機械傳動系統(tǒng)數(shù)學模型課件

機械系統(tǒng)設計（4學時）§2.1機械傳動系統(tǒng)數(shù)學模型§2.2傳動機構§2.3導向機構本章要求掌握機電系統(tǒng)建模方法，機電系統(tǒng)對機械機構的要求?！?.1機械傳動系統(tǒng)數(shù)學模型在機電一體化系統(tǒng)的分析中，質(zhì)量，彈簧，及阻尼這三個理想的機械元件代表了機械系統(tǒng)各組成部分的本質(zhì)。另外，機械系統(tǒng)中的負載，驅(qū)動力，間隙，死區(qū)等因素也直接影響機械系統(tǒng)的性能。

2.1機械系統(tǒng)建模中基本物理量的描述一、質(zhì)量和慣量的轉(zhuǎn)化

質(zhì)量m：指儲有直線運動動能的部件屬性。

力—質(zhì)量系統(tǒng)mxF(t)轉(zhuǎn)動慣量J：表示具有轉(zhuǎn)動動能的部件屬性。轉(zhuǎn)動慣量取決于部件相對轉(zhuǎn)動軸的幾何位置和部件的密度。質(zhì)量和慣量轉(zhuǎn)化的原則：轉(zhuǎn)化前后系統(tǒng)瞬時動能保持不變。即：轉(zhuǎn)動元件的瞬時動能為：移動元件的瞬時動能為：式中m化——轉(zhuǎn)化質(zhì)量(等效質(zhì)量)；

J化——轉(zhuǎn)化慣量(等效轉(zhuǎn)動慣量)。機床傳動機構示意圖1、2、3、4—齒輪5—絲杠6—工作臺等效質(zhì)量

已知齒輪1、2、3、4及絲杠5和工作臺6，其轉(zhuǎn)動慣量J1，J2，

J3，

J4，J5，工作臺6的質(zhì)量為m6，各齒輪的齒數(shù)為Z1，Z2，Z3，Z4，絲杠5螺距為12mm，求工作臺6的轉(zhuǎn)化質(zhì)量。機床傳動機構示意圖1、2、3、4—齒輪5—絲杠6—工作臺二、彈性系數(shù)的轉(zhuǎn)化

軸向彈性系數(shù)k表示位移彈簧的位能。力—彈簧系統(tǒng)F(t)kX(t)扭力彈簧系數(shù)或扭轉(zhuǎn)剛度系數(shù)k表示旋轉(zhuǎn)彈簧的位能。轉(zhuǎn)矩—扭力彈簧系統(tǒng)T(t)θ(t)k彈性系數(shù)的轉(zhuǎn)化旋轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)彈性系數(shù)的轉(zhuǎn)化：式中k化——轉(zhuǎn)化彈性系數(shù)；

kj——各構件的彈性系數(shù)；

ij——各構件到被研究元件間的傳動比。此式是對旋轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)而言的，如果是移動系統(tǒng)則需要變換。

移動系統(tǒng)彈性系數(shù)的轉(zhuǎn)化：串聯(lián)彈簧的等效數(shù)學表達式為：并聯(lián)彈簧的等效其數(shù)學表達式為：三、阻尼系數(shù)的轉(zhuǎn)化

機械系統(tǒng)在工作過程中，相互運動的元件間存在著阻力，并以不同的形式表現(xiàn)出來。如摩擦阻力、流體的阻力以及負載阻力。這些在建立物理模型時都需要進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為與速度有關的粘滯阻尼力。(一)直線運動的摩擦FFFF

1．靜摩擦2．動摩擦3．粘滯摩擦(二)旋轉(zhuǎn)運動的摩擦

直線運動的三種摩擦均適用于轉(zhuǎn)動。

(三)阻力系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為當量粘滯阻尼系數(shù)

上邊講的系統(tǒng)中存在的阻力性質(zhì)是不相同的，但系統(tǒng)在運行過程中都要消耗能量是共同的。在數(shù)學模型的建立中，只有與構件運動速度成正比的阻力才是可行的。所以，利用摩擦阻力與粘滯阻力所消耗的功相等這一基本原則來求取轉(zhuǎn)化粘滯阻尼系數(shù)。基本要求●正確建立控制元部件和系統(tǒng)的微分方程

●了解非線性微分方程的線性化方法●掌握傳遞函數(shù)的定義及其求解方法

●熟悉典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)●掌握系統(tǒng)動態(tài)方框圖的建立方法

●掌握動態(tài)方框圖的簡化和梅遜公式●掌握反饋系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)機電系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型§2-1微分方程及其線性近似一、列寫微分方程的一般步驟：(1)要先明確輸入和輸出變量；(2)利用對系統(tǒng)的分析，找出各元部件之間的動態(tài)聯(lián)系:微分方程組；(3)消去中間變量，得到輸入、輸出變量間的微分方程；(4)寫成標準式：即與輸入變量有關的項放在等號的右邊，與輸出變量有關的項放在等號左邊。并按求導次數(shù)依次降低的順序排列。[例1]：求組合機床動力滑臺力學模型的微分方程。fi(t)xo(t)kDM由牛頓第二定律得：二階線性定常非齊次微分方程！§2-1微分方程及其線性近似拉普拉斯變換及反變換一、拉氏變換的定義：(1)當t<0時，x(t)=0；當t>0時，x(t)在每個有限區(qū)間上分段連續(xù)；對于函數(shù)x(t)，如果滿足下列條件：(2)存在，其中s=σ+jω為復變量。為原函數(shù)為象函數(shù)二、典型函數(shù)的拉氏變換1、單位階躍函數(shù):1(t)=1,(t<0)0,(t>0)2、單位斜坡函數(shù):

