機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-03-07 07:45 本頁(yè)面
【正文】 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量降低慣量，提高剛度，達(dá)到提高傳動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的目的。 一般要求機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)最低固有頻率 WOI≥300rad／ s，其他機(jī)械系統(tǒng) WOI≥600rad／ s。 11 （六）．間隙 對(duì)于系統(tǒng)閉環(huán)以外的間隙 ，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性無影響，但影響到伺服精度。 對(duì)于系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)的間隙， 在控制系統(tǒng)有效控制范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)精度、穩(wěn)定性影響較小，但反饋通道上的間隙要比前向通道上的間隙對(duì)系統(tǒng)影響較大。 (七 )轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算： （單位： kgm2） (1) 圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 221 mRJ ?12 (2) 直線移動(dòng)工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 22 ?????????LmJ(3) 齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)工作臺(tái)折算到小齒輪軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2RmJ ??13 (4) 工作臺(tái)折算到鋼帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2?????????umJ(5) 相鄰兩軸，后軸向前軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算 2iJJ S?14 例 1：絲杠傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 例 2：求系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 15 例題 23 16 第 2章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)部件選擇與設(shè)計(jì) ? 典型的機(jī)電一體化系統(tǒng) ， 通常由控制部件 、 接口電路 、 功率放大電路 、 執(zhí)行元件 、 機(jī)械傳動(dòng)部件 、 導(dǎo)向支承部件 ，以及檢測(cè)傳感部件等部分組成 。 ? 機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置 、 絲杠螺母副 、 蝸輪蝸桿副等各種線性傳動(dòng)部件及連桿機(jī)構(gòu) 、 凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動(dòng)部件 、導(dǎo)向支承部件 、 軸系及機(jī)架或箱體等組成 。 ? 除要求具有較高的定位精度之外 ， 還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 ， 就是說響應(yīng)要快 、 穩(wěn)定性要好 。 機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求 17 為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和響應(yīng)要快、工作穩(wěn)定性，提出 無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆? 采取措施： 1)低摩擦 采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件； 2)短傳動(dòng)鏈 縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度； 3)最佳傳動(dòng)比 選用最佳傳動(dòng)比，達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能提高加速能力； 4)反向死區(qū)誤差小 縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動(dòng)間隙、減少支承變形的措施； 5)高剛性 改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛性、減少振動(dòng)、降低噪聲。 機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求 18 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的三大結(jié)構(gòu) ① 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：考慮與伺服系統(tǒng)相關(guān)的 精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng) 等伺服特性 ② 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：考慮 低速爬行 現(xiàn)象 ③ 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：考慮靈敏度、精確度、重復(fù)性、可靠性 19 ? 常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)副、各種非線性傳動(dòng)部件等。 ? 主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；實(shí)質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器。 目的是使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。 ? 其傳動(dòng)類型、傳動(dòng)方式、傳動(dòng)剛性以及傳動(dòng)的可靠性對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件。 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì) 20 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求： ① 在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 要??；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成機(jī)械負(fù)載增大（ T電 =T負(fù) +Jε ）；系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，靈敏度降低；系統(tǒng)固有頻率下降，產(chǎn)生諧振；使電氣部分的諧振頻率變低。 ② 剛度越大 ，伺服系統(tǒng)動(dòng)力損失越??；剛度越大，機(jī)器的固有頻率越高，不易振動(dòng) ( )；剛度越大，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。 ③ 機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生共振時(shí)，系統(tǒng)中阻尼越大，最大振幅就越小，且衰減越快；但阻尼大會(huì)使系統(tǒng)損失動(dòng)量，增大穩(wěn)態(tài)誤差，降低精度，故應(yīng)選 合適阻尼 。 ④ 靜摩擦力要小，動(dòng)摩擦力要小 的正斜率；或者會(huì)出現(xiàn)爬行。 JKn ??21 ? 表 21 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其功能 ? 基本功能 運(yùn)動(dòng)的變換 動(dòng)力的變換 ? 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 形式 行程 方向 速度 大小 形式 ? 絲杠螺母 √ √ √ ? 齒輪 √ √ √ ? 齒輪齒條 √ √ ? 鏈輪鏈條 √ ? 帶、帶輪 √ √ ? 纜繩、繩輪 √ √ √ √ √ ?
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