大多數(shù)機電無桿致動器通常使用兩個主傳動系統(tǒng)中的一個來將電機的旋轉運動轉換為致動器支架的線性運動：動力螺桿驅動或同步帶驅動。雖然螺桿和同步驅動器提供了效率、可靠性和長壽命，同時需要很少的維護，但它們都有其局限性。本文介紹了每種傳動系統(tǒng)的工作原理、所用的材料，以及每種傳動系統(tǒng)適合特定應用的原因。傳動系統(tǒng)是致動器設計的一個組成部分；了解它們的關鍵方面和參數(shù)是創(chuàng)建高效、經(jīng)濟的運動控制系統(tǒng)的重要第一步。

　　影響傳動系統(tǒng)選擇的關鍵因素

　　動力螺絲刀和同步帶具有直線運動的雙重功能。它們用于線性定位，因此需要提供可接受的精度和可重復性。同時他們傳遞力量，這就要求他們有足夠的力量。螺旋機構通過旋轉(最常見)部件中的螺釘或螺母產(chǎn)生線性運動。同樣，正時皮帶傳動裝置通過皮帶將扭矩和直線運動從駕駛員的皮帶輪傳遞到皮帶輪。

　　運動控制應用決定了選擇哪種傳輸系統(tǒng)。選擇任何運動控制系統(tǒng)的基礎是占空比、壽命周期和成本。選擇更多與傳動系統(tǒng)相關的是行程長度、線速度和加速度，以及運動的方向。傳動系統(tǒng)的容量不同，所以執(zhí)行機構的推力和執(zhí)行機構支架的負載和功率也會影響傳動系統(tǒng)的選擇。對于某些類型的處理，沖擊負荷和噪音是重要的考慮因素。

　　決定傳輸系統(tǒng)技術選擇的其他因素包括：

　　位置移動的準確性(到達指令位置的能力，或實際位置與指令位置之間的差異)

　　可重復性(致動器可以在多次嘗試中返回參考位置的范圍。單向重復通過從單一方向接近位置來測量；雙向重復通過從相反方向接近來測量)

　　反向驅動允許(失去機電馬達時，在軸向負載下失去其載體位置的能力)

　　動力螺絲刀：高軸向推力，中等沖程長度和速度

　　動力螺絲刀以高推力、高精度和高重復性而聞名。相對較低的系統(tǒng)慣性和可預測的使用壽命(滾子和滾子螺絲刀)是額外的好處。這些參數(shù)使動力螺旋傳動非常適合各種應用，如機床、裝配和包裝設備、機器人等。

　　動力螺旋傳動的局限性包括長度比帶傳動的長度受限，運行速度受限于臨界速度值(速度的固有振動頻率接近系統(tǒng)，產(chǎn)生共振)，帶傳動的占空比降低。

　　線性致動器使用三種主要類型的螺桿：導向螺桿(或ACME)、滾柱螺桿和不太常見的滾柱螺桿。區(qū)別在于螺紋形狀的設計和操作以及螺母的設計和操作。

      1、 梯形條

　　導向螺桿(也稱為ACME螺桿)以其相對較低的成本和平穩(wěn)安靜的操作而聞名。梯形螺桿的螺紋由碳鋼、合金鋼或不銹鋼制成(通常以12英尺軋制法生產(chǎn))，并有多種直徑和導向可供選擇。與螺釘一起使用的實心螺母通常由復合材料(最常見的是乙醛樹脂)或青銅制成。

　　梯形螺紋的梯形螺紋

　　沿著桿螺紋滑動的實心螺母在兩個零件的表面之間形成線接觸。由于這種運動中的摩擦損失，驅動效率低于60%。驅動器效率是(a)螺桿和螺桿之間的摩擦系數(shù)的函數(shù)；(b)螺桿的螺旋角。

　　由于摩擦而損失的能量將以熱的形式消散，這限制了應用的占空比。熱量的產(chǎn)生阻止了驅動器以高速(除了臨界速度極限)或高軸負載驅動致動器。

　　雙向重復主要受螺桿上軸向間隙或螺桿上自由間隙的大小影響。單向重復性通常受到組件的影響。典型的滾鉛螺母會產(chǎn)生高達0.010英寸(0.254毫米)的側隙。在許多情況下，消隙、彈簧加載、自調節(jié)導向螺母（可用于多種設計)消除了這個問題。由于效率低，大大多數(shù)螺釘(所有效率低于50%)不能反向驅動。

　　2.滾珠絲杠

　　滾珠絲杠是一種動態(tài)絲杠，用作高級鉻鋼滾柱軸承的螺旋滾柱。滾珠在螺母內循環(huán)，通常由高碳、合金或硬化不銹鋼制成。根據(jù)導軌精度的要求，滾柱絲杠可以通過軋制長度達到12英尺或精磨而產(chǎn)生更短的長度。他們也有多種直徑和鉛可供選擇。具有磨削螺紋的輥棒的成本明顯高于輥螺桿的成本，但是它可以產(chǎn)生某些應用所需的高導向精度水平。

　　雙滾道滾動螺母

　　與螺桿相比，輥式絲障有兩個主要優(yōu)點：以輥為基礎的接觸點通過滾動運動沿螺紋移動。這顯著減少了摩擦并提高了機械效率(對于大多數(shù)珠子的驅動器，機械效率通常不低于90%)。

