一種伺服電機(jī)的彈簧減振座設(shè)計(jì)和研究

姜昊天 王澳 史晨曦

摘? 要：本文設(shè)計(jì)了一種伺服電機(jī)的彈簧減振座，該減振座主要由連接板、緩沖墊、減振彈簧組成。在此減振結(jié)構(gòu)中我們利用減振彈簧作為緩沖振動的工具，并使用緩沖墊，減輕了伺服電機(jī)與底座之間的接觸摩擦，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)，可靠性高。利用Solidworks中的Simulation功能對彈簧減振座及伺服電機(jī)受到的力進(jìn)行了分析，并運(yùn)用控制變量法進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明減振彈簧有效的降低了底座與伺服電機(jī)之間的相互作用力，即達(dá)到了減振的效果，且當(dāng)彈簧勁度系數(shù)為85N/m時減振率最高。

關(guān)鍵詞：伺服電機(jī)? 減振彈簧? Simulation? 減振座

中圖分類號：TM383.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（a）-0004-03

Design and research of a spring damping seat for servo motor

JIANG Haotian1? Wang Ao2? SHI Chenxi2

（1. College of Mechanical and Electrical Engineering， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang Province， 150030 China; 2. School of Aeronautics and Astronautics， Shenyang Aerospace University， Shenyang， Liaoning Province，110135 China）

Abstract： This paper designs a kind of spring damping seat of servo motor， which is mainly composed of connecting plate， cushion and damping spring. In this damping structure， we use the damping spring as a tool to cushion the vibration， and use the cushion to reduce the contact friction between the servo motor and the base. The structure is simple， the stability is strong and the reliability is high. Using the simulation function of Solidworks， the force on the spring damping seat and servo motor is analyzed. The results show that the damping spring can effectively reduce the interaction force between the base and the servo motor， that is to say， the vibration reduction effect is achieved.

Key Words： Servo motor; Vibration damping spring; Simulation; Damping spring seat

伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的伺服電機(jī)的防振底座在使用時由于減振效果不好，影響電機(jī)的使用壽命。因此設(shè)計(jì)一種減振座來提升減振效果是十分必要的。

1? 伺服電機(jī)減振座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

完整的伺服電機(jī)減振座應(yīng)該由三部分組成，即電機(jī)安裝部分，定位部分，減振部分，如圖1和圖2所示，本文將重點(diǎn)研究減振部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2? 減振部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

減振部分①的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是：定位部分裝有連接板，連接板的一側(cè)與伺服電機(jī)直接接觸，另以側(cè)裝有緩沖墊，緩沖墊上有若干減振彈簧連接減振部分，減振彈簧由蓋板固定在底座上。

減振部分②的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在減振部分①的基礎(chǔ)上去掉了連接板。

減振部分③則是在底座上安裝了一層防滑減振墊。

3? 減振部分工作原理

伺服電機(jī)通過定位部分安裝在彈簧減振座上，當(dāng)電機(jī)工作時因高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動，減振部分③的防滑減振墊將會對伺服電機(jī)下端面起到防滑減振的作用。在電機(jī)振動過程中會給連接板一個推力從而帶動緩沖墊進(jìn)行壓縮變形，緩沖墊壓縮會帶動減振彈簧的變形，從而對連接板起到緩沖作用降低伺服電機(jī)振動幅度，從而起到減振作用。當(dāng)電機(jī)發(fā)生振動時還會與左右側(cè)的緩沖墊接觸，由減振彈簧吸收掉振動。

4? 設(shè)計(jì)試驗(yàn)

試驗(yàn)因素取減振彈簧的勁度系數(shù)為60N/m、90N/m、120N/m，設(shè)置減振率為響應(yīng)指標(biāo)，依照控制變量法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。利用Solidworks中的Simulation功能對減振座與伺服電機(jī)的相互作用力進(jìn)行分析，并對伺服電機(jī)在減振前與減振后所受力進(jìn)行比較得出減振率。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由試驗(yàn)二的結(jié)果（見表2）可以看出，當(dāng)彈簧勁度系數(shù)為85N/m左右時減振率達(dá)到最高，所以在設(shè)計(jì)時將優(yōu)先選擇勁度系數(shù)為85N/m的減振彈簧。

5? 結(jié)語

（1）本文設(shè)計(jì)了一種伺服電機(jī)的彈簧減振座，具有穩(wěn)定性好，減振效果明顯且原理簡單的特點(diǎn)，可用于伺服電機(jī)工作時吸收振動，降低了因振動而對伺服電機(jī)的損傷。

（2）運(yùn)用控制變量法，以彈簧勁度系數(shù)為試驗(yàn)因素，設(shè)置減振率為響應(yīng)值，使用Solidworks的Simulation功能進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)彈簧勁度系數(shù)為85N/m時，減振率為25%，減振效果最佳。

參考文獻(xiàn)

[1] Fanuc Corporation; Patent Issued for Machine Learning Device， Servo Motor Controller， Servo Motor Control System， And Machine Learning Method （USPTO 10，684，594）[J]. Journal of Robotics & Machine Learning，2020.

[2] 楊立云，張濤，李文濤，等.渦旋壓縮機(jī)減振底座設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2018（10）：73-74，84.

[3] LS Prado， TG Ritto. Vibration reduction of a rotating machine using resonator rings[J]? Mechanics Research Communications， 2020， 107.

[4] Alessandro Messana， Alessandro Ferraris， Andrea G Airale， et al. Enhancing Vibration Reduction on Lightweight Lower Control Arm[J]. Shock and Vibration， 2020.

[5] 華雷.壓縮機(jī)周邊儀表的防振減振的措施研究[J].自動化應(yīng)用，2020（8）：43-46.

[6] 寇翠翠，王波，張銀，等.單側(cè)式斯特林制冷機(jī)柱簧減振器研究[J].低溫工程，2020（4）：74-79.