1、裝備自動化工程設(shè)計與實(shí)踐裝備自動化工程設(shè)計與實(shí)踐機(jī)電一體化系統(tǒng)硬件的精準(zhǔn)配置機(jī)電一體化系統(tǒng)硬件的精準(zhǔn)配置驅(qū)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量驅(qū)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量系統(tǒng)選型流程及注意事項(xiàng) 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 明確驅(qū)動機(jī)構(gòu)全部組件的設(shè)計細(xì)節(jié)，例如，慣量、效率、扭矩、結(jié)構(gòu)尺寸等系統(tǒng)選型流程及注意事項(xiàng) 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 運(yùn)動曲線、規(guī)律及載荷譜依據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的類型，確定其運(yùn)動曲線、規(guī)律及載荷譜。對于取放的應(yīng)用，例如，龍門機(jī)器人，移動時間、峰值速度、加速度和減速度是關(guān)鍵需求指標(biāo)；對于連續(xù)運(yùn)行的應(yīng)用，例如，造紙機(jī)中的放料輥，速度是唯一的關(guān)鍵需求。 運(yùn)動曲線、規(guī)律及載荷譜依據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的類型，確定其運(yùn)動曲線確定運(yùn)動軌跡和規(guī)律考慮的因素有：距離、速度、加

2、速度、減速度、加速度的變化率、停頓、有效載荷及加速、等速、減速時的推力和停頓 運(yùn)動曲線、規(guī)律及載荷譜確定運(yùn)動軌跡和規(guī)律考慮的因素有：距離、速度、加速度、減速度、 減速器減速器的選擇通常是一個反復(fù)權(quán)衡的設(shè)計過程，要綜合考慮負(fù)載需求的輸出轉(zhuǎn)矩、速度及電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、速度限制，在它們之間取得平衡。 減速器減速器的選擇通常是一個反復(fù)權(quán)衡的設(shè)計過程，要綜合考 減速器減速器選型考慮的因素有：減速器類型、減速器效率、最大輸出扭矩、最大輸入速度、負(fù)載的轉(zhuǎn)速范圍、負(fù)載需求的轉(zhuǎn)矩區(qū)間、負(fù)載工況、制動力矩、載荷方向（單向或雙向）、啟動次數(shù)的頻繁度、減速器安裝方式 減速器減速器選型考慮的因素有： 減速器、減速比、輸出

3、軸/輸入軸徑向力及軸向力、輸出軸形式（實(shí)心平鍵、空心平鍵、空心軸緊縮盤、空心軸花鍵、實(shí)心軸加強(qiáng)），如果減速器和電機(jī)直連，要考慮電機(jī)與減速器接口，要確保電機(jī)軸端與減速器輸入接口匹配 減速器、減速比、輸出軸/輸入軸徑向力及軸向力、輸出軸形式 減速器減速器通常是按照恒轉(zhuǎn)矩和非頻繁啟動工況設(shè)計的，若是應(yīng)用于頻繁啟動的系統(tǒng)，就必須考慮使用工況的加權(quán)系數(shù)，這個系數(shù)與啟動頻率，負(fù)載的變化次數(shù)，慣性加速系數(shù)，每日運(yùn)行時間有關(guān)選型時，減速器的許用輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)該大于等于計算轉(zhuǎn)矩 減速器減速器通常是按照恒轉(zhuǎn)矩和非頻繁啟動工況設(shè)計的，若是 驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電機(jī)的選型要考慮的因素有：電機(jī)類型、電機(jī)特性、運(yùn)動方式、最大輸出轉(zhuǎn)矩

4、扭矩、最大速度、過載倍數(shù)，額定轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓、額定電流、額定頻率、功率因數(shù)、輸出功率、電機(jī)效率、控制方式、精度要求、絕緣強(qiáng)度 驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電機(jī)的選型要考慮的因素有：電機(jī)類型、電機(jī)特性、最高允許溫升、轉(zhuǎn)動慣量、慣量匹配、環(huán)境因素引起的降額（環(huán)境溫度、海拔、電壓等）、聯(lián)軸器、電機(jī)軸端與減速器的匹配、安裝形式、防護(hù)等級、冷卻方式、溫度保護(hù)方式、軸鍵的類型及動平衡、編碼器、線盒位置及出線口方向、重量及體積的限制、防振動防噪聲措施、電機(jī)風(fēng)扇的參數(shù)、軸向力、徑向力等 驅(qū)動電機(jī)、最高允許溫升、轉(zhuǎn)動慣量、慣量匹配、環(huán)境因素引起的降額（環(huán)境 驅(qū)動器驅(qū)動器的選型需根據(jù)逆變器、內(nèi)部制動電阻以及多軸共享母線