　　因為滾柱螺母本質上是滾動軸承，所以根據(jù)ISO標準可以很容易地計算出它的額定運動載荷。這使得預期的使用壽命高度可預測。2

　　像螺母一樣，不同的方法可以控制間隙并提高滾柱螺母組件的重復性。由彈簧加載的滾柱螺母，以及用選定尺寸的滾柱定制的滾柱螺母，以最大化或完全消除后間隙，從而最大化或完全消除負間隙或預緊力。

　　由于其高效率，適當?shù)臐櫥伭淹疗黩寗悠魈峁┝吮嚷輻U更高的速度(受臨界速度的容許速度和螺母內部的容許速度限制)和更高的占有率。滾柱螺母部件可以提供高推力。可用推力是球形螺母組件中鉆頭的尺寸、總數(shù)和總數(shù)量的函數(shù)。由于效率高，大多數(shù)鼓形螺母可以反向驅動。雖然提供平穩(wěn)的線性運動，滾動驅動器通常比線棒驅動器噪音更大。

　　3.滾柱絲杠

　　滾動螺桿驅動通常不用于無桿致動器。此處提供的信息主要用于參考目的。無桿致動器通常有一個內置的軸承系統(tǒng)，所以它被設計成“攜帶”負載，而不是“促進”它們。由于這一事實，推力要求通常要低得多。在大多數(shù)桿應用中，滾柱滾柱驅動器可以處理功率和精度，并且不需要更高的推力能力或滾柱螺桿驅動器的更高成本。行星滾柱絲杠使用螺紋滾柱而不是滾珠作為螺母和絲杠之間的載荷傳遞部件。在給定的體積內提供比滾柱絲杠更多的支承點，滾柱絲杠可以更緊湊地達到給定的承載能力。它們由合金鋼制成，通過研磨制成這就是為什么他們的成本。

　　典型的行星滾柱螺母

　　滾柱絲杠的使用壽命明顯高于滾柱絲杠。滾柱絲杠傳動裝置具有很高的額定動載荷(高達幾十噸)。只有液壓缸具有更高的執(zhí)行器容量單位。滾柱螺母的效率低于滾柱螺母，在高占有率應用中容易過熱。但是，從“力密度”和壽命的角度來看，滾柱螺母是無價的。

　　正時皮帶傳動

　　同步帶齒上的相應凹槽和皮帶上的相應凹槽，以防止皮帶和皮帶輪之間的任何相對運動。這確保了恒定的速度比同步直線運動。

　　高時間系帶高(90%至93%)，易于操作和維護。因為活性成分少，成分低，所以使用壽命長。它們可以以100%的占空比運行，沒有臨界速度限制，并且比線棒驅動更長。這些優(yōu)點使同步變速箱成為需要高加速度的長沖程應用的理想選擇。同步行程長度僅受限于有效收緊同步長股的能力。

　　不利的一面是，與螺旋傳動相比，同步傳動的承載(推力)能力降低。它們的精確度和可重復性也較低。使用年限估計也沒什么好辦法。帶傳動對沖擊載荷更敏感。有些同步帶材料在操作過程中容易逐漸伸長，需要定期張緊。不適當?shù)膹埩﹂L皮帶傳動可能會在高速下滑動(跳齒)。皮帶傳動通常需要減速來克服與負載和皮帶輪相關的高慣性。垂直定位皮帶傳動需要緊急制動，以防止斷電時在負載重量下反向驅動。同步有多種材料、尺寸、寬度和齒可供選擇。

　　皮帶材料的選擇取決于應用的拉伸強度和彈性要求。皮帶的尺寸和寬度主要取決于要傳遞的扭矩量。同步幾何形狀和距離(兩個相鄰齒之間的距離)的選擇對于強度也很重要，但是該選擇也必須基于應用類型及其參數(shù)(速度和線性定位精度和重復性、環(huán)境因素、環(huán)境因素、噪聲等)。).).

　　典型的同步帶結構

　　1.同步帶材料

　　時間帶通常是由彈性高分子材料制成的張緊繩。最常用的成分是氯葉和聚氨酯帶，帶有鋼絲繩或玻璃纖維，凱夫拉爾或碳纖維，有時還帶有額外的尼龍齒表面。

　　玻璃纖維拉伸繩通常提供很低的伸長率，但它不適合沖擊或沖擊載荷。它們的抗拉強度低于鋼、芳綸或碳。凱夫拉纖維也具有低拉伸性，但是具有高拉伸強度和良好的抗沖擊負荷能力。

　　除了高強度和出色的抗震性能，鋼絲繩還提供了更好的高扭矩操作和低速時更好的定位精度。

　　2.正時皮帶齒形

　　麗泰同步帶通常具有曲線齒形，和其他曲線同步帶等材料具有卓越的品質，包括高剪切強度、良好的定位精度、輕質結構、極低的拉伸、更長的使用壽命、更安靜的運行和更低的運行成本。這些更深的齒設計增加了滑動阻力(海拔，跳齒)。

　　總結

　　許多應用使線性驅動器的選擇更容易。例如，同步驅動器是需要高生產(chǎn)線速度和加速度的長沖程應用的理想選擇。同步進度長度受限于有效張緊長條形的能力。如果應用行程的長度和速度適中，但軸向推力較高，和(或)如果要求較高的位置精度，那么動力螺絲刀是理想的選擇。