t·1(t)0t1(t)10tt·1(t)45°§2-2拉普拉斯變換及反變換二、典型函數(shù)的拉氏變換δ(t)[在a→0時]t-a/21/aa/20,

(t≠0);∞,

(t=0);且有δ(t)=4、指數(shù)函數(shù):e-at1(t)3、單位脈沖函數(shù):δ(t)§2-2拉普拉斯變換及反變換三、拉氏變換的基本性質(zhì)和定理1、線性性質(zhì)：t[例]：0x(t)45°2§2-2拉普拉斯變換及反變換三、拉氏變換的基本性質(zhì)和定理2、微分性質(zhì)：若系統(tǒng)處于零初始條件下：則有§2-2拉普拉斯變換及反變換三、拉氏變換的基本性質(zhì)和定理[例]：在零初始條件下求輸出的拉氏變換。解：對上方程在零初始條件下求拉氏變換得：利用拉氏反變換便可得到輸出的原函數(shù)?！?-2拉普拉斯變換及反變換三、拉氏變換的基本性質(zhì)和定理3、積分性質(zhì)（在零初始條件下）：4、延時定理：0t1(

t

-τ)1τ[例]：x(t)t045°22§2-2拉普拉斯變換及反變換三、拉氏變換的基本性質(zhì)和定理5、終值定理：[證明])(lim)(lim0ssXtxst?￥?=§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換采用部分分式展開法求拉氏反變換：x(t)X(s)X(s)=L[x(t)]X(s)x(t)x(t)=L[X(s)]-1§2-2拉普拉斯變換及反變換1、只含不同單極點的式中：四、拉氏反變換§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換1、只含不同單極點的情況：[例1][例2]解：解：§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換通過配方化成正弦、余弦象函數(shù)的形式再求反變換2、含共軛復數(shù)極點的情況：§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換2、含共軛復數(shù)極點的情況：[例]§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換3、含重極點的情況：S-p1S=-p1為r重極點展開為r個分式§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換[例1]3、含重極點的情況：§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換[例2]3、含重極點的情況：§2-2拉普拉斯變換及反變換四、拉氏反變換[例2]3、含重極點的情況：§2-2拉普拉斯變換及反變換§2-3傳遞函數(shù)基本要求：掌握傳遞函數(shù)的概念和求解方法熟悉典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)

一、傳遞函數(shù)的定義二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)三、對傳遞函數(shù)的七點說明本節(jié)內(nèi)容：

線性定常系統(tǒng)在零初始條件下，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。

一、傳遞函數(shù)的定義

§2-3傳遞函數(shù)即系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：式中:C(s)為系統(tǒng)的輸出量，R(s)為輸入量，m≤n。a0、a1、…

an

及b0、b1、…、bm均為實數(shù),其數(shù)值由系統(tǒng)的結構及參數(shù)決定。

若線性定常系統(tǒng)的微分方程一般形式為：

一、傳遞函數(shù)的定義

式中：c(t)為系統(tǒng)的輸出量，r(t)為系統(tǒng)的輸入量；m≤n；a0、a1、…an

及b0、b1、…、bm

均為實數(shù),其數(shù)值由系統(tǒng)的結構及參數(shù)決定?！?-3傳遞函數(shù)假設c(t)、r(t)及其各階導數(shù)的初始值均為零，對微分方程進行拉氏變換得：一、傳遞函數(shù)的定義

若線性定常系統(tǒng)的微分方程一般形式為：G(s)R(s)C(s)即為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)?！?-3傳遞函數(shù)C（s）=G（s）R（S）控制系統(tǒng)的數(shù)學模型是描述系統(tǒng)內(nèi)部各物理量（或變量）之間關系的數(shù)學表達式或圖形表達式或數(shù)字表達式。亦：描述能系統(tǒng)性能的數(shù)學表達式（或數(shù)字、圖像表達式）

建立系統(tǒng)數(shù)學模型的方法主要有兩類：機理建模白箱實驗建模（數(shù)據(jù)建模）黑箱或灰箱G(s)Xi(s)Xo(s)

微分方程傳遞函數(shù)系統(tǒng)方框圖傳遞函數(shù)是系統(tǒng)數(shù)學模型的又一種形式，也是一種表示輸入輸出的模型形式。它表示了系統(tǒng)本身的特性而與輸入信號無關。它僅能表示輸入輸出關系，而無法表示出系統(tǒng)的內(nèi)部結構?！?-3傳遞函數(shù)一、傳遞函數(shù)的定義

u1u2RCi[例]：求RC無源濾波網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)在初始值u2(0)=0時，上述微分方程的拉氏變換為：經(jīng)整理得RC網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)為：一、傳遞函數(shù)的定義

U1(s)U2(s)定義式法§2-3傳遞函數(shù)

二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：⑴比例(或放大)環(huán)節(jié)：G(s)=K⑵(理想)積分環(huán)節(jié)：G(s)=1/s⑶(理想)微分環(huán)節(jié)：G(s)=s⑷(一階)慣性環(huán)節(jié)：G(s)=1/(Ts+1)⑸一階微分環(huán)節(jié)：G(s)=τs+1⑹(二階)振蕩環(huán)節(jié)：G(s)=1/(T2s2+2ξTs+1)⑺二階微分環(huán)節(jié)：G(s)=τ2s2+2ζτs+1

