◇第2章机电一体化机械条统设计理论 代术静凰子楼械高孕学校 hengdu Electromechanical College 第2章机电一体化机械系统设计理论 2.1概述 2.2机械传动设计的原则 2.3机械系统性能分析 2.4机械系统的运动控制 思考题 BACK
第2章 机电一体化机械系统设计理论 第2章 机电一体化机械系统设计理论 2.1 概述 2.2 机械传动设计的原则 2.3 机械系统性能分析 2.4 机械系统的运动控制 思考题
◇第2章电一体化机械条统设计理论 :成郴凰子機裁高等卓和学校 Chengdu Electromechanical College 2.1概述 2.1.1机电一体化对机械系统的基本要求 1.高精度 2.快速响应 3.良好的稳定性
第2章 机电一体化机械系统设计理论 2.1 2.1.1 1.高精度 2.快速响应 3.良好的稳定性
◇第2章机电一体化机械条统设计理论 代成图子機械高孕和学校 Chengdu Electromechanical College 2.1.2机械系统的组成 1.传动机构 机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩 的变换器，而且已成为伺服系统的一部分，它要根据伺服控制的 要求进行选择设计，以满足整个机械系统良好的伺服性能。 2.导向机构 导向机构的作用是支承和导向，它为机械系统中各运动装 置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障，一般指导 轨、轴承等。 3.执行机构 执行机构是用来完成操作任务的直接装置。执行机构根 据操作指令的要求在动力源的带动下完成预定的操作
第2章 机电一体化机械系统设计理论 2.1.2 机械系统的组成 1.传动机构 机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩 的变换器,而且已成为伺服系统的一部分,它要根据伺服控制的 要求进行选择设计,以满足整个机械系统良好的伺服性能。 2.导向机构 导向机构的作用是支承和导向,它为机械系统中各运动装 置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障,一般指导 轨、轴承等。 3.执行机构 执行机构是用来完成操作任务的直接装置。执行机构根 据操作指令的要求在动力源的带动下完成预定的操作
◇第2章机电一体化机械集统设计理论 弯成*凰子機械高孕和学按 Chengdu Electromechanical College 2.1.3机械系统的设计思想 1.静态设计 静态设计是指依据系统的功能要求，通过研究制定 出机械系统的初步设计方案。 2.动态设计 动态设计是指研究系统在频率域的特性，借助静态 设计的系统结构，通过建立系统各组成环节的数学模型， 推导出系统整体的传递函数，并利用自动控制理论的方 法求得该系统的频率特性（幅频特性和相频特性）。 BACK
第2章 机电一体化机械系统设计理论 2.1.3 1. 静态设计 静态设计是指依据系统的功能要求,通过研究制定 出机械系统的初步设计方案。 2.动态设计 动态设计是指研究系统在频率域的特性,借助静态 设计的系统结构,通过建立系统各组成环节的数学模型, 推导出系统整体的传递函数,并利用自动控制理论的方 法求得该系统的频率特性（幅频特性和相频特性）
◇第2章电一体化机械条统设计理论 代成静電子機械高等华科学校 Chengdu Electromechanical College 2.2机械传动设计的原则 2.2.1机电一体化系统对机械传动的要求 机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给 执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目 的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可 通过机构变换实现对输出的速度调节。 在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能 在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当 伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装 置变速
第2章 机电一体化机械系统设计理论 2.2 2.2.1 机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给 执行机构的中间装置,是一种扭矩和转速的变换器,其目 的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配,并可 通过机构变换实现对输出的速度调节。 在机电一体化系统中,伺服电动机的伺服变速功能 在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构,只有当 伺服电机的转速范围满足不了系统要求时,才通过传动装 置变速
◇第2章机电一体化机械条统设计理论 鸳成静图子機械高手孕学发 Chengdu Electromechanical College 2.2.2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。传动模型如图2-1所示。 图中： 一电动机M的转子的转动惯量； 0m一电动机M的角位移： 一负载L的转动惯量； 0—负载L的角位移： Ir一摩擦阻抗转矩； 齿轮系G的总传动比
第2章 机电一体化机械系统设计理论 2.2.2 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。传动模型如图2-1所示。 图中： Jm——电动机M θ m——电动机M JL——负载L θL——负载L TLF —— i——齿轮系G
◇第2章机电一体化机械集统设计理论 弯成条⑦子機械高华学按 Chengdu Electromechanical College 图2-1电机、传动装置和负载的传动模型
第2章 机电一体化机械系统设计理论 图2-1 电机、传动装置和负载的传动模型 J m i JL M G L m L TLF
◇第2章机电一体化机械象统设计理论 驾成静官子機裁高等华和学校 Chengdu Electromechanical College 根据传动关系有 0.0.6 i=-m= 0,0,2 式中： 0n、0n、n。一电动机的角位移、角速度、角加 速度； 00、可一负载的角位移、角速度、角加速 度
第2章 机电一体化机械系统设计理论 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
◇第2章机电一体化机械集统设计理论 鸳术静图子機械高手学发 Chengdu Electromechanical College T换算到电动机轴上的阻抗转矩为r/i; 兀换算到电动机轴上的转动惯量为/i2。设T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T,为 7,=7.-7正=U+3)×0 =(Jm+ 当xix 则，= Tri-TLE (2-2) Ji+J
第2章 机电一体化机械系统设计理论 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 (2-2)
◇第2章机电一体化机械条统设计理论 鸳成*凰子機械高孕和学校 Chengdu Electromechanical College 式(2-2)中若改变总传动比i,则也随之改变。根 据负载角加速度最大的原则，令d⊙，/d=0,则解得 若不计摩擦，即T=0,则 (2-3)
第2章 机电一体化机械系统设计理论 式(2-2)中若改变总传动比i, 。根 据负载角加速度最大的原则,令 ,则解得 若不计摩擦,即TLF ＝0, 则 L d L / di = 0 (2-3)