5、電源來選擇。對于多軸共母線的配置，母線電源的只能在所有軸都加入模型后再計算。在進(jìn)行驅(qū)動器配置時，要確保以下四個參數(shù)滿足系統(tǒng)應(yīng)用需求 驅(qū)動器驅(qū)動器的選型需根據(jù)逆變器、內(nèi)部制動電阻以及多軸共享 逆變器 ：滿足驅(qū)動電機(jī)的持續(xù)和峰值電流的需求； 制動電阻：滿足持續(xù)和峰值功率、能量消耗（散熱）的需求； 母線電源：滿足輸出持續(xù)和峰值電能的需求， 降額：考慮環(huán)境因素（溫度、海拔等）引起的降額。 驅(qū)動器 逆變器 ：滿足驅(qū)動電機(jī)的持續(xù)和峰值電流的需求； 驅(qū)動器 供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)的選擇要計算母線功率與制動電阻功率需求，對于多軸共母線系統(tǒng)，母線電源的功率要能夠滿足所有軸的持續(xù)輸出功率和峰值功率應(yīng)用需求，設(shè)計時還要考

6、慮環(huán)境因素引起的降額 供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)的選擇要計算母線功率與制動電阻功率需求， 外部制動電阻如果驅(qū)動器及饋電電源沒有配置內(nèi)部制動電阻，或其內(nèi)部制動電阻不能滿足制動需求，則需添加外部制動電阻。制動電阻的配置要滿足制動性能及制動時間的需求 外部制動電阻如果驅(qū)動器及饋電電源沒有配置內(nèi)部制動電阻，或 外部電容模塊使用外部電容模塊增加系統(tǒng)母線電容可以減少母線和制動電阻的功率要求，提高系統(tǒng)效率。值得注意的是，受供電模塊允許的最大浪涌電流的限制，連接到母線上的電容容量是受限的 外部電容模塊使用外部電容模塊增加系統(tǒng)母線電容可以減少母線 電纜、濾波器和熔斷器電纜、濾波器和熔斷器的選型與電源的額定值及峰值相關(guān) 電

7、纜、濾波器和熔斷器電纜、濾波器和熔斷器的選型與電源的額轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量是對剛體繞軸轉(zhuǎn)動時慣性的量度，轉(zhuǎn)動慣量只決定于剛體的形狀、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置借助于轉(zhuǎn)動慣量，可以建立描述角動量、角速度、力矩和角加速度之間關(guān)系的動力學(xué)方程轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量是對剛體繞軸轉(zhuǎn)動時慣性的量度，轉(zhuǎn)動慣量只決定轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)硬件的選型設(shè)計，首先就應(yīng)該分析并計算驅(qū)動機(jī)構(gòu)各個部件及負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)硬件的選型設(shè)計，首先就應(yīng)該分析并計轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤是驅(qū)動系統(tǒng)中最簡單的負(fù)載機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)盤負(fù)載常見于金屬加工、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械行業(yè)的轉(zhuǎn)臺、搬運(yùn)機(jī)械、機(jī)器人等應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤是驅(qū)動系統(tǒng)中最簡單的負(fù)載機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)盤與負(fù)

