作自转,又作公转的齿轮,称为行星轮,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。
4)周转轮系的传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的方法来计算,必须利用相对运动的原理,用相对速度法(或称为反转法)将周转轮系转化成假想的定轴轮系进行计算。
直线电机与滚珠丝杠性能大PK1速度比较速度方面直线电机具有相当大的优势,直线电机速度达到300m/min,加速度达到10g;滚珠丝杠速度为120m/min,加速度为1.5g。
从速度上和加速度的对比上,直线电机具有相当大的优势,而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高,而“旋转伺服电机+滚珠丝杠”在速度上却受到限制很难再提高较多。
从动态响应上因为运动惯量和间隙以及机构复杂性等问题直线电机也占有绝对的优势。
速度控制上直线电机因其响应快,调速范围更宽,可以实现启动瞬间达到最高转速,高速运行时又能迅速停止。
调速范围可达到1:10000。
2精度比较精度方面直线电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题,定位精度、重现精度、绝对精度,通过位置检测反馈控制都会较“旋转伺服电机+滚珠丝杠”高,且容易实现。
直线电机定位精度可达0.1μm。
“旋转伺服电机+滚珠丝杠”最高达到2~5μm,且要求CNC-伺服电机-无隙连轴器-止推轴承-冷却系统-高精度滚动导轨-螺母座-工作台闭环整个系统的传动部分要轻量化,光栅精度要高。
若想达到较高平稳性,“旋转伺服电机+滚珠丝杠”要采取双轴驱动,直线电机是高发热部件,需采取强冷措施,要达到相同目的,直线电机则要付出更大的代价。
3价格比较价格方面直线电机的价格要稍高,这也是限制直线电机被更广泛应用的原因。
4能耗比较直线电机在提供同样转矩时的能耗是“旋转伺服电机+滚珠丝杠”一倍以上,“旋转伺服电机+滚珠丝杠”属于节能、增力型传动部件,直线电机可靠性受控制系统稳定性影响,对周边的影响很大必须采取有效隔磁与防护措施,隔断强磁场对滚动导轨的影响和对铁屑磁尘的吸附。
通过以下这个例子更容易使大家了解直线电机和“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的一些特点:日本某公司超高速龙门式加工中心。
X、Y轴采用直线电动机驱动V=120m/min。
该公司为何不应用“旋转伺服电机+滚珠丝杠”?因为SUPER S虽然DN值已经历了从传统丝杠7万到15万再到22万的提速进程,但由于存在纯机械传动的软肋,其线速度、加速度、行程范围的增加总是有限的。
1、齿轮传动分类:平面齿轮传动、空间齿轮传动。
优点:适用的圆周速度和功率范围广;传动比准确、稳定、效率高。
;工作可靠性高、寿命长。
;可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动缺点:要求较高的制造和安装精度、成本较高。
;不适宜远距离两轴之间的传动。
渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有齿顶圆;齿根圆;分度圆;摸数;压力角等。
2、涡轮涡杆传动适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。
优点:传动比大。
;结构尺寸紧凑。
缺点:轴向力大、易发热、效率低。
;只能单向传动。
涡轮涡杆传动的主要参数有:模数;压力角;蜗轮分度圆;蜗杆分度圆;导程;蜗轮齿数;蜗杆头数;传动比等。
3、带传动包括主动轮、从动轮;环形带1)用于两轴平行回转方向相同的场合,称为开口运动,中心距和包角的概念。
2)带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。
