机电改革创新设计的基础知识.ppt

*控制方法:机械、电气、液压、气动和综合控制.电气控制的优点：体积小，操作方便，无污染，安全可靠，可进行远程控制。1.电气控制系统的基本要求1)满足机械的动作要求或工艺条件。2)电气、电子元件合理，工作安全可靠。3)停机时，控制系统的电子元器件不应长期带电。4)有较强的抗干扰能力，避免误操作现象发生。三机械的控制系统*5)便于维护与管理，经济指标好。6)使用寿命长。7)自动控制系统中应设置紧急手动控制装置。2．控制对象对原动机进行控制对电磁铁的控制3．机械控制系统的发展趋势-数字控制控制对象可分为两类：第一类是以位移、速度、加速度、温度、压力等数量的大小为控制对象(模拟和数字控制)第二类是以物体的有、无、动、停等逻辑状态为控制对象，称为逻辑控制**1、机械系统的基本组成形式四机械系统及其发展*2、机械系统的发展与演变1．刚性机械系统刚性机械系统的运动不具有可控性。一般泛指机械装置与电气装置独立组合的机械系统，只有简单的开、关、正反转、停止等独立的控制要求。2．柔性机械系统柔性机械系统的运动具有可控性，可借助传感器或控制电路，通过微机按位置、位移、速度、压力、温度等参数实施智能化控制。*3．机械系统的发展*构件的结构设计原则:1)根据受力大小、方向及对机械的具体要求，选择构件材料，选择材料要合理。2)工艺过程要合理。3)选择横截面的形状与尺寸,有适当的形状。4)结构化的构件要满足强度、刚度等项要求，符合安全性与可靠性指标。5)要考虑到与其它构件的可联接性及联接待点。6)构件之间不能发生运动干涉。7)要考虑到经济性，尽量降低成本。8)维修、安装方便。五构件设计的原则*机构的创新设计是在新构思的基础上进行的设计，它包括对原有机构的创新应用、新机构的构思和原动机的创新发展三个方面。1、机构的创新应用机构的创新应用是仍然使用常见的机构，经过巧妙的构思，赋予机构以新的应用。如无脚蹬自行车即是将自行车后轮安装成偏心轮，恰似曲柄的形式，使后轮转动六机构的创新设计*2、新机构的构思1）.原有机构的发展在对原有机构的应用中，由于其某些性能方面的不足，所以会出现一些新的机构。如齿轮传动的传动比较小，因而有蜗轮-蜗杆机构的出现，此后又有摆线针轮减速器和谐波减速器的出现等等。2）.新机构的创造如利用纤维连杆将可逆旋转或摆动变换成直线往复运动的执行元件已用于假手的研制中。*3）.组合机构将几个机构采用并联封闭的形式组合后形成的机构称之为组合机构。组合机构是机构创新设计的一个重要方面。齿轮-连杆组合机构包装机械中常用的一种齿轮-连杆组合机构，它可以实现复杂的运动规律，使齿轮5单向变速转动，瞬时停歇变速转动或具有反向转动的变速转动等。*3）.组合机构复杂轨迹曲线的齿轮-连杆机构。连杆的尺寸、齿轮的传动比及M点的位置不同，轨迹曲线则发生变化。*3、原动机的创新发展新型电动机和新材料驱动器的出现，可大大的简化机构的结构，甚至改变了传动机构的设计。1）.新型电动机今天的一些电动机已与传统的形式有很大的不同，交流变频调速技术的应用大大简化了机械变速机构。直线电动机可直接输出直线运动，采用这种电动机将不再需要诸如滚珠丝杠等直线传动机构，并且具有非常高的传动定位精度（μm级）。例如使用直线驱动器的电子打字机运行稳定、机构简单、不需要调整。直接驱动电动机，不需要经齿轮等减速机构，而可直接用于机器人的关节驱动，大大简化了机构的结构。即使是传统的电动机，随着高磁性材料和化学加工方法的应用，其尺寸也越来越小。如使用照相刻蚀、电镀方法制作的盒式录像机驱动用新型无刷直流电动机厚度仅为4mm。其中4层绕组总厚度为0.7mm，永久磁铁厚度为1mm。此外，还可采用硅技术（IC制造技术）制作微型电动机。*2）.新材料驱动器由于新材料的出现，产生了许多新型驱动原理与新型驱动器，它们给机构设计带来了新思想。3）.多自由度驱动器多自由度机械需要多个原动件，每个原动件都需要一个驱动器，有时多个驱动器间还需要有一些机构作运动协调处理。多自由度驱动器在多自由度装置中应用，可以减少驱动器的数目，省去这些作运动协调的机构，降低装置的复杂程度，减小体积，提高运动精度。如专门设计的光盘读写头二自由度驱动器，可实现驱动光盘旋转并准确移动读写头到所期望的轨道位置。*设计举例印刷机的送纸机构为例进行机械运动方案设计。1)、任务的分析及运动参数