非标自动化机构设计知识讲解

目前我们经常提到的非标自动化设备主要是大量使用了现代自动化元器件以及自动化控制系统的各类设备。 他们与传统的纯机械机构组成的设备有一定的区别。当然如果我们能重视并合理地运用这些传统机械机构，并结合现代的自动化元器件、现代控制技术就会设计出完美的自动化设备。

我们通常会把非标自动化设备按功能模块分成两大部分：驱动系统和执行机构。

执行机构常用的主要有：气缸机构（平移机构，旋转机构，夹持机构），齿轮机构（包括蜗轮蜗杆机构、齿轮齿条机构）、连杆机构（包括曲柄滑块机构）、凸轮机构、带传动系统（包括：平皮带传动、V 带传动、同步带传动）、链传动系统（包括滚子链、倍速链等）、丝杠导轨系统，间歇机构（分度盘（实际上是凸轮机构的一种）、槽轮机构、棘轮机构以及由软硬件结合而形成的步进间歇系统、伺服间歇系统等。

驱动系统常用的主要有：电机驱动系统（异步电机驱动系统、伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直线电机驱动系统等）、液压驱动系统、气动驱动系统。

定传动比传动主要采用机械传动装置。具体选择时，应考虑以下因素：

（1） 功率及转速　选择传动类型时，首先应考虑能否实现所传递的功率及运转速度，当功率小于100kW 时，各种传动类型都可以选用。

（2） 传动效率　对于大功率传动，应优先选用效率高的传动。齿轮传动的效率较高，但与其设计参数、制造及安装精度和润滑情况有关。

（3） 传动比范围　各种传动类型在单级传动时的最大传动比是选择传动类型的重要依据之一。单级传动不能满足传动比要求时，可采用多级传动，效率相应降低。但单级蜗杆传动的效率往往低于传动比相同的多级齿轮传动。所以，当传动类型不同时，单级传动和多级传动的效率需要进行方案比较，以便选择既满足传动比要求效率又较高的传动方案。

对于大传动比传动，可采用行星齿轮传动，其外廓尺寸小，重量轻，效率高，能传递大功率，但制造精度要求较高，装配也较复杂。蜗杆传动结构较简单，传动比大，但效率较低。谐波传动、摆线针轮传动和渐开线少齿差行星传动可在传递的功率较小时采用。

（4） 结构尺寸和安装布置要求　当传动要求尺寸紧凑时，应优先选用齿轮传动。当传动比较大且又要求尺寸紧凑时，可考虑选用行星齿轮传动、蜗杆传动、摆线针轮传动、谐波传动等。

选择传动形式时还应考虑布置上的要求。当主、从动轴平行时，可选用带、链或圆柱齿轮传动。当主、从动轴间距离大，或主动轴需同时驱动多根距离较大的平行轴时，则可选用带或链传动；当同时还要求同步时，则应选用链传动或齿轮传动。按两轴的位置，当要求两轴在同一轴线上时，可选用双级、多级齿轮传动或行星齿轮传动。当两轴相交时，可选用圆锥齿轮传动或圆锥摩擦轮传动。当两轴交错时，可选用蜗杆传动或螺旋齿轮传动。

如果按照按部件不同的性质，我们也可把非标自动化设备分为标准件（直接采购进来的可以直接装配的部件），加工件（自己工厂加工或外发加工的部件）。

机械设计是非常庞大的系统知识的综合运用，所以，请大家一定努力掌握好材料学、理论力学、材料力学、机电传动系统、液压气压传动、机械原理、机械设计、公差配合、机械制造工艺基础、人机工程学等相关学科知识。非标自动化设备的设计更是能够借鉴得更少，难度和风险性更高。

因此作为综合应用自动化技术设计非标设备的工程师人，就没有必要深究的元器件的工作原理，明白其功能、使用方法、熟练掌握其正确选型即可。作为初级工程师，有条件还是多模仿多学习相似的设备进行设计，没有条件就多从成熟机构里获取灵感和养分来设计，水平提高后再综合应用独立设计，再然后才是创新。