第二章机电一体化机械系统设计理论 第一节概述 机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能 流等动力学任务的机械及机电部件相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械、电力、 电子、液压、光学等技术的同服系统。它的主要功能是完成一系列机械运动，每一个机械运动可 单独由控制电动机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调和 控制，以完成其系统功能要求。机电一体化机械系统的设计要从系统的角度进行合理化和最优化 设计。 机电一体化系统的机械结构主要包括执行机构、传动机构和支承部件。在机械系统设计时 除考虑一般机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个同服系统的性能参数、电气参数的 匹配，以获得良好的同服性能。 一、机电一体化对机械系统的基本要求 机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除要求较高的制造精度外，还应具有良 好的动态响应特性，即快速响应和良好的稳定性。 1、高精度 精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的 机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的 精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作再精确，也无法完成其预定的机械操作。 2、快速响应 机电一体化系统的快速响应即是要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间 的时间间隔短。这样系统才能精确地完成预定的任务要求，且控制系统也才能及时根据机械系统 的运行情况得到信息，下达指令，使其准确地完成任务。 3、良好的稳定性 机电一体化系统要求其机械装置在温度、振动等外界干扰的作用下依然能够正常稳定的工 作。既系统抵御外界环境的影响和抗干扰能力强。 为确保机械系统的上述特性，在设计中通常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振 频率和适当的阻尼比等要求。此外机械系统还要求具有体积小、重量轻、高可靠性和寿命长等特 点。 二、机械系统的组成 概括地讲，机电一体化机械系统应主要包括如下三大部分机构。 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，而是已成为同服系统的 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同服性能。因此传动 机构除了要满足传动精疲的要求，而且还要满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性的要求。 2、导向机构 导向机构的作用是支承和导向，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1 第二章 机电一体化机械系统设计理论 第一节 概 述 机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量 流等动力学任务的机械及机电部件相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械、电力、 电子、液压、光学等技术的伺服系统。它的主要功能是完成一系列机械运动，每一个机械运动可 单独由控制电动机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调和 控制，以完成其系统功能要求。机电一体化机械系统的设计要从系统的角度进行合理化和最优化 设计。 机电一体化系统的机械结构主要包括执行机构、传动机构和支承部件。在机械系统设计时， 除考虑一般机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服系统的性能参数、电气参数的 匹配，以获得良好的伺服性能。 一、机电一体化对机械系统的基本要求 机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除要求较高的制造精度外，还应具有良 好的动态响应特性，即快速响应和良好的稳定性。 1、高精度 精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的 机械产品都有很大的提高，因此机电—体化机械系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的 精度不能满足要求，则无论机电—体化产品其它系统工作再精确，也无法完成其预定的机械操作。 2、快速响应 机电一体化系统的快速响应即是要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间 的时间间隔短。这样系统才能精确地完成预定的任务要求，且控制系统也才能及时根据机械系统 的运行情况得到信息，下达指令，使其准确地完成任务。 3、良好的稳定性 机电一体化系统要求其机械装置在温度、振动等外界干扰的作用下依然能够正常稳定的工 作。既系统抵御外界环境的影响和抗干扰能力强。 为确保机械系统的上述特性，在设计中通常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振 频率和适当的阻尼比等要求。此外机械系统还要求具有体积小、重量轻、高可靠性和寿命长等特 点。 二、机械系统的组成 概括地讲，机电一体化机械系统应主要包括如下三大部分机构。 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，而是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。因此传动 机构除了要满足传动精度的要求，而且还要满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性的要求。 2、导向机构 导向机构的作用是支承和导向，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