机电一体化技术课本重点总结整理

1、机电一体化技术：微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的新兴的综合

性高新技术，是机械技术与微电子技术的有机结合。

2、机电一体化产品：是新型机械与微电子器件，特别是微处理器、微型机相结合而开发出

来的新一代电子化机械产品。

3、机电一体化系统包括：机械本体、能源部分、测试传感部分、执行机构、、驱动装置、

控制及信息处理单元

4、产品分类：发展水平：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合性高级系

统；应用范围：民用机电产品，产业机电产品，办公机电产品

5、常见的伺服驱动元件：电液马达，油缸，步进电动机，交、直流伺服电动机，伺服阀

6、传统机械：由动力件、传动件、执行件和电气控制部分组成

7、机械传动系统要求：满足伺服控制要求：精度、稳定度、快速响应性（影响参数：系统

的阻尼比、固有频率）

动力学特性：1）负载变化：工作负载、惯性负载、摩擦负载

2）传动系统惯性：转动惯量（取决于质量和尺寸参数）

3）传动系统固有频率：远离控制系统工作频率

4）传动系统摩擦：静摩擦力尽可能小，动摩擦力尽可能小的正斜率。若为负斜率易产生爬行，降低精度，减小寿命

5）传动间隙：产生回程误差和传动误差，影响系统的传动精度和运行平稳性8、转动惯量大的影响：使机械负载增大，使系统响应速度变慢，降低灵敏度，固有频率下

降，容易产生谐波

9、圆柱体转动惯量：J=1/8md2

直线运动物体L。丝杠驱动m工作台，折算到丝杠上J=m(L。/2π)2

齿条驱动工作台折算到r。齿轮上J=mr。2

传动齿轮J电=（1/i2）J丝（i 减速比）

GD2=4Gj

10、静摩擦力f，动摩擦力（库仑摩擦力f c、粘性摩擦力B.V）

滑动摩擦导轨：低速运动稳定性差，易产生爬行现象；

滚动摩擦导轨：与静压摩擦导轨不产生爬行，但有微小超程

摩擦力与机械传动部件的弹性变形产生位置误差，反向时，位置误差形成反转误差11、黏性摩擦阻尼：一方面使系统功耗增大，磨损增加，使系统响应速度下降；另一方面，

可改善系统的响应特性，减小振幅

12、系统刚度越大，固有频率越高，超出系统频带越宽，不易产生共振

提高刚度，增加闭环系统的稳定性，对开环系统无影响

13、频率Wn= Wn

传动死区：也称失动量（齿侧间隙越小，系统刚度越大，失动量越小）

14、误差：传动误差和回程误差齿隙滞迟回线

传动误差：输入轴单向回转时，输出轴转角的实际值相对与理论值的变动量（各组成部件不可能制造装配绝对准确，有温度变形和弹性变形）

回程误差：输入轴由正向回转变反方向回转时，输出轴在转角上的滞后量

注：1）传动误差和回程误差对转角而言2）回程误差不一定只在反向时才有意义—超前量减小传动误差措施：1）适当提高零部件本身的精度，2）合理设计传动链，减小零部件制造装配误差对传动精度影响3）采用消隙机构，以减少或消除回程误差

1）减小传动误差：高精度齿轮

减小回程误差：较小侧隙或零侧隙，“负侧隙”—传动效率下降；

较小中心距误差（提高末级精度

2）合理选择传动形式直齿轮，斜齿轮，蜗轮蜗杆，锥齿轮

合理确定传动级数和分配各级传动比传动比从高速级开始逐级递增，增加末级传动比合理布置传动精度低的传动机构布置在高速轴上

3）螺旋传动间隙消除

齿轮齿侧间隙消除：刚性消除法（调整后，齿侧间隙不能自动补偿）

丝杠螺母间隙调整柔性消除法（调整后，齿侧间隙可以自动补偿）

15、齿轮传动优点：瞬时传动比为常数，传动精确，可做到零侧隙、无回差、强度大，能承

受重载，结构紧凑，摩擦率小，效率高

16、传动分配原则

1）最小等效转动惯量原则：小功率传动前大后小

大功率传动前小后大

2）质量最小原则：小功率传动，主动小齿轮模数、齿数、齿宽均相等

大功率传动，前大后小

3）输出轴转角误差最小原则：前小后大

三项原则选择时：a、提高传动精度和减小回程误差为主的减速齿轮传动链选3）设计

b、运行平稳，启停频繁伺服减速传动链选1）和3）设计

c、要求质量小的减速传动链选2）

同步带按尺寸分：模数制，节距制

17、谐波齿轮传动特点：传动比大，承载能力大，传动精度高，齿侧间隙小，传动平稳，传

动效率高，结构简单，质量轻

滚珠丝杠特点：很高的传动效率，运行的可逆性，系统高刚度，传动精度高，寿命长，使用范围广

18、驱动系统性能指标：精确度，稳定性，响应速度，可靠性

19、传动误差：伺服带宽以内低频分量（回程误差）

伺服带宽以外高频分量（传动误差）

20、精确度：

1）前向通道环节误差对输出精度影响（阻低频通高频）

在中低频段上，随信号频率降低呈衰减特性，对低频干扰信号有良好的抑制作用

在高频段上，接近于1 ，对高频信号无抑制作用

2）位于闭环之前环节误差对输出影响（通低频阻高频）

中低频段扰动信号被1:1送到输出端；高频段扰动信号经衰前后输出

21、位于闭环之后输出通道上环节的误差对系统输出精度的影响（P59）

1）驱动系统中各环节的误差因其在系统中所处的位置不同，对系统输出精度的影响是不同的；2）同一环节误差的高频分量和低频分量，对输出精度的影响不同；

3）输入通道上的环节误差的低频分量相当于系统输入信号的一部分，它影响输出精度；

误差的高频分量由于系统的低通特性而得到抑制，它基本上不影响系统的输出精度4）前向通道闭环之内的环节误差的低频分量会得到反馈控制系统的补偿，对输出精度无影响；误差的高频分量影响系统的输出精度；5）反馈通道上环节的误差相当于系

统的一部分输入信号，它对输出精度的影响和G1(s)环节误差对输出精度的影响是相

同的；6）反馈通道上环节的误差会影响系统极点位置的分布，因此他对系统的稳定

性也会有影响；7）前向通道上环节误差的低频分量会影响系统的零点和极点分布，它对系统的稳定性有影响。

22、反馈环节对输出精度影响通低频，阻高频影响系统极点位置分布