8、載轉(zhuǎn)盤與負(fù)載轉(zhuǎn)盤質(zhì)量與旋轉(zhuǎn)角度示意圖轉(zhuǎn)盤質(zhì)量與旋轉(zhuǎn)角度示意圖不平衡旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤受力不平衡旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤受力轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（2） 皮帶與皮帶輪皮帶傳動通常由主動輪、從動輪、張緊輪或者托輥和張緊在兩輪上的環(huán)形帶組成。利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動或動力傳遞。由動力驅(qū)動的帶輪成為主動輪，無動力的帶輪稱為從動輪，主從輪之間為帶提供張緊力的輪為張緊輪或者托輥。（2） 皮帶與皮帶輪皮帶傳動通常由主動輪、從動輪、張緊輪或者（2） 皮帶與皮帶輪負(fù)載特指的是位于從動輪上的旋轉(zhuǎn)負(fù)載。皮帶傳動應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，當(dāng)主動軸與從動軸相距較遠(yuǎn)時，常用這種傳動方式（2） 皮帶與皮帶輪負(fù)載特指的是位于從動輪上的旋轉(zhuǎn)負(fù)載。

9、皮帶（2） 皮帶與皮帶輪（2） 皮帶與皮帶輪（2） 皮帶與皮帶輪（2） 皮帶與皮帶輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（2） 皮帶與皮帶輪（2） 皮帶與皮帶輪（3）輸送帶輸送帶系統(tǒng)包含兩個或兩個以上的帶輪及套在帶輪上連續(xù)旋轉(zhuǎn)的承載輸送帶其傳動結(jié)構(gòu)和帶傳動一致，與前述的帶傳動比較，區(qū)別在于帶傳動驅(qū)動從動輪上的旋轉(zhuǎn)負(fù)載，而輸送帶直線運(yùn)送和傳輸帶上負(fù)載。（3）輸送帶輸送帶系統(tǒng)包含兩個或兩個以上的帶輪及套在帶輪上連（3）輸送帶常見應(yīng)用如生產(chǎn)線上的物品輸送，輸送帶是物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動化不可缺少的組成部分（3）輸送帶常見應(yīng)用如生產(chǎn)線上的物品輸送，輸送帶是物料搬運(yùn)系輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩輸送帶

10、-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩兩級輸送帶是兩個單級輸送帶系統(tǒng)的結(jié)合。但是僅在第一級的輸送帶有主動輪，第二級的輸送帶是通過與第一級的輸送帶連接后進(jìn)行傳動這樣的設(shè)計通常用在那些無法直接在第二級輸送安裝主動驅(qū)動輪的機(jī)構(gòu)中（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩兩級輸送帶是兩個單級輸送帶系（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（4） 兩級輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（5）滾珠絲杠滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€

11、運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)械產(chǎn)品，作為精密機(jī)械上經(jīng)常使用的傳動元件，同時具有精度高、摩擦阻力小、傳動可逆、軸向剛度高、傳動效率高的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速進(jìn)給和微進(jìn)給，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器中（5）滾珠絲杠滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)（5）滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)械產(chǎn)品具有精度高、摩擦阻力小、傳動可逆、軸向剛度高、傳動效率高的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速進(jìn)給和微進(jìn)給（5）滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋滾珠絲杠驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩滾珠絲杠驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（5）滾珠絲杠（5）滾珠絲杠（5）滾珠絲杠（5）滾珠絲杠（5）滾珠絲杠（5）滾珠絲杠

12、（6）齒輪齒條齒輪齒條是齒輪傳動的一種形式，圓形的齒輪和直線型的齒條相互嚙合，將加載在齒輪上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為齒輪與齒條間相互的直線運(yùn)動（6）齒輪齒條齒輪齒條是齒輪傳動的一種形式，圓形的齒輪和直線（6）齒輪齒條齒輪齒條傳動與同步帶傳動及滾珠絲杠傳動對比，齒輪齒條傳動的承載力大，傳動精度較高，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度可以很高。但是其缺點(diǎn)是若加工安裝精度差，傳動噪音就大，磨損也大。（6）齒輪齒條齒輪齒條傳動與同步帶傳動及滾珠絲杠傳動對比，齒（6）齒輪齒條典型用途有：大版面鋼板、玻璃數(shù)控切割機(jī)。而同步帶傳動的特點(diǎn)是承載力較大，加寬皮帶可以提高負(fù)載承力，傳動精度較高，但傳動長度不可太大，因?yàn)檩^長的傳

