【正文】 ?si nncFF ??c osy x cF F F????m in( )cT F a ????c o s m in ( )c o s( ) yaTF? ? ??????20 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性 ? 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)：研究構(gòu)成機(jī)構(gòu)要素的慣性和機(jī)構(gòu) 中各元、部件的剛性引起振動(dòng)的一門學(xué)問。1 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第五章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的元、部件的特性分析 系統(tǒng)元、部件動(dòng)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(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合中的若干問題 2 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)元、部件動(dòng)態(tài)特性 ? 機(jī)械系統(tǒng)：機(jī)械系統(tǒng)是由軸、軸承、絲杠及連桿等機(jī)械零件構(gòu)成的，將一種機(jī)械量變換成與目的要求對(duì)應(yīng)的另一種機(jī)械量。上述結(jié)論稱為 虛位移原理 ，又稱為 虛功原理 。 5)光電變換 光信號(hào) — 電信號(hào)轉(zhuǎn)換。 /FEFKyuK K K C? ?在一定電壓下的靜態(tài)伸長 47 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ( ) 1()( ) 1 ( / ) ( 1 / )Fas E F mKYsGsU s R C K K C G?? ??包含驅(qū)動(dòng)器與執(zhí)行元件在內(nèi)的系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)特性： 積層式壓電執(zhí)行元件中，其 C很大， 要提高其響應(yīng)性就必須減小 R值。 12( ), ( )tt??59 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 結(jié)論 ：運(yùn)動(dòng)軌跡雖 然是平滑的擺線， 但關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與擺線 有相當(dāng)大的差別， 且各關(guān)節(jié)所需的力 矩曲線由于受到相 當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量項(xiàng)的 變化和離心力的作 用，與關(guān)節(jié)角的加 速度變化有很大不 同。 40 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電磁變換執(zhí)行元件特性 ? 直流伺服電動(dòng)機(jī)工作原理 ,diL R i u edt ? ? ? EeK??TT K i? 其中 KE， KT代表電樞的 電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù) 41 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ()()Tmm T E sKGsU s G K K L R? ???()() ()Tms e q T EKsUs L R J s K K? ???輸出與輸入之間的傳遞函數(shù)為 如果機(jī)構(gòu)只有慣性負(fù)載，則 1 /( )mm eqG J s?42 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 具有反饋環(huán)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電路電磁變換執(zhí)行元件的動(dòng)態(tài)特性 11()()Tm T E sKKTsU s G K K L R K r? ? ? ?具有線圈電流反饋的直流伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性 43 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 具有速度反饋的直流伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性 ( ) 1() mvsU s J s K? ?? ?44 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特性 KN? ? KN? ? 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 或 45 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特性：宏觀上，在限定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，其輸入與輸出可以認(rèn)為成比例；而在微觀上，可以認(rèn)為是在目標(biāo)值附近作衰減運(yùn)動(dòng)的二階系統(tǒng)。動(dòng)電式、靜電式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式等。對(duì)于無限小的實(shí)位移 ， 我們一般用微分符號(hào) d表示，例如 dr , ds, dx等。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。 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。 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范圍內(nèi)輸入與輸出之間近似地成正比。 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。 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。 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