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        非標自動化機構設計的基礎知識講解

        2019-8-26 17:26:39瀏覽次數:

        我們來講講非標自動化設備設計的基礎知識。主要是幫助有志于投身機械設計行業的, 具有基本機電知識的大學生、應屆畢業生以及畢業 3 年以內的初級工程師(助理機械工程師),能迅速地把學校學到的理論知識正確地應用到設計實踐中來,并使其能發現自己的不足之處并改進提高。


        目前我們經常提到的非標自動化設備主要是大量使用了現代自動化元器件以及自動化控制系統的各類設備。 我們會一一詳細地進行講解。他們與傳統的純機械機構組成的設備有一定的區別。當然如果我們能重視并合理地運用這些傳統機械機構,并結合現代的自動化元器件、現代控制技術就會設計出完美的自動化設備。


        非標自動化機構設計.jpg


        在這里我們就不再贅述傳統機械機構的原理和設計基礎了,這些己經發展的非常成熟,自己可以去翻資料查找大學的《機械原理》進行相關知識和理論的學習。(機械原理是機械設計的基礎理論,請大家務必高度重視基礎知識的學習)。


        我們通常會把非標自動化設備按功能模塊分成兩大部分:驅動系統和執行機構。


        執行機構常用的主要有:氣缸機構(平移機構,旋轉機構,夾持機構),齒輪機構(包括蝸輪蝸桿機構、齒輪齒條機構)、連桿機構(包括曲柄滑塊機構)、凸輪機構、帶傳動系統(包括:平皮帶傳動、V 帶傳動、同步帶傳動)、鏈傳動系統(包括滾子鏈、倍速鏈等)、絲杠導軌系統,間歇機構(分度盤(實際上是凸輪機構的一種)、槽輪機構、棘輪機構以及由軟硬件結合而形成的步進間歇系統、伺服間歇系統等。


        驅動系統常用的主要有:電機驅動系統(異步電機驅動系統、伺服電機驅動系統、步進電機驅動系統、直線電機驅動系統等)、液壓驅動系統、氣動驅動系統。


        定傳動比傳動的選擇


        定傳動比傳動主要采用機械傳動裝置。具體選擇時,應考慮以下因素:


        (1) 功率及轉速 選擇傳動類型時,首先應考慮能否實現所傳遞的功率及運轉速度,當功率小于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,應優先選用效率高的傳動。齒輪傳動的效率較


        高,但與其設計參數、制造及安裝精度和潤滑情況有關。


        (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,當傳動類型不同時,單級傳動和多級傳動的效率需要進行方案比較,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,裝配也較復雜。蝸桿傳動結構較簡單,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) 結構尺寸和安裝布置要求 當傳動要求尺寸緊湊時,應優先選用齒輪傳動。當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考慮布置上的要求。當主、從動軸平行時,可選用帶、鏈或圓柱齒輪傳動。當主、從動軸間距離大,或主動軸需同時驅動多根距離較大的平行軸時,則可選用帶或鏈傳動;當同時還要求同步時,則應選用鏈傳動或齒輪傳動。按兩軸的位置,當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。當兩軸相交時,可選用圓錐齒輪傳動或圓錐摩擦輪傳動。當兩軸交錯時,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,我們也可把非標自動化設備分為標準件(直接采購進來的可以直接裝配的部件),加工件(自己工廠加工或外發加工的部件)。


        機械設計是非常龐大的系統知識的綜合運用,所以,請大家一定努力掌握好材料學、理論力學、材料力學、機電傳動系統、液壓氣壓傳動、機械原理、機械設計、公差配合、機械制造工藝基礎、人機工程學等相關學科知識。非標自動化設備的設計更是能夠借鑒的更少,難度和風險性更高。


        因此作為綜合應用自動化技術設計非標設備的工程師人,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習相似的設備進行設計,沒有條件就多從成熟機構里獲取靈感和養分來設計,水平提高后再綜合應用獨立設計,再然后才是創新。


        另外,無論是資深還是初級工程師,在工程設計實踐中切不可生搬硬套,必須要具體問題具體分析,靈活運用基本原理解決實際問題。


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