机械系统的设设计模板.ppt

机电一体化系统机械系统 设计 与一般机械系统比较,机电一体化机 械系统的要求: ①定位精度要高 ②响应速度要快 ③稳定性高 常常提出:无间隙、低摩擦、低惯量、高刚 度、高谐振频率、适当的阻尼比 传动机构 1、传动机构的种类: 齿轮传动机构、滚珠丝杠副、滑动丝杠副、同 步带传动副、间歇机构、绕性传动机构 2、传动机构的基本要求: ①低惯量。在不影响系统刚度的条件下,传动 机构的质量和转动惯量要小;转动惯量大会对 系统造成机械负载增大(T电=T负+Jε);系统 响应速度变慢,灵敏度降低;系统固有频率下 降,产生谐振;使电气部分的谐振频率变低。 ②高刚度。刚度越大,伺服系统动力损失越小;刚度 越大,机器的固有频率越高,不易振动(a=√J k);刚度 越大,闭环系统的稳定性越高 ③合适阻尼。机械系统产生共振时,系统中阻尼越大, 最大振幅就越小,且衰减越快;但阻尼大会使系统损失 动量,增大稳态误差,降低精度,故应选合适阻尼。 ④摩擦小。静摩擦力要小,动摩擦力要小的正斜率;或 者会出现爬行。 ⑤间隙小。对于系统闭环以外的间隙,对系统稳定性无 影响,但影响到伺服精度。对于系统闭环内的间隙,在 控制系统有效控制范围内对系统精度、稳定性影响较小 但反馈通道上的间隙要比前向通道上的间隙对系统影响 较大。 爬行 当丝杠1作极低的匀速运动时,工作台2可能会 出现—快一慢或跳跃式的运动,这种现象称为爬 )产生爬行的原因和过程 匀速运动的主动件1,通过压缩弹簧推动静止的运动件3,当 运动件3受到的逐渐增大的弹簧力小于静摩擦力F时,3不动。直 到弹簣力刚刚大于F时,3才开始运动,动摩擦力随着动摩擦系 数的降低而变小,3的速度相应增大,同时弹箦相应伸长,作用 在3上的弹簧力逐渐减小,3产生负加速度,速度降低,动摩擦 力相应增大,速度逐渐下降,直到3停止运动,主动件1这时再 重新压缩弹簧,爬行现象进入下一个周期。 由上述分析可知,低速进给爬行现象的 立生主要取决于下列因素: ①静摩擦力与动摩擦力之差,这个差值越大, 越容易产生爬行。 ②进给传动系统的刚度K越小、越容易产生 爬行。 ③运动速度太低 2)消除爬行现象的途径(实际做法) ①提高传动系统的刚度 a.在条件允许的情况下,适当提高各传动件或组件的刚度,减小 各传动轴的跨度,合理布置轴上零件的位置。如适当的加粗传动丝 杠的直径,缩短传动丝杠的长度,减少和消除各传动副之间的间隙。 b.尽量缩短传动链,减小传动件数和弹性变形量。 C.合理分配传动比,使多数传动件受力较小,变形也小。 d.对于丝杠螺母机构,应采用整体螺母结构,以提高丝杠螺母的 接触刚度和传动刚度。 ②减少摩擦力的变化 a.用滚动摩擦、流体摩擦代替滑动摩擦,如采用滚珠丝杠、静压 螺母、滚动导轨和静压导轨等。从根本上改变摩擦面间的摩擦性质, 基本上可以消除爬行。 b.选择适当的摩擦副材料,降低摩擦系数。 C.降低作用在导轨面的正压力,如减轻运动部件的重量,采用各 种卸荷装置,以减少摩擦阻力 d.提高导轨的制造与装配质量,釆用导轨油等都可以减少摩擦力 的变化。 直线运动常用传动形式 滚珠丝杠传动 齿轮齿条传动 滚珠丝杠传动 外观及结构