机械电子学第二章机械系统设计.ppt

《机械电子学第二章机械系统设计》主要涵盖了机电一体化中机械系统设计的关键技术和影响因素，旨在提升设备的性能和效率。机电一体化机械系统的设计需要满足三个基本要求：高精度、快速响应性和良好的稳定性。 高精度是机电一体化机械系统的基础，它直接影响产品的质量和功能性。系统必须具备足够的精度，以确保在各种工况下都能准确执行任务。如果机械系统的精度不足，将导致整个机电一体化产品的性能受限。 快速响应性是确保系统能够及时响应控制指令的关键。这要求机械系统从接收指令到开始执行指令的时间间隔尽可能短，以便控制系统可以基于实时的机械运行状态信息做出决策，确保任务的准确执行。 再者，良好的稳定性是系统免受外部环境干扰和保持高效工作的必要条件。机械系统需要具备强抗干扰能力，以保证在各种环境条件下都能稳定工作。 机械系统通常由传动机构、导向机构和执行机构组成。在设计时，需考虑与伺服系统相关的精度、稳定性、快速响应等伺服特性，同时关注低速爬行现象、传动间隙、弹性变形（刚度）以及质量和转动惯量等因素。 摩擦是影响机械系统性能的一个重要因素，包括非线性特性、死区误差和爬行现象。传动间隙则会导致死区误差和冲击现象，而弹性变形（刚度）则会关乎精度、固有频率，以及负载的大小。质量和转动惯量的大小将影响负载、响应速度和固有频率。 在设计传动机构时，需要满足以下性能要求： 1. 转动惯量小：以减少机械负载，提高系统响应速度和灵敏度，防止固有频率下降。 2. 刚度大：增强伺服系统效率，提高固有频率，避免共振。 3. 阻尼合适：抑制共振，但避免过大导致稳态误差增加。 齿轮传动在机械系统设计中扮演着重要角色。齿轮传动比的分配需考虑技术要求，以实现驱动部件和负载间的合理转矩和转速匹配。最小等效转动惯量原则常用于设计齿轮传动系统，以最小化电机轴上的等效转动惯量，从而优化系统性能。 机械电子学中的机械系统设计是一项综合性的工程，涉及多个领域的知识，如机械工程、自动控制和材料科学等，需要在精度、响应和稳定性之间找到最佳平衡，以创建高效、可靠的机电一体化产品。