机电一体化概论教学课件作者赵再军2机电一体化.ppt

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1、机电一体化概论作者：赵再军责任编辑：石国华出版日期：2008年9月IDPN：308-2008-016课件章数：14第二章机电一体化中的机械系统部件的选择与设计第一节概述一、机械系统内涵：起传递功率，支承连接、执行功能。机械系统种类和作用传动机构：机电一体化系统中传动机构的主要功能是传递转矩和转速，实际上它是一种转矩、转速变换器。机械传动部件对伺服系统的伺服特性有很大影响，特别是其传动类型、传动方式、传动刚性以及传动的可靠性对系统的精度、稳定性和快速响应性有重大影响。导向机构：其作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。该机构应能保证安全准确。执行机构：用

2、来完成操作任务，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、良好的重复性和可靠性等。二、传统机械与现代机械差异传统机械：动力件、传动件、执行件加电气、机械控制部分。现代机械：核心是计算机控制，包括机、电、液、光伺服系统。第二节传动机构一、传动机构的种类及特点：1、齿轮传动；2、滚珠丝杠副；3、滑动丝杠副；4、齿轮齿条；5、同步带；6、挠性传动机构。二、对传动机构的基本要求传动机构的质量和转动惯量应尽可能小；刚度越大，伺服系统动力损失越小；刚度越大，机器的固有频率越高，超出系统的频带宽度，不易产生共振；刚度越大，闭环系统的稳定

3、性越高；合适的阻尼；静摩擦力应尽可能小。名词解释：失动量，又称“死区误差”：指启动或反向时，系统输入运动与输出运动间差值。主要引起原因：传动机构间隙，导轨运动副摩擦力，电气、执行系统启动死区。三、机械传动系统的特性1、转动惯量J：表示具有转动动能的部件属性圆柱体的转动惯量J=md2/8直线运动物体的转动惯量J=m（L0/2π）2滚珠丝杠转动惯量J=πd4L0ρ/32齿轮转动惯量J=πd4bρ/322、传动齿轮一对齿轮传动：大齿轮转动惯量J2折算到电机轴上为J2/i2=J2（z1/z2）2式中z1、z2为齿轮齿数传动齿轮二对齿轮传动：齿轮4的转动惯量要进行二次折算或以总速比折

4、算为3、传动系统等效转动惯量计算一对齿轮传动二对齿轮传动等效转动惯量计算齿轮传动的动力学关系：工作台运动速度v与丝杠转速n满足：①v=Lo×n=Lo×ω/（2π）；②iⅠ=Z2/Z1=ω1/ω2=n1/n2。图示为一进给工作台，电动机M，制动器B，工作台A，齿轮G1～G4以及轴1，2的数据如下表所示，工作台质量（包括工件在内）mA＝300kg,试求该装置换算至电动机轴的等效转动惯量。齿轮轴工作台电动机制动器n速度(r/min)G1G2G3G412AMB72018018010218010290m/min720J(kg·m2)JG1JG2JG3JG4JS1JS2JAJMJB0

5、.00280.6060.0170.1530.00080.00080.04030.0055进给工作台示意图等效转动惯量计算如下：装置回转部分对轴O的等效转动惯量［J1］0为［J1］0＝JM+JB+JG1+(JG2+JG3+JS1)(n1/n0)2+(JG4+JS2)(n2/n0)2＝0.0403+0.0055+0.0028+(0.606+0.017+0.0008)×（180/720）2+（0.153+0.0008）×（102/720）2＝0.0907kg·m2装置的直线运动部分对轴O的等效转动惯量［J2］0为［J2］0＝mAv2/(4π2n02)＝300×902/（4π2×7

6、202）＝0.1187kg·m2因此，与装置的电机轴有关的等效转动惯量为［J］0＝［J1］0+［J2］0＝（0.0907+0.1187）kg·m2＝0.2094kg·m2