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機(jī)械部件的選擇及其功能要求
來源:
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作者:hangchengkeji
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發(fā)布時(shí)間: 2019-10-17
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1.機(jī)械部件的選擇
機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比.除要求具有校高的定位精度之外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,就是說響應(yīng)要快、隱定性要好。一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由控制部件接口電路功率成大電路、執(zhí)行元件、機(jī)械傳動(dòng)、部件導(dǎo)向支承部件，以及檢測(cè)傳感部件等部分組成。這里所說機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、 絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳動(dòng)部件以及連桿機(jī)構(gòu).凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動(dòng)部件.導(dǎo)向支承部件、旋轉(zhuǎn)支承部件、軸系統(tǒng)及架體等機(jī)構(gòu)組成。為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中,常提出無間隙低摩擦、低慣量、高剛度、高譜振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫?。為達(dá)到上述要求，主要從以下幾方面采取措施。
機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比.除要求具有校高的定位精度之外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,就是說響應(yīng)要快、隱定性要好。一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由控制部件接口電路功率成大電路、執(zhí)行元件、機(jī)械傳動(dòng)、部件導(dǎo)向支承部件，以及檢測(cè)傳感部件等部分組成。這里所說機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、 絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳動(dòng)部件以及連桿機(jī)構(gòu).凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動(dòng)部件.導(dǎo)向支承部件、旋轉(zhuǎn)支承部件、軸系統(tǒng)及架體等機(jī)構(gòu)組成。為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中,常提出無間隙低摩擦、低慣量、高剛度、高譜振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫?。為達(dá)到上述要求，主要從以下幾方面采取措施。
①采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件.如采用滾珠絲桿副、滾動(dòng)導(dǎo)向支承。動(dòng)(靜)壓導(dǎo)向支承等。
②縮短專動(dòng)鏈,提高傳動(dòng)與支承剛度,如用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲桿副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副的傳動(dòng)與支承剛度;采用大扭矩寬調(diào)速的直流或交流伺服電機(jī)直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu);絲杠的支承設(shè)計(jì)中采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。
③選用最佳傳動(dòng)比,以達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.盡可能提高加速能力。
④縮小反向死區(qū)誤差,如采取消除傳動(dòng)間隙.減少支承變形的措施。
⑤改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛度.減少振動(dòng)、降低噪聲。如選用復(fù)合材料等來提高剛度和強(qiáng)度,或輕重縮小體積使結(jié)構(gòu)緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化.高速化和高可靠性化。
2.機(jī)械傳動(dòng)部件及其功能要求
常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng).齒輪傳動(dòng)同步槽.高速帶傳動(dòng)以及各種非線性傳動(dòng)部件等。其主要功能足傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此,它實(shí)質(zhì)上是-種轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速變換器。其目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)更轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。機(jī)械傳動(dòng)部件對(duì)伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響.特別是其傳動(dòng)類型.傳動(dòng)方式.傳動(dòng)剛性以及傳動(dòng)的可靠性對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。因此,應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn).傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件。
對(duì)工作機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu).既要求能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變換，又要求能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的變換:對(duì)信息機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用主要要求具有運(yùn)動(dòng)的變換功能,只需要克服慣性力(力矩)和各種摩擦阻（力矩)及較小的負(fù)載即可。
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不斷適應(yīng)新的技術(shù)要求。具體講有三個(gè)方面:
①精密化一對(duì)于某種特定的機(jī)電一體化產(chǎn)品來說，應(yīng)根據(jù)其性能的需要提出適當(dāng)?shù)木芏纫?，雖然不是越精密越好,但由于要適應(yīng)產(chǎn)品的高定位精度等性能的要求,對(duì)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密變要求也越來越高。
②高速化一產(chǎn)品工作效率的高低直接與機(jī)械傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。因此機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)的要求。
②縮短專動(dòng)鏈,提高傳動(dòng)與支承剛度,如用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲桿副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副的傳動(dòng)與支承剛度;采用大扭矩寬調(diào)速的直流或交流伺服電機(jī)直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu);絲杠的支承設(shè)計(jì)中采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。
③選用最佳傳動(dòng)比,以達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.盡可能提高加速能力。
④縮小反向死區(qū)誤差,如采取消除傳動(dòng)間隙.減少支承變形的措施。
⑤改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛度.減少振動(dòng)、降低噪聲。如選用復(fù)合材料等來提高剛度和強(qiáng)度,或輕重縮小體積使結(jié)構(gòu)緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化.高速化和高可靠性化。
2.機(jī)械傳動(dòng)部件及其功能要求
常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng).齒輪傳動(dòng)同步槽.高速帶傳動(dòng)以及各種非線性傳動(dòng)部件等。其主要功能足傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此,它實(shí)質(zhì)上是-種轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速變換器。其目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)更轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。機(jī)械傳動(dòng)部件對(duì)伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響.特別是其傳動(dòng)類型.傳動(dòng)方式.傳動(dòng)剛性以及傳動(dòng)的可靠性對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。因此,應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn).傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件。
對(duì)工作機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu).既要求能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變換，又要求能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的變換:對(duì)信息機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用主要要求具有運(yùn)動(dòng)的變換功能,只需要克服慣性力(力矩)和各種摩擦阻（力矩)及較小的負(fù)載即可。
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不斷適應(yīng)新的技術(shù)要求。具體講有三個(gè)方面:
①精密化一對(duì)于某種特定的機(jī)電一體化產(chǎn)品來說，應(yīng)根據(jù)其性能的需要提出適當(dāng)?shù)木芏纫?，雖然不是越精密越好,但由于要適應(yīng)產(chǎn)品的高定位精度等性能的要求,對(duì)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密變要求也越來越高。
②高速化一產(chǎn)品工作效率的高低直接與機(jī)械傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。因此機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)的要求。
③小型化、輕量化一隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)精密化高速化的發(fā)展,必然要求其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小型輕量化。以提高運(yùn)動(dòng)靈敏度(響應(yīng)性),減小沖擊、降低能耗。為與電子部件的微型化相適應(yīng),也要盡可能做到使機(jī)械傳動(dòng)部件短小輕薄化。
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