第2章_机电一体化系统设计和分析方法(机电一体化系统设计-冯浩)
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机电一体化系统的设计方法
机电一体化系统的设计方法包括以下几个方面:
1. 概念设计:在机电一体化系统的设计初期,需要进行概念
设计,明确系统的功能、性能和结构等需求。
这个阶段需要进行需求分析、方案比较和选优等工作,确定系统的整体框架和设计指标。
2. 结构设计:在概念设计确定后,需要进行具体的结构设计,包括机械结构和电气结构的设计。
机械结构设计要考虑系统的运动学和动力学要求,选择合适的传动方式、机构和零部件等。
电气结构设计要考虑系统的电力和信号传输等需求,选择合适的电源、驱动器和控制器等。
3. 控制设计:机电一体化系统的控制设计是整个系统的关键,需要针对系统的工作原理和特点进行控制算法的设计。
根据系统的动态响应和稳态性能要求,选择合适的控制方法和参数调节方式,设计控制系统的结构和参数。
4. 效能设计:机电一体化系统的效能设计包括能量利用和噪
声控制等。
要在设计过程中考虑到能量的损失和转化效率,提高系统的能效。
同时,要对系统的噪声产生和传播进行分析和控制,减少系统产生的噪声。
5. 可靠性设计:机电一体化系统的可靠性设计是确保系统正
常工作和长期稳定运行的关键。
要进行可靠性分析和评估,识别可能的故障模式和失效原因,并采取相应的设计措施,提高
系统的可靠性和可维护性。
综上所述,机电一体化系统的设计方法涉及概念设计、结构设计、控制设计、效能设计和可靠性设计等方面,需要综合考虑系统的功能需求、结构特点、控制要求和效能指标,以实现系统的整体一体化和优化设计。
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。