機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).ppt

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1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì),機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè),1概述,機(jī)電一體化技術(shù) 機(jī)電一體化促進(jìn)制造業(yè)的現(xiàn)代化 機(jī)械化 機(jī)械力人力 機(jī)械自動(dòng)化（電氣自動(dòng)化）機(jī)電一體化（機(jī)械+微電子+軟件） 電腦人腦（繁瑣、重復(fù)性、無創(chuàng)造性的）,藥廠自動(dòng)生產(chǎn)線 柔性自動(dòng)裝配線,數(shù)控銑床 加工中心 柔性制造系統(tǒng),一、機(jī)電一體化技術(shù),1、機(jī)電一體化技術(shù)涵義 2、機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù) 3、機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成,1.機(jī)電一體化技術(shù)涵義,機(jī)電一體化 Mechatronics (mechanis lectronics),機(jī)電一體化三要素： 機(jī)械系統(tǒng)（機(jī)構(gòu)）是基礎(chǔ) 微電子（微處理器CPU）是核心 軟件是系統(tǒng)控制中心 機(jī)電一體化的特征

2、： 有機(jī)械機(jī)構(gòu)、 有CPU、有軟件 （有微機(jī)、單片機(jī)、PLC等）,系統(tǒng)的五個(gè)子系統(tǒng)及其功能,1 計(jì)算機(jī)（微機(jī)） 控制功能 2 執(zhí)行元件 操作功能 3 機(jī)構(gòu) 構(gòu)造功能 4 傳感器 檢測(cè)功能 5 動(dòng)力源 動(dòng)力功能,2、機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù),機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、 控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù) 等多種學(xué)科的技術(shù)融合在一起，緊密結(jié)合在一起。,3、機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成,機(jī)械系統(tǒng) 微電子處理系統(tǒng) 傳感檢測(cè)系統(tǒng) 執(zhí)行元件系統(tǒng) 動(dòng)力源,二、機(jī)電一體化促進(jìn)制造業(yè)的現(xiàn)代化,柔性制造系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(SIMS) 平行工程 虛擬設(shè)計(jì)、制

3、造 敏捷制造 網(wǎng)絡(luò)合作設(shè)計(jì)制造,在制造業(yè)向全球化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化,加工中心 刀具庫、夾具庫 機(jī)器人 自動(dòng)小車 立體倉庫（原料庫、成品庫）,軟性制造系統(tǒng)：,又稱計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，集成化的全局效應(yīng)更為明顯。在產(chǎn)品生命周期中，各項(xiàng)作業(yè)都已有了其相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，如： （1）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) （2）計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM) （3）計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP) （4）計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT) （5）計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制(CAQ) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)就是將技術(shù)上的各個(gè)單項(xiàng)信息處理和制造企業(yè)管理信息系統(tǒng)(如MRP-等)集成在一起，將產(chǎn)品生命周期中所有的有關(guān)功能，包括設(shè)計(jì)、

4、制造、管理、市場(chǎng)等的信息處理全部予以集成。 其關(guān)鍵是建立統(tǒng)一的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理及共享的機(jī)制，以保證正確的信息在正確的時(shí)刻以正確的方式傳到所需的地方。,計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Making System，簡(jiǎn)稱CIMS),1、先進(jìn)制造技術(shù) 先進(jìn)制造技術(shù)（AMTAdvanced Manufacturing Technology）先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造

5、技術(shù)的總稱。 2、敏捷制造（AMAgile Manufacturing） 敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)用戶需求作出快速反應(yīng)，以滿足用戶的需要。 3、虛擬制造（VMVirtual Manufacturing） 虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。 4、并行工程（CEConcurrent Engineering） 并

6、行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求，并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。,平行工程,計(jì)劃 開發(fā) 設(shè)計(jì) 制造 包裝 銷售,設(shè)計(jì),工藝,制造,銷售,服務(wù),,,,,,開發(fā)產(chǎn)品指令,,,,,,產(chǎn)品,,,,,,計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展方向是支持“并行工程”，即力圖使那些為產(chǎn)品生命周期各階段服務(wù)的專家盡早地并行工作，從而使全局優(yōu)化并縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。,1

7、、以“數(shù)字化”為發(fā)展核心 信息精確，信息安全，信息容量大。包含了三大部分：以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。 2、以“精密化”將成為發(fā)展的關(guān)鍵 所謂“精密化”，一方面是指對(duì)產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高。精密加工，細(xì)微加工，納米加工等等。 3、突出“極端條件”，是發(fā)展的焦點(diǎn) “極”就是極端條件在高溫、高壓、高濕、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。 4、以“自動(dòng)化”技術(shù)為發(fā)展前提 “自動(dòng)化”從自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)辨識(shí)等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等更高的自動(dòng)

8、化水平。 5、以“成化集”為發(fā)展的方法 “集成化”，一是技術(shù)的集成，二是管理的集成，三是技術(shù)與管理的集成。 6、以“網(wǎng)絡(luò)化”為發(fā)展道路 利用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理等活動(dòng)。 7、“智能化”是CIMS未來發(fā)展的美好前景 一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬的人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。 8、“綠色”是CIMS未來發(fā)展的必然趨勢(shì) “綠色”是從環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中引用來的。制造業(yè)的產(chǎn)品從構(gòu)思開始，到設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用與維修，直到回收、再制造等各階段，都必須符合環(huán)境保護(hù)要求。 9、CIMS的標(biāo)準(zhǔn)化 在制造業(yè)向全球化、網(wǎng)絡(luò)化、

9、集成化和智能化發(fā)展過程中，標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)已迫在眉睫。,數(shù)控技術(shù),1 數(shù)控機(jī)床要解決的問題 2 數(shù)控機(jī)床 NC、CNC 專用數(shù)控箱的數(shù)控機(jī)床 微機(jī)平臺(tái)的數(shù)控機(jī)床 六軸數(shù)控 加工中心（銑削中心、車削中心）,1 、兩軸聯(lián)動(dòng)------加工平面曲線 2、三軸聯(lián)動(dòng)------加工空間曲線 3、六軸以上聯(lián)動(dòng)------加工任意曲面,數(shù)控設(shè)備,除了制造業(yè)的數(shù)控設(shè)備外： 1 焊接設(shè)備 2激光切割機(jī)（刻字機(jī)） 3數(shù)控雕刻機(jī) 4數(shù)控繞線機(jī) 5數(shù)控鞋楦機(jī),焊接機(jī)器人,焊接機(jī)器人,焊接機(jī)器人,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 并行工程 虛擬設(shè)計(jì) 快速響應(yīng) 綠色設(shè)計(jì) 反求設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)合作設(shè)計(jì),機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)

10、計(jì)步驟：,1明確任務(wù) 2調(diào)研 3方案擬定（設(shè)計(jì)） 4機(jī)械部件設(shè)計(jì) 5電氣控制硬件設(shè)計(jì) 6控制軟件設(shè)計(jì) 7組織生產(chǎn)、調(diào)試 8改進(jìn)設(shè)計(jì) 9整理資料,機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)（特點(diǎn)）要求,1低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件。 2縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度。 3最佳傳動(dòng)比，減少系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高加速性能。 4縮小反向死區(qū)。 5高剛度的支承和架體，系統(tǒng)小型化、高速、高可靠性。,2第二章 機(jī)械系統(tǒng)部件設(shè)計(jì),傳動(dòng)部件及其功能要求 絲杠傳動(dòng)部件 滾珠絲杠傳動(dòng)部件 齒輪傳動(dòng)部件 柔性傳動(dòng)部件,2.1 傳動(dòng)部件選擇與設(shè)計(jì),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用 傳遞動(dòng)力（扭矩） 傳遞運(yùn)動(dòng)（動(dòng)作） 傳遞速度（轉(zhuǎn)速）,1按摩擦類型分 滑

