機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第5章(存儲(chǔ)版)
【正文】 1()E? ? ?? 21 1 1 2 1 1 3 1( ) ( ) ( )diT J J J g? ? ? ? ?? ? ?25 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)輸出端的彈性與動(dòng)態(tài)特性 ? 降低機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度的因素 : ① 柔度： 機(jī)械零件受力后會(huì)有一定的變形，設(shè)變形量為 δ，其彈簧剛度為 F/δ =k，則 δ /F 稱為柔度。虛位移可以是線位移，也可以是角位移。 ))(()( txfty ?3 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括負(fù)載在內(nèi)的機(jī)械總體的動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 變換機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)變換分析 ? 線性變換機(jī)構(gòu)： 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 撓帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn) — 直線變換機(jī)構(gòu) 非線性變換機(jī)構(gòu) 間歇機(jī)構(gòu) : 多自由度機(jī)器人機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 5 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1 2 2 1//i z z????傳動(dòng)比： 1)定軸輪系 指圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng) 6 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?2)行星齒輪傳動(dòng) 一般由中心輪、行星輪、內(nèi)齒輪、行星架等組成。 ② 機(jī)構(gòu)內(nèi)部的摩擦力 (或轉(zhuǎn)矩 )對(duì)輸入端的影響。 虛位移原理： 對(duì)于具有理想約束的質(zhì)點(diǎn)系，其平衡的條件是：作用于質(zhì)點(diǎn)系的主動(dòng)力在任何虛位移中所作虛功的和等于零，即 。 將力 F(y)變換成電荷 Q(vs)的是變換器，將電荷 Q(vs)變換成電壓的是運(yùn)算電子電路。應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片等。 mGF? ?2 2 2/( )m n n mG s k????????其中 1 / ( )mk ES?36 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 將被檢測(cè)量 x變換成機(jī)械變量 y的過程中，在力或位移的變化速度較快時(shí)，若要滿足一定的變換精度，變換器的頻率使用范圍將受到一定的限制，即避免變換器產(chǎn)生共振（變換器固有頻率 wn應(yīng)為使用最高頻率的 10倍以上）。 步進(jìn)電機(jī)帶慣性負(fù)載時(shí)對(duì)輸入脈沖的影響 將慣性負(fù)載加速到某角速度時(shí)脈沖速率的選取方法 46 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 壓電式執(zhí)行元件及其特性 性質(zhì)：給予應(yīng)力變形時(shí)，則產(chǎn)生電荷 (傳感器的效果，反之給予電壓，則產(chǎn)生應(yīng)力變形 (執(zhí)行元件的效果 )。 希望物體的運(yùn)動(dòng)是平滑的， 即從始點(diǎn)到終點(diǎn)的位移、 速度、加速度都是連續(xù)的。 2 2 21 1 2 1 2 1 2 2 2 1 2 22222 2 1 2 2 221 1 2 21 2 2 22 1( / 1 ) 2 c os c os1c os(2sinT m m l l l l l l lTm l l l lll???? ? ? ??? ???? ? ? ??????????? ???????????????? ??可用 Lagrange 公式求出 。 20( / 2 )lM?此時(shí) 51 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 凸輪曲線理論 ? 將慣性負(fù)載從一靜止點(diǎn)移動(dòng)到另一靜止點(diǎn)時(shí)，讓其運(yùn)動(dòng)怎樣地隨時(shí)間而變化問題，在機(jī)構(gòu)學(xué)中是采用凸輪曲線理論處理。宏觀特性適用于具有速度的場合。 33 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 具有其它平滑特性的變換器 ? 這類傳感器變換器指在一定檢測(cè)范圍內(nèi)輸入與輸出之間近似地成正比。 3)壓電變換。 26 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 ( / )xyF m x df dx F?? 2 ()y c cF m y k y y? ? ? ( ) 0cm y k y y? ? ? 運(yùn)動(dòng)方程為 : 28 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳感器的特性分析 ? 機(jī)電一體化中傳感器輸入量多為機(jī)械物理量，最終輸出應(yīng)為與控制系統(tǒng)相匹配的電信號(hào)物理量。 因?yàn)?虛位移是任意的無限小位移，所以在定常約束的條件下，實(shí)位移只是虛位移中的一個(gè)。依據(jù)輸入軸、輸出軸、機(jī)架不同，其傳動(dòng)變換特性同樣有所不同。 3)諧波齒輪傳動(dòng) 由諧波發(fā)生器 (輪 )、柔性輪、剛性輪等組成。對(duì)于無限小的實(shí)位移 ， 我們一般用
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