機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-08 13:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的 ?Lmax為負(fù)載的最大角速度； ?m為電動(dòng)機(jī)輸出的角速度。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)綜合分析，利用上述方法 選擇總減速比之后 ，就需要 合理確定減速級(jí)數(shù)， 最后 分配各級(jí)的傳動(dòng)比（ 其分配原則可參見(jiàn)第 2章 ） 選擇減速級(jí)數(shù)時(shí)考慮的問(wèn)題： 1 使齒輪總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JG與電動(dòng)機(jī)軸上主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JP的比值較??； 2 避免級(jí)數(shù)過(guò)多而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 一般可按圖 A來(lái)選擇。 各級(jí)傳動(dòng)比可按圖 B來(lái)合理分配，一般應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)比按傳動(dòng)順序逐級(jí)增加（ “ 先小后大 ” ） 圖 A 傳動(dòng)級(jí)數(shù)選擇曲線 圖 B 傳動(dòng)比分配曲線 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)從兩頭入手， 一方面 從系統(tǒng)應(yīng)具有的輸出能力和要求出發(fā)， 選定執(zhí)行元件和傳動(dòng)裝置 ； 另一方面 是從系統(tǒng)的精度要求出發(fā)， 選擇和設(shè)計(jì)檢測(cè)裝置及信號(hào)的前向和后向通道 。最后通過(guò)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)男Ｕa(bǔ)償裝置、完善電源電路及其它輔助電路，從而達(dá)到機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)部件 總原則 ： 盡量采用較大傳動(dòng)比的單級(jí)傳動(dòng) 多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，各級(jí)傳動(dòng)比的分配遵循如下 原則 ： 重量最輕原則 小功率傳動(dòng)時(shí)， i 的分配 各級(jí)相等 ； 大功率傳動(dòng)時(shí)， i 的分配 先大后小 。 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 傳動(dòng)比 i 的分配 先小后大 ，并且提高末一級(jí)齒輪副的精度，使輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小。 最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則 傳動(dòng)比 i 的分配 先小后大 ， 級(jí)數(shù)越多等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小 ，但級(jí)數(shù)太多時(shí)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量降低不明顯。 對(duì)數(shù)減少 傳動(dòng)精度提高 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)軸至第—差個(gè)齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤第—式中nkikiknkknnkk)()(1m a x /??????? ??設(shè)各級(jí)齒輪換算到末級(jí)輸出軸上的 總轉(zhuǎn)角誤差 為 max??則 四級(jí)齒輪傳動(dòng) 系統(tǒng)中各級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差（ ??1， ??2 ， ? ， ??8）換算到末級(jí)輸出軸上的 總轉(zhuǎn)角誤差為 84764354432321m a x ????????? ?????????????????iiiiiii總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小。 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 機(jī)電有機(jī)結(jié)合之一 —— 機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 檢測(cè)傳感裝置、信號(hào)轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路及電 源等的匹配選擇與設(shè)計(jì) 的精度、不靈敏區(qū)等要適應(yīng)系統(tǒng)整體的精度要求， 在系統(tǒng)的工作范圍內(nèi)，其輸入輸出應(yīng)具有固定的線性特性，信 號(hào)的轉(zhuǎn)換要迅速及時(shí)，信噪比要大，裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及摩擦力 矩盡可能小，性能要穩(wěn)定可靠等。 應(yīng)盡量選用商品化的集成電路，要有足夠的 輸入 /輸出通道，不僅要考慮與傳感器輸出阻抗的匹配，還要 考慮與放大器的輸入阻抗符合匹配要求 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 （特別是電源）支持 的設(shè)計(jì)主要考慮以下問(wèn)題： 1）功率輸出級(jí)必須與所用執(zhí)行元件匹配 2）放大器應(yīng)為執(zhí)行元件的運(yùn)行狀態(tài)提供適宜條件 3）放大器應(yīng)有足夠的線性范圍，以保證執(zhí)行元件的容量得以正常發(fā)揮 4）輸入級(jí)應(yīng)能與檢測(cè)傳感裝置相匹配 5）放大器應(yīng)有足夠的放大倍數(shù)，其特性應(yīng)穩(wěn)定可靠，便于調(diào)整 放大器電源 為適應(yīng)各放大級(jí)的不同需要而進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)。 最關(guān)鍵的是 動(dòng)力電源 ，它常常制約系統(tǒng)方案的形式 設(shè)計(jì)時(shí)要注意不要讓干擾信號(hào)從電源引入，所使用 電源應(yīng)有足夠的保護(hù)措施。 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 伺服電動(dòng)機(jī)控制方式的基本形式 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 ： 沒(méi)有檢測(cè)反饋環(huán)節(jié) ： 有檢測(cè)反饋環(huán)節(jié) ，通過(guò)傳感器檢測(cè)位于 目標(biāo)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)） 之前的 某個(gè)中間部位 （如伺服電動(dòng)機(jī)）運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行反饋、 間接控制 目標(biāo) 運(yùn)動(dòng) 3. 閉環(huán)方式 ： 有檢測(cè)反饋環(huán)節(jié) ，通過(guò)傳感器檢測(cè) 目標(biāo) （執(zhí)行機(jī)構(gòu)） 運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行反饋， 直接控制 目標(biāo)運(yùn)動(dòng) 閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制的區(qū)別與聯(lián)系 聯(lián)系： 從控制原理上講是一樣的，都是對(duì)系統(tǒng)輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè) 和反饋，并根據(jù)偏差對(duì)系統(tǒng)實(shí)施控制。 區(qū)別： 傳感器檢測(cè)信號(hào)位置不同 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計(jì)算 一 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 （ 1） 半閉環(huán)控制方式 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計(jì)算 一 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 （ 2） 全閉環(huán)控制方式 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞函數(shù) Gj(s)的建立 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計(jì)算 二 主諧振頻率的計(jì)算 eqImeqn JJKJ?? —— 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的主諧振頻率 22104222132121 )2/(1)/(1/111iilKiiKiKKK?????221202213212 )/()2()/(/ iimliiJiJJeq ????eqImeq JJJ ??eqImeqn JJKJ??式中： K為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總扭轉(zhuǎn)剛度（ ） Jeqm為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)等效到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） Jeq為軸 Ⅱ 、 Ⅲ 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及工作臺(tái)總質(zhì)量 m等效到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） JI為軸 I上運(yùn)動(dòng)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （ ） —— 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的主諧振頻率 求：該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的主諧振頻率 第 6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化 機(jī)電有機(jī)結(jié)合之二 —— 機(jī)電一體化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一般考慮方法
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