二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)1.典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)①電阻、電感、電容元件：iRuRRiLuLLiCuCC2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)iuRRuLLuCCIURRULsLUC1/sC①電阻、電感、電容元件：二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)§2-3傳遞函數(shù)①電阻、電感、電容元件：iiRRiLLiCCu二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)§2-3傳遞函數(shù)u1u2RCi②無源電子網(wǎng)絡之一——RC無源濾波網(wǎng)絡：U1(s)R1/CsI(s)U2(s)時域電路模型變?yōu)镾域模型2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)S域模型法

二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)u1u2i1i2R1R2C1C2uc1U1(s)U2(s)U1(s)U2(s)③無源電子網(wǎng)絡之二：2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)[思考]是否可把此電路看成是兩個獨立的RC濾波網(wǎng)絡的連接，直接由各自電路的微分方程得出整個電路的微分方程呢？③無源電子網(wǎng)絡之二：u1u2i1i2R1R2C1C2uc12.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)注意負載效應問題！③無源電子網(wǎng)絡之二：u1u2i1i2R1R2C1C2uc1u1u2R1i2隔離放大器的K=1i1R2C1C22.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)-+R1R2R2R3u1u2Ci④有源電子網(wǎng)絡：u0ABU1(s)U2(s)S域模型法

2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)⑤永磁式直流測速機：2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)拉氏變換后得：同一元部件可有不同的傳遞函數(shù)！

當負載電阻Ro可視為無窮大時：ωRoLaRaeuoia電動勢才與輸出電壓相等，于是有2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)§2-3傳遞函數(shù)⑤永磁式直流測速機：由電機電樞回路的電壓方程得:注意負載效應問題而對于一般負載（Ro）的情況：式中：§2-3傳遞函數(shù)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)⑤永磁式直流測速機：ωRoLaRaeuoia⑥機械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)：M(t)ω(t)fJ此系統(tǒng)由慣性負載和粘性摩擦阻尼器構成，負載的轉(zhuǎn)動慣量為

J，粘性摩擦系數(shù)為

f，作用到系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)矩為M(t)。根據(jù)牛頓定律可得：§2-3傳遞函數(shù)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)經(jīng)拉氏變換得角速度的傳遞函數(shù)：則減速器轉(zhuǎn)矩的傳遞函數(shù)為可見負載轉(zhuǎn)矩M2折算到輸入端的折算值為：由機械原理知，在不考慮功率損耗時有M1M2（減速比：）⑦減速器：Z1Z2ω1M1ω2M2§2-3傳遞函數(shù)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)軸Ⅰ：軸Ⅱ：軸Ⅲ：M21M32⑧齒輪傳動系統(tǒng)：設輸入為轉(zhuǎn)矩M1，輸出為轉(zhuǎn)角θ1

。J3,f3M1J1,f1θ1軸ⅠJ2,f2θ2M2軸Ⅱθ3M3軸ⅢZ1Z2Z3Z4且在不考慮功率損耗時有:§2-3傳遞函數(shù)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)M1θ1fJ軸Ⅰ⑧齒輪傳動系統(tǒng)：設輸入為轉(zhuǎn)矩M1，輸出為轉(zhuǎn)角θ1

。J3,f3M1J1,f1θ1軸ⅠJ2,f2θ2M2軸Ⅱθ3M3軸ⅢZ1Z2Z3Z4§2-3傳遞函數(shù)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)⑨彈簧、阻尼器、質(zhì)量（等效彈性剛度）：Mx(t)f(t)f(t)=kx(t)x(t)f(t)kF(s)=kX(s)F(s)/X(s)=kF(s)=DsX(s)x(t)f(t)Df(t)=Dx(t)F(s)/X(s)=Dsf(t)=Mx(t)F(s)=Ms2X(s)F(s)/X(s)=Ms2§2-3傳遞函數(shù)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)f(t)x(t)kDx1(t)kDf(t)x(t)f(t)=kx(t)+Dx(t)F(s)=kX(s)+DsX(s)F(s)/X(s)=k+Dsf(t)=k[x(t)-x1(t)]并聯(lián)的彈性剛度等于各彈性剛度之和k[x(t)-x1(t)]=Dx1(t)F(s)=k[X(s)-X1(s)]k[X(s)-X1(s)]=DsX1(s)F(s)/X(s)=kDs/(k+Ds)串聯(lián)彈性剛度等于各彈性剛度的倒數(shù)之和的倒數(shù)⑨彈簧、阻尼器、質(zhì)量（等效彈性剛度）：§2-3傳遞函數(shù)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)2.典型機電元部件傳遞函數(shù)中的典型環(huán)節(jié)二、典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)D1D2§2-3傳遞函數(shù)三、對傳遞函數(shù)的七點說明1、傳遞函數(shù)只適用于線性系統(tǒng)，而不適用于非線性系統(tǒng)。因為傳遞函數(shù)是在拉氏變換的基礎上導出的，而拉氏變換是一種線性積分變換，只適用于線性微分方程，非線性系統(tǒng)不能用線性微分方程來描述，也就不能用傳遞函數(shù)表示。2、傳遞函數(shù)中的各項系數(shù)與微分方程中的各項系數(shù)對應相等，完全由系統(tǒng)的內(nèi)部結構、參數(shù)決定，而與輸入量的大小和形式無關，故傳遞函數(shù)與微分方程一樣，均可作為系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型?！?-3傳遞函數(shù)

3、傳遞函數(shù)的結構形式及參數(shù)雖然相同，但輸入、輸出的物理量不同，則代表的物理意義不同。從另一方面說，兩個完全不同的系統(tǒng)（例如一個是機械系統(tǒng)，一個是電子系統(tǒng)），只要它們的控制性能一樣，就可以有完全相同的傳遞函數(shù)。這就是在實驗室做模擬實驗的理論基礎。4、一個傳遞函數(shù)[G(s)=C(s)