11、動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu),滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動(dòng)效率低(3040)。 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動(dòng)效率高(9298)，因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。,2.1.2 絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式 作用：主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,212絲杠螺母機(jī)構(gòu)基本傳動(dòng)形式,1)螺母固定、絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 該傳動(dòng)形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動(dòng)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。但其軸向尺寸不易太長(zhǎng)，剛性較差。因此只適用于

12、行程較小的場(chǎng) 2)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母移動(dòng) 該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好。適用于工作行程較大的場(chǎng)合。 3)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)、絲桿移動(dòng) 該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。 4)絲桿固定、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng) 該傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但在多數(shù)情況下，使用極不方便，故很少應(yīng)用,差動(dòng)傳動(dòng)方式,,2.1.3 滾珠絲杠傳動(dòng)部件,1 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu) 絲桿、螺母、滾珠和反向器(滾珠循環(huán)反向裝置) 特點(diǎn)：摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高、 軸向剛度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、不易磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 不能自鎖，具

13、有傳動(dòng)的可逆性，在用作升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，需要采取制動(dòng)措施,,2滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型 (1)螺紋滾道截面(法向)的形狀 (2)滾珠的循環(huán)方式 內(nèi)循環(huán) 和 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過 程中始終與絲桿表面保持接 觸。,,內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便,外循環(huán)有以下三種形式： 1)螺旋槽式 2)插管式 3)端蓋式,螺旋槽 插管式 端蓋式,1)螺旋槽式,這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、徑向尺寸小、易于制造。但是擋珠器剛性差、易磨損。,2)插管式,插管式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造。但是徑向尺寸較大，

14、彎管端部用作擋珠器比較容易磨損。,3)端蓋式,這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好，但滾道吻接和彎曲處圓角不易準(zhǔn)確制作而影響其性能，故應(yīng)用較少。,3滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù),公稱直徑d0 基本導(dǎo)程l0 行程l 絲桿螺紋全長(zhǎng)ls 滾珠的工作圈(或列)數(shù)和工作滾珠的數(shù)量N,4滾珠絲杠副的精度等級(jí)及標(biāo)注方法,精度等級(jí)根據(jù)JBT 316221982標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滾珠絲杠副的精度分成C、D、E、F、G、H六個(gè)等級(jí)，最高精度為C級(jí)，最低精度為H級(jí) JBT 316221991為1、2、3、4、5、7、10共七個(gè)等級(jí)，最高級(jí)為1級(jí)，最低級(jí)為10級(jí)。,,,滾珠絲杠副精度等級(jí)的導(dǎo)程誤差(JBT 316221982),導(dǎo)程精度選擇

15、檢驗(yàn)項(xiàng)目,,,2)標(biāo)注方法,,5滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊,(1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式,,,(2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式,,(3)雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式,,,(4)彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式,,(5)單螺母變位導(dǎo)程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式,,6滾珠絲杠副支承方式,1)單推一單推式 2)雙推一雙推式 3)雙推一簡(jiǎn)支式 4)雙推一自由式,1)單推一單推式,止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。其特點(diǎn)是軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推一雙推式低。,,2)雙推一雙推式,兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。該方式適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度

16、的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。但隨溫度的升高會(huì)使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對(duì)稱。,,3)雙推一簡(jiǎn)支式,一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時(shí)應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。,,4)雙推一自由式,一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端懸空呈自由狀態(tài)，故軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。,,,,,,,各支承方式特性比較,軸承的組合安裝支承 制動(dòng)裝置,,超越離合器,7滾珠絲杠副的密封與潤滑,防塵密封圈或防護(hù)套密封 作用：防止灰塵及

17、雜物進(jìn)入絲杠 形式：接觸式 非接觸式 潤滑 作用：提高耐磨性、傳動(dòng)效率、維持傳動(dòng)精度、延長(zhǎng)使用。 方式：脂潤滑 油潤滑,8滾珠絲杠副的選擇方法,(1)結(jié)構(gòu)選擇 潤滑 防塵 間隙 預(yù)緊 (2)結(jié)構(gòu)尺寸 公稱直徑 與強(qiáng)度 剛度 有關(guān) 基本導(dǎo)程 大 承載能力強(qiáng)、移動(dòng)速度大； 小 傳動(dòng)精度高 螺紋長(zhǎng)度 長(zhǎng)/徑比<30,(3)選擇的步驟 1）承載能力 2）壓桿穩(wěn)定性,3）剛度驗(yàn)算 4）速度計(jì)算 n 絲杠轉(zhuǎn)速 v 移動(dòng)速度,,,2.1.2 齒輪減速器,作用：扭矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換 1 齒輪傳動(dòng)形式 2 最佳傳動(dòng)比的確定,令： 得i最大值：,1）重量最輕原則

18、等齒寬等模數(shù)： 其他： 2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 四級(jí)為例： 最末級(jí)i4取大些，最后一個(gè)齒輪的精度取高些。,3）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則 等效慣量： 因?yàn)椋?所以得： 因此： 得： 同樣方法得： 等齒寬等模數(shù) 其他：實(shí)際：先小后大,原則的運(yùn)用： （1）對(duì)于要求體積小重量輕的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，可用重量最輕原則。 （2）要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、起停頻繁和動(dòng)態(tài)特性好的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，可用最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和總轉(zhuǎn)角誤差最小原則。 （3）對(duì)于要求傳動(dòng)精度高的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，可用輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則。 （4）要求降低振動(dòng)和噪音的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的各級(jí)傳動(dòng)比采用不可約的比數(shù)。 （5）大傳動(dòng)比系統(tǒng)可采用行星輪系或諧波齒輪傳動(dòng)。,3諧

19、波齒輪傳動(dòng) 1）工作原理,諧波齒輪結(jié)構(gòu),諧波齒輪減速器,2）傳動(dòng)比 得： （1） （2）,,,,（3）諧波齒輪的選型 標(biāo)注：,實(shí)例1: i=80,電機(jī) n=1500，P=450w 選XB100 選n=3000rpm的電機(jī) 選XB80 必須通過用轉(zhuǎn)矩計(jì)算（傳遞的功率與轉(zhuǎn)速有關(guān)）,扭矩計(jì)算實(shí)例,（4）輪系傳動(dòng),（4）齒輪間隙調(diào)整 圓柱齒輪 偏心套法,軸向墊片法, 雙片薄齒輪錯(cuò)齒法,斜齒輪,同步帶傳動(dòng),鋼帶傳動(dòng),鋼絲傳動(dòng),小結(jié),傳動(dòng)部件： 絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)部件 1 滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦。 2 四種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式 3 滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1） 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu) （2） 滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型

20、（3）滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) （4）滾珠絲杠副的精度等級(jí)及標(biāo)注方法 （5）滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 （6）滾珠絲杠副支承方式 （7）滾珠絲杠副的密封與潤滑 （8）滾珠絲杠副的選擇方法【結(jié)構(gòu)選擇、結(jié)構(gòu)尺寸、設(shè)計(jì)計(jì)算（承載能力 桿穩(wěn)定性 剛度驗(yàn)算） 】 齒輪傳動(dòng)部件 1 齒輪傳動(dòng)部件作用 2 齒輪傳動(dòng)形式、 最佳傳動(dòng)比的確定 。 3 確定各級(jí)傳動(dòng)比 ： 重量最輕原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則。 原則的運(yùn)用方法（五點(diǎn)）。 4 諧波齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 5 齒輪間隙調(diào)整 柔性傳遞,（4）齒輪間隙調(diào)整 圓柱齒輪 偏心套法,2.2 導(dǎo)向支承部件的選擇與設(shè)計(jì),導(dǎo)向支承部件的作用: (1)支

