第二章：机械系统.pptVIP

负压真空吸附手 具有磁粉袋的吸附手 灵巧手 模仿人手的多指多关节机器人末端执行器 等效转动惯量 转动惯量：转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量，它与刚体的质量、质量相对于转轴的分布有关 。 等效转动惯量：折算到某特定轴（电机轴）上的全部负载转动惯量Jd(Kg.m2) 惯量匹配原则 电机轴上的总等效转动惯量Jd与电机轴自身的转动惯量Jm应控制在： 比值太大，系统动特性受负载变化干扰；比值太小，不经济，大马拉小车 通过减速传动比i和丝杠导程p的合理搭配，使惯量匹配趋于合理 小惯量电机（Jm=0.00005kgm2） 大惯量电机（Jm=0.1--0.6kgm2） 等效转动惯量的计算 系统由有m个转动件和n个移动件组成，则系统运动部件的总能量为： 设等效轴的转动惯量为 等效转动惯量的计算（教材P30） 系统由有m个转动件和n个移动件组成，等效到电机轴上的等效转动惯量为： 式中：Ji为第i个转动件的转动惯量（Kg.m2 ）；ni为其转速；nk为电机轴的转速（r/min）； vj为第j个移动件的移动速度（m/min）；mj为其质量（Kg） 等效力矩计算 系统在t时间内，克服所受力矩和力所作的功为： 设等效到第k轴的等效力矩为 则有: 等效力矩计算 系统由有m个转动件和n个移动件组成，等效到电机轴上的等效力矩Tk为： Ti为第i个转动件的负载转矩（N.m）；Fj为第j个移动件所受的负载力（N） 启动时加速转矩 式中，Tamax为等效到电机轴上的加速转矩，单位N.m; Jk为等效到电机轴上的总转动惯量,单位kg.m2; nmax为电机轴启动后达到的最高转速,单位r/min; t为启动过程需要时间,单位s 注:系统制动时所需要制动力矩计算方法同上. 系统带负载启动时需要的转矩 系统带负载启动时,电机需要转矩TM为等效负载转矩Tk和加速转矩Tamax之和,即: 例：如图数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮1的齿数Z1=25，转动惯量J1=0.0003Kg.m2 ，齿轮2的齿数Z2=50，转动惯量J2=0.0048Kg.m2 ，滚珠丝杠的转动惯量J3=0.003Kg.m2 ，丝杠螺距P=10mm，电机的转动惯量JM=0.0016 Kg.m2,工作台质量m=100Kg,驱动系统总效率为0.8,工作台与导轨面的摩擦系数为 。已知切削进给时沿进给方向阻力为100Kg,启动时电机达到最高转速500 r/min的启动加速时间为50ms。试求： （1）系统转换到电机轴上的等效转动惯量是多少？ （2）系统空载启动和切削进给时转换到电机轴上的等效力矩分别是多少？ 电机 工作台 m Z1 J1 Z2 J2 J3 ⑴ 工作台的最高移动速度: v=n1×Z1×P/Z2=500×25×0.01/50=2.5 m/min 齿轮2的转速 n2=n1×Z1/Z2=500×25/50=250 r/min 等效转动惯量: [J]1=JM+J1+（J2+J3）（n2/n1）2+m(v/n1)2/4π2 =0.0016+0.0003+(0.0048+0.003)(250/500)2+100×(2.5/500)2/4π2 =0.0016+0.0003+0.00195+0.000063=0.0039 Kg-m2 (2)加速力矩Ta 阻力矩Tf:摩擦阻力F=100*9.8*0.02/0.8=24.5 (N) 空载启动等效力矩T=Ta+Tf=4.08+0.02=4.1(N.M) 切削阻力F=100*9.8/0.8=1225（N） 切削进给等效力矩T=TF+Tf=1+0.02=1.02(N.M) 作业题 1.常用的机械传动机构有哪些？各有何特点 2.滑动导轨和滚动导轨各有何特点? 分析计算题 如图已知齿轮1的齿数Z1=25，转动惯量J1=0.0003Kg.m2 ，齿轮2的齿数Z2=50，转动惯量J2=0.0048Kg.m2 ，滚珠丝杠的转动惯量J3=0.003Kg.m2 ，丝杠螺距P=10mm，电机的转动惯量JM=0.0016 Kg.m2,工作台质量m=100Kg,驱动系统总效率为0.8,工作台与导轨面的摩擦系数为0.02,不考虑切削阻力,电机达到最高转速500 r/min的启动加速时间为50ms。试求此系统转换到电机轴上的等效转动惯量和等效力矩 电机 工作台 m Z1 J1 Z2 J2 J3 * 前次课 我们了解了机电一体化的概念，组成及共性关键技术，发展趋势，我们来回顾一下，机电一体化系统有哪几个组成要素？主要有结构组成要素、