/R(s)]只能表示一個輸入量對一個輸出量的關系，對同一部件可有不同的傳遞函數(shù)。至于信號傳遞通道中的中間變量，用一個傳遞函數(shù)無法全面反映。三、對傳遞函數(shù)的七點說明§2-3傳遞函數(shù)

5、傳遞函數(shù)只表明線性系統(tǒng)的零狀態(tài)響應特性，它是由系統(tǒng)工作狀態(tài)相對靜止時得出的。這時可認為，對于相對給定的平衡點，系統(tǒng)輸出量和輸入量的初始值均為零，這才符合傳遞函數(shù)的定義。

6、傳遞函數(shù)分子多項式的階次總是低于至多等于分母多項式的階次，即m≤n

。這是因為實際物理系統(tǒng)或元件中總是含有較多的慣性元件，以及能源又是有限的緣故。傳遞函數(shù)分母中S的最高階次等于輸出量導數(shù)的最高階次。如果S的最高階次為n，則系統(tǒng)稱為n階系統(tǒng)。三、對傳遞函數(shù)的七點說明§2-3傳遞函數(shù)

7、傳遞函數(shù)的三種常用的表示形式：（1）定義表示式（2）典型環(huán)節(jié)表示式（3）零極點表示式三、對傳遞函數(shù)的七點說明§2-3傳遞函數(shù)§2-4系統(tǒng)方框圖一、系統(tǒng)方框圖方框圖模型是控制系統(tǒng)的又一種數(shù)學模型。特點：具有圖示模型的直觀，能表明系統(tǒng)個元件的功能及信號的流向。方框圖具有數(shù)學性質(zhì)，可以進行代數(shù)運算和等效變換，是計算系統(tǒng)傳遞函數(shù)的有力工具，應用非常普遍。系統(tǒng)方框圖與原理圖是不一致的！§2-4系統(tǒng)方框圖一、系統(tǒng)方框圖組成A(s)B(s)C(s)=A(s)±B(s)±A(s)A(s)A(s)信號線：表示信號傳遞通路與方向。方框：表示對信號進行的數(shù)學變換。方框中寫入元件或系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。比較點：對兩個以上的信號進行加減運算。引出點：表示信號引出或測量的位置。同一位置引出的信號數(shù)值和性質(zhì)完全相同。R(s)C(s)E(s)G(s)H(s)(-)系統(tǒng)方框圖表示符號的“三要素”二、系統(tǒng)方框圖的繪制對各元件的微分方程進行拉氏變換，并做出各元件的方框圖表示。2.按照系統(tǒng)中各變量的傳遞順序，依次將各元件的方框圖連接起來，可得系統(tǒng)的方框圖。3.繪制系統(tǒng)方框圖的步驟建立控制系統(tǒng)各元件的微分方程。注意分清各元件的輸入和輸出，同時考慮相鄰元件之間的負載效應。1.§2-4系統(tǒng)方框圖[例1]：試建立圖示機械系統(tǒng)的方框圖(或結構圖)。J1J2T2T1θok2fθik1θ1解：二、系統(tǒng)方框圖的繪制§2-4系統(tǒng)方框圖Θ1(s)－k1Θi(s)T1(s)T2(s)－Θ1(s)Θo(s)－k2T2(s)Θo(s)[例1]：試建立圖示機械系統(tǒng)的方框圖(或結構圖)。J1J2T2T1θok2fθik1θ1二、系統(tǒng)方框圖的繪制§2-4系統(tǒng)方框圖Xo(s)X2Xi(s)F2[例2]：試建立圖示汽車簡化力學模型的方框圖。xo(t)k1Dk2M1M2x2(t)xi(t)路面輪胎彈性車輪質(zhì)量彈簧減振器汽車質(zhì)量Mx(t)f(t)x(t)f(t)kF(s)/X(s)=kx(t)f(t)DF(s)/X(s)=DsF(s)/X(s)=Ms2F1K1+Ds二、系統(tǒng)方框圖的繪制§2-4系統(tǒng)方框圖這里主要介紹利用S域模型建立電子網(wǎng)絡方框圖的方法[例3]：試建立圖示電子網(wǎng)絡的方框圖(或結構圖)。R1CR2u1u2＋IR1(s)IC(s)U2(s)R2I(s)1/R1CsU1(s)－U二、系統(tǒng)方框圖的繪制§2-4系統(tǒng)方框圖[例4]：試建立圖示電子網(wǎng)絡的方框圖(或結構圖)。uiuoi1i2R1R2C1C2u二、系統(tǒng)方框圖的繪制§2-4系統(tǒng)方框圖U(s)I2(s)

Uo(s)(d)

(-)IC(s)U(s)(c)

IC(s)I1(s)I2(s)

(-)(b)Ui(s)I1(s)

U(s)

(-)(a)I2(s)

Uo(s)(e)Ui(s)Uo(s)

I2(s)

U(s)IC(s)

I1(s)

(-)

(-)

