机电一体化机械技术.ppt

文档介绍：第二章机电一体化机械技术
§ 2-1 机电一体化中的机械系统
§ 2-2 机电一体化中常用的传动机构
§ 2-3 机电一体化中常用的执行机构
§ 2-4 机电一体化中的虚拟样机技术(自学)
机械系统包括系统的框架和支承结构、机械连接和传动系统,本章重点介绍传动系统的特点和设计方法。
传动系统在机电系统中的作用
§2-1 机电一体化机械系统
对传动系统的要求 静特性:传动精度 动特性:稳定性、快速性 可靠性
机电系统的控制模型
机械传动系统的特性
一、转动惯量 它是系统的机械负载,要产生功耗,影响系统的响应速度、灵敏度、固有频率和阻尼特性。它取决于质量的大小和质量分布。
1、转动惯量大的影响
(1)机械负载增加,功率消耗大;
(2)响应速度变慢,灵敏度降低;
(3)固有频率下降,容易产生谐振;
(4)电气驱动部件的谐振频率降低,阻尼增大等。
§2-2 机电一体化系统中常用的传动机构
2、转动惯量的计算
(1)圆柱体的转动惯量(齿轮、丝杠等)
计算公式为:
m——圆柱体的质量(kg);
d——圆柱体的直径(m)。
(2)直线运动物体的转动惯量
①丝杠驱动
导程为
的丝杠驱动总质量为
的工作台和工件,
②齿轮驱动
齿轮齿条驱动总质量为的工作台和工件,其折算
到节圆半径为的小齿轮上的等效转动惯量为:
其折算到丝杠轴上的等效转动惯量为:
计算折算到电机轴上的等效转动惯量。
解:传动系统有三根轴,每根轴上的总惯量分别为
其中:    ,     ,     ,    分别是4个齿轮的转动惯量
是丝杠的惯量
是工作台折算到丝杠上的等效转动惯量
总的等效惯量为
二、阻尼
阻尼是由于机械系统的传动件之间的摩擦力而产生的,机械传动系统可视为带有阻尼的质量—弹簧系统。系统的阻尼可划分为3类:静摩擦阻尼、库仑摩擦阻尼和粘性摩擦阻尼(粘滞摩擦阻尼)。
1、阻尼对机械系统的动态特性的影响
系统的静摩擦阻尼越大,系统的回程误差增大,定位精度降低;
系统的黏性阻尼摩擦越大,系统的稳态误差就越大,精度就降低;
系统的黏性阻尼摩擦会对系统的减慢系统的响应速度;
如果机械系统刚度低而质量大,则系统的固有频率低,于是应增大系统的黏性摩擦阻尼,以减小振幅和衰减振动。
2、阻尼比计算
在带有阻尼的弹簧—质量系统中(机械传动部件若简化为二阶振动系统),阻尼比与粘滞摩擦阻尼之间的关系如下:
式中:
——粘性阻尼系数,
——系统等效质量,
——系统的拉压刚度,