第二章-机电一体化系统中的机械系统.doc

第二章：机电一体化系统中的机械系统 一、教学建议 通过文字教材理解了解机电一体化系统中的机械装置，要根据伺服控制的要求进行选择设计。 录像教材第2讲和流媒体课件的第3讲至第10讲针对具体的机械装置进行的分析中，如何体现机电一体化系统对机械传动部件精度、稳定性和快速响应性的要求。 在学习的过程中，如果有学习的心得和体会，请在课程论坛上和大家分享；如果有什么疑惑，也可以再课程论坛寻找帮助。 二、教学要求：掌握机电一体化中机械系统的基本特点 一个典型的机电一体化产品的精密机械系统主要包括以下传动机构、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架五大部分。以工业机器人为例分析，如图1所示。 图1机械系统的构成——工业机器人外观图 1.机械系统设计的要求 高精度、良好的稳定性、快速的响应性。 例1：产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（ ） 说明：产品的组成零部件和装配精度高，是静态的，由于阻尼的影响、摩擦的影响、弹性变形的影响以及惯量的影响在动态响应上存在滞后或超前的影响，使得整个系统的动态精度不高。故结论是错误的，括号内应填入“×”号。 2.机械参数对系统性能的影响 影响机电一体化系统中传动机构动力学特性的因素主要有以下五个方面： （1）负载的变化 （2）传动系统的惯性 传动系统的惯性可用转动惯量来计算，它取决于机构中各部件的质量和尺寸参数。 （3）传动系统的固有频率 传动系统的固有频率与传动部件的质量和综合刚度有关，增加刚度、减小质量可提高系统的固有频率。 例2：为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应远离控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（ ） 说明：机械传动系统实际上是个多自由度系统，有一个最基本固有频率和若干高阶固有频率。 因此，为了减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应高于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率还应远离控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。故陈述是错误的，括号内应填入“×”号。 （4）传动系统中的摩擦与润滑 机械传动部件的摩擦特性应为：静摩擦力尽可能小，动摩擦力应为尽可能小的正斜率，若为负斜率则易产生爬行、精度降低且寿命减小。 （5）传动系统中的间隙 若在闭环系统中传动死区还可能使系统以1~5倍的频率产生低频振荡，为此应采用齿侧间隙小、精度较高的齿轮，或采用各种调整齿侧间隙的结构来减小或消除啮合间隙。 2 导向机构 轴系 传动机构 机 座 执行机构