(-)(f)[例4]：試建立圖示電子網(wǎng)絡的方框圖(或結構圖)。uiuoi1i2R1R2C1C2uI2(s)Uo(s)I1(s)－U

(s)－－Ui(s)二、系統(tǒng)方框圖的繪制§2-4系統(tǒng)方框圖一、系統(tǒng)方框圖的等效變換法則G1(s)G2(s)Xi(s)Xo(s)1.串聯(lián)方框的等效變換G1(s)Xi(s)Xo(s)G2(s)Y(s)G(s)Xi(s)Xo(s)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式1）各前向通路的傳函保持不變，2）各回路的傳函保持不變。R(s)C(s)E(s)G(s)H(s)(-)G1(s)±G2(s)Xi(s)Xo(s)G(s)Xi(s)Xo(s)2.并聯(lián)方框的等效變換G1(s)Xi(s)Xo(s)G2(s)±一、系統(tǒng)方框圖的等效變換法則§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式Xi(s)Xo(s)Φ(s)Xi(s)Xo(s)3.反饋連接的等效變換G

(s)Xi(s)Xo(s)H(s)±一、系統(tǒng)方框圖的等效變換法則§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式前向通道的傳函G(s)反饋通道的傳函H(s)開環(huán)傳函G(s)H(s閉環(huán)傳函(s)4.加減點的(等效)移動C(s)A(s)B(s)±G

(s)C(s)A(s)B(s)±G

(s)1/G

(s)一、系統(tǒng)方框圖的等效變換法則D(s)A(s)B(s)±±C(s)D(s)A(s)B(s)±±C(s)D(s)A(s)B(s)±±C(s)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式一、系統(tǒng)方框圖的等效變換法則5.引出點的(等效)移動G(s)A(s)B

(s)A(s)G(s)A(s)B

(s)A(s)1/G(s)A(s)A(s)A(s)A(s)A(s)A(s)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式[例1]＋IR1(s)IC(s)U2(s)R2I(s)1/R1CsU1(s)－二、由系統(tǒng)方框圖求系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法：⑴利用方框圖的等效變換⑵利用梅遜公式主要有兩種：1、利用方框圖的等效變換求系統(tǒng)傳遞函數(shù)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式

(Cs+1/R1)[例2]－－k2Θo(s)－k1Θi(s)Θi(s)－－k2Θo(s)－k11、利用方框圖的等效變換求系統(tǒng)傳遞函數(shù)－－k2Θo(s)－k1Θi(s)或§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式注意:分支點與相加點盡量避免相互跨越!83可編輯1、利用方框圖的等效變換求系統(tǒng)傳遞函數(shù)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式[例3]教材P69的例2-6H1H2G1G2G3G4(-)(-)RY

RH2+G3H1G1G2G3H2G4(-)Y(a)G4G3H2Y

R(b)G4Y

R(c)2、利用梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式1+R1C1s

x2x5x4

x6

-1

x3

x7I(s)

R2

1/R1

x1信號流圖的基本性質(zhì)：①節(jié)點標志系統(tǒng)的變量，節(jié)點標志的變量是所有流向該節(jié)點信號的代數(shù)和；②信號在支路上沿箭頭單向傳遞；③前向通路：信號從輸入節(jié)點到輸出節(jié)點傳遞時，每個節(jié)點只通過一次的通路，叫前向通路。前向通路上各支路增益之乘積稱前向通路總增益，一般用Pk表示。④回路：起點和終點在同一節(jié)點，而且信號通過每一節(jié)點不多于一次的閉合通路稱回路?；芈飞细髦吩鲆嬷朔e稱回路增益，一般用La表示。⑤不接觸回路：回路之間沒有公共節(jié)點時，稱不接觸回路。2、利用梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)梅遜公式Pk是指從輸入端到輸出端第k條前向通路的傳遞函數(shù)△為特征式:△=1-∑La+∑LbLc-∑LdLeLf+……式中,∑La是指所有不同回路的“回路傳遞函數(shù)”之和ⅢⅡⅠ∑LbLc是指兩兩互不接觸回路的“回路傳遞函數(shù)”之和∑LdLeLf是指所有三個互不接觸回路的“回路傳遞函數(shù)”之和G1G2Xi(s)Xo(s)[例]§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式2、利用梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)△k是指特征式△中,

將與第

k

條前向通路相接觸的“回路傳遞函數(shù)”所在的項代以零值

(

或除去

)

以后的余式。梅遜公式§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式ⅢⅡⅠG1G2Xi(s)Xo(s)[例]2、利用梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)I2(s)U2(s)I1(s)－Uc1(s)－－U1(s)[例2]§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式[例3]G1Xi(s)Xo(s)解法一：利用等效變換解法二：利用梅遜公式Xi(s)Xo(s)G11/G12、利用梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式[例3]G1Xi(s)Xo(s)2、利用梅遜公式求系統(tǒng)傳遞函數(shù)解法三：A(s)B(s)§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式[練習題]G1(s)Xi(s)Xo(s)G2(s)－－+[練習題]G1(s)Xi(s)Xo(s)G2(s)－－++§2-4系統(tǒng)方框圖的等效變換和梅遜公式§2-5反饋系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)自動控制系統(tǒng)在工作過程中會受到外加信號的作用，其中一種信號是控制信號或輸入信號；另一種信號則是干擾信號或擾動信號。輸入信號加在系統(tǒng)的輸入端，而干擾信號多作用于受控對象。一典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)為：G1(s)G2(s)H(s)N(s)R(s)C(s)B(s)一、系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的概念

