《伺服系统设计》PPT课件

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1、四、开环伺服机械系统设计计算确定脉冲当量，初选步进电机根据系统精度要求确定，对于开环伺服系统，一般取=0.005-0.01mm/pulse初选步进电机指：选择步进电机的类型和步矩角混合式：兼以上二者优点，但价格高反应式：小、f高、价格低，功耗大永磁式：大、f低，功耗小，断电后仍有制动力矩确定减速传动比按产品样本中给出的主要技术参数选用传动比公式：计算出的传动比较小时，采用一级齿轮传动或同步带传动传动比较大时，采用多级齿轮传动齿轮传动级数增加时，使齿隙和静摩擦增加，传动效率降低，故传动级数一般不超过3级。传动级数

2、的分配原则：传动比逐级增加（或前小后大原则），使输出轴转角误差最小。(1)最小等效转动惯量原则利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电机轴上的等效转动惯量为最小。如右图，若不计轴和轴承的转动惯量，则根据系统动能不变的原则，等效到电机轴上的等效转动惯量为：因为：所以：即：令可得(2)重量最轻原则对于小功率传动系统，使各级传动比满足，即可使传动装置的重量最轻。上述结论对于大功率传动系统是不适用的，因其传递扭矩大，故要考虑齿轮模数、齿轮齿宽等参数要逐级增加的情况，此时应根据经验、类比方法以及结构紧凑之要求进行综合考虑

3、。各级传动比一般应以“先大后小”原则处理。(3)输出轴转角误差最小原则为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统传递运动的精度，各级传动比应按“先小后大”原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。设齿轮传动系统中各级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的总转角误差为，则式中：—第个齿轮所具有的转角误差；—第个齿轮的转轴至第级输出轴的传动比。计算系统转动惯量目的：为选择步进电机动力参数及进行系统动态分析做基础圆柱体转动惯量计算公式：折算到电机轴的等效转动惯量Jd计算公式为：确定步进电机动力

4、参数步进电机负载转矩计算：步进电机最大静转矩确定：验算惯量匹配步进电机最大启动频率确定：步进电机最大运行频率确定：根据启动频率特性曲线：Tq对应的fqmax，实际运行的fq

5、量匹配趋于合理。传动系统的力学模型可以简化成如下图所示的弹簧质量系统图示丝杠副传动系统的力学模型m2KBKCminKBRKNKNR传动系统的传动刚度为：此公式计算的主要是拉压刚度，而丝杠本身的扭转刚度比拉压刚度大的多，一般不予考虑扭转刚度计算公式为：G为切变摸量计算死区误差计算定位误差死区误差又称之为失动量，指启动或反向时，系统的输入与输出运动间的差值产生死区误差的原因电气系统和执行元件的启动死区（不灵敏区）传动机构中的间隙导轨副间的摩擦力由综合拉压刚度而产生的死区误差：F为轴向负载力由于传动刚度变化引起定位误

6、差为：对于开环系统为系统允许的定位精度验算固有频率固有频率的计算公式为：m是工作台质量或工作台丝杠五、开环伺服机械系统误差分析误差来源误差校正步进电机：步进电机的步距误差，一般在左右，突然启动时有滞后，停止时有超前，从整个系统的误差看，这一误差较小，通常忽略不计；齿轮传动：齿轮副的传动误差和间隙会对系统造成误差；滚珠丝杠副传动：滚珠丝杠副的轴向间隙产生误差，而且由于综合拉压刚度不足，会产生传动误差；其它传动装置：联轴器、齿型带传动和谐波齿轮传动等都会对系统造成传动误差。1、机械校正：提高机械装置自身的精度，减少

7、误差，如消隙、减少等效转动惯量、提高传动刚度、提高固有频率等；2、电子校正：反向死区补偿：利用反向死区补偿电路调整拨码开关进行补偿，补偿电路1.齿轮传动间隙的调整方法(1)圆柱齿轮传动(a)偏心套(轴)调整法如右图所示，将相互啮合的一对齿轮中的一个齿轮4装在电机输出轴上，并将电机2安装在偏心套1(或偏心轴)上，通过转动偏心套(偏心轴)的转角，就可调节两啮合齿轮的中心距，从而消除圆柱齿轮正、反转时的齿侧间隙。特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。(b)轴向垫片调整法如右图所示，齿轮1和2相啮合，其分度圆弧齿厚沿轴

8、线方向略有锥度，这样就可以用轴向垫片3使齿轮2沿轴向移动，从而消除两齿轮的齿侧间隙。装配时轴向垫片3的厚度应使得齿轮1和2之间既齿侧间隙小，运转又灵活。特点同偏心套(轴)调整法。(c)双片薄齿轮错齿调整法这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现