伺服系統(tǒng)中機械部件的選擇與設計(已修改)
2025-01-19 03:10 本頁面
【正文】 伺服系統(tǒng)中機械部件的選擇與設計 與一般機構比較，對伺服系統(tǒng)機構的要求： ① 定位精度要高 ② 響應速度要快 ③ 穩(wěn)定性高 需求：無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當?shù)淖枘岜? 伺服系統(tǒng)機構的三大結構 ① 傳動機構：考慮與伺服系統(tǒng)相關的精度、穩(wěn)定性、快速響應等伺服特性 ② 導向機構：考慮低速爬行現(xiàn)象 ③ 執(zhí)行機構：考慮靈敏度、精確度、重復性、可靠性 傳動機構 傳動機構的種類： 齒輪傳動機構、滾珠絲杠副、滑動絲杠副、同步帶傳動副、間歇機構、繞性傳動機構 傳動機構的特點： 傳動精度高、 響應速度快、穩(wěn)定性高 傳動機構的基本要求 ① 在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，傳動機構的質量和轉動慣量要小； 轉動慣量大會對系統(tǒng)造成機械負載增大（T電 =T負 +Jε ）；系統(tǒng)響應速度變慢，靈敏度降低；系統(tǒng)固有頻率下降，產(chǎn)生諧振。 ②剛度大； 剛度越大，伺服系統(tǒng)動力損失越??；剛度越大，機器的固有頻率越高，不易振動 ( )；剛度越大，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。 ③選合適阻尼； 系統(tǒng)中阻尼越大，最大振幅就越小，且衰減越快；但阻尼大會使系統(tǒng)損失動量，增大穩(wěn)態(tài)誤差，降低精度。 ④ 靜摩擦力要??； 動摩擦力要小的正斜率；或者會出現(xiàn)爬行。 JKn ?? 摩擦 摩擦力可分為三種： 靜摩擦力、庫侖摩擦力和粘性摩擦力（動摩擦力 =庫侖摩擦力+粘性摩擦力）。 負載處于靜止狀態(tài)時，摩擦力為靜摩擦力，隨著外力的增加而增加，最大值發(fā)生在運動前的瞬間。運動一開始，靜摩擦力消失，靜摩擦力立即下降為庫侖摩擦力，大小為一常數(shù) F=μmg，隨著運動速度的增加，摩擦力成線性的增加，此時的摩擦力為粘性摩擦力（與速度成正比的阻尼稱為粘性阻尼）。 摩擦對伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的主要影響 ：降低系統(tǒng)的響應速度；引起系統(tǒng)的動態(tài)滯后和產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；在接近非線性區(qū)，即低速時產(chǎn)生爬行。 根據(jù)經(jīng)驗，克服摩擦力所需的電機轉矩 Tf與電動機額定轉矩TK的關系為 ＜ Tf＜ TK 在使用中應盡可能減小靜摩擦力與動摩擦力的差值，并使動摩擦力盡可能小且為正斜率較小的變化 。 爬行 當絲杠 1作極低的勻速運動時，工作臺 2可能會出現(xiàn) — 快一慢或跳躍式的運動，這種現(xiàn)象稱為爬行。 1）產(chǎn)生爬行的原因和過程 勻速運動的主動件 1，通過壓縮彈簧推動靜止的運動件 3，當運動件 3受到的逐漸增大的彈簧力小于靜摩擦力 F時， 3不動。直到彈簧力剛剛大于 F時， 3才開始運動，動摩擦力隨著動摩擦系數(shù)的降低而變小， 3的速度相應增大，同時彈簧相應伸長，作用在 3上的彈簧力逐漸減小， 3產(chǎn)生負加速度，速度降低，動摩擦力相應增大，速度逐漸下降，直到 3停止運動，主動件 1這時再重新壓縮彈簧，爬行現(xiàn)象進入下一個周期。 由上述分析可知，低速進給爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生主要取決于下列因素： ① 靜摩擦力與動摩擦力之差，這個差值越大，越容易產(chǎn)生爬行。 ② 進給傳動系統(tǒng)的剛度 K越小、越容易產(chǎn)生爬行。 ③ 運動速度太低。 （適當?shù)脑黾酉到y(tǒng)的慣性 J和粘性摩擦系數(shù) f） 2）不發(fā)生爬行的臨界速度 臨界速度可按下式進行估算
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