寂静回声 发表于 7 天前

一个机构几个原动机


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大多数基础运动机构(如间歇运动机构、连杆机构等)仅需一个原动机,通过机械传动(齿轮、皮带、连杆等)将动力传递到各个部件。
在复杂系统中,需要多个原动机以满足多自由度或高精度控制需求:
工业机器人:每个关节配备独立伺服电机(多原动机),实现多轴协同运动。
车铣复合加工机(知识库案例):主轴驱动刀具旋转(一个原动机),同时X/Y/Z轴移动由其他电机驱动。
自动化生产线的输送机构,需要多个电机分别驱动不同段的传送带,以控制不同区域的输送速度或启停。

多原动机驱动的运动机构,其运动参数的确定,既要保证每个原动机自身性能匹配,又要保证它们之间在“时间-位移-速度-加速度”上的严格协调。
按功能与空间位置把整个机构划分为若干运动链(例如:一条搬运链、一条定位链、一条夹紧链)。
对每条链单独列出:末端执行件的运动学要求(行程 S、节拍时间 T、最大速度 v_max、加速度 a_max、轨迹形状等);
负载特性(质量 m、阻力 F、惯性矩 J、外载荷变化曲线);
原动机可选类型(伺服电机、步进、气缸、液压马达等)。
多原动机驱动的机构中,各原动机的运动通过传动部件(齿轮、连杆、丝杠等)传递到执行构件,且原动机之间可能通过机械结构存在关联(如齿轮啮合的转速比约束)。
根据传动部件的特性(如齿轮传动的转速比=齿数反比,丝杠传动的位移=导程×转角),建立原动机参数(转速n、转角θ、位移s等)与执行构件参数的关系式。
若原动机之间存在机械耦合(如两个电机通过同一根传动轴联动),需补充约束方程。
运动参数的确定需满足动力学条件,即原动机的输出功率、扭矩需能驱动负载,避免过载或动力不足。需通过动力学分析,计算各原动机需提供的扭矩、功率,并与原动机的额定参数匹配。
一个原动机作为主控制器,其他从动跟随主控制器的速度或转矩。
同步控制方法,基于编码器反馈的闭环控制。
双电机驱动的龙门机床,通过光栅尺反馈两个电机的位移,若出现偏差,控制器调整其中一个电机的转速,确保横梁两端同步移动。
提前根据运动学模型计算原动机的目标参数(前馈),再结合实时反馈数据修正误差,提高精度。
多原动机驱动机构的运动参数确定,是“目标导向→模型推导→动力学验证→控制优化”的循环过程:以整体功能为目标,通过运动学模型建立原动机与执行构件的关联,结合动力学确保动力充足,最后通过控制策略和实验修正误差,最终实现各原动机的协调运动。


多原动机驱动时,由于负载波动、机械间隙、原动机特性差异(如电机转速-扭矩曲线不同),实际运动参数偏离理论值,需通过控制策略实时调整。

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