21、承 (2)限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求 (3)和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。 1導(dǎo)軌副的種類 直線導(dǎo)軌副 運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橹本€ 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副 運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榛剞D(zhuǎn),導(dǎo)軌形式,按摩擦類型分類型,（1）滑動(dòng)導(dǎo)軌 （2）滾動(dòng)導(dǎo)軌 （3）流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌,按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：,開式 (借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸)導(dǎo)軌 閉式 (只靠導(dǎo)軌本身的結(jié)構(gòu)形狀保證運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)面之間的接觸)導(dǎo)軌。,2.2.1導(dǎo)軌的基本要求,1導(dǎo)向精度 (1)導(dǎo)軌垂直面直線度 (2)導(dǎo)軌水平面直線度 (3)導(dǎo)軌扭曲度 2 剛度(要滿足精度要求) 3 精度保持性(滿足壽命要求) 4 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)(動(dòng)態(tài)要求) 5溫度(的影響要滿足

22、環(huán)境溫度變化要求) 6結(jié)構(gòu)工藝性（滿足六點(diǎn)定位原理及制造裝配要求 ）,2.2.2滑動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇,1導(dǎo)軌副的截面形狀及其特點(diǎn) 2 軌道副的組合形式 3 軌副間隙的調(diào)整 4 導(dǎo)軌副材料的選擇 5 提高導(dǎo)軌副耐磨性的措施,1導(dǎo)軌副的截面形狀及其特點(diǎn),三角形 導(dǎo)向精度高，磨損后自動(dòng)補(bǔ)償。導(dǎo)軌的水平與鉛垂誤差互相影響;用于對(duì)水平精度要求高，需要自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合。 矩形 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載大，剛度高。水平與鉛垂方向誤差互相不影響;磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償，摩擦力和接觸變形比三角導(dǎo)軌小;用于載荷大時(shí) 燕尾形 結(jié)構(gòu)緊湊，可承受顛覆力矩；磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需調(diào)整;剛度差，摩擦力大，制造維修不方便;用于運(yùn)動(dòng)速

23、度不高，受力不大，高度受限制的場(chǎng)合. 圓形 制造方便，磨損后，不能補(bǔ)償; 場(chǎng)合,2 導(dǎo)軌副的組合形式,（1）雙三角形導(dǎo)軌 （2）矩形和矩形組合導(dǎo)軌 （3）三角形和矩形組合導(dǎo)軌 （4）三角形和平面導(dǎo)軌組合導(dǎo)軌 （5）燕尾形導(dǎo)軌及其組合,（1）雙三角形導(dǎo)軌,特點(diǎn)：導(dǎo)向性好、精度保持性好(磨損能自動(dòng)補(bǔ)償) 接觸剛度好。 缺陷： 工藝性差（導(dǎo)軌的四個(gè)表面難以完全接觸） 應(yīng)用場(chǎng)合：高精度機(jī)床,,（2）矩形和矩形組合導(dǎo)軌,特點(diǎn)：承載面和導(dǎo)向面分開、剛性好，工藝性好，調(diào)整和制造簡(jiǎn)單 應(yīng)用場(chǎng)合：能承受較大的載荷和顛覆力矩,,,（3）三角形和矩形組合導(dǎo)軌,特點(diǎn)：兼有導(dǎo)向性和剛性、制造方便 缺陷：磨損不

24、均勻、對(duì)位置精度有影響 應(yīng)用場(chǎng)合：能承受顛覆力矩,,(4) 三角形和平面導(dǎo)軌組合導(dǎo)軌,特點(diǎn)：兼有導(dǎo)向性和剛性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便。 缺陷：不能承受顛覆力矩 應(yīng)用場(chǎng)合：只有鉛垂方向（向下）力,,（5）燕尾形導(dǎo)軌及其組合,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊高度小、摩擦力大，制造不便 缺陷：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差 應(yīng)用場(chǎng)合:運(yùn)動(dòng)速度不高、受力不大、高度受限制的場(chǎng)合.,,3導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整,導(dǎo)軌不同的截面的調(diào)整方法： 三角形: 上滑面 自動(dòng)修正； 下滑面 壓板或調(diào)整墊片。 矩形: 分別調(diào)整水平和鉛垂方向的間隙； （修刮壓板或調(diào)整墊片厚度、調(diào)整螺釘） 燕尾形: 同時(shí)調(diào)整水平和鉛垂方向； （鑲條或

25、墊片厚度、調(diào)整螺釘） 圓形: 不能調(diào)整。,,,,,,,4導(dǎo)軌副的材料,不同情況下摩擦系數(shù),有潤滑 無潤滑 鋼-鑄鐵 0.05-0.15 0.3-0.3 鋼-黃銅 0.03 0.19 鋼-青銅 0.1-0.15 0.15-0.18 鋼-鋁 0.02 0.17 鑄鐵-青銅 0.16 0.28 黃銅-黃銅 0.02 0.17 鋁-鋼 0.02 0.3 聚四氟乙烯 0.04（自潤滑）,5提高導(dǎo)軌副耐磨性的措施,影響因素：摩擦系數(shù) （材料，潤滑） 摩擦力 （壓力，摩擦系數(shù)） 壓比 （壓力 、接觸面積）

26、 磨損 （表面質(zhì)量 ） 設(shè)計(jì)、制造中采取的措施： 結(jié)構(gòu)、材料、熱處理、加工質(zhì)量。,（1）選擇導(dǎo)軌材料和材料搭配,材料：鑄鐵、鋼、有色金屬、塑料 鑄鐵 耐磨、減振、熱穩(wěn)定、易加工和低成本 鋼 耐磨性好 （45、40Cr、20Cr、20CrMoTi、15） HRC52-58 HRC56-62 有色金屬耐磨性（防銹） 黃銅 錫青銅 鋅合金 鋁青銅 鑄鋁 塑料 耐磨性 環(huán)氧樹脂 聚四氟乙烯（摩擦系數(shù)小） 搭配： 支承導(dǎo)軌材料 動(dòng)導(dǎo)軌材料 鑄鐵 鑄鐵、有色金屬、塑料 淬火鑄鐵 鑄鐵 淬火鋼 30、40 （

27、多用于圓柱導(dǎo)軌） 20Cr 40Cr 鑄鐵（TH200 TH300）或 青銅,（2）合理熱處理的措施,動(dòng)靜導(dǎo)軌熱處理后的 硬度差 20-40HB 。 中碳鋼 45、40Cr HRC52-58。 低碳鋼 20Cr、20CrMoTi、15 HRC56-62。 淬硬層（磨后）不低于1.5毫米。,（3）提高加工質(zhì)量措施,提高導(dǎo)軌加工精度 直線度（水平面、鉛垂面）平行度（扭曲度） 改善導(dǎo)軌表面粗糙度。,（4）結(jié)構(gòu)措施,鑲裝導(dǎo)軌 鑲鋼導(dǎo)軌、鑲裝塑料導(dǎo)軌、鑲裝有色金屬導(dǎo)軌 減小比壓 減輕運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量、增大導(dǎo)軌支承面積 卸荷結(jié)構(gòu) 承載和導(dǎo)向作用面分開