G1(s)G2(s)H(s)N(s)R(s)C(s)B(s)如將圖中H(s)的輸出通路斷開,即斷開系統(tǒng)的主反饋通路,

這時前向通路傳遞函數(shù)與反饋通路傳遞函數(shù)的乘積G1(s)G2(s)H(s),稱為系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)?！?-5反饋系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)1、r(t)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)：令n(t)=0，則輸出c(t)與輸入r(t)之間的傳遞函數(shù)，稱為系統(tǒng)在r(t)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)。二、系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的概念G1(s)G2(s)H(s)N(s)R(s)C(s)B(s)§2-5反饋系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)2、n(t)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)：令r(t)=0，則輸出c(t)與干擾n(t)之間的傳遞函數(shù)稱為系統(tǒng)在n(t)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)。N(s)C(s)G1(s)G2(s)H(s)二、系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的概念G1(s)G2(s)H(s)N(s)R(s)C(s)B(s)§2-5反饋系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，可知系統(tǒng)的總輸出為:三、系統(tǒng)的總輸出G1(s)G2(s)H(s)N(s)R(s)C(s)B(s)§2-5反饋系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)基本要求▲正確建立控制元部件和系統(tǒng)的微分方程

▲了解非線性微分方程的線性近似方法▲掌握傳遞函數(shù)的定義及其求解方法

▲熟悉典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)▲掌握系統(tǒng)動態(tài)方框圖的建立方法

▲掌握動態(tài)方框圖的簡化以及梅遜公式▲掌握反饋系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)的概念系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型1.3機械傳動

機械的主功能是完成機械運動，一部機器必須完成相互協(xié)調(diào)的若干機械運動，每個機械運動可用單獨的控制電機、傳動件和執(zhí)行機構組成的若干子系統(tǒng)來完成，若干個機械運動由計算機來協(xié)調(diào)與控制。這就使設計機械時的總體布局、機械選型和結構造型更加合理和多樣化。機電一體化機械系統(tǒng)的良好伺服性能，要求機械傳動部件滿足轉(zhuǎn)動慣量小、摩擦小、阻尼合理、剛度大、振動特性好、間隙小的要求，還要求機械部分的動態(tài)特性與電機速度環(huán)的動態(tài)特性相匹配。為滿足以上的要求，采用與傳統(tǒng)機械機構不同的結構，主要包括：滾珠絲杠、調(diào)隙齒輪、諧波齒輪、貼塑導軌等等。1.3機械傳動一、滾動螺旋傳動（一）工作原理及結構形式工作原理：螺桿和螺母的螺紋滾道間置滾珠，當螺桿或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺紋滾道滾動，使螺桿和螺母作相對運動時為滾動摩擦。提高了傳動效率和傳動精度；傳動平穩(wěn)、同步性好，不易產(chǎn)生爬行、隨動精度和定位精度高；磨損小，壽命長；不能自鎖，傳動具有可逆性；結構復雜，工藝要求高，成本高。1.3機械傳動1.3機械傳動1.3機械傳動一、滾動螺旋傳動結構形式：根據(jù)滾珠的循環(huán)方式，滾動螺旋傳動結構形式為內(nèi)循環(huán)類型與外循環(huán)類型。

外循環(huán)滾動螺旋傳動

l---螺母2---鋼球3---擋球器、反向器4---螺桿內(nèi)循環(huán)滾動螺旋傳動

l---螺母2---鋼球3---擋球器、反向器4---螺桿

外循環(huán)有回球槽式和插管式。

回球槽式是螺母外表面有回球槽，槽的兩端有通孔與螺母的螺紋滾道相切，形成滾珠返回通道。為引導滾珠在通孔內(nèi)順利出入，在孔口置有擋球器。特點：是螺母外徑尺寸較小，安裝方便。

回球槽式

插管式采用外接套管作為滾珠返回通道。結構簡單、制造方便，但彎管突出于螺母外部，外形尺寸較大。若用彎管端部作擋球器，耐磨性差。

插管式內(nèi)循環(huán)鑲塊式

在螺母上開有側(cè)孔，孔內(nèi)鑲有反向器，將相鄰兩螺紋滾道聯(lián)接起來。滾珠從螺紋滾道進入反向器，越過螺桿牙頂，進入相鄰螺紋滾道，形成循環(huán)回路。特點是螺母的外徑尺寸較小，和滑動螺旋副大致相同。滾珠返回通道短，有利于減少滾珠數(shù)量、減少磨損、提高傳動效率，但反向器回行槽加工要求高。鑲塊式內(nèi)循環(huán)

(二)消除間隙和調(diào)整預緊

滾動螺旋傳動的消除間隙和調(diào)整預緊一般有墊片式、螺紋式和齒差式三種。

墊片式調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。結構緊湊、工作可靠、調(diào)整方便、應用廣，但不很準確。并且當滾道磨損時不能隨意調(diào)整，除非更換墊圈，故適用于一般精度的機構。墊片調(diào)隙式1---螺母2—墊片

螺紋調(diào)隙式螺母1的外端有凸緣，螺母3加工有螺紋的外端伸出螺母座外，用兩個圓螺母2鎖緊。鍵4的作用是防止兩個螺母的相對轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)圓螺母即可調(diào)整軸向間隙和預緊。特點是結構緊湊、工作可靠、調(diào)整方便。缺點是不很精確。螺紋調(diào)隙式1、2、3---螺母4---鍵

