非標(biāo)自動化機(jī)構(gòu)設(shè)計知識講解

目前我們經(jīng)常提到的非標(biāo)自動化設(shè)備主要是大量使用了現(xiàn)代自動化元器件以及自動化控制系統(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)代的自動化元器件、現(xiàn)代控制技術(shù)就會設(shè)計出完美的自動化設(shè)備。

我們通常會把非標(biāo)自動化設(shè)備按功能模塊分成兩大部分：驅(qū)動系統(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)、帶傳動系統(tǒng)（包括：平皮帶傳動、V 帶傳動、同步帶傳動）、鏈傳動系統(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（實際上是凸輪機(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)動系統(tǒng)常用的主要有：電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、直線電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等）、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、氣動驅(qū)動系統(tǒng)。

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

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

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

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

對于大傳動比傳動，可采用行星齒輪傳動，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。蝸桿傳動結(jié)構(gòu)較簡單，傳動比大，但效率較低。諧波傳動、擺線針輪傳動和漸開線少齒差行星傳動可在傳遞的功率較小時采用。

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

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

如果按照按部件不同的性質(zhì)，我們也可把非標(biāo)自動化設(shè)備分為標(biāo)準(zhǔn)件（直接采購進(jìn)來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)計是非常龐大的系統(tǒng)知識的綜合運(yùn)用，所以，請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)電傳動系統(tǒng)、液壓氣壓傳動、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、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。非標(biāo)自動化設(shè)備的設(shè)計更是能夠借鑒得更少，難度和風(fēng)險性更高。

因此作為綜合應(yīng)用自動化技術(shù)設(shè)計非標(biāo)設(shè)備的工程師人，就沒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，沒有條件就多從成熟機(jī)構(gòu)里獲取靈感和養(yǎng)分來設(shè)計，水平提高后再綜合應(yīng)用獨(dú)立設(shè)計，再然后才是創(chuàng)新。