導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)主要一般包括電力系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和光學(xué)技術(shù)等系統(tǒng)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的協(xié)調(diào)和控制，并由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)控制等多個(gè)電子系統(tǒng)完成相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以此達(dá)到系統(tǒng)功能及任務(wù)完成的目標(biāo)。本文通過(guò)相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)和資料研究，對(duì)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究進(jìn)行了一定的論述。

關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;機(jī)械系統(tǒng);工作經(jīng)驗(yàn);研究資料

機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)及控制，從而完成運(yùn)動(dòng)、能量流和機(jī)械力等各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)的任務(wù)，同時(shí)其各個(gè)機(jī)電部件相互聯(lián)系、相互配合和相互協(xié)調(diào)，組成完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?；谠撓到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的程序性和任務(wù)性，在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究上應(yīng)該站在“系統(tǒng)”的相關(guān)角度，以便進(jìn)行有效科學(xué)的安排設(shè)計(jì)。

1機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

1．1保證較高的精確性

機(jī)電相關(guān)產(chǎn)品的精確程度直接關(guān)系著系統(tǒng)整體的質(zhì)量和效益，機(jī)電一體化機(jī)械的技術(shù)性能、工藝水平及功能都要求選擇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，也就是說(shuō)，機(jī)電一體化產(chǎn)品的首要標(biāo)準(zhǔn)和要求便是高精確度。

1．2反應(yīng)性能要強(qiáng)

機(jī)電系統(tǒng)具有良好的反應(yīng)性能，即在系統(tǒng)接受某一指令后，能夠較短時(shí)間內(nèi)對(duì)該指令進(jìn)行任務(wù)的執(zhí)行，從而保證系統(tǒng)能夠更加精確地完成任務(wù)。另外根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，做好準(zhǔn)確、及時(shí)獲得相應(yīng)指令的控制，能夠增加任務(wù)完成和執(zhí)行的準(zhǔn)確性。

1．3具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性

在機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)計(jì)中，為了保證更好的系統(tǒng)精確度和反應(yīng)性能，往往會(huì)在無(wú)間隙、低摩擦、高剛度和高諧振頻率等方面對(duì)系統(tǒng)提出較高的要求。另一方面，還要求機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)有壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

2機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成

機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)通常是由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。

2．1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換器，耗時(shí)伺服系統(tǒng)中的重要組成部分，因此，在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)首先要具有較高的精確度，同時(shí)必須滿足重量輕、噪音低、體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)速度高和可靠性高等方面的要求和特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中對(duì)伺服控制的要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究，以便更好地提升系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)中的伺服性能。

2．2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中主要起到的是導(dǎo)向作用和支撐作用，一般包括導(dǎo)軌和軸承等。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的正常作用的發(fā)揮可以有效保證機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的組成部分和各個(gè)裝置能夠安全、準(zhǔn)確完成指定的任務(wù)運(yùn)動(dòng)。

2．3執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是指在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中直接完成任務(wù)指令的操作裝置和部分，一般情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)所具備的高靈敏度和精確度以及高重復(fù)性能和可靠性，可以保證其根據(jù)不同的任務(wù)指令和相關(guān)要求，在動(dòng)力源的推動(dòng)下完成預(yù)先設(shè)定的各種操作任務(wù)。在目前經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的社會(huì)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能通過(guò)其強(qiáng)大有效的功能，使傳統(tǒng)機(jī)電的動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成為可變速、動(dòng)力和執(zhí)行的多功能發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得到進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。

3機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

3．1動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)思想

在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)靜態(tài)設(shè)計(jì)的有效協(xié)助，為了更好的研究整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的頻率特點(diǎn)和性質(zhì)，完成各個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)數(shù)字模型的建立，推動(dòng)促進(jìn)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，必須充分有效地通過(guò)自控方法進(jìn)行頻率特性的計(jì)算，這便是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)的頻率特性，在一定程度上不但能夠反映出整個(gè)系統(tǒng)在不同信號(hào)頻率下的相應(yīng)反應(yīng)，還決定了系統(tǒng)的工作最大頻率、抗干擾性和穩(wěn)定性。

3．2靜態(tài)設(shè)計(jì)思想

靜態(tài)設(shè)計(jì)是指按照機(jī)電一體化各個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的功能要求，通過(guò)相關(guān)的研究和經(jīng)驗(yàn)初步、大體上制定出機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及方案。方案中主要涉及整個(gè)系統(tǒng)部件之間的控制、連接以及部件的種類和對(duì)能源的需求等?；痉桨冈O(shè)計(jì)完成后，應(yīng)以技術(shù)手段為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系、參數(shù)及結(jié)構(gòu)，確定部件及相應(yīng)零件的材料、精確度和結(jié)構(gòu)方式，并對(duì)執(zhí)行元件發(fā)電功率、參數(shù)和過(guò)載能力進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)其他相關(guān)的元件和部件進(jìn)行配置系統(tǒng)的選擇等等。

4機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的性能分析

想要使機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)良好的伺服性能得到保證，不但需要從機(jī)械系統(tǒng)的靜態(tài)特征方面得到更好的滿足，同時(shí)還要充分的運(yùn)用理論研究和自動(dòng)化的控制方法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和分析。另外，機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)該以系統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字模型為基礎(chǔ)，根據(jù)自動(dòng)化控制的要求和方法研究分析系統(tǒng)的整個(gè)頻率特性，并通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的頻率，改善系統(tǒng)整體的伺服性能。

4．1數(shù)字模型的建立

機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)數(shù)字模型的建立和電氣系統(tǒng)的數(shù)字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通過(guò)折算將比較負(fù)責(zé)的結(jié)構(gòu)裝置簡(jiǎn)單化，轉(zhuǎn)為等效的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，并用數(shù)學(xué)中的線性微分方程表達(dá)式將其表達(dá)出來(lái)。機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字模型分析通常情況下都是輸入與輸出的聯(lián)系。比如，把比較復(fù)雜的系統(tǒng)機(jī)械參數(shù)，彈性模量、阻尼和系統(tǒng)慣量等統(tǒng)一進(jìn)行處理，并對(duì)各個(gè)機(jī)械參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)方式的分析，從而得出它們對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的影響。在數(shù)字模型的建立之前，需要先對(duì)機(jī)械系統(tǒng)中的不同物理量進(jìn)行折算，使它們直接轉(zhuǎn)化到某個(gè)元件上，從而把多變、復(fù)雜的多軸傳動(dòng)變?yōu)閱屋S傳動(dòng)，在此過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照總機(jī)械系統(tǒng)性能不變的原則。這樣，以單軸為基礎(chǔ)的輸入量和輸出量的關(guān)系，就能夠建立相關(guān)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從中反應(yīng)出機(jī)械的相應(yīng)性能，從而應(yīng)用并指導(dǎo)實(shí)際中的設(shè)計(jì)。

4．2性能參數(shù)的影響

機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求必須要工作可靠、精確度高、運(yùn)行平穩(wěn)等，既是靜態(tài)設(shè)計(jì)中的研究問(wèn)題，也是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的要求，這就應(yīng)該通過(guò)對(duì)有關(guān)參數(shù)的調(diào)整，優(yōu)化整體系統(tǒng)的性能。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上論述，從機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的性質(zhì)、概念等方面進(jìn)行相關(guān)分析，分別從機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、基本構(gòu)成、設(shè)計(jì)思想和性能分析四個(gè)方面進(jìn)行了研究分析，機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

作者:朱翔宇 王玉樂(lè) 單位:聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院

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