机电一体化概论复习资料

机电系统设计提纲

第1章概述

1 机电一体化概念

以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。

2 机电一体化共性关键技术

（1）精密机械技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）检测传感技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术

3 机电一体化的作用及目的

作用：

（1）机电一体化技术可为改造传统设备开辟新的发展途径

（2）机电一体化技术将加快机电工业赶超国际水平的步伐

（3）机电一体化技术将加速改善我国的出口产品结构

（4）机电一体化可增强企业的生产经营能力

目的：

机电一体化的目的是使产品多功能化、高效率化、高智能化、高可靠化、省材料省能源化、并使产品的结构向轻、薄、细、小巧化方向发展，不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。

4 机电一体化系统的基本组成要素

机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

第三章机电一体化系统中的机械设计

1 精度（静刚度、动刚度、定位精度等）、误差概念

精度的概念

（1）准确度：用系统误差大小来表示，反映了测量值偏离真值的程度。（2）精密度：用随机误差大小来表示，反映了测量值与真值的离散程度。（3）精确度：系统误差和随机误差大小的综合反映。

（4）设计精度：指在设计时要求达到的精度。

（5）零件精度：包括零件制造的几何尺寸误差和形状位置误差。

（6）运动精度：指设备主要零部件在以工作速度运动时的精度，常用运动误差来表示。

（7）装配精度：指零部件装配后零部件或设备的尺寸和相对位置误差，包括

外形尺寸、作业位置尺寸。

（8）定位精度：指机床或仪器重要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度，是一个评价综合性能的精度指标。

（9）重复定位精度：指运动部件沿某个坐标轴向规定位置移动，作多次双向或单向定位时，其实际位置和规定位置的偏差。

（10）几何精度：指机床、仪器在不运动或运动速度较低时的精度。综合反映零部件和组装后设备的几何形状误差和相对位置误差。

（11）传动精度：指机械传动链单向传动时，其输入端与输出端瞬时传动比的实际值与理论值之差。通常是以传动误差和空程误差来衡量。

（12）测量精度：指计量仪器或测量系统的使用精度，是一个综合性的精度指标，常用测得值与被测值的偏差程度来衡量。

（13）重复精度：指在同一测量方法及测试条件下，在不太长的时间间隔内，连续多次测量同一个物理参数，所得数据的分散程度。

（14）复现精度：指在不同的测量方法和测试条件下，以较长的时间间隔对同一物理参数作多次测量所得数据的接近程度。

（15）动态精度：指系统的动态参数误差。

误差的概念

（1）误差：对某个物理量进行测量时，所测得的数值与真值之间的差值。反映了测量值对真值的偏离程度。

（2）真值理论真值约定真值相对真值

（3）绝对误差：测得值与被测值的真值之差。

（4）相对误差：绝对误差与被测量真值之比。

（5）随机误差：在多次测量中，大小和符号都不可预定的误差。

（6）系统误差：系统误差对的大小和方向在多次测量过程中是不变的，或者是按一定规律变化的。

（7）粗大误差：在系列测得值中有个别数值明显过大，超出在正常条件下随机误差应有的范围的误差。

（8）静态参数误差：测定静态参数所得的误差。

（9）动态参数误差：测定动态参数所得的误差。

（10）原理误差：在设计过程中，因拟定系统工作原理而作的近似假定，或采用近似理论，以及为使结构简单而采用近似的简化机构和电路等，都会使实际的作用效果与理论上出现差异，所造成的误差。

（11）制造误差：包括零件制造误差、电子元器件误差和零部件、产品的装配调整误差等。

（12）运行误差：指设备在工作过程中，由于各种原因产生的误差。

（13）传动误差：指输入轴单向回转时，输出轴转角的实际值相对于理论值的变动量。

（14）空程误差：输入轴由正向回转变为反向回转时，输出轴在转角上的滞后量。

2 齿轮传动的作用及其优缺点

作用：用来传递转矩和转速。

优点： 1、瞬时传动比恒定，传动精确度高；

2、强度大能承受重载，结构较紧凑；

3、满足主轴进给速度要求，增大主轴转矩。

缺点： 1、齿侧间隙对传动精度影响；

2、齿轮的磨损引起反转误差的逐渐扩大。

3 圆柱齿轮传动间隙消除的方法及特点

（1） 偏心套(轴)调整法

特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。

（2） 轴向垫片调整法

特点是结构简单，但其侧隙不能自动补偿。

（3） 双片薄齿轮错齿调整法

特点是齿侧间隙自动补偿，反向时不会出现死区。

4 节距的概念

节距：相邻两齿在节线上的距离。由于承载绳工作时长度不变，故承载绳的中心线被视为同步带的节线。

5 导轨的作用及其应满足的基本要求

作用：各种机械运行时，由导轨副保证执行件的正确运动轨迹，并影响执行件的运动特性。

基本要求：

（a ）导向精度

（b ）耐磨性

（c ）疲劳和压溃

（d ）刚度

（e ）低速运动平稳性

（f ）结构工艺性

6 滚动直线导轨的计算

循环式直线导轨副的承载能力用额定动载荷Ca 和额定静载荷Coa 表示。其额定行程长度寿命L 用下式计算：

式中： L —额定行程长度寿命（ km ） ；

Ls —工作行程长度（ m ） ；

Nz —每分钟往复次数 ( 次数/min ) ；

Lh —额定工作时间寿命（ h ） 。

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