本帖最后由 鬼魅道长 于 2018-11-29 00:02 编辑
〖实例15〗快速步进机构的选择 在许多工作中，需要机械做周期性的启停，若此动作是单向并有规律的，则做出此动作的机构就被称作步进机构。步进机构在各种工业环境中，都有广泛的使用，是一种非常重要的机构。
1. 问题描述 总行程300mm，载荷30kg，要求1秒内前进20mm，停1秒，再前进20mm，循环往复。导向用直线导轨，用什么步进机构可以达到目标动作？
2. 讨论 这种问题一般要先看步进的精度要求，精度要求往往决定设备的设计方案。 甲说，如果精度不高，用普通马达+丝杆或同步带传动，用一个多位分度盘控制步进点就可实现，或者可以用液压，伺服驱动；如果精度高，选用伺服马达+滚珠丝杆也可以达到。 乙提出可以用槽轮或者凸轮机构，甲反驳说，若按总行程和每次的步进量来计算，整个行程需要步进十五次，那样槽轮会非常大，机构会不协调；而用凸轮，分割点多，不易加工，以后也不好调整。 这时提问者回应说，本方案要求精度不高，允许每步误差最大为0.5mm，希望成本能尽量降低，机构越简单越好。 甲说，步进结构有很多种，主要用在等工位之间的工件传递，自己在做清洗设备的时候经常应用：例如汽车凸轮轴、曲轴、缸体、缸盖等大件清洗，采用液压抬起步进的办法；清洗槽之间的清洗篮传递，采用气缸推杆的方法；烘干炉内的链条输送，采用马达和分度盘的方法等等。 丙觉得使用气缸可以降低价格，但仍有不足之处，说，若是简单的气缸推杆恐怕解决不了快速折返以进行下一轮步进动作，可以用个很小的气缸去推动一套棘轮：棘爪结构，棘轮和链轮或同步轮连在同一轴上，气缸做一次往复运动，链条或同步带前进一个步距。 乙觉得气缸频繁往复的振动会比较大，说可以用不完全齿轮完成步进动作，电机可以连续转动，避免振动，在齿轮与电机轴之间用扭簧或者其他办法实现缓冲；三相鼠笼电机很便宜，不完全齿轮加工也不困难，成本并不比气缸方案贵。
3. 结论 以下图15-1列出了几种常见的步进机构类型，供读者参考。其中槽轮（又称马耳他机构，来源自十字槽轮与马耳他骑士会徽极其相似的形状）有静止保险作用；棘轮可以反向锁止；凸轮可以因为设计的不同而实现各种不同的功能，但其特点为可以最大限度避免冲击。
步进机构是一种将连续输入转换为间歇输出，以实现步进运动的传动机构，从理论上说可以从任何机构类型里衍生出来。其最为广泛的应用即是实现步进式输送运动，如包装机械、自动装配机械、电影胶片放映机等等。虽然有易产生振动和噪声等缺陷，却是现代工业根本无法避开的机构。因为其显而易见的缺点，源动力和步进机构的选择就显得特别重要，以上讨论中的办法都可以达到要求，但是具体的选择和设计要根据实际工况做最后决定。一般来说，步进频率越低，负载越小，在动力学角度就越有利，反过来，若是重负载条件下要求“快步小跑”，就要特别注意惯性力带来的应力和振动及噪声。
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发表于 2015-1-14 09:59:18
