伺服机械传动系统

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1、www.plcworld.cn伺服机械传动系统伺服机械传动系统是采用伺服电机驱动的机械传动系统，其中的机械传动装置称为“伺服机械传动装置”。它的作用是传递转矩和转速，并使伺服电机与负载之间得到转矩与转速的合理匹配。载荷是设计机电系统的基本依据。确定载荷时，应根据设备本身功能要求和工作环境等情况，逐项分析载荷的类型及大小，然后再进行综合。综合方法有“力矩峰值综合”和“力矩均方综合”。（1）力矩峰值综合及峰值力矩特性“力矩峰值综合”就是将各种载荷的峰值直接代数相加。折算到电机轴上的负载峰值力矩M为LPMMMJMWPFPJJLi

2、LPMMGM2tLP（4-1）iiittt式中M——作用在负载轴上峰值工作力矩（N·cm）；WPM——作用在负载轴上峰值磨擦力矩（N·cm）；FPε——负载轴的峰值角加速度（rad/s2）；LPJ——电机转动惯量（kg·cm2）；MJ——负载转动惯量（kg·cm2）；LJ——传动装置各转动零件折算到电机轴上的转动惯量（kg·cm2）；GMη——传动装置的效率；i——总传动比。twww.plcworld.cnwww.plcworld.cn负载力矩计算（2）力矩的均方综合及均方根力矩特性力矩的“均方综合”

3、是将各种载荷按均方根值折算。折算到电机轴上的负载均方根力矩为222111TTTMMJMWdtFLdtJJidt（4-2）LRMMGM2tLTi000TiTittt式中M——作用在负载轴上的瞬时工作力矩；WM——作用在负载轴上的瞬时磨擦力矩；Fε——负载轴上的瞬时角加速度；LT——载荷变化周期；i——总传动比。t式（4-2）称为负载的均方根力矩特性表达式，对应的曲线如图4-1所示。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn总传动比的选择（1

4、）“折算负载峰值力矩最小”的最佳总传动比dMLPM，得到0“折算负载峰值力矩最小”的最佳总传动比对式（4-1）取ditMMJiWPFPLLPOPtJJ（4-3）MGMLP（2）“折算负载均方根力矩最小”的最佳总传动比dMLRM对式（4-2）取0，得到“折算负载均方根力矩最小”的最佳总传动比dit222MMJWRFRLLRi4OPt（4-4）JJMGMLP最佳总传动比实现了功率的最佳传递。（3）“加速度最大”的最佳传动比2假定电动机输出转矩和负载力矩平衡，可导出L

5、iMtMMWMFJMJGMtiJLdL取0可求得“加速度最大”的最佳传动比dit2MMMMJWFWFLiOPt（4-6）MMJMWMJGMwww.plcworld.cnwww.plcworld.cn总传动比的l确定上述几种最佳总传动比均是针对某一方面要求而言，故其结果是不一样的，在具体选择时，除考虑伺服电机与负载的最佳匹配外，还要考虑总传动比对系统的稳定性、精确性、快速性的影响。额定转矩www.plcworld.cnwww.plcworld.cn“折算转动惯量最小

6、”原则（1）确定传动链的级数和各级传动比的原则（1）“折算转动惯量最小”原则，使系统具有良好的动态性能。（2）“最小重量”原则（3）有利于“提高传动精度”原则（1）“折算转动惯量最小”原则折算到电机轴上的总惯量为44JJJJiJJiBDAC12AAJJJAA22222222iiiiiiii11121112222211i2itJi11JiAA112224iiii1111式中J、J、J、J——分别为各齿轮的转动惯量；ABCDi、I、i——分别为总传动比和两级减速的传动比。t1

7、2124dJ42i11令，可得具有最不惯量的条件0ii120或idi12212因为i４》1，故可得各级传动比１2ii1tii21（4-7）2iwww.plcworld.cn2www.plcworld.cn“折算转动惯量最小”原则（2）按上述方法类推，可得多级传动折算转动惯量最小时的各级传动比计算公式n21nn12121nn22121nit（4-8）ii22giktkn22式中n——传动系统的传动级数；k——所需计算的任一级数。由已知传动比，利用图4-5确定所需

8、齿轮啮合对数，图中纵坐标为J/J，是传动装GM1置在输入轴上总折算惯量与输入轴上小齿轮惯量J的比1值，称为惯量指标，横坐标表示总降速传动比i。t计算出各级齿轮传动比后，还应进行机械传动装置的惯量验算。对于开环系统，机械传动装置折算到电机轴上的负载转动惯量J应小于加速要求的允许