机械传动设计的原则

合集下载

相关主题

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2.1.3
机电一体化机械系统设计主要包括两个环节：静态设
1. 静态设计静态设计是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机
械系统的初步设计方案。该方案只是一个初步的轮廓，包括系统主要零、部件的种类，各部件之间的连接方式，系统的控制方式，所需能源方式等。有了初步设计方案后，就可以开始按技术要求设计系统的各组成部件的结构、运动关系及参数，确定零件的材料、结构及制造精度；验算执行元件(如电机)的参数、功率及过载能力，选择相关元、部件；配置系统的阻尼等。以上称为稳态设计。稳态设计保证了系
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
3. 良好的稳定性机电一体化系统要求其机械装置在温度、振动等外界干扰的影响下依然能够正常稳定地工作，即系统抵御外界环境
为确保机械系统的上述特性，在设计中通常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率和适当的阻尼比等要求。此外，机械系统还要求具有体积小、重量轻、高可靠性和寿命长等特点。
1. 高精度精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2. 快速响应机电一体化系统的快速响应就是要求机械系统从接到指令到开始执行指令所经过的时间间隔短，这样系统才能精确地完成预定的任务要求，控制系统也能及时根据机械系统的
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
课后练习题： 1、机电一体化对机械系统的基本要求有哪些？ 2、机电一体化机械系统主要包括哪三大机构？ 3、机电一体化系统的设计中，什么是静态设计？什么是动
态设计？
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2.2 机械传动设计的原则
2.2.1
机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变
静态设计是在忽略了系统自身的运动因素和干扰因素的状态下进行的产品设计。对于伺服精度和响应速度要求不高的机电一体化系统，静态设计就能够满足设计要求了。对于精密和高速智能化的机电一体化系统，环境干扰和系统自身的结构及运动因素对系统产生的影响会很大，因此必须通过调节各个环节的相关参数和改变系统的动态特性来保证系统的功能要求。动态分析与设计过程往往会改变前期的部分设计方案，有时甚至会推翻整个方案，重新进行静态设计。
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2.1.2
概括地讲，机电一体化机械系统主要包括如下三大机构。 1. 传动机构机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩的变换器，而且已成为伺服系统的一部分，它要根据伺服控制的要求进行选择设计，以满足整个机械系统良好的伺服性能。因此传动机构除了要满足传动精度的要求外，还要满足
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
机电一体化机械系统的设计要从系统的角度进行合理化
机构、传动机构和支承部件。在机械系统设计时，除考虑一般机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服系统的性能参数及电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能。
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2.1.1
机电一体化机械系统与一般的机械系统相比，除要求具有较高的制造精度外，还应具有良好的动态响应特性，即快
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2.2.2
根据以上所述，机电一体化系统的传动装置在满足伺服
电机与负载的力矩匹配的同时，应具有Biblioteka Baidu高的响应速度，即
启动和制动速度。因此，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。
传动模型如图2-1
Jm——电动机M θm——电动机M JL——负载L θL——负载L TLF—— i——齿轮系G
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2. 导向机构导向机构的作用是支承和导向，它为机械系统中各运动装置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障，一般
3. 执行机构执行机构是用来完成操作任务的直接装置。执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下完成预定的操作。一般要求它具有较高的灵敏度、精确度以及良好的重复性和可靠性。由于计算机的强大功能，使传统的作为动力源的电动机发展为具有动力、变速与执行等多重功能的伺服电动机，从而大大简化了传动和执行机构。除以上三部分外，机电一体
在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装置变速。
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
由于机电一体化系统对快速响应指标要求很高，因此机电一体化系统中的机械传动装置不仅仅是用来解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题的，更重要的是为了提高系统的伺服性能。为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件的转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2. 动态设计动态设计是指研究系统在频率域的特性，借助静态设计的系统结构，通过建立系统各组成环节的数学模型，推导出系统整体的传递函数，并利用自动控制理论的方法求得该系统的频率特性（幅频特性和相频特性）。系统的频率特性体现了系统对不同频率信号的反应，决定了系统的稳定性、最
第 2 章机电一体化机械系统设计概念
2.1 概述
机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械及机电部件相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械、电力、电子、液压、光学等技术的伺服系统。它的主要功能是完成一系列机械运动，每一个机械运动可单独由控制电动机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调和控制，以完成整个系统的功能要求。