3)应用时重点是:传动比的计算;带的应力分析计算;单根V带的许用功率。
优点:适用于两轴中心距较大的传动;、带具有良好的挠性,可缓和冲击,吸收振动;过载时打滑防止损坏其他零部件;结构简单、成本低廉。
缺点:传动的外廓尺寸较大;、需张紧装置;由于打滑,不能保证固定不变的传动比;带的寿命较短;传动效率较低。
4、链传动包括主动链、从动链;环形链条。
链传动与齿轮传动相比,其主要特点:制造和安装精度要求较低;中心距较大时,其传动结构简单;瞬时链速和瞬时传动比不是常数,传动平稳性较差。
5、轮系1)轮系分为定轴轮系和周转轮系两种类型。
2)轮系中的输入轴与输出轴的角速度(或转速)之比称为轮系的传动比。
等于各对啮合齿轮中所有从动齿轮齿数的乘积与所有主动齿轮齿数乘积之比。
3)在周转轮系中,轴线位置变动的齿轮,即既作自转,又作公转的齿轮,称为行星轮,轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。
4)周转轮系的传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的方法来计算,必须利用相对运动的原理,用相对速度法(或称为反转法)将周转轮系转化成假想的定轴轮系进行计算。
各种机械传动的优缺点各种传动的优缺点优点缺点齿轮传动1、能在空间任意两轴(平行轴、相交轴、交叉轴)间传递运动和动力;2、传动比精确;3、结构紧凑,适用于近距离传动;4、传动效率高(0.92~0.99);5、传递的功率和速度范围大(传递功率可达10000Kw,线速度可达300m/s);6、工作可靠,使用寿命长。
1、制造齿轮需要专用的机床和设备,成本较高;2、加工、安装、调整的精度要求高,否则,工作噪声和振动大;3、不适用于远距离传动。
蜗杆传动1、实现大传动比2、传动平稳、噪声低3、可实现自锁4、结构紧凑1、齿面滑动速度大2、传动效率低(一般在0.7~0.9)3、发热量大,容易使齿面磨损4、为了减磨,蜗轮齿圈需要用青铜制造,成本高5、轴向力大带传动1、适合传动中心距较大的场合。
2、带具有弹性,可减缓吸振,传动平稳。
3、过载打滑,起过载保护作用。
4、结构简单、成本低廉。
1、有弹性滑动,传动比不恒定。
2、不宜高温、易蚀环境,带的寿命较低,传动效率较低。
3、传动的外廓尺寸较大;需要张紧装置对轴压力比较大;4、由于带的滑动,不能保证固定不变的传动比链传动1、没有弹性滑动,平均传动比准确2、需要的张紧力小,作用在轴上的载荷较小,可以减少轴承的摩擦损失3、传动效率较高4、能适应温度较高、有油污、湿度较大及低速的工作环境1、瞬时链速和瞬时传动比不恒定,传动平稳性较差2、工作有一定的冲击和噪声3、不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用和带传动相比,链传动是啮合传动,没有滑动,平均传动比准确,其结构紧凑,作用在轴上的压力小,承载能力大;和齿轮传动比较,链传动可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力。
另外,传动效率高;适应的工作环境,链传动能在温度较高,湿度较大,灰尘多的环境工作。
齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力齿轮传动与带传动相比主要有以下优点:(1)传递动力大、效率高;(2)寿命长,工作平稳,可靠性高;(3)能保证恒定的传动比,能传递任意夹角两轴间的运动齿轮传动与带传动相比主要缺点有:(1)制造、安装精度要求较高,因而成本也较高;(2)不宜作远距离传动。
直线电机缺点直线电机的缺点以下专业资料由精密丝杆供应商:雷研精密传动设备有限公司提供。