28、。,,鑲裝導(dǎo)軌 1-鋼導(dǎo)軌 2-機(jī)身、機(jī)架,,卸荷導(dǎo)軌 3、5和6導(dǎo)向面 2、4、5承載面,2.3 旋轉(zhuǎn)支承的選擇和設(shè)計(jì),1.旋轉(zhuǎn)支承的作用 對(duì)旋轉(zhuǎn)部件起支承和導(dǎo)向（限制運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與方向）作用。 2.旋轉(zhuǎn)支承的基本要求 方向精度、置中精度、摩擦力矩、載荷大小、溫度影響、耐磨性、抗振性、成本。 3.旋轉(zhuǎn)支承的種類 按摩擦性質(zhì)分類：(1)滑動(dòng)摩擦 (2)滾動(dòng)摩擦 (3)流體介質(zhì)支承 (4)彈性支承,2.3.1 旋轉(zhuǎn)支承的基本要求,(1)置中精度（最大中心誤差） (2) 方向精度（軸的最大偏角） (3) 摩擦力矩 (4)載荷大小 (5)溫度影響 (6)耐磨性 (7)抗振性 (8

29、)成本,,,2.3.2 旋轉(zhuǎn)支承的種類,(1)滑動(dòng)摩擦 (2)滾動(dòng)摩擦 (3)流體介質(zhì)支承 (4)彈性支承,,2.3.3 圓柱支承,（1）摩擦力 （2）方向精度和置中精度 （3）溫度影響,圓柱支承結(jié)構(gòu),運(yùn)動(dòng)式圓柱支承結(jié)構(gòu) 半運(yùn)動(dòng)式圓柱支承結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：較高的運(yùn)動(dòng)精度和置中精度；較大的承載能力。,（1）摩擦力,,,,,,圓柱 頸向載荷 軸向載荷 球面軸向載荷,（2）方向精度和置中精度,置中精度：任何截面上運(yùn)動(dòng)件中心與支承件中心產(chǎn)生的最大中心之間的偏差程度 方向精度：運(yùn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其軸線與支承件軸線產(chǎn)生的傾向程度,（3）溫度影響,線膨脹系數(shù) （材料搭配）: 淬火鋼 0.000 0

30、12/ 鑄鐵 0.000 0104/ 合金鋼 0.000 020/ 黃銅0.000 0192/ ,,,,圓錐支承 填入式滾動(dòng)支承,2.4軸系部件設(shè)計(jì),1 軸系設(shè)計(jì)基本要求 1)旋轉(zhuǎn)精度 2)剛度軸系的剛度 3)抗振性 (強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)) 4)熱變形 5)軸上零件的布置 2 軸系的軸承選擇 1）標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承 2）非標(biāo)滾動(dòng)軸承 3）靜壓軸承（動(dòng)壓軸承、靜動(dòng)壓軸承） 3 提高軸系抗振性的措施 1）提高軸系的旋轉(zhuǎn)精度 2）提高軸系組件的抗振性 3）采取溫度控制,軸系設(shè)計(jì)基本要求,,1)旋轉(zhuǎn)精度 2)剛度軸系的剛度 3)抗振性 (強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)) 4)熱變形 5)軸上零件的布置,1)旋轉(zhuǎn)精度

31、,旋轉(zhuǎn)精度是指在裝配之后，在無負(fù)載、低速旋轉(zhuǎn)的條件下，軸前端的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)量。 原因：其大小取決于軸系各組成零件及支承部件的 制造精度與裝配調(diào)整精度。 危害：影響軸系運(yùn)動(dòng)精度。 措施：提高零件制造精度和裝配精度。 在工作轉(zhuǎn)速下，其旋轉(zhuǎn)精度即它的運(yùn)動(dòng)精度取決于其轉(zhuǎn)速、軸承性能以及軸系的動(dòng)平衡狀態(tài)。,2)剛度軸系的剛度,原因： 載荷為彎矩、轉(zhuǎn)矩時(shí)。相應(yīng)的變形量為撓度、扭轉(zhuǎn)角，其剛度為抗彎剛度和抗扭剛度。軸系受載荷為徑向力(如帶輪、齒輪上承受的徑向力)時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。 危害：引起擾度或轉(zhuǎn)角誤差，影響傳動(dòng)精度或位精度。 措施：必須進(jìn)行剛度驗(yàn)算。,3)抗振性,軸系的振動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)迫振

32、動(dòng)和自激振動(dòng)兩種形式。 原因：有軸系組件質(zhì)量不勻引起的不平衡、軸的剛度及單向受力等； 危害：直接影響旋轉(zhuǎn)精度和軸承壽命。影響傳動(dòng)精度和位置精度。 措施：對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的軸系必須以提高其靜剛度、動(dòng)剛度、增大軸系阻尼比等措施來提高軸系的動(dòng)態(tài)性能，特別是抗振性。,4)熱變形,原因：軸系的受熱會(huì)使軸伸長(zhǎng)或使軸系零件間隙發(fā)生變化。 危害：影響整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、旋轉(zhuǎn)精度及位置精度。 又由于溫度的上升會(huì)使?jié)櫥偷恼扯劝l(fā)生變化，使滑動(dòng)或滾動(dòng)軸承的承載能力降低。 措施：因此應(yīng)采取措施將軸系部件的溫升限制在一定范圍之內(nèi)。,5)軸上零件的布置,原因：軸上傳動(dòng)件的布置是否合理對(duì)軸的受力變形、熱變形及振動(dòng)影響較大

33、。 危害：影響主軸前端運(yùn)動(dòng)精度和位置精度。 措施：作受力分析，合理布置軸上零件位置和采用卸荷結(jié)構(gòu)。,(2) 軸系的軸承選擇,1）標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承 深溝球軸承、雙列向心短圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力軸承。 2）非標(biāo)滾動(dòng)軸承 3）靜壓軸承（動(dòng)壓軸承、靜動(dòng)壓軸承）,(1)提高軸系的旋轉(zhuǎn)精度,軸承(如主軸)的旋轉(zhuǎn)精度中的徑向跳動(dòng)主要原因： 被測(cè)表面的幾何形狀誤差； 被測(cè)表面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的偏心； 旋轉(zhuǎn)軸線在旋轉(zhuǎn)過程中的徑向漂移等因素引起。,軸系軸端的軸向竄動(dòng)主要原因： 被測(cè)端面的幾何形狀誤差； 被測(cè)端面對(duì)軸心線的不垂直度； 旋轉(zhuǎn)軸線的軸向竄動(dòng)

34、。,提高其旋轉(zhuǎn)精度的主要措施有： 提高軸頸與架體(或箱體)支承的加工精度； 用選配法提高軸承裝配與預(yù)緊精度； 軸系組件裝配后對(duì)輸出端軸的外徑、端面及內(nèi)孔通過互為基準(zhǔn)進(jìn)行精加工。,(2)提高軸系組件的抗振性 軸系組件有強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)，前者由軸系組件的不平衡、齒輪及帶輪質(zhì)量分布不均勻以及負(fù)載變化引起的，后者是由傳動(dòng)系統(tǒng)本身的失穩(wěn)引起的。 提高其抗振性的主要措施有： 提高軸系組件的固有振動(dòng)頻率、剛度和阻尼。 對(duì)軸系的主要零部件均應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡，選用傳動(dòng)平穩(wěn)的傳動(dòng)件、對(duì)軸承進(jìn)行合理預(yù)緊等。 采用吸振、隔振和消振裝置。,（3）采取溫度控制，減少軸系組件熱變形的影響。