齒差調(diào)隙式在螺母1和4的凸緣上切出齒數(shù)相差一個齒的外齒輪(z4=zl+1)，把其裝入螺母座中分別與具有相應齒數(shù)(z1和z4)的內(nèi)齒輪2和3嚙合。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒輪，將兩個螺母相對螺母座同方向轉(zhuǎn)動一定的齒數(shù)，然后把內(nèi)齒輪復位固定。此時，兩個螺母之間產(chǎn)生相應的軸向位移，從而達到調(diào)整的目的。當兩個螺母按同方向轉(zhuǎn)過一個齒時，其相對軸向位移為齒差調(diào)隙式1、4---螺母2、3---內(nèi)齒輪（三）滾動螺旋機構的主要尺寸及標注1、主要尺寸（三）滾動螺旋機構的主要尺寸及標注2、滾動絲杠副的標注法（三）滾動螺旋機構的主要尺寸及標注2、滾動絲杠副的標注法螺紋旋向，右旋不標檢查項目標號精度等級負載滾珠總?cè)?shù)基本導程公稱直徑預緊方式(見各廠代號)循環(huán)方式(見各廠代號)外形結構特征(見各廠代號)（三）滾動螺旋機構的主要尺寸及標注2、滾動絲杠副的標注法示例1）漢江機床廠標記法：FC1B-60×6-5-E2左，它表示法蘭凸出式插管型、變位螺距預加載荷、公稱直徑60mm、基本導程6mm、每個螺母上承載滾珠總?cè)?shù)為5圈、E級精度、檢查1~2項、左旋螺紋。2）南京工藝裝備制造廠標記法：FFZD40×5-3-D3/1400×900，它表示浮動式內(nèi)循環(huán)、法蘭與直筒螺母組合墊片預緊、公稱直徑40mm、基本導程5mm、承載滾珠總?cè)?shù)為3圈、D級精度、檢查1~3項、右旋、絲杠全長1400mm、螺紋長度900mm。（三）滾動螺旋機構的主要尺寸及標注

3、精度等級數(shù)控機床、精密機床和精密儀器用于進給系統(tǒng)時，根據(jù)定位精度和重復定位精度的要求，可選用C、D、E級等；一般動力傳動，其精度等級偏低，可選F、G等。各類型機械精度等級的要求。

(四)支撐方式的選擇

絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及與其它零件的連接剛性，對滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的剛度和精度都有很大的影響，需在設計、安裝時認真考慮。為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合，僅當軸向載荷很小時，才用向心推力軸承。

(四)支撐方式的選擇

除表中所列的特點以外，應該知道，當滾珠絲杠副工作時，因受熱(摩擦及其它熱源)而伸長，它對第一種支承方式的預緊軸承將會引起卸載，甚至可能產(chǎn)生軸向間隙，此時與第三、第四種支承情況類似，但對第二種支承方式，其卸載的結果可能在兩端支承中造成預緊力的不對稱，且只能允許在某個伸長范圍內(nèi)，即要嚴格限制其溫升，故這種高剛度、高精度支承方式更適宜于精密絲杠傳動系統(tǒng)。(五)滾動螺旋傳動的設計計算

設計滾動螺旋傳動時，已知條件是：工作載荷F或平均工作載荷Fm；螺旋的使用壽命L’h；螺桿的工作長度(或螺母的有效行程)l；螺桿的轉(zhuǎn)速n(r／min)以及滾道硬度HRC和運轉(zhuǎn)情況。一般設計步驟是：

1)求出螺旋傳動的計算載荷Fc式中KF——載荷系數(shù)，1～2．5；

KH——硬度系數(shù)，1～4；

KL——短行程系數(shù)，l—1．3；Fm——平均工作載荷。

2)考慮壽命從滾動螺旋的系列中找出相應的額定動載荷，初步確定其規(guī)格(或型號)式中：Ca’——額定動載荷；

nm——螺桿的平均轉(zhuǎn)速(r／min)；Lh’——運轉(zhuǎn)壽命(h)。3)根據(jù)所選規(guī)格(或型號)列出主要參數(shù)。

4)驗算傳動效率、剛度及工作穩(wěn)定性是否滿足要求，如不能滿足要求則應另選其它型號并重新進行驗算。5)對于低速(n≤10r/min)傳動，只按額定靜載荷計算即可。

例2-3試計算一數(shù)控銑床工作臺進給用滾動螺旋傳動。已知平均工作載荷螺桿工作長度平均轉(zhuǎn)速要求使用壽命左右，螺桿材料為CrWMn鋼，滾道硬度58~62HRC，傳動精度要求為0.03mm。解：（1）求計算載荷

(2)根據(jù)壽命條件計算必須的額定動載荷(3)根據(jù)必需的額定動載荷選擇螺旋尺寸現(xiàn)假設用內(nèi)循環(huán)結構的許用動載荷接近或稍大于的原則，所選擇的螺旋有下列幾個規(guī)格:1)考慮各種因素選用1)計算一下絲杠螺母副的尺寸滾道半徑:偏心距:螺桿內(nèi)徑:(4)穩(wěn)定性計算因為螺桿較長,所以穩(wěn)定性的計算應以下式求臨界載荷式中E為彈性模量螺桿危險截面的軸慣性距為絲杠內(nèi)徑為長度系數(shù),兩端鉸接時

是穩(wěn)定的。

(5)剛度驗算按最不利的情況考慮,螺紋螺距因受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)距引起彈性變形方向是一致的.故有式中摩擦系數(shù)每米螺紋長度上的螺紋距離的彈性變形為通常要求絲杠的導程誤差應小于其傳動精度的一半，即所以（6）效率驗算式中所以要求在90％－95％之間，滿足要求。二、齒輪傳動裝置

二、齒輪傳動裝置(一)應用概述在下列情況下，在進給軸上常用齒輪傳動：1)使伺服電動機的轉(zhuǎn)速與低速的滾珠絲杠裝置、齒輪齒條傳動裝置、蝸輪傳動裝置的轉(zhuǎn)速相匹配。2)減少外部轉(zhuǎn)動慣量折算到電機軸上的值。3)增大主動軸的轉(zhuǎn)矩。4)把電動機的實際位置與機床所需要的位置聯(lián)成一體。在進給傳動中一般選用一級齒輪傳動，在主傳動中，雖然主軸一般采用變頻電機調(diào)速，但為了提高輸出轉(zhuǎn)矩和充分利用電機功率，一般配高低檔變速！齒輪傳動裝置的優(yōu)點：

