非標(biāo)自動(dòng)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)講解

非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備

目前我們經(jīng)常提到的非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備主要是大量使用了現(xiàn)代自動(dòng)化元器件以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的各類設(shè)備。 他們與傳統(tǒng)的純機(jī)械機(jī)構(gòu)組成的設(shè)備有一定的區(qū)別。當(dāng)然如果我們能重視并合理地運(yùn)用這些傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)，并結(jié)合現(xiàn)代的自動(dòng)化元器件、現(xiàn)代控制技術(shù)就會(huì)設(shè)計(jì)出完美的自動(dòng)化設(shè)備。

非標(biāo)設(shè)備 | 功能模塊

我們通常會(huì)把非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備按功能模塊分成兩大部分：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)常用的主要有：氣缸機(jī)構(gòu)（平移機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)），齒輪機(jī)構(gòu)（包括蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)）、連桿機(jī)構(gòu)（包括曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）、凸輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)系統(tǒng)（包括：平皮帶傳動(dòng)、V 帶傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)）、鏈傳動(dòng)系統(tǒng)（包括滾子鏈、倍速鏈等）、絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)，間歇機(jī)構(gòu)（分度盤(pán)（實(shí)際上是凸輪機(jī)構(gòu)的一種）、槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)以及由軟硬件結(jié)合而形成的步進(jìn)間歇系統(tǒng)、伺服間歇系統(tǒng)等。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常用的主要有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等）、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

定傳動(dòng)比傳動(dòng)的選擇

定傳動(dòng)比傳動(dòng)主要采用機(jī)械傳動(dòng)裝置。具體選擇時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：

（1） 功率及轉(zhuǎn)速　選擇傳動(dòng)類型時(shí)，首先應(yīng)考慮能否實(shí)現(xiàn)所傳遞的功率及運(yùn)轉(zhuǎn)速度，當(dāng)功率小于100kW 時(shí)，各種傳動(dòng)類型都可以選用。

（2） 傳動(dòng)效率　對(duì)于大功率傳動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先選用效率高的傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的效率較高，但與其設(shè)計(jì)參數(shù)、制造及安裝精度和潤(rùn)滑情況有關(guān)。

（3） 傳動(dòng)比范圍　各種傳動(dòng)類型在單級(jí)傳動(dòng)時(shí)的最大傳動(dòng)比是選擇傳動(dòng)類型的重要依據(jù)之一。單級(jí)傳動(dòng)不能滿足傳動(dòng)比要求時(shí)，可采用多級(jí)傳動(dòng)，效率相應(yīng)降低。但單級(jí)蝸桿傳動(dòng)的效率往往低于傳動(dòng)比相同的多級(jí)齒輪傳動(dòng)。所以，當(dāng)傳動(dòng)類型不同時(shí)，單級(jí)傳動(dòng)和多級(jí)傳動(dòng)的效率需要進(jìn)行方案比較，以便選擇既滿足傳動(dòng)比要求效率又較高的傳動(dòng)方案。

對(duì)于大傳動(dòng)比傳動(dòng)，可采用行星齒輪傳動(dòng)，其外廓尺寸小，重量輕，效率高，能傳遞大功率，但制造精度要求較高，裝配也較復(fù)雜。蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，傳動(dòng)比大，但效率較低。諧波傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)和漸開(kāi)線少齒差行星傳動(dòng)可在傳遞的功率較小時(shí)采用。

（4） 結(jié)構(gòu)尺寸和安裝布置要求　當(dāng)傳動(dòng)要求尺寸緊湊時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用齒輪傳動(dòng)。當(dāng)傳動(dòng)比較大且又要求尺寸緊湊時(shí)，可考慮選用行星齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等。

選擇傳動(dòng)形式時(shí)還應(yīng)考慮布置上的要求。當(dāng)主、從動(dòng)軸平行時(shí)，可選用帶、鏈或圓柱齒輪傳動(dòng)。當(dāng)主、從動(dòng)軸間距離大，或主動(dòng)軸需同時(shí)驅(qū)動(dòng)多根距離較大的平行軸時(shí)，則可選用帶或鏈傳動(dòng)；當(dāng)同時(shí)還要求同步時(shí)，則應(yīng)選用鏈傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)。按兩軸的位置，當(dāng)要求兩軸在同一軸線上時(shí)，可選用雙級(jí)、多級(jí)齒輪傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)。當(dāng)兩軸相交時(shí)，可選用圓錐齒輪傳動(dòng)或圓錐摩擦輪傳動(dòng)。當(dāng)兩軸交錯(cuò)時(shí)，可選用蝸桿傳動(dòng)或螺旋齒輪傳動(dòng)。

如果按照按部件不同的性質(zhì)，我們也可把非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備分為標(biāo)準(zhǔn)件（直接采購(gòu)進(jìn)來(lái)的可以直接裝配的部件），加工件（自己工廠加工或外發(fā)加工的部件）。

機(jī)械設(shè)計(jì)是非常龐大的系統(tǒng)知識(shí)的綜合運(yùn)用，所以，請(qǐng)大家一定努力掌握好材料學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓氣壓傳動(dòng)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、公差配合、機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)、人機(jī)工程學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識(shí)。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)更是能夠借鑒得更少，難度和風(fēng)險(xiǎn)性更高。

因此作為綜合應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)非標(biāo)設(shè)備的工程師人，就沒(méi)有必要深究的元器件的工作原理，明白其功能、使用方法、熟練掌握其正確選型即可。作為初級(jí)工程師，有條件還是多模仿多學(xué)習(xí)相似的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒(méi)有條件就多從成熟機(jī)構(gòu)里獲取靈感和養(yǎng)分來(lái)設(shè)計(jì)，水平提高后再綜合應(yīng)用獨(dú)立設(shè)計(jì)，再然后才是創(chuàng)新。

另外，無(wú)論是資深還是初級(jí)工程師，在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中切不可生搬硬套，必須要具體問(wèn)題具體分析，靈活運(yùn)用基本原理解決實(shí)際問(wèn)題。