35、 合理選用軸承類型和精度。 并提高相關(guān)制造和裝配的質(zhì)量。 采取適當(dāng)?shù)臐櫥绞娇山档洼S承的溫升。 采用熱隔離、熱源冷昂和熱平衡方法以降低溫度的升高，防止軸系組件的熱變形。,2.5 機(jī)架與箱體部件設(shè)計(jì),機(jī)座或機(jī)架的作用及基本要求 機(jī)座或機(jī)架設(shè)計(jì)要點(diǎn),2.5.1機(jī)座或機(jī)架的作用及基本要求,1 作用 支承其他零件（重力和工作載荷）、各零件的安裝基準(zhǔn)（保證各零件之間的相對(duì)位置） 2 特點(diǎn) 尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工面多、精度高,3 要求： （1） 靜剛度、動(dòng)剛度（抗震性）要求 提高靜剛度 增加阻尼 減少質(zhì)量（提高固有頻率） 隔振措施,（2）熱變形 控制環(huán)境溫度、控制熱源（減少發(fā)熱和加強(qiáng)散熱）、

36、減少摩擦 采用熱對(duì)稱（變形對(duì)稱） 采用熱平衡，減少各處的溫差。 （3）穩(wěn)定性（精度保持性） 自然時(shí)效、人工時(shí)效。 （4）結(jié)構(gòu)工藝性 （5）人機(jī)工程 （6）對(duì)環(huán)境的影響,3執(zhí)行元件的選擇,執(zhí)行元件的要求 （可控性、可與計(jì)算機(jī)接口聯(lián)接） 轉(zhuǎn)角可控、 執(zhí)行元件的種類 執(zhí)行元件的選擇 執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)及其接口,2.5.2 機(jī)座或機(jī)架設(shè)計(jì)要點(diǎn),一、鑄造機(jī)座 （1）提高本身的剛度 合理選擇截面形狀和尺寸 合理布置肋板和加強(qiáng)筋 合理開孔或加蓋,肋板和加強(qiáng)肋形式,（2）提高接觸剛度 表面粗糙度、加筋板等,（3）機(jī)座的模型剛度試驗(yàn)或計(jì)算 用機(jī)座縮小的模型做剛度試驗(yàn) 用有限元分析計(jì)算機(jī)座的剛度及動(dòng)態(tài)特性 （4）結(jié)

37、構(gòu)工藝性,結(jié)構(gòu)工藝性,（5）材料 鑄鐵 鋼 其他材料（花崗巖、大理石、陶瓷等）,二、焊接件 鋼板、角鋼、型鋼等焊接而成 三、鋁合金型材 用鋁合金型材與連接件組合而成,3執(zhí)行元件的選擇,執(zhí)行元件的要求 執(zhí)行元件的種類 執(zhí)行元件的特點(diǎn)選擇 執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)及其接口,執(zhí)行元件的要求,電可控性 （角位移、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等） （應(yīng)用電壓、電流、脈沖控制等） 可與計(jì)算機(jī)接口聯(lián)接（宜于計(jì)算機(jī)連接） 響應(yīng)迅速、反應(yīng)靈敏（慣性小 動(dòng)力大） 體積小重量輕 便于安裝與維修,執(zhí)行元件的種類,電氣式 電磁式 電動(dòng)機(jī) 伺服電機(jī)（交流、直流 ） 步進(jìn)電機(jī) 變頻電機(jī)

38、 力矩電機(jī) 電磁鐵 其他 壓電元件、雙金屬片、形狀記憶合金 液壓式 液壓缸、液壓馬達(dá) 氣壓式 氣缸、氣壓馬達(dá),執(zhí)行元件的特點(diǎn)與選擇 伺服電機(jī)（交流） 角位移控制、恒轉(zhuǎn)速控制、恒轉(zhuǎn)矩控制 （可雙目標(biāo)控制） （低速大轉(zhuǎn)矩、高速恒功率 ） 步進(jìn)電機(jī) 角位移控制（低速大轉(zhuǎn)矩） 變頻電機(jī) 恒轉(zhuǎn)速控 （低速恒轉(zhuǎn)矩，高速恒功率） 力矩電機(jī) 恒線速度控制（恒轉(zhuǎn)矩）,常用可控電機(jī)的特點(diǎn)與選擇,執(zhí)行元件的接口與驅(qū)動(dòng),弱電與強(qiáng)電的連接,4 控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)的種類 控制系統(tǒng)的選擇 檢測(cè)傳感器性能特點(diǎn)、選用及微機(jī)接口,4.1控制

39、系統(tǒng)的種類,LPC可編程控制器 單片機(jī) （有嵌入式） 工業(yè)微機(jī)（工控機(jī)、有嵌入式） 數(shù)控箱（專用控制器）,4.2控制系統(tǒng)選擇,（1） 控制器選擇 PLC可編程控制器 簡(jiǎn)單邏輯控制 單片機(jī) 大批量生產(chǎn) 微機(jī) 復(fù)雜控制 （復(fù)雜計(jì)算、智能控制、圖形顯示、 高速、大容量控制、友好界面）,(2) 單片機(jī)系統(tǒng),（4）微機(jī)控制系統(tǒng)組成,（3）微機(jī)系統(tǒng)輸入輸出的可靠性,（4）微機(jī)、接口、驅(qū)動(dòng),DI （開關(guān)量輸入） 接按鈕、開關(guān)等 DO （開關(guān)量輸出） 電磁鐵、電磁閥線圈、 步進(jìn)電機(jī)等 AI ( AD 轉(zhuǎn)換） 模擬量 傳感器 AO （DA轉(zhuǎn)換 ）

40、 模擬量輸出控制 （伺服、變頻 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等） 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器 計(jì)脈沖數(shù) 、脈沖發(fā)生、 脈沖寬度,輸出接口卡,微機(jī)輸出接口弱電/強(qiáng)電連接,微機(jī)模擬量輸出接口,4.3微機(jī)模擬量輸入接口,檢測(cè)元件的要求 傳感器的（檢測(cè)元件）種類 （1）開關(guān)量傳感器 （2）模擬量傳感器 （3）數(shù)字量傳感器,輸入接口卡,5系統(tǒng)特性分析,一般是高階系統(tǒng) 一階閉環(huán)系統(tǒng)（沒有慣性、沒有阻尼、剛度無窮大） 實(shí)際情況可做到：慣性很小、剛度非常大、有阻尼、固有頻率很高 （1）系統(tǒng)的響應(yīng) 輸入輸出特性（系統(tǒng)的響應(yīng)） （2）系統(tǒng)的傳遞函數(shù),,,,,系統(tǒng)的傳遞函數(shù),,（3）一階系統(tǒng),,（4）二階

41、系統(tǒng),,初始條件：y(0)=y(0)=0，拉氏變換得：,,得傳遞函數(shù)：,,標(biāo)準(zhǔn)形式：,,,,n 系統(tǒng)無阻尼固有頻率 系統(tǒng)阻尼比 K 系統(tǒng)各傳遞系數(shù)（比例系數(shù)、放大倍數(shù)）之積 TM 系統(tǒng)時(shí)間常數(shù),1 1,,（過阻尼）系統(tǒng)穩(wěn)定,2 =1,,（臨界阻尼）臨界狀態(tài),3 1<<1,,（欠阻尼）衰減阻尼,系統(tǒng)穩(wěn)定,有超調(diào)。 小響應(yīng)速度快，但超調(diào)量大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)的平穩(wěn)性差。,4 =0,,（無阻尼）系統(tǒng)處于穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，單位階躍函數(shù)的響應(yīng)為等幅振動(dòng)，共振頻率為n。 一般超調(diào)量1.525% 取0.40.8 5,5 傳遞函數(shù)的極點(diǎn)與零點(diǎn) 傳遞函數(shù)分子多項(xiàng)式的根稱為零點(diǎn)；Zi(I=1,2,m)。傳

