什么是机电一体化(机电一体化技术是什么?)
本文摘要: 什么是机电一体化(机电一体化技术是什么?)机电一体化技术是一门进步中的边缘学科技术,是依据生产实质需要,在传统技术的基础上,与一些新技术相结合而进步起来的多学科

啥是机电一体化(机电一体化技术是什么?)机电一体化技术是一门进步中的边缘学科技术,是依据生产实质需要,在传统技术的基础上,与一些新技术相结合而进步起来的多学科技术范围综合交叉的技术密集型系统工程。其中,机械技术是机电一体化技术的基础。

伴随高新技术引入机械行业,机械技术面临着挑战和变革。在机电一体化商品中,它不再是单一地完成系统间的连接,它既是系统控制的对象,也是达成系统行为的实行装置,因此机械系统的设计对于机电一体化管理软件的结构、重量、体积、动态性能、耐用性等诸方面均有要紧影响。机械系统技术的着眼点在于怎么样与机电一体化的技术进步相适应,综合借助其他高新技术达成机械结构、材料、性能上的变革,满足降低重量、缩小体积、提升精度、提升刚度、改变性能的需要。

机电一体化管理软件的机械结构主要包括实行机构、传动机构和支承部件。在机械系统设计时,除考虑通常机械设计需要外,还需要考虑机械结构原因与整个伺服系统的性能参数、电气参数的匹配,以获得好的伺服性能。

1、机电一体化对机械系统的基本需要

机电一体化商品中的机械系统主要包括支撑、传动、实行机构等,通常由减速装置、丝杆螺母副、涡轮蜗杆副等各种线性传动部件及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支撑部件、螺旋支撑部件、轴系及机架等机构组成。机电一体化管理软件的机械系统与普通的机械系统相比,除需要较高的制造精度外,还应具备好的动态响应特质,即迅速响应和好的稳定性。

1、高精度

精度直接影响商品的水平,特别对于机电一体化商品,其技术性能、工艺水平和功能上都比一般的机械商品有非常大的提升,因此对机电�D体化机械系统的精度提除去更高的需要。假如机械系统的精度难以满足需要,则无论机电�D体化商品其它系统工作再精确,也没办法完成其预定的机械操作。

2、迅速响应

机电一体化管理软件中既有高速的信息处置单元,也有慢速的机械单元,机电一体化管理软件的迅速响应即是需要机械系统从接到指令到开始实行指令指定的任务之间的时间间隔短。如此系统才能精确地完成预定的任务需要,且控制系统也才能准时依据机械系统的运行状况得到信息,下达指令,使其准确地完成任务。

3、好的稳定性

机电一体化管理软件需要其机械装置在温度、振动等外面干扰有哪些用途下依旧可以正常稳定的工作。既系统抵御外面环境的影响,适应环境和抗干扰能力强。

简而言之,就是“稳、准、快”。除此之外,还须有较大的刚度、好的靠谱性、重量轻、体积小、寿命长等需要。

为确保机械系统的上述特质,在设计中一般提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率和适合的阻尼比等需要。未达到上述需要,主要从以下几方面采取手段:

1、使用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件。如使用滚珠丝杆副、滚珠导向支撑、动(静)压导向支撑等。

2、缩短传动链,简化主传动系统的机械结构。主传动常使用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杆螺母副连接,以降低中间传动环节。

3、提升传动与支撑刚度。如使用预加紧的办法提升滚珠丝杆副和滚动导轨副的传动与支撑刚度,丝杆的支撑设计中使用二端轴向预紧或预拉伸支撑结构等。

4、使用最好传动比,以达到2提升系统分辨率、降低到实行元件输出轴上的等效转动惯量,尽量提升加速能力。

5、缩小反向死区误差。在进给传动中,一方面使用无间隙且降低摩擦的滚珠丝杆副,预加载荷的双齿轮齿条副等精密机构,另一方面采取消除传动间隙、降低支撑变形等手段。

6、改进支撑及架体的结构设计以提升刚性、降低振动、减少噪声。如使用复合材料等来提升刚度和强度、减轻重量、缩小体积、使结构紧密化,以确保系统的小型化、轻量化、高速化和高靠谱性。

2、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多数机构。

1、传动机构

机电一体化机械系统中的传动机构不止是转速和转矩的变换器,而是已成为伺服系统的一部分,它要依据伺服控制的需要进行选择设计,以满足整个机械系统好的伺服性能。因此传动机构除去要满足传动精度的需要,而且还要满足小型、轻量、高速、低噪声和高靠谱性的需要。

2、导向机构

导向机构有哪些用途是支承和导向,为机械系统中各运动服饰置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障,通常指导轨、轴承等。

3、实行机构

实行机构是用以完成操作任务的直接装置。实行机构依据操作指令的需要在动力源的带动下,完成预定的操作。通常需要它具备较高的灵敏度、精确度,好的重复性和靠谱性。因为计算机的强大功能,使传统的作为动力源的电动机进步为具备动力、变速与实行等多重功能的伺服电动机,从而大大地简化了传动和实行机构。

除以上三部分外,机电一体化管理软件的机械部分一般还包括机座、支架、壳体等。

3、机械系统的设计思想

机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节:静态设计和动态设计。

1、静态设计

静态设计是指依据系统的功能需要,通过研究拟定出机械系统的初步设计策略。该策略只不过一个初步的轮廓,包括系统主要零、部件的类型,各部件之间的联接方法,系统的控制方法,所需能源方法等。

有了初步设计策略后,开始着手按技术需要设计系统的各组成部件的结构、运动关系及参数;零件的材料、结构、制造精度确定;实行元件(如电机)的参数、功率及过载能力的验算;有关元、部件的选择;系统的阻尼配置等。以上称为稳态设计。稳态设计保证了系统的静态特质需要。

2、动态设计

动态设计是研究系统在频率域的特质,是借用静态设计的系统结构,通过打造系统组成各环节的数学模型和推导出系统整体的传递函数,借助自动控制理论的办法求得该系统的频率特质(幅频特质和相频特质)。系统的频率特质体现了系统对不同频率信号的反应,决定了系统的稳定性、最大工作频率和抗干扰能力。

静态设计是忽视了系统自己运动原因和干扰原因的影响状况下进行的商品设计,对于伺服精度和响应速度需要不高的机电一体化管理软件,静态设计就可以满足设计需要。对于精密和高速自动化机电一体化管理软件,环境干扰和系统自己的结构及运动原因对系统产生的影响会非常大,因此需要通过调节各个环节的有关参数,改变系统的动态特质以保证系统的功能需要。动态剖析与设计过程总是会改变前期的部分设计策略,有时甚至会推翻整个策略,需要重新进行静态设计。

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