1)進給電動機軸與進給絲杠不必在同一條直線上，即電動機的安裝有多種的方式。2)電動機軸上外部轉(zhuǎn)動慣量Jexi按比值1／i2減少，要求電動機軸上的轉(zhuǎn)矩減少1／i，這表明可使用較小的電動機。3)在要求快速橫向進給速度時，為使電動機轉(zhuǎn)速一體化，除了進給絲杠導程h以外，齒輪速比i是另一個重要參數(shù)。4)對于轉(zhuǎn)動慣量和驅(qū)動裝置有關的動態(tài)特性一體化，可選用適當?shù)凝X輪速比使之最優(yōu)化。齒輪傳動裝置的缺點：1)齒輪傳動裝置是一個附加的結構部件，對其設計和生產(chǎn)都有一定的要求，增加了制造成本。2)齒輪傳動可能把附加的非線性(間隙)引入位置控制環(huán)，而且這類非線性只能部分地予以消除。3)雖然齒輪傳動裝置輸出端的全部轉(zhuǎn)動慣量可以通過齒輪速比予以減少，但齒輪轉(zhuǎn)動慣量本身影響驅(qū)動裝置的總轉(zhuǎn)動慣量。

齒輪傳動裝置的缺點：

4)由于附加轉(zhuǎn)動慣量及非線性對控制參數(shù)產(chǎn)生影響，因此必須仔細地調(diào)整速度調(diào)節(jié)器。5)齒輪的磨損可能引起反轉(zhuǎn)誤差的逐漸擴大，因此必須及時重新調(diào)整。6)齒輪傳動裝置在運行及停止時，特別是電源為一個線性同步換流器時，齒輪可能產(chǎn)生高的噪聲電平。在運行時，高噪聲電平產(chǎn)生的原因是齒廓誤差及齒根面嚙合過程引起的齒輪之間交變的反轉(zhuǎn)誤差。在靜止時，高噪聲電平產(chǎn)生的原因是齒輪間隙內(nèi)的電動機振動。

(二)技術條件當應用齒輪或同步帶輪來作為進給裝置時，需要滿足以下技術要求：1)大齒輪折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量要小。2)剛度大。3)無間隙。4)噪聲低。

齒輪的轉(zhuǎn)動慣量要小，這對于整個進給驅(qū)動裝置的動態(tài)特性是重要的。齒輪應該由剛度大、密度小的材料制成。由于齒輪的轉(zhuǎn)動慣量與其直徑4次方成正比，它的直徑應選得盡可能的小。對于安裝在齒輪傳動裝置輸出軸上的齒輪特別要注意該點。如果由于結構上的原因，必須使用結構類型3來代替類型1，則齒輪速比1≤i≤1.3比i=1更為合適。然而，在這種情況下，電動機最高轉(zhuǎn)速必定高于直接聯(lián)接時速比(i=1)所需要的轉(zhuǎn)速。下面對這兩種齒輪速比作一比較分析。齒輪速比i=1時，齒輪1與齒輪2的直徑為d。齒輪速比i>1時，電機軸上齒輪1的直徑為d1，驅(qū)動軸上齒輪2的直徑為d2。各齒輪折算到電動機軸上的齒輪轉(zhuǎn)動慣量是：當齒輪速比

i=1

當齒輪速比i>1如果我們假定dl+d2=2d，然后代入得轉(zhuǎn)動慣量的關系式為：在范圍1≤i≤1.3里，可得到近似值為：

這表示速比范圍在1≤i≤1.3的齒輪轉(zhuǎn)動慣量是速比i=l的齒輪轉(zhuǎn)動慣量的1／i。

為了使機械傳動部件的總剛度大，齒輪裝置的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)必須保持盡可能的大，對于同步帶齒輪，如果適當?shù)卮_定尺寸并預加載荷，就會具有很高的剛度值。齒輪傳動裝置的齒輪軸必須盡可能地短，且有較好地抗彎曲與抗扭性能。電動機與滾珠絲杠之間在傳動過程中的反轉(zhuǎn)誤差，可以利用圖2—22的結構類型l來加以改善。具有同步帶傳動裝置的結構類型2或3在很大程度上也能消除反轉(zhuǎn)誤差。反轉(zhuǎn)誤差之和相當于位置控制信號流的滯后。由于在輪廓控制傳動及相當?shù)牡退龠M行定位時，最大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩不起作用，因此不必按大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩設計齒輪的預載荷。然而，當計算預加載齒輪的剛度時，必須考慮到預載荷。(三)齒輪傳動間隙的消除措施

齒輪完全無間隙的傳動，只是在理論上能夠?qū)崿F(xiàn)。事實上齒輪在制造過程中加工誤差是無法避免的。兩個嚙合著的齒輪?？傄形⒘康凝X側(cè)隙才能使齒輪正常地工作。為保證齒輪傳動的精度，應采用一些措施盡可能地消除齒側(cè)隙。

1．圓柱齒輪傳動(1)偏心軸套調(diào)整法電液脈沖馬達2是用偏心環(huán)1裝在殼體內(nèi)，該偏心環(huán)可以調(diào)節(jié)兩個嚙合著的圓柱齒輪中心距，這樣就可以用縮小中心距的方法來消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時的齒側(cè)隙。(2)軸向墊片調(diào)整法兩個嚙合著的圓柱齒輪1和