42、遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的根稱為極點(diǎn)；Pi(I=1,2,n)。則傳遞函數(shù)寫為：,,分母多項(xiàng)式,,稱為系統(tǒng)的特征方程，其根稱為特征根，與上述極點(diǎn)是一致的，反映了系統(tǒng)的共振點(diǎn)。 注：為簡(jiǎn)化系統(tǒng)，一般將高階系統(tǒng)簡(jiǎn)化成二階系統(tǒng)，來近似討論或估計(jì)系統(tǒng)的性能。,靜態(tài)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 機(jī)電一體化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和安全性設(shè)計(jì),6.機(jī)電結(jié)合分析,穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的概念,機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的設(shè)計(jì)過程是機(jī)電參數(shù)相互匹配，即機(jī)電有機(jī)結(jié)合的過程。 機(jī)電伺服系統(tǒng)是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。,轉(zhuǎn)速 、位移、加速度、功率、轉(zhuǎn)矩；增益、驅(qū)動(dòng)電流 ； 機(jī)械機(jī)構(gòu)、電路

43、與控制器、軟件（控制機(jī)理） 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) （系統(tǒng)穩(wěn)定性、響應(yīng)快速性、震蕩等） 設(shè)計(jì)校正補(bǔ)償裝置，使系統(tǒng)滿足動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)要求，通常要進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，或輔助設(shè)計(jì),初步方案 穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)(機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣原理、監(jiān)控軟件) 系統(tǒng)的輸出運(yùn)動(dòng)參數(shù)達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）； 執(zhí)行元件(如電動(dòng)機(jī))的匹配選型； 各主要元部件的選擇與控制電路設(shè)計(jì)，并為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中的校正補(bǔ)償裝置留有余地。,6.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法,負(fù)載分析 執(zhí)行元件的匹配選擇 減速比的匹配與各級(jí)減速比的分配 傳感器、接口電路、放大器等匹配選擇和設(shè)計(jì) 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和主諧振頻率的計(jì)算,6.1.1典型載荷分析,（1）典型載荷 所謂典型負(fù)

44、載： 慣性負(fù)載;（與加速度或角加速度成比例） 外力負(fù)載; （變化或恒定的力或轉(zhuǎn)矩） 彈性負(fù)載; （與位移或轉(zhuǎn)角成比例） 摩擦負(fù)載(滑動(dòng)摩擦負(fù)載、黏性摩擦負(fù)載、滾動(dòng)摩擦負(fù)載等)。（與速度或轉(zhuǎn)速成比例） 實(shí)際系統(tǒng)負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一定均包含上述所有負(fù)載項(xiàng)目。,(2) 載荷的等效換算,Fj 阻力（負(fù)載） Tj 轉(zhuǎn)矩 Mi 工作臺(tái)質(zhì)量 Vi 工作臺(tái)速度 Jj 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ni 轉(zhuǎn)速,1) 求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 系統(tǒng)總動(dòng)能：,2) 求等效轉(zhuǎn)矩 時(shí)間t內(nèi)系統(tǒng)做的總功：,因此，得到：,電機(jī)輸出軸上的總動(dòng)能：,工程上用轉(zhuǎn)速計(jì)算：,t時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)角：,執(zhí)行元件所做的功：,所以，得：,工程上用轉(zhuǎn)矩計(jì)算

45、：,計(jì)算注意事項(xiàng)：,1理論公式單位 kg m s制。 2工程上轉(zhuǎn)速n用 rmp (轉(zhuǎn)/分)。 3模數(shù)單位一般采用mm計(jì)算。 4 單位為rad/s。,3）計(jì)算實(shí)例,已知：M=400kg F=800N Jm=4x10-5kgm2 JI=4x10-5kgm2 JII=4x10-5kgm2 TL=4Nm Z1=20 Z2=40 m=1,求: 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 等效轉(zhuǎn)矩,,,,,1）求Jmeq,2)求 Tmeq,已知：M=400kg F=800N ,Jm=4x10-5kgm2 , JI=4x10-5kgm2 , JII=4x10-5kgm2 ,TL=4Nm ,Z1=20, Z2=40,

46、 m=1,6.1.2 執(zhí)行元件匹配選擇,(1) 轉(zhuǎn)矩匹配,考慮傳動(dòng)效率,(2) 功率匹配,過熱驗(yàn)算,過載驗(yàn)算,一般取,小功率伺服系統(tǒng),實(shí)例,Tmeq=2.5Nm Jmeq=3X10-2kgm2 m=50ard/s t =0.5s =0.85,6.1.3減速比選擇與各級(jí)減速比的分配,減速比的選擇： （1）加速度最大 （2）速度最大 (f1 電動(dòng)機(jī)粘性摩擦系數(shù),f2負(fù)載粘性摩擦系數(shù)） （3）轉(zhuǎn)角匹配（位移） （4）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小 （5）對(duì)速度、加速度均有要求 按（1）求 i，再檢驗(yàn)：,各級(jí)轉(zhuǎn)速分配原則：,重量最輕原則 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則,,等模數(shù)，等齒寬（小功率）：

47、,否則：先大后小,等模數(shù)，等齒寬（小功率）,大功率：由大到小,末級(jí)取大，提高最后一個(gè)齒輪的精度,6.1.4傳感器、執(zhí)行元件與接口電路匹配,一、模擬信號(hào) 傳感器接口卡（AD卡） 電壓匹配，阻抗匹配。精度、信噪比。儀表放大器。 接口卡執(zhí)行元件（DA卡） 電流及電壓匹配，功率放大器或電流放大器。 二、脈沖信號(hào) 傳感器輸出接口卡（計(jì)數(shù)器卡） 脈沖整形與放大。整形限幅放大器。 接口卡執(zhí)行元件 （脈寬調(diào)制卡） 脈沖功率放大器或電流放大器 三、數(shù)字信號(hào) TTL電平、CMOS電平（I/O卡） 等各種電平與驅(qū)動(dòng)能力匹配。電壓放大器或功率放大器。,AD轉(zhuǎn)換,D

48、O,DI,DA轉(zhuǎn)換,機(jī)電一體化系統(tǒng)的典型微機(jī)控制系統(tǒng)組成,6.1.5主諧振頻率的計(jì)算,,6.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法,動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)： （1）系統(tǒng)控制方法 （2）校正形式 （3）設(shè)計(jì)校正器 目標(biāo)：使系統(tǒng)滿足動(dòng)態(tài)指標(biāo)的要求而成為穩(wěn)定系統(tǒng)。,6.2.1系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法,上升時(shí)間 延滯時(shí)間 調(diào)整時(shí)間 超調(diào)量,比例調(diào)節(jié)器 積分調(diào)節(jié)器 比例-積分調(diào)節(jié)器 比例-積分-微分調(diào)節(jié)器,1 PID調(diào)節(jié)器,2典型信號(hào)響應(yīng),3系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,一階系統(tǒng)特性 二階系統(tǒng)特性 N階系統(tǒng)特性,,,,,,,n 系統(tǒng)無阻尼固有頻率 系統(tǒng)阻尼比 K 系統(tǒng)各傳遞系數(shù)（比例系數(shù)、放大倍數(shù)）之積 TM 系統(tǒng)時(shí)間常數(shù) 注： 1 1 （過

