第二章 机械系统设计课件.pptVIP

第2章 机械系统设计 机电一体化系统设计 第2章 机械系统设计 机电一体化系统设计 第2章 机械系统设计 机电一体化系统设计 * 第2章 机械系统设计 2.1 机械系统数学模型的建立 2.2 机械传动系统的特性 2.3 机械传动装置  * 2.1 机械系统数学模型的建立 一、机械移动系统 机械平移系统的基本元件是质量、阻尼和弹簧。建立机械平移系统数学模型的基本原理是牛顿第二定律。 组合机床动力滑台铣平面为例说明平移系统的建模方法。 * 2.1 机械系统数学模型的建立 一、机械移动系统 设动力滑台的质量为m，液压缸的刚度为k，粘性阻尼系数为c，外力为f（t）。由牛顿第二定律知，系统的运动方称为 Mx+cx+kx=f(t) .. . * 2.1 机械系统数学模型的建立 二、机械转动系统 简单扭摆的工作原理如图所示，图中J为摆锤的转动惯量；c为摆锤与空气间的粘性阻尼系数；k为扭簧的弹性刚度；T（t）为加在摆锤上的扭矩；?（t）为摆锤转角。则系统的运动方称为： Jθ+ Cθ+Kθ=T(t) .. . θ(s) T(s) = 1 JS + CS + K 2 * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 在建立机械系统数学模型的过程中，经常会遇到基本物理量的折算问题，在此结合数控机床进给系统，介绍建模中的基本物理量的折算问题。 * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 1、转动惯量的折算 将轴I、II、III上的转动惯量和工作台的质量都折算到轴I上，作为系统总转动惯量。设 、 、 分别为轴I、II、III的负载转矩，?1、?2、?3分别为轴I、II、III的角速度，v为工作台的运动速度。 （1）轴I、II、III转动惯量的折算 根据动力平衡原理，对于轴I有： 1 1 1 1 T J T + = w . * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 1、转动惯量的折算 对于轴II有: 由于轴II的输入转矩是从轴I上的负载转矩获得的，且与他们的转速成反比，所以有: 2 2 2 2 T J T + = w . * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 1、转动惯量的折算 对于轴III有: 2 2 1 1 2 2 1 2 1 T z z z z J T ? ? ? ? è ? + ? ? ? ? è ? = w . 3 3 3 3 T J T + = w . * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 1、转动惯量的折算 （1）轴I、II、III转动惯量的折算 （2）工作台质量的折算 3 4 3 1 2 4 3 2 1 3 2 T z z z z z z J T ? ? ? ? è ? + ? ? ? ? è ? ? ? ? ? è ? = w . L v m T = p 2 3 . * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 1、转动惯量的折算 （2）工作台质量的折算 1 4 2 3 1 2 3 2 w p m z z z z L T ? ? ? ? è ? ? ? ? è ? = . * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 1、转动惯量的折算 （3）折算到轴I上的总转动惯量 1 2 2 4 2 3 1 2 4 2 3 1 3 2 2 1 2 1 1 2 w p ú ú ? ù ê ê ? é ? ? ? è ? ? ? ? ? è ? + ? ? ? ? è ? + ? ? ? ? è ? + = L z z z z m z z z z J z z J J T . 1 w ? = J . 2 2 4 2 3 1 2 4 2 3 1 3 2 1 2 ? ? ? è ? ? ? ? ? è ? + ? ? ? ? è ? + ? ? + = ? p L z z z z m z z z z J 2 ? ? è ? 2 1 z z J J J * 2.1 机械系统数学模型的建立 三、基本物理量的折算 2、粘性阻尼系数的折算 机械系统的相对运动元件之间存在着粘性阻尼，并以一定的形式表现出来。在机械系统的数学建模过程中，粘性阻尼同样需要折算到某一部件上，求出系统的当量阻尼系数。其基本方法是将摩擦阻力、流体阻力及负载阻