機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論-第二章-資料下載頁
2025-06-25 18:43本頁面
【正文】 間 機(jī)械裝置在制動器選定后，就可計(jì)算到停止時(shí)所需要的時(shí)間。這時(shí)，制動力矩MB、等效負(fù)載力矩ML、等效摩擦阻力矩Mf、裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量J以及制動速度是已知條件。制動開始后，總的制動力矩為 (235)由式（233）得 (236) 制動距離（制動轉(zhuǎn)角） 開始制動后，工作臺或轉(zhuǎn)臂因其自身慣性作用，往往不是停在預(yù)定的位置上。為了提高運(yùn)動部件停止的位置精度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定制動距離以及制動的時(shí)間。 設(shè)控制軸轉(zhuǎn)速為n。(r/min)，直線運(yùn)動速度為v0（m/min）。當(dāng)裝在控制軸上的制動器動作后，控制軸減速到n（r/min），工作臺速度降到v（m/min），試求減速時(shí)間內(nèi)總的轉(zhuǎn)角和移動距離。 根據(jù)式（230）得 式中，n的單位為r/s。以初速n0(r/min)轉(zhuǎn)動的控制軸上作用有∑MB的制動力矩在t秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)了nB轉(zhuǎn)，nB為 將（230）帶入上式，則有 (237)將式（236）代入式（237）后得 (238)由式（238）可求出總回轉(zhuǎn)角 （單位為rad） （239）用類似的方法可推導(dǎo)有關(guān)直線運(yùn)動的制動距離。設(shè)初速度為v0（m/min），終速度為v（m/min），制動時(shí)間為t，且認(rèn)為是勻減速制動，則制動距離SB為 （240） 當(dāng)t為未知值時(shí)，代人式（236）求得SB為 (241) 例25：圖218所示為一進(jìn)給工作臺。電動機(jī)M、制動器B、工作臺A、齒輪G1~G4以及軸2的數(shù)據(jù)如表21所示。試求：1）此裝置換算至電動機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動慣量。2）設(shè)控制軸上制動器B（MB=50Nm）動作后，希望工作臺停止在所要求的位置上。試求制動器開始動作的位置(摩擦阻力矩可忽略不計(jì)）。3）設(shè)工作臺導(dǎo)軌面摩擦系數(shù)=，此導(dǎo)軌面的滑動摩擦考慮在內(nèi)時(shí)，工作臺的制動距離變化多少?解 1）等效轉(zhuǎn)動慣量 該裝置回轉(zhuǎn)部分對軸0的等效轉(zhuǎn)動慣量[J1]0為 圖218 進(jìn)給工作臺表21 例25的參數(shù)表裝置的直線運(yùn)動部分對軸0的等效轉(zhuǎn)動慣量[J2]0為 因此，與裝置的電機(jī)軸有關(guān)的等效轉(zhuǎn)動慣量為 2）停止距離 停止距離可由式（241）求出，式中n=0,v=0 。 3）停止距離的變化 考慮工作臺導(dǎo)軌間有摩擦力時(shí)，換算到電動機(jī)軸上的等效摩擦力矩M f ，可以從下式求得 開始制動到停止所移動的距離SB可從式（2—41）求出 所以計(jì)入滑動部分的摩擦力后。 三、機(jī)械系統(tǒng)的加速控制 在力學(xué)分析時(shí)，加速與減速的運(yùn)動形態(tài)是相似的。但對于實(shí)際控制問題來說，由于驅(qū)動源一般使用電動機(jī)，而電動機(jī)的加速和減速特性有差異。此外，制動控制時(shí)制動力矩當(dāng)作常值，一般問題不大，而在加速控制時(shí)電動機(jī)的起動力矩并不一定是常值，所以加速控制的計(jì)算要復(fù)雜一些。 下面分別討論加速力矩為常值和隨控制軸的轉(zhuǎn)速而變化的兩種情況。 加速（起動）時(shí)間 計(jì)算加速時(shí)間分為加速力矩為常值和加速力矩隨時(shí)間而變化的兩種情況。計(jì)算時(shí)應(yīng)知道加速力矩、等效負(fù)載力矩、等效摩擦阻力矩、裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量以及轉(zhuǎn)速（速度）。 （1）加速力矩為常值的情況 設(shè)[MA]i為控制軸的凈加速力矩（N m）、[MM]i為控制軸上電動機(jī)的加速力矩（Nm），則[MA]i，可表示為 (242)在概略計(jì)算時(shí)可用機(jī)械效率來估算摩擦阻力矩，得 [MA]i=[MM]iML]/ （243)加速時(shí)間為 （244)式中 n0、n,——軸的初轉(zhuǎn)速與加速后的轉(zhuǎn)速(r／min)， （2）加速力矩隨時(shí)間而變化 為簡化計(jì)算一般先求出平均加速力矩再計(jì)算加速時(shí)間。計(jì)算平均加速力矩的方法有兩種：一是把開始加速時(shí)的電機(jī)輸出力矩和最大電機(jī)輸出力矩的平均值作為平均加速力矩；或是根據(jù)電機(jī)輸出力矩——轉(zhuǎn)速曲線和負(fù)載——轉(zhuǎn)速曲線來求出平均加速力矩。 設(shè)MM0為開始加速時(shí)的電機(jī)輸出力矩(Nm)；MMmax為加速時(shí)間內(nèi)最大電機(jī)輸出力矩(Nm)；MLmax為加速時(shí)間內(nèi)最大負(fù)載力矩(含阻力矩)(Nm)；MLmin為加速時(shí)間內(nèi)負(fù)載力矩(含阻力矩)(Nm)。 平均加速力矩MMm和平均負(fù)載力矩MLm， （245） （246）平均加速力矩MMm可按下式求出，為區(qū)別MMm，記作M‘Mm。M‘Mm=MMmMLm電動機(jī)起動力矩特性曲線可以從樣本上查到，也可用電流表測量電流來推定,當(dāng)電機(jī)電流一定時(shí)，電機(jī)的起動力矩與電流成正比，即 根據(jù)測得的電流值的變化就可推定起動力矩—轉(zhuǎn)速(時(shí)間)的特性曲線。加速距離設(shè)控制軸的初轉(zhuǎn)速為n0(r／min)，直線運(yùn)動部分的速度為v0(m／min)。當(dāng)增速到轉(zhuǎn)速為n，速度為v時(shí)，求此時(shí)間內(nèi)控制軸總轉(zhuǎn)數(shù)nA，總回轉(zhuǎn)角和移動距離sA。當(dāng)平均加速度力矩為一常數(shù)時(shí)，加速過程中的nA、和sA的公式與制動過程中的公式類似，加速時(shí)間內(nèi)控制軸的總轉(zhuǎn)數(shù) 或 借鑒式（244），消去t后得 （2—47）將上式中M‘Mm＝MMm－MLm得 （2—48）加速過程中軸的回轉(zhuǎn)角＝ （2—49）式中，的單位為rad。與制動過程類似，加速過程中移動距離sA（單位為m）為 或 （2—50）思考題2試述在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)模型建立的意義。2機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動的功能是什么？2機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械傳動設(shè)計(jì)往往采用“負(fù)載角加速度最大原則”。為什么？2機(jī)械運(yùn)動中的摩擦和阻尼會降低效率，但是設(shè)計(jì)中要適當(dāng)選擇其參數(shù)，而不是越小越好。為什么？2系統(tǒng)的穩(wěn)定性是什么含義？2從系統(tǒng)的動態(tài)特性角度來分析：產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，但系統(tǒng)的精度并不一定就高的原因。20 / 20
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