第15节(复习)课件.ppt

机电一体化系统设计 第一章 概论 1.3机电一体化系统构成要素及功能构成 1.6机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 1.6机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 二、机电一体化系统设计的设计类型 1）开发性设计 2）适应性设计 3）变异性设计 第二章 机械系统部件的选择与设计 机电一体化机械系统的三大机构 ① 传动机构： ② 导向机构： ③ 执行机构： 机械系统部件的设计要求 (1)高精度 (2)快速响应性 (3)良好的稳定性 2.1机械系统部件的设计要求 1) 低摩擦 2) 短传动链 3) 最佳传动比 4) 反向死区误差小 5) 高刚性 机电一体化系统中常用的机械传动部件 一、滚珠丝杠传动 二、齿轮传动 三、谐波齿轮传动 四、同步带传动 五、间歇传动部件 2.2 机械传动部件的选择与设计 特点: 滑动摩擦机构: 结构简单、加工方便、制造成本低，具有自锁功能，传动效率低（30%~40%）。 滚动摩擦机构：结构复杂、制造成本高，无自锁功能， 摩擦阻力小，传动效率高（92%~98%）。 螺纹滚道型面的（法向）形状及主要尺寸 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧 常用的预紧方法有以下几种(5种) (3) 等效转动惯量最小原则 利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电机轴上的等效转动惯量为最小。 1 谐波齿轮传动的工作原理 谐波齿轮传动优点： 具有结构简单、传动比大(一级传动传动比范围为50～ 500，二级可达2500～ 25000 )； 传动精度高、传动平稳； 承载能力强、效率高（单级传动可达69%～ 96%）。 本章小结 2.3 导向支撑部件的选择与设计 2. 导轨副应满足的基本要求 （a）导向精度 （b）刚度 （c）精度的保持性(耐磨性) （d）运动的灵活性和低速运动的平稳性 （e）对温度的敏感性和结构工艺性 滑动摩擦的特点：导轨副相对静止时，静摩擦系数较大，一旦开始运动，静摩擦变为动摩擦，动摩擦系数很小。 为防止爬行现象的出现，可同时采取以下措施：1)减少动静摩擦系数的差异，采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨等；在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；2) 提高传动系统的刚度，用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副数量等方法。 3.导轨副间隙的调整 为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要费很大的劳动量，而且导轨经长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙。 燕尾形导轨及其组合的间隙调整1-斜镶条 ； 2-压板 ； 3-直镶条 常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。对燕尾形导轨可采用镶条(垫片)方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。 对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整 各种支承结构简图 方向精度和置中精度 方向精度是指运动件转动时，其轴线与承导件的轴线产生倾斜的程度。 置中精度是指在任意截面上，运动件的中心与承导件的中心之间产生偏移的程度。 提高刚度的措施：1）合理选择截面形状与尺寸封闭空心截面的刚度比实心的大，矩形节截面的抗弯刚度最大，圆心截面的抗扭刚度最大； 2）加肋板及加强肋 3）合理开孔和加盖面壁开孔：开孔时要尽量对称排列 4）机座连接处要加厚或加筋板 第三章 执行元件的选择与设计 一、执行元件的种类及特点 根据使用能量的不同，可以将执行元件分为电磁式、液压式和气压式等几种类型， 二、对执行元件的基本要求 1. 惯量小、动力大 2. 体积小、重量轻 通常用执行元件的单位重量所能达到的输出功率或比功率，即用功率密度 或比功率密度来评价这项指标。设执行元件的重量为G，则 功率密度 为 P/G。 比功率 T2/J 比功率密度为 (T2/J)/G 。 3.便于维修、安装 执行元件最好不需要维修。无刷DC及AC伺服电动机就是走向无维修的一例。 4. 宜于微机控制 用微机控制最方便的是电气式执行元件。因此机电一体化系统所用执行元件的主流是电气式，其次是液压式和气压式(在驱动接口中需要增加电-液或电-气变换环节)。 一、对控制用电动机的基本要求 步进电动机具有以下特点： ①步进电动机的工作状态不易受各种干扰因 ②步进电动机的步距角有误差，