49、阻尼）系統(tǒng)穩(wěn)定 2 =1 （臨界阻尼）臨界狀態(tài) 3 0<<1 （欠阻尼）衰減阻尼,系統(tǒng)穩(wěn)定,有超調(diào)。 小響應(yīng)速度快，但超調(diào)量大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)的平穩(wěn)性差。 4 =0 （無阻尼）系統(tǒng)處于穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，單位階躍函數(shù)的響應(yīng)為等幅振動(dòng)，共振頻率為n。 一般超調(diào)量1.525% 取0.40.8 5,,,,,傳遞函數(shù)分子多項(xiàng)式的根稱為零點(diǎn)；Zi(I=1,2,m) 傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的根稱為極點(diǎn)；Pi(I=1,2,n) 則傳遞函數(shù)寫為： 分母多項(xiàng)式=0 稱為系統(tǒng)的特征方程，其根稱為特征根，與上述極點(diǎn)是一致的，反映了系統(tǒng)的共振點(diǎn)。 注：為簡(jiǎn)化系統(tǒng)，一般將高階系統(tǒng)簡(jiǎn)化成二階系統(tǒng)，來近似討論或估計(jì)

50、系統(tǒng)的性能。,,6.4 機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和安全性設(shè)計(jì),1.可靠性設(shè)計(jì)的基本概念 在規(guī)定條件下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 任何材料、載荷都是隨機(jī)變量 ，都有可能失效。 用概率理論定量分析產(chǎn)品在工作中的可靠程度。 2.常用指標(biāo) 失效率 可靠度 平均壽命,3提高可靠性措施 （1）元、器件嚴(yán)格篩選 （2）抗干擾措施 （3）自診斷和自糾錯(cuò)技術(shù) （4）容錯(cuò)和冗余技術(shù) （5）軟件可靠性技術(shù),二 安全性設(shè)計(jì),（1）元、器件嚴(yán)格篩選,,（2）抗干擾措施,,（3）自診斷和自糾錯(cuò)技術(shù),,（4）容錯(cuò)和冗余技術(shù),,（5）軟件可靠性技術(shù),,7.數(shù)字控制方法,數(shù)字PID 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,7.1. 數(shù)

51、字PID控制算法,PID控制算法的優(yōu)越性：,c.算法簡(jiǎn)單，易于掌握；,a.P、I、D三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化配置， 兼顧了動(dòng)態(tài)過程的現(xiàn)在、過去 與將來的信息，使動(dòng)態(tài)過程快速、 平穩(wěn)和準(zhǔn)確；,b.適應(yīng)性好，魯棒性強(qiáng)；,理想PID控制算法,連續(xù)形式,離散等效：以求和替代積分，向后差分替代微分,位置算式,理想PID的遞推算式,向后差分法離散化,理想PID的增量差分形式,其中,實(shí)際微分PID控制算法,實(shí)際微分PID的一種連續(xù)形式,理想微分PID的不足：,（1）干擾作用下機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁,（2）微分輸出常越限,不能充分發(fā)揮作用,增量式PID控制算法,實(shí)際微分的離散化,,差分形式,,理想微分PID與實(shí)際微分PID階躍響

52、應(yīng)對(duì)比,,實(shí)際微分PID與理想微分PID對(duì)比,,（1）理想微分PID算法的微分作用僅局限于一個(gè)采樣周期有一個(gè)大幅度的輸出，在實(shí)際使用這會(huì)產(chǎn)生兩方面的問題。一是控制輸出可能超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)或D/A轉(zhuǎn)換的上下限，二是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度可能跟不上，無法在短時(shí)間內(nèi)跟蹤這種較大的微分輸出。這樣在大的干擾作用情況下，一方面會(huì)使算法中的微分不能充分發(fā)揮作用，另一方面也會(huì)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)大的沖擊作用。相反地，實(shí)際微分PID算法由于慣性濾波的存在，使微分作用可持續(xù)多個(gè)采樣周期，有效地避免了上述問題的產(chǎn)生，因而具有更好的控制性能。,（2）由于微分對(duì)高頻信號(hào)具有放大作用，采用理想微分容易在系統(tǒng)中引入高頻的干擾，引起執(zhí)

53、行機(jī)構(gòu)的頻繁動(dòng)作，降低機(jī)構(gòu)的使用壽命。而實(shí)際微分PID算法中包含有一階慣性環(huán)節(jié)，具有低通濾波的能力，抗干擾能力較強(qiáng)。,其它形式的實(shí)際微分PID,,手動(dòng)/自動(dòng)跟蹤與無擾動(dòng)切換,,（1）自動(dòng)到手動(dòng),主要由手動(dòng)操作器的硬件實(shí)現(xiàn),手動(dòng)操作器：自動(dòng)狀態(tài)下----跟隨器,切換過程中----保持器,手動(dòng)狀態(tài)下----操作器,（2）手動(dòng)到自動(dòng),起主要作用的是計(jì)算機(jī)PID算法的軟件,需硬件支持，采樣手動(dòng)器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的所謂閥位值 ，即獲得,手動(dòng)/自動(dòng)跟蹤與無擾動(dòng)切換（續(xù)）,,（2）手動(dòng)到自動(dòng),目的：使,手動(dòng)狀態(tài)下：使算法中,等歷史狀態(tài)清零,切換過程中：目的使,1）SP跟蹤PV：完全無擾，缺點(diǎn)SP須重新設(shè)定,2

54、）SP不跟蹤PV ：無須重設(shè)SP,切自動(dòng)時(shí)偏差不能過大，以利減小切換擾動(dòng),7.1 數(shù)字PID算法的改進(jìn),常用改進(jìn)算法： 積分分離算法 抗積分飽和算法 微分項(xiàng)改進(jìn) 帶死區(qū)的算法,,積分分離算法,,,現(xiàn)象：一般PID,當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變?cè)O(shè)定值時(shí)，由于短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大的偏差，加上系統(tǒng)本身具有的慣性和滯后，在積分的作用下，將引起系統(tǒng)過量的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。,積分的主要作用：在控制的后期消除穩(wěn)態(tài)偏差,普通分離算法：大偏差時(shí)不積分,當(dāng) 時(shí)，采用PID控制 當(dāng) 時(shí)，采用PD控制,積分分離值的確定原則,,圖9-3 不同積分分離值下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線,,變速積分,,,,,,,0,B,A+B,-B,-A-

55、B,,,e(k),t,PID,變速積分,變速積分,PD,PD,抗積分飽和措施,,現(xiàn)象：由于控制輸出與被控量不是一一對(duì)應(yīng)的，控制輸出可能達(dá)到限幅值，持續(xù)的積分作用可能使輸出進(jìn)一步超限，此時(shí)系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，當(dāng)需要控制量返回正常值時(shí)，無法及時(shí)“回頭”，使控制品質(zhì)變差 。,抗積分飽和算法：輸出限幅，輸出超限時(shí)不積分,當(dāng) 時(shí)，采用PD控制 當(dāng) 時(shí)，采用PD控制 其他情況，正常的PID控制,串級(jí)系統(tǒng)抗積分飽和,,副調(diào)節(jié)器輸出達(dá)到限幅值時(shí)，主調(diào)節(jié)器輸出可能處于正常狀態(tài)，此時(shí)仍存在積分飽和現(xiàn)象。,串級(jí)抗積分飽和：主調(diào)節(jié)器抗飽和根據(jù)副調(diào)節(jié)器輸出是否越限。,抗積分飽和與積分分離的對(duì)比,相同：某種狀態(tài)下，

