机电一体化技术与系统第二章资料.pptVIP

* 第二章 机械传动与支承技术 第一节 机械传动系统数学模型的建立 第二节 机械结构因素对伺服系统性能的影响 第三节 机械传动 第四节 支承部件 第一节 机械传动系统数学模型的建立 一、基本物理量的折算 1．转动惯量的折算 2．粘性阻尼系数的折算 3．弹性变形系数的折算 二、建立系统的数学模型 把各种物理量都折算到电动机轴Ⅰ上后，就可以建立数学模型了。 图2-1 数控机床进给系统 图2-2 弹性变形等效作用图 第二节 机械结构因素对伺服系统性能的影响 一、阻尼的影响 1) 当阻尼比 时， 系统处于等幅持续振荡状态。 2) 当 时， 系统为临界阻尼或过阻尼系统。 3) 当 时， 系统为欠阻尼系统。 图2-3 二阶系统单位阶跃响应曲线 三、结构弹性变形 当伺服电动机带动机械负载按指令运动时，机械系统所有的元件都会因受力而产生程度不同的弹性变形。 当机械系统的固有频率接近或落入伺服系统带宽之中时，系统将产生谐振而无法工作。 四、惯量的影响 惯量大，系统的机械常数大，响应慢。 二、摩擦的影响 摩擦力可分为粘性摩擦力、库仑摩擦力和静摩擦力三种，方向均与运动方向相反。 摩擦对伺服系统的影响主要有： 1．摩擦引起动态滞后和系统误差 2．摩擦引起的低速爬行 五、间隙的影响 这些间隙对伺服系统性能有很大影响，下面以齿轮间隙为例进行分析。 1) 闭环之外数据传递的齿轮 齿隙，对系统稳定性无影响，但影响伺服精度。 2) 闭环之内传递动力的齿轮 齿隙，对系统静态精度无影响，这是因为控制系统有自动校正作用。 3) 反馈回路上数据传递齿轮 齿隙既影响稳定性，又影响精度。 图 2-7 典型转台伺服系统框图 第三节 机械传动 一、机电一体化系统对机械传动的要求 机电一体化机械系统应具有良好的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。 二、总传动比的确定 在伺服系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度。 (四) 三种原则的选择 三、传动链的级数和各级传动比的分配 (一) 等效转动惯量最小原则 (二) 质量最小原则 (三) 输出轴转角误差最小原则 1) 对于传动精度要求高的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小的原则设计。 2) 对于要求运转干稳、启停频繁和动态性能好的降速传动链，可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误差最小的原则设计。 3) 对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按质量最小原则设计。 (四) 三种原则的选择 四、机械传动装置 (一) 同步带传动 如图 2-18 所示，带的工作表面制有带齿，它与制有相应齿形的带轮相啮合，用来传递运动和动力。 同步带传动具有如下特点： 1) 传动比准确，传动效率高； 2) 工作平稳，能吸收振动； 3) 不需润滑，耐油、水、耐高温，耐腐蚀，维护保养方便； 4) 中心距要求严格，安装精度要求高； 5) 制造工艺复杂，成本高。 图 2-18 同步传动 单击看视频 2．同步带 的分类及应用 本节主要介绍梯型齿同步带传动。 3．同步带的结构、主要参数和尺寸规格 (1) 结构和材料 同步齿形带一般由带背，承载绳、带齿组成。如图 2-19 所示。 (2) 主要参数和规格 同步带的主要参数是带齿的节距 。如图 2-20 所示。 (3) 同步带的标记 带的标记包括长度代号、型号、宽度代号。双面齿同步带还应再加上符合D Ⅰ 或D Ⅱ。如图 2-21 所示。 图2-19 梯形齿同步带构造 1—带背 2—承载绳 3—包布层 4—带齿 图2-20 同步带主要参数 a) DⅠ型 b) DⅡ型 图2-21 双面齿类型 4．同步带轮 (1) 带轮的结构、材料 带轮材料一般采用铸铁或钢。 高速、小功率时可采用塑料或轻合金。 带轮结构如图2-22所示。 (2) 带轮的参数及尺寸规格 1) 齿形 2) 齿数 3) 带轮的标记 5．同步带传动的设计计算 同步带传动的主要失效形式有三种：同步带的承载绳疲劳拉断；同步带的打滑和跳齿；同步带齿的磨损。 图2-22 同步带轮 1—齿圈 2—挡圈 3—轮毂 设计的任务是确定带的型号、节距、节线长度、带宽、中心距及带轮的齿数、直径等结构参数。 (1) 确定带传动的设计功率 (2) 选择带的型号和节距 (3) 带轮齿数 (4) 带轮的节圆直径 小带轮节圆直径： 大带轮节圆直径： (5) 验算带速 同步带传动