機電一體化系統(tǒng)設(shè)計第5章(已修改)
2026-01-19 13:56 本頁面
【正文】 1 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 第五章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件的特性分析 系統(tǒng)元、部件動態(tài)特性 傳感器的特性分析 執(zhí)行元件的特性分析 執(zhí)行元件與機械結(jié)構(gòu)結(jié)合中的若干問題 2 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)元、部件動態(tài)特性 ? 機械系統(tǒng)：機械系統(tǒng)是由軸、軸承、絲杠及連桿等機械零件構(gòu)成的，將一種機械量變換成與目的要求對應(yīng)的另一種機械量。 ))(()( txfty ?3 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 包括負載在內(nèi)的機械總體的動態(tài)特性，以傳遞函數(shù)表示為： 22( ) / ( ) 1 / [ ( / ) ]x m LX s F s J J i s??如果運動變換是非線性變換，用微分方程表示為： ()( , , ) ( , , )x m yd f xF F x x x F y y ydt??4 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 變換機構(gòu)及其運動變換分析 ? 線性變換機構(gòu)： 齒輪傳動機構(gòu) 撓帶傳動機構(gòu) 回轉(zhuǎn) — 直線變換機構(gòu) 非線性變換機構(gòu) 間歇機構(gòu) : 多自由度機器人機構(gòu) 連桿機構(gòu) 凸輪機構(gòu) 5 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 齒輪傳動機構(gòu) 1 2 2 1//i z z????傳動比： 1)定軸輪系 指圓柱齒輪傳動、圓錐齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動 6 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 ?2)行星齒輪傳動 一般由中心輪、行星輪、內(nèi)齒輪、行星架等組成。依據(jù)輸入軸、輸出軸、機架不同，其傳動變換特性也有所不同。 3)諧波齒輪傳動 由諧波發(fā)生器 (輪 )、柔性輪、剛性輪等組成。依據(jù)輸入軸、輸出軸、機架不同，其傳動變換特性同樣有所不同。 4) 差動齒輪傳動 7 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 121 /)(2 zzzi ?? )/(/ grrrHHr zzznni ??????????????? ????????21212121//1121????zzzz8 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 撓帶傳動機構(gòu) a)同步帶傳動 b)鏈輪鏈條傳動 c)繩輪傳動 9 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 回轉(zhuǎn)－直線線性變換機構(gòu) a)齒輪齒條機構(gòu) b)滾珠絲杠機構(gòu) 10 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 間歇機構(gòu) )( 12 ?? f?11 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 多自由度機器人機構(gòu) 12 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 連桿機構(gòu) 13 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 凸輪機構(gòu) 14 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 機構(gòu)靜力學(xué)特性 ? 靜力學(xué)所研究的問題： ① 機構(gòu)輸出端所受負載 (力或轉(zhuǎn)矩 )向輸入端的換算。 ② 機構(gòu)內(nèi)部的摩擦力 (或轉(zhuǎn)矩 )對輸入端的影響。 ③ 求由上述各種力或重力加速度引起的機構(gòu)內(nèi)部各連桿、軸承等的受力。 15 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 機構(gòu)靜力學(xué)特性 虛功原理 虛位移 ：在某瞬時，質(zhì)點系在約束允許的條件下，可能實現(xiàn)的任何無限小的位移。虛位移可以是線位移，也可以是角位移。 虛位移用符號 δ表示，它是變分符號，“變分 包含有無限小的 “變更”的意思。對于無限小的實位移 ， 我們一般用微分符號 d表示，例如 dr , ds, dx等。 因為 虛位移是任意的無限小位移，所以在定常約束的條件下，實位移只是虛位移中的一個。 虛功 ：設(shè)某質(zhì)點系受力 F作用，設(shè)想給質(zhì)點系一虛位移 δr ,則力F在虛位移上作的功稱為 虛功 ，即 理想約束： 如果在質(zhì)點系的任何虛位移中，所有約束反力所作虛功的和等于零，則這種約束稱為 理想約束 。 虛位移原理： 對于具有理想約束的質(zhì)點系，其平衡的條件是：作用于質(zhì)點系的主動力在任何虛位移中所作虛功的和等于零，即 。上述結(jié)論稱為 虛位移原理 ，又稱為 虛功原理 。 16 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 負載力 (或轉(zhuǎn)矩 )向輸入端的換算 yyx FdxdyFxyF ??????????17 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 （ Fx,δx）＝ nnTTT ?????? ??? ?2211（ Fy,δy）＝ nnMMM ?????? ??? ?2211Fx= Fy Txy ?????? ??18 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 機構(gòu)內(nèi)部摩擦力的影響 0( t a n )yr ???線性變換機構(gòu)： 變換關(guān)系 ： s in c o s
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