北航機(jī)電本科課程設(shè)計(jì)-二自由度平面運(yùn)動(dòng)位置伺服系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-26 11:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：圖（3）綜合考慮負(fù)載的情況，我們選擇HIWIN公司EG系列EGH15SA型導(dǎo)軌滑塊組。參數(shù)如下表：導(dǎo)軌型號(hào)滑塊質(zhì)量（Kg）導(dǎo)軌單位質(zhì)量(Kg/m)EGH15SA由此對(duì)導(dǎo)軌滑塊重量進(jìn)行估算：，兩根滑軌滑塊組總重：M=2+2=，兩根滑軌滑塊組總重：M=2+2=在選擇直線電機(jī)時(shí)，關(guān)注的首要因素是直線電機(jī)能否滿足系統(tǒng)所要求的速度及推力。直線電機(jī)在啟動(dòng)階段為恒推力狀態(tài)，隨著速度增大，推力基本不變，并保持其最大值。當(dāng)速度到達(dá)到V 以后，直線電機(jī)進(jìn)入恒功率狀態(tài)。這時(shí)速度如繼續(xù)增大，則推力將減少，直至最小值F min，此時(shí)直線電機(jī)的速度達(dá)到最大速度V max 。直線電機(jī)特性曲線如圖（4）所示：圖（4）設(shè)計(jì)要求Y、Z兩軸上最大速度為2m/s，最大加速度為10m/s2，載荷不超過5Kg，由此計(jì)算Y、Z兩軸電機(jī)所需最大推力如下：Z軸：Z軸沿豎直方向，電機(jī)的最大推力出現(xiàn)在負(fù)載克服重力向上移動(dòng)并且達(dá)到系統(tǒng)要求的最大加速度情況下，由牛頓定律：FZmax=MaZmax=+5Kg20m/s2=168N由此電機(jī)選擇為：HIWIN公司的LMS13同步線性馬達(dá)連續(xù)推力，瞬間最大推力。FV特性如下圖（5）所示：圖（5）LMS13直線電機(jī)安裝尺寸如圖（6）所示：圖（6）Y軸：Y軸直線電機(jī)最大推力出現(xiàn)在Z軸機(jī)構(gòu)向左或向右達(dá)到最大加速度的情況。Y軸直線電機(jī)上所加負(fù)載重量包括：Z軸上一個(gè)直線電機(jī)，Z軸有效負(fù)載，負(fù)載平臺(tái)，Z軸上兩根導(dǎo)軌和“工”字梁?！肮ぁ薄Ｓ膳ｎD定律，計(jì)算Y軸電機(jī)所需最大輸出力：由此電機(jī)選擇為：HIWIN公司的LMS27同步線性馬達(dá)連續(xù)推力FC=339N，瞬間最大推力FP=679N，滿足加速度要求。FV特性如圖（7）：圖（7）LMS27同步線性馬達(dá)安裝尺寸如圖（8）圖（8）：光柵尺的不同精度等級(jí)有其對(duì)應(yīng)的應(yīng)用最大長度。為了滿足設(shè)計(jì)解析度要求和長度要求，經(jīng)查閱光柵尺選型手冊(cè)，我們選擇了“海德”公司生產(chǎn)的LS176型光柵尺，其技術(shù)指標(biāo)如下表所示：光柵尺型號(hào)最大測(cè)量長度最大運(yùn)行速度工作溫度精度LS1763040mm2m/s0~50176。C177。3μmLS176型光柵尺安裝尺寸如圖（9）所示：圖（9） 框架橫梁的設(shè)計(jì) Z軸縱梁設(shè)計(jì)Z 軸縱梁設(shè)計(jì)要求：（a） 高強(qiáng)度和剛度——Z 軸縱梁連跨度超過2m，連接著Y 軸和Z 軸兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，承載著兩個(gè)方向的彎矩：（1）延 X 軸的彎矩： Y 軸直線電機(jī)的推力；Y 軸導(dǎo)軌摩擦力；Y 軸負(fù)載慣性力矩；（2）延 Y 軸的彎矩： Y 軸
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