56、切除積分作用。,不同：抗積分飽和根據(jù)最后的控制輸出越限狀態(tài)； 積分分離根據(jù)偏差是否超出預(yù)設(shè)的分離值。,微分項(xiàng)的改進(jìn),,實(shí)質(zhì)：通過低通濾波，克服微分對(duì)高頻干擾敏感的不足。,措施： 1. 實(shí)際微分算法； 2. 對(duì)微分輸入項(xiàng)進(jìn)行低通濾波； 如均值濾波、去極值濾波、限幅濾波等 3. 微分先行算法： 只對(duì)被控量進(jìn)行微分 不適用于副調(diào)節(jié)器,帶死區(qū)的算法,,注意：死區(qū)是一個(gè)非線性環(huán)節(jié)，不能象線性環(huán)節(jié)一樣隨便移到PID控制器的后面,,具有回差的控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的過程響應(yīng)曲線,7.2 數(shù)字PID參數(shù)的整定7,理論整定方法：依賴于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型； 仿真尋優(yōu)方法 工程整

57、定方法：近似的經(jīng)驗(yàn)方法，不依賴模型。 擴(kuò)充臨界比例帶法(下表) 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法,擴(kuò)充臨界比例帶法,擴(kuò)充臨界比例帶法是模擬調(diào)節(jié)器中使用的臨界比例帶法（也稱穩(wěn)定邊界法）的擴(kuò)充，是一種閉環(huán)整定的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)方法。按該方法整定PID參數(shù)的步驟如下： （1）選擇一個(gè)足夠短的采樣周期 。所謂足夠短，具體地說就是采樣周期選擇為對(duì)的純滯后時(shí)間的1/10以下。 （2）將數(shù)字PID控制器設(shè)定為純比例控制，并逐步減小比例帶 （ ），使閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生臨界振蕩。此時(shí)的比例帶和振蕩周期稱為臨界比例帶 和臨界振蕩周期 。,,,,,,,（3）選定控制度。所謂控制度，就是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將DDC的控制效果與模

58、擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較?？刂菩Ч脑u(píng)價(jià)函數(shù)通常采用 （ 最小的誤差平方積分）表示。 控制度（22） 實(shí)際應(yīng)用中并不需要計(jì)算出兩個(gè)誤差的平方積分，控制度僅表示控制效果的物理概念。例如，當(dāng)控制度為1.05時(shí)，就是指DDC控制與模擬控制效果基本相同；控制度為2.0時(shí)，是指DDC控制比模擬控制效果差。 （4）根據(jù)選定的控制度查表1，求得 的值。 （5）按求得的整定參數(shù)投入運(yùn)行，在投運(yùn)中觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果。,,,,7.3 模糊控制技術(shù)基礎(chǔ),,（1） 把精確量(一般是系統(tǒng)的誤差及誤差變化率)轉(zhuǎn)化成模糊量； （2） 按總結(jié)的語言規(guī)則（如圖9-13的規(guī)則庫中）

59、進(jìn)行模糊推理； （3） 將推理的結(jié)果從模糊量轉(zhuǎn)化成可以用于實(shí)際控制的精確量。,7.3.1 模糊控制器的輸入輸出變量,,1. 模糊控制器的輸入、輸出變量：,模糊控制器的輸入變量通常取誤差E、 誤差的變化EC，構(gòu)成二維模糊控制器,2. 描述輸入和輸出變量的詞集,負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大,NB，NM，NS，O，PS，PM，PB,特別地誤差變量的詞集,負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，負(fù)零，正零，正小，正中，正大,NB，NM，NS，NO，PO，PS，PM，PB,7.3.1 模糊控制器的輸入輸出變量(續(xù)）,,3. 變量的模糊化,基本論域：某個(gè)變量變化的實(shí)際范圍,誤差的基本論域?yàn)? ， ,誤差變化的基本論域

60、為 ， ,輸出變量的基本論域?yàn)? ， ,變量的模糊子集論域,基本論域到模糊子集論域的轉(zhuǎn)換公式,7.3.1 模糊控制器的輸入輸出變量(續(xù)）,,3. 變量的模糊化,E和EC的論域： -6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6,控制量U的論域： -7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，7,4. 隸屬度,隸屬度：描述某個(gè)確定量隸屬于某個(gè)模糊語言變量的程度,模糊控制中變量的隸屬度度常采用正態(tài)型,模糊變量E的賦制值表,,模糊變量EC的賦制值表,,模糊變量U的賦制值表,,7.3.2 建立模糊控制規(guī)則,,條件語句的基本類型： if A or B and

61、C or D then E,7.3.3 模糊關(guān)系與模糊推理,,以if A then B類型為例,例,,7.3.3 模糊關(guān)系與模糊推理（續(xù)）,,7.3.3 模糊關(guān)系與模糊推理（續(xù)）7,,“ ”為取小運(yùn)算，“ ”為取大運(yùn)算,7.3.4 模糊判決,,1. 最大隸屬度法,2. 加權(quán)平均判決法,7.3.5 模糊控制表,,7.3.6 確定實(shí)際控制量,,9.3.7 模糊控制算法的工程實(shí)現(xiàn),1. 查表法,2. 軟件模糊推理法,3. 模糊控制器專用芯片,8設(shè)計(jì)實(shí)例,（1）伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) （2）檢測(cè)設(shè)備 （3）加工設(shè)備,設(shè)計(jì)實(shí)例：1伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì),步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)，要求脈沖當(dāng)量為0.005mm。 取步進(jìn)

62、電機(jī)的步距角1.8度（每轉(zhuǎn)200步）絲杠導(dǎo)程初取p=6毫米 1 計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的減速比,2 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的級(jí)數(shù) 按圖，取 n=2,3 確定各級(jí)傳動(dòng)比：i1,i2,4 計(jì)算系統(tǒng)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,已知： M=400kg F=800N ,Jm=4x10-5kgm2 , JI=4x10-5kgm2 , JII=4x10-5kgm2 , TL=4Nm ,Z1=20, Z2=40, m=1 。,求Jmeq,求 Tmeq,已知：M=400kg F=800N ,Jm=4x10-5kgm2 , JI=4x10-5kgm2 , JII=4x10-5kgm2 ,TL=4Nm ,Z1=20, Z2=40, m=1,5 計(jì)

63、算電機(jī)必須的驅(qū)動(dòng)扭矩 6 選擇電機(jī)型號(hào),選110BF003型步進(jìn)電機(jī)：,2檢測(cè)設(shè)備,設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 加工基準(zhǔn) 檢測(cè)基準(zhǔn),3加工設(shè)備,,8.2機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案分析,1. 車床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（C620),2.設(shè)計(jì)計(jì)算 主要有： （1）主軸； （2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； （3）刀架； （4）刀補(bǔ)、間隙補(bǔ)償、顯示、診斷等,3.機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)匹配計(jì)算,（1）切削負(fù)載 主切削力 Fx= Fy=,（2）摩擦阻力 （3）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算,（4）絲杠摩擦阻力 =0,（5）等效負(fù)載阻力矩,（7）電機(jī)軸總轉(zhuǎn)矩 K=1.2-2 （8）步進(jìn)電機(jī)選擇,（9）滾珠絲杠校核 1）承載能力校核,2）壓桿穩(wěn)定性計(jì)算,3）剛度驗(yàn)算,