缩短线性运动系统的设计时间 - Thomson Linear.PDF

缩短线性运动系统的设计时间 “导轨与组件”部门工程总监 （传真） 缩短新的线性运动系统项目的工程设计时间是降低总成本和加快面市速度不可分割的一部 分。本文旨在通过最大限度地减少非增值活动（如重新设计、过度设计或范围蔓延）来帮 助您缩短设计时间。为此，我们将回顾基本原理，透彻了解所有应用标准，通过组件、模 块和完整总成的参数测试验证计算值和分析结论，并通过测试证明预计的性能结果。 在开始新的线性运动系统设计之前，应获取尽可能多的相关应用信息以避免返回和重复部 分 （甚至全部）设计过程。保持谨慎并对范围更改做好准备。使用理论计算值和分析结论 来确定最佳初始设计，然后将它们与使用实际设备进行的测试中所测量的主要性能属性值 进行比较。通过在实际现场条件下执行循环测试来确认基准测试结果。 确定需求 主要应用信息数据 负载 速度（动态和静态） 电压 负载方向 行程长度 使用寿命 占空比 环境 行程末端保护：离合器？限位开关？ 如何控制传动装置？ 反馈 、 、 其他… 请向传动装置应用工程师咨询以了解其他设计注意事项。 图 ：线性运动系统的典型设计检查清单 几乎每个工程过程的第一步和非常关键的一步都是确定应用需求。每个产品可能都具有独 特的会影响其性能的标准集。使用检查清单，可帮助确保考虑到在其他情况下可能会被忽 略的参数。要为特定应用选择正确的滚珠螺杆总成，可能需要执行重复过程以确定最小外 形和最经济有效的解决方案。设计负载、线性速度和位置精度要求用于计算适合的滚珠螺 杆总成的直径、导程和负载能力。然后，可基于使用寿命、尺寸限制、安装配置和环境条 件选择各个滚珠螺杆组件。 Thomson Industries, Inc. ● 203A West Rock Road ● Radford, VA 24141 ● 电话+1-540-633-3549 ● 传真+1-540-633-0294 良好的开始是先定义负载的方向和量级。系统方向非常重要。采用水平方向时，驱动负载 等于有效负载重量乘以摩擦系数，而采用垂直方向时，驱动负载等于重量。作用于线性轴 承和导轨的负载可以是垂直负载、水平负载或间距、转动或偏转力矩负载，也可以是这些 负载的任意组合。负载的量级和方向也可能不同。由于不能仅基于系统总体负载矢量来估 计预期寿命，因此，每个轴承的合成负载矢量必须使用线性轴承系统所承受的各种负载矢 量的正确组合来建立。每个线性轴承所承受的负载称为该给定轴承的等效负载。然后，可 基于负载最重的轴承的型号来确定系统型号。有关等效负载的计算方法的更多信息，请参 考线性轴承和导轨供应商的目录。 例如，滚珠螺杆总成用于承受轴向负载，将旋转运动转换为轴向运动。滚珠螺杆在压缩负 载下的抗屈能力称为裂断强度。螺杆承受的轴向负载与传至滚珠螺母及其补充组件的负载 相比，实际上是数量相等但方向相反，且通过设计几何学与驱动电机的力矩相关。一般情 况下，裂断强度是限制性设计参数，因为当长度更大时，该值可能远低于材料的实际抗压 强度。由于净长度与直径的比率与纵向弯曲密切相关，因此，对于给定直径而言，滚球螺 杆的轴向负载能力取决于其净长度。 线性运动系统的使用寿命可基于其运转情况进行预测。简单的方法是，统计滚珠螺杆每天 运转多少小时、每周运转多少天以及每年运转多少周。对于更复杂的应用或更准确的寿命 预测，则需要积累详细且复杂的运动轨迹，将运动分解为基本为直线的线段。对于运动轨 迹的每个线段，都需要了解以下信息：线段开始和结束处的速度、线段的持续时间以及该 时间段内的力矩。 确定应用要求的定位精度和可重复性。例如，英制滚珠螺杆一般有两个制造等级： （精密）和 （高精）。精密级滚珠螺杆适用于要求相对粗糙的移动 的应用或利用位置的线性反馈的应用。高精级滚珠螺杆适用于微米级内的可重复定位至关 重要且未使用线性反馈设备的应用。精密级与高精级螺杆相比，前者在螺杆的有效长度上 的累积偏差值更大，而后者会限制导程误差的累积值，可在螺杆的整个有效长度上提供更 精确的定位。 Thomson Industries, Inc. ● 203A West Rock Road ● Radford, VA 24141 ● 电话+1-540-633-3549 ● 传真+1-540-633-0294 使用应用图表进行定型和选择 图 ：压缩负载与长度关系图 要正确定型和