齿轮传动机构的传动比及其作用

机电一体化系统中的机械传动装置已成为伺服系统的组成部分，因此传动机构必须根据伺服控制的要求进行选择和设计，应具有良好的伺服性能。为满足系统对传动机构的精度、稳定性及响应速度的要求，应确定最佳的传动比，并合理分配。

由于负载特性和工作条件的不同，最佳传动比有各种各样的选择方法。机电一体化系统的传动装置在满足伺服电动机与负载力矩匹配的同时，应具有较高的响应速度。在伺服系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度。如图2-1所示的传动系统的最佳传动比计算过程如下：

图2-1　电动机、传动装置和负载的传动模型

Jm——电动机M转子的转动惯量；θm——电动机M的角位移；JL——负载L的转动惯量；
θL——负载L的角位移；TLF——摩擦阻抗转矩；i——齿轮系G的总传动比

根据传动关系有：

TLF换算到电动机轴上的阻抗转矩为TLF／i，JL换算到电动机轴上的转动惯量为JL／i2。设Tm为电动机的驱动转矩，在忽略传动装置惯量的前提下，根据旋转运动方程，电动机轴上的合转矩Ta为(www.xing528.com)

式（2-3）中改变总传动比i，则也随之改变。根据负载角加速度最大的原则，令，则解得

若不计摩擦，则TLF＝0。

故齿轮系G的总传动比为

当然，上述分析是忽略了传动装置的惯量影响而得到的结论，实际总传动比要依据传动装置的惯量估算适当选择大一点。在传动装置设计完以后，在动态设计时，通常将传动装置的转动惯量归算为负载折算到电动机轴上，并与实际负载一同考虑进行电动机响应速度验算。