机电一体化系统驱动技术与执行装置.ppt

杭州电子科技大学机械工程学院;3执行元件的选择与设计;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;4〕尽可能地减小或消除传动误差和反转误差、减少支承变形，最终缩小反向死区误差。

5〕改进和合理设计支承件和机架结构，提高刚度、减少振动和噪音。;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;1〕总传动比确实定 ;图2-1电机、传动装置和负载的传动模型;根据传动关系有

式中:

——电动机的角位移、角速度、角加速度；

——负载的角位移、角速度、角加速度。; TLF换算到电动机轴上的阻抗转矩为TLF/i；

JL换算到电动机轴上的转动惯量为JL/i2。

设Tm为电动机的驱动转矩,在忽略传动装置惯量的前提下,根据旋转运动方程,电动机轴上的合转矩Ta为

;式(2-1)中假设改变总传动比i,那么也随之改变。根据负载角加速度最大的原那么,令

那么解得

假设不计摩擦,即TLF＝0,那么

; 式(2-2)说明：

得到传动装置总传动比i的最正确值的时刻就是JL换算到电动机轴上的转动惯量正好等于电动机转子的转动惯量Jm的时刻,此时,电动机的输出转矩一半用于加速负载,一半用于加速电动机转子,到达了惯性负载和转矩的最正确匹配。;2〕传动链的级数和各级传动比的分配 ;(a)最小等效转动惯量原那么

利用该原那么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。;因为：;(b)重量最轻原那么

对于小功率传动系统，使各级传动比满足，

即可使传动装置的重量最轻。;(c)输出轴转角误差最小原那么

为了提高机电一体???系统中齿轮传动系统传递运动的精度，各级传动比应按“先小后大〞原那么分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。设齿轮传动系统中各级齿轮的转角误差换算到末级输出轴上的总转角误差为，那么;对齿轮传动装置的设计，应根据具体的工作条件综合考虑。

1.传动精度要求较高时采用输出轴转角误差最小原那么设计；

2.对于要求运转平稳、频繁启动和动态性能好的传动装置，常用最小等效转动惯量原那么和输出轴转角误差最小原那么设计；

3.对于有质量要求的其它传动装置用重量最轻原那么。;〔1〕定义;〔2〕种类;〔3〕特点;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;根本原理与结构;电刷AB加上直流电压时，导体1、2产生电流。根据左手定那么，导体将受到电磁力作用。导体处于N极下与电刷A接触电流向里流，产生电磁力矩为逆时针；导体处于S极下与电刷B接触电流向外流，产生电磁力矩仍为逆时针。;采用电枢电压控制时的电枢等效电路;?静态方程;?动态方程;动态特性：

当给电动机电枢加上阶跃电压时，转子转速随时间的变化规律。

产生过渡过程的原因：

机械惯性

电磁惯性。;机械惯性由电动机和负载的转动惯量引起，是造成机械过渡过程的主要原因。

电磁惯性由电枢回路的电感引起的，是造成电磁过渡过程的原因。

一般电磁过渡比机械过渡短的多。;?机械特性〔他励〕;n;?直流伺服电机的调速;;直流伺服电动机为了直流供电和调节电动机转速与方向，需要控制直流电压的大小和方向。通常可用两种驱动控制方式：

晶体管直流脉宽调制驱动；

晶闸管直流脉宽调速驱动；

?脉冲宽度调制〔Pulse-WidthModulatorPWM〕式功率放大器应用愈来愈广泛。;晶体管直流脉宽调制驱动(PWM)工作原理;第四章机电一体化系统驱动技术与执行装置;?频带宽、频率高晶体