13、送帶會產(chǎn)生彈性變形和振動。（6）齒輪齒條典型用途有：大版面鋼板、玻璃數(shù)控切割機(jī)。而同步（6）齒輪齒條滾珠絲杠不能自鎖，傳動效率高，精度高，噪音低，適合高速往返傳動，但是水平傳動跨距若較大時要考慮極限轉(zhuǎn)速和自重下垂變形，或采用齒輪齒條傳動（6）齒輪齒條滾珠絲杠不能自鎖，傳動效率高，精度高，噪音低，（6）齒輪齒條齒輪齒條傳動的承載力大，傳動精度較高，可無限長度對接延續(xù)，傳動速度很高。其缺點(diǎn)是若加工安裝精度差，傳動噪音就大，磨損也大（6）齒輪齒條齒輪齒條傳動的承載力大，傳動精度較高，可無限長齒輪齒條傳動原理齒輪齒條傳動原理齒輪齒條傳動原理-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩齒輪齒條傳動原理-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩裝備自動化工程設(shè)計

14、與實(shí)踐課件5裝備自動化工程設(shè)計與實(shí)踐課件5裝備自動化工程設(shè)計與實(shí)踐課件5（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩雙級齒條和輸送帶是齒輪齒條系統(tǒng)與輸送帶系統(tǒng)的結(jié)合。第二級的輸送帶是通過連接到第一級齒輪齒條系統(tǒng)上的齒條來進(jìn)行傳動。這樣的設(shè)計通常用在那些無法直接在第二級輸送帶系統(tǒng)上直接安裝主動驅(qū)動輪的機(jī)構(gòu)中（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩雙級齒條和輸送帶是齒（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（6）雙級齒條和輸送帶-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（7） 夾送輥夾送輥也稱為壓送

15、輥，它與驅(qū)動輥配合成對使用夾送輥下壓與材料間產(chǎn)生摩擦力，驅(qū)動輥旋轉(zhuǎn)使兩者之間的材料產(chǎn)生直線運(yùn)動，多用于傳送薄片或線形的連續(xù)材料（7） 夾送輥夾送輥也稱為壓送輥，它與驅(qū)動輥配合成對使用（7） 夾送輥夾送輥也稱為壓送輥，它與驅(qū)動輥配合成對使用。夾送輥下壓與材料間產(chǎn)生摩擦力，驅(qū)動輥旋轉(zhuǎn)使兩者之間的材料產(chǎn)生直線運(yùn)動。多用于傳送薄片或線形的連續(xù)材料。在金屬加工、造紙、印刷、木材加工等行業(yè)用途廣泛（7） 夾送輥夾送輥也稱為壓送輥，它與驅(qū)動輥配合成對使用。夾在金屬加工、造紙、印刷、木材加工等行業(yè)用途廣泛（7） 夾送輥在金屬加工、造紙、印刷、木材加工等行業(yè)用途廣泛（7） 夾送輥夾送輥傳送-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩夾送輥傳

16、送-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（7） 夾送輥（7） 夾送輥（7） 夾送輥（7） 夾送輥（8）中心收卷中心軸提供收卷動力的成為中心收卷（8）中心收卷中心軸提供收卷動力的成為中心收卷（8）中心收卷（8）中心收卷（8）中心收卷（8）中心收卷（9）表面收卷利用輥?zhàn)优c被卷取材料的表面摩擦來實(shí)現(xiàn)對膜卷的驅(qū)動（9）表面收卷利用輥?zhàn)优c被卷取材料的表面摩擦來實(shí)現(xiàn)對膜卷的驅(qū)表面收卷-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩表面收卷-驅(qū)動機(jī)構(gòu)扭矩（9）表面收卷（9）表面收卷（9）表面收卷（9）表面收卷（10）曲柄滑塊曲柄滑塊也稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)，它用曲柄和滑塊來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動和移動相互轉(zhuǎn)換。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中與機(jī)架構(gòu)成移動副的構(gòu)件為滑塊，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、沖床等的設(shè)備中。（10）曲柄滑塊曲柄滑塊也稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)，它用曲柄和滑塊來實(shí)（10）曲柄滑塊偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊具有急回特性，例如，鋸床就是利用這一特性達(dá)到鋸條的慢進(jìn)和空程急回。對于任何給定的運(yùn)動曲線，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)需考慮動態(tài)變化的慣量、推力和曲柄的重力效應(yīng)（10）曲柄滑塊