很多机械制造行业的技术人员想迫切了解直线电机能否完全替代滚珠丝杠,就目前来说,只能说是一个很好的发展方向,但尚有很多技术不是很成熟,直线电机的缺点,主要有以下方面:(1)伺服控制难度大直线电机传动的控制只能是全闭环控制。
这样,工作台的负荷(工件重盆、切削力等)及其变化,对一个稳定系统来说就是外界干扰,若自动调节不好会使系统失稳而展荡。
而回转电机传动可采用半闭环隔离这些干扰。
即使采用全闭环,由于存在着滚珠丝杆等这些弹性中间环节,它们既有刚性差而使加速度上不去的负面影响,又有吸收和抑制干扰的正面作用,而使伺服控制难度减小。
此外,由于是在高速、高精度下工作,还要求反馈用位置检测元件具备调速数据采集和响应能力和较高的分辨率。
(2)应用于垂直行程部件时,由于存在着重力加速度,故要求采取复杂的平衡措施,否则会造成电机过热。
由于是在高速、高精度下工作,要求快速响应,往往不是简单加平衡重锤所能解决的,而需在电机和伺服驱动电路上采取措施。
断电时的自锁措施也比回转电机传动复杂。
回转电机传动一般可在联轴节处装简单的超越离合器来解决自锁问题。
(3) 往往要采取冷却措施凡是电机都要发热的。
回转电机一般安装在机床的周边位置,有较好的散热条件, 远离构件, 难以造成构件的热变形, 因而一般不采取冷却措施。
而直线电机因安装在机床腹部,根据具体情况, 有时须采取风冷(自然风或压缩空气)或循环水冷的措施。
这时, 气管或水管还必须随工作台一起作高速运动。
(4) 装配和防护难度加大回转电机的磁场是闭式的, 而直线电机的是开式的。
特别是同步式, 定件上要安装一排或多排强磁的永久磁钢, 而床身等构件和装配用工具又都是磁性材料, 动不动就会被吸住,尘埃中的磁性物质, 钢铁等切屑都难抗拒强磁的吸力, 一旦尘屑堵住了不大的气隙, 电机就不能工作.1直线电机工作原理直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。
电子信息技术的发达,电机设备的出现,给人们的生活提供了很多的便利性。
电机设备被广泛应用于社会生活各个领域。
在今天,医学科学发展快速的时代,医学设备使用功能越来越智能化。
生化分析仪由手工操作进入机械化、自动化阶段,自动生化分析仪具有精度高、重复性好、功能齐全、测试项目多等特点,还有快速、简便、微量等优点,在实验室和临床检验中得到了广泛的应用,下面维科特给大家介绍直线步进电机在自动生化分析仪有什么作用。
直线步进电机的作用:1. 传统传动方式结构复杂,综合成本高,而直线步进电机以其高精度,高可靠性弥补以上缺陷的同时实现了自动生化分析仪的精确加样,自动装载。
2. 更高精度:直线步进电机采用Acme螺杆传动,螺杆一次碾压成型,传动精度可以做0.0005mm/mm,最高分辨率可达0.0015mm。
此外为了达到更高精度,可以配上反向消隙螺母,它能够消除背隙,达到更高的传动精度。
3. 直线步进电机结构简洁,便于整体设计,由于直线步进在电机内部实现旋转运动到直线运动的转换,使悬臂机构与电机直接连接,在做到机构尽量精巧简洁的同时,无须中间传动环节的机械机构使其能够做到更高精度,更高效率以及更高寿命。
4. 更简洁:直线步进电机的在结构上的特性带来了它在使用上的便利。
事实上,直线步进电机之所以在自动生化分析领域有如此成功的应用,原因是其简洁、精确、灵敏高可靠性的特点完美的契合了自动生化分析仪对线性运动控制性能要求。
5. 更高寿命:由于作为直线步进电机专利结构设计,以及专业化的线性传动制造工艺保证整体机构的高寿命,另外其自润滑的螺母材料和高质量的螺杆加工工艺,也为其提供高寿命保证,事实上,在正常负载条件下,电机至少能达到500万次循环的寿命。
6. 更高效率:与齿轮齿条传动或者同步带传动等自动生化分析仪中常用的传动机构相比,直线步进电机无疑有着更高的传动效率,首先是其Acme螺杆与一般的V形螺纹相比,其29度牙形角效率更高,并且由于它专门为传动设计,所以表面光洁度、螺距精度以及公差都不是V形螺纹可以比拟的。