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时间:2019-09-07

  第六章机电一体化系统 ——机电无机连系阐发取设想 等效动弹惯量的计较 教学:戴小标 机械取能源工程系 第六章 机电一体化系统——机电无机连系阐发取设想 6.1 机电一体化系统的稳态取动态设想内容和考虑的方式 6.2 机电无机连系之一——机电一体化系统的稳态设想考 虑方式 6.2.1典型负载阐发 一、典型负载 二、负载的等效换算 1、等效动弹惯量的计较 2、负载转矩的等效换算 6.2.2 施行元件的婚配选择 6.3机电无机连系之二——机电一体化系统的动态设想考 虑方式 6.4 机电一体化系统的靠得住性设想 等效动弹惯量的计较 环节词等效 动弹惯量 机电一体化系统设想:第六 机电一体化系统稳态设想取阐发——负载阐发(执 行元件选择取校核) 机电一体化机械系统设想:传动系统各级传动 比的最佳分派准绳—等 效动弹惯量最小准绳 (满脚机电系统响应快 要求) 机械道理: 成立机械系 统等效动力 学模子 理论力学: 圆柱体动弹 惯量计较 等效动弹惯量的计较 讲授方针动弹惯量的计较公式 动弹惯量的等效准绳 等效动弹惯量的计较 公式及计较阐发 初步理解课程布局框架 控制动弹惯量及其等效 的阐发和计较方式 理解机电一体化系统中 动弹惯量等效的意义 构成准确的机电一体化 系统稳态设想的思维方 学问方针(控制): 能力目 本质方针:等效动弹惯量的计较 讲授内容 动弹惯量等效的意义 动弹惯量的计较公式 动弹惯量的等效准绳 等效动弹惯量的计较公式及计较阐发 沉点 难点 等效动弹惯量的计较 理论力学和机械道理中进修过, 保留旧有的 思维习惯 大学工科学生 缺乏工程认识和 实践 讲授 方式 等效动弹惯量的计较 采纳对比、反问、提问、归纳等方式建立 框架 动能守恒——系统中所有零部件动能(包罗平移和动弹)总和取等效后的动能(一般为转 动)相等 拓展 视野 通过对比分解理论力学和机电一体化中对公式的分歧要求 正在工程布景上迚行拓展锻炼提炼学问点布局从线: 等效动弹惯量的计较问题的引出 曲流伺服电动机驱动全闭环节制系统例:由曲流伺服电动机驱动的全闭 环系统,如图1所示,检测传感器安拆 正在挪动工做台导轨上。这种体例常用 于不克不及采用大变速比的曲流伺服电动 机或CNC机床的持续切削节制等的驱 动系统中。已知: kgm10 r/min;1200 转子动弹惯量:转数 电机 高速减速比齿轮箱 min; mm60 长度:曲径 滚珠丝杠 导轨摩擦系数:最猛进给速度为: 垂曲工做载荷 程度工做载荷 挪动部件总沉 工做台 垂曲 程度 动间隙惹起的位移失动、由轴向刚度和齿轮传 谐振频次、该机械传动系统的从 问题: 等效动弹惯量的计较等效动弹惯量计较的意义 机械系统设想:成立机械系统等效动力学模子机电一体化系统机械传动系统设想:传动系统各级 传动比的最佳分派准绳—等效动弹惯量最小准绳,满脚 机电系统响应快速的要求 机电一体化系统设想:机电一体化系统稳态设想取 阐发 机电一体化系统设想:机电一体化系统负载阐发 (施行元件的选择取校核) 电机—从谐振频次。 等效动弹惯量的计较等效动弹惯量的推导 无论曲直线活动仍是反转展转活动,使用等效前后总动能不 变的道理,迚行等效动弹惯量公式的推导。 等效惯量:的动能相等,则: 统正在动弹惯量等效前后 按照能量守恒,系 惯量等效后系统的动能,则前进履弹 轴的动弹惯量为 设等效到电机转子所正在总动能为: 个动弹部件,则系统中 个挪动部件、 设系统中有 等效动弹惯量的计较 等效动弹惯量的推导 则公式化为:转角由弧度转换成转, ,将时间用分钟暗示, 梁的强度前提等效动弹惯量的计较 等效动弹惯量的计较公式的相关问题 公式中的零件动弹惯量J又若何得来? 问题1: 电机是机电一体化系统的施行元件,施行元件正在机电一体化系统中为 机和电的无机连系点,它的拔取至关主要,等效动弹惯量的计较就是 为后续施行元件的选择和校核做好预备; 按照理论力学的学问:对于扭转体零件动弹惯量J=ρπd L/32。式中:ρ—材料密度,ρ 问题2:为什么将动弹惯量常等效到电机输出轴而不等效到其他轴? 梁的强度前提等效动弹惯量的计较 工程使用 及轴承等影响。忽略轴上轴肩、键槽以 和丝杠, 、齿轮 齿轮 零部件有,电机转子、 统中的扭转 暗示工做台的速度;系 动部件只要:工做起首要搞清晰式中的移 公式 按照等效动弹惯量 拔取施行元件的根本, 量是求从谐振频次、 阐发:求取等效动弹惯 工做台质量:再阐发计较式中参数: 系统的等效动弹惯量公开后有针对性的写出该 kgm10 kg200 2000/10 kgm10 15 320.015 107.8 32 0.015 107.8 32 的动弹惯量:齿轮 曲流伺服电动机驱动全闭环节制系统梁的强度前提 等效动弹惯量的计较 工程使用 kgm10 43 1232 0.015 107.8 32 0.015 107.8 32 的动弹惯量:齿轮 kgm10 36 21432 16 107.8 32 1097 2710 82 2310 38 1015 1062 1200400 10 36 2141200 400 10 43 121200 1200 10 15 12001200 10 效动弹惯量公式:最初将以上参数代入等 梁的强度前提等效动弹惯量的计较 工程使用 小结等效动弹惯量的计较的规范过程 (1)确定研究对象,要等效到哪根轴; (2)阐发挪动部件有哪些,动弹部件有哪些; (3)列出所研究系统的等效动弹惯量计较公式; (4)阐发并计较公式中的各未知参数; (5)将求得参数代入第(3)步公式求解。 梁的强度前提等效动弹惯量的计较 由动弹惯量展开的关于学问点布局的会商 机电一体化——公式的使用理论力学——公式的推导 公式的推导取使用的区别? 思虑: 公式的推导——沉视逻辑推理,慎密,切确,考虑问题的遍及性 公式的使用——沉视现实结果,忽略次要要素,具体问题具体阐发 动弹惯量公式 考虑齿、键槽、轴肩、轴承…… 忽略齿、键槽、轴肩、轴承…… 理论力学和机电一体化系统设想研究对象有分歧侧沉点 使用 推导 动弹惯量的表达式为 若刚体的质量是持续分布的,则动弹惯量的计较公式可写成 梁的强度前提等效动弹惯量的计较 等效动弹惯量计较题 =5mm,FL程度 =800N,F L垂曲 =600N, 工做台取导轨间为滑动摩擦,其摩擦系数为μ=0.2。试求转换到电动机 轴(I轴)上的等效动弹惯量J eq 梁的强度前提等效动弹惯量的计较