[發明專利]一種框架式大負載旋轉機構的驅動裝置

在審

• 申請號: 201410737573.2
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104712721A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 張延順;劉姍姍;王浩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F16H25/20
• 分類號: F16H25/20;H02K7/10
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種框架式大負載旋轉機構的驅動裝置，旋轉驅動裝置是很多機械的重要組成部分，它具有滿足機械設備正反轉、制動平穩、安全可靠運行的作用。

背景技術

旋轉機構的驅動裝置是實現機械設備旋轉部分相對于不旋轉部分轉動的動力和速度的傳動裝置。旋轉驅動機構的形式和構造，主要根據機械設備的用途、工作特點、負載重量來確定。對于框架式大負載旋轉機構來說，為了保證旋轉機構的可靠工作和防止過載，從受力方面考慮，旋轉機構必須克服如下力矩：偏心力矩、慣性力矩、干擾力矩。由于需要的驅動力矩比較大，所以用電機直接驅動時需要電機有很大的輸出力矩，導致電機功率大、體積大、重量大、成本高，在實際應用時受到旋轉機構機械結構設計等指標的限制。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種旋轉機構的驅動裝置，用于框架式大負載設備旋轉部分相對于不旋轉部分轉動的動力和速度的傳動裝置。

本發明的技術解決方案是：一種框架式大負載旋轉機構的驅動裝置，主要包括驅動電機、連接件、絲杠座、絲杠、高架、可回轉裝置組件、過渡件、旋轉軸、旋轉軸座支架、固定板、內框、外框。絲杠通過連接件與電機軸固連。絲杠座通過高架固定在外框上方。絲杠螺母與絲杠螺母座裝配成可回轉裝置組件。絲杠與內框通過過渡件連接。過渡件一端固定在內框上，另一端通過可回轉裝置組件與絲杠連接。旋轉軸承載載體、內框和相應附屬結構的重量。旋轉軸一端通過旋轉軸座支架固定于外框上方，另一端通過固定板固連在內框上方。驅動電機帶動絲杠旋轉，通過可回轉裝置組件和過渡件帶動內框連同負載繞旋轉軸產生相對于外框的旋轉。

所述的框架式大負載旋轉機構的驅動裝置，內框架驅動電機可為交流伺服電機+減速器，也可為三相異步電機+減速器。

所述的框架式大負載旋轉機構的驅動裝置，可回轉裝置組件由絲杠螺母和絲杠螺母座裝配而成。

所述的框架式大負載旋轉機構的驅動裝置，這種設計降低了對驅動部分的力矩、功率的要求。使電動機與驅動裝置的體積、重量、成本都大大減小。

本發明的原理是：為了保證旋轉機構的可靠工作和防止過載，從受力方面考慮，旋轉機構必須克服如下力矩：偏心力矩、慣性力矩、干擾力矩。考慮實際應用條件和工程設計的要求，需要選擇直徑、動負荷、靜負荷、導程均滿足要求得絲杠。過大的力矩直接由電機產生的話，會有電機體積、重量大、功率大的問題，為此在電機和絲杠之間增加適當傳動比為n的減速器，并設計所述的框架式大負載旋轉機構的驅動裝置。選擇驅動電機時，進行如附圖10量化計算。

如附圖10所示，根據力矩平衡，當所需提升力最大時，有：

Fa?sinα·l₁＝Mg?sinβ·l₂+Mg?cosβ·l₃??(1)

由絲杠力矩與力的轉換公式有：

Ta＝(Fa*I)/(2*π*n1)??(2)

式中Ta：驅動扭矩；?

Fa：軸向負載；?

I：絲杠導程；?

n1：進給絲杠的正效率。

(1)偏心力矩的計算

當α取運動過程中的最小值，β取最大值時，可得最大的力F_am。由公式(2)得T_a1＝(F_am*I)/(2*π*n1)，此時電機的輸出力矩將大大減小：

T₁＝T_a1/n??(3)

(2)慣性力矩的計算

設電機的最大轉速r，減速器的減速比為n,絲杠導程為I(單位：mm)則電機最大轉速時，電機轉動使絲杠產生的提升速度為：

V=rIn---(4)]]>

當電機從啟動開始加速到最大轉速時，假定加速時間為t，且為均加速，則由V＝at,知絲杠螺母的線加速度為a＝v/t。

絲杠螺母帶動內框架產生旋轉運動，即在絲杠線加速度牽引下，內框架會產生角加速度。絲杠線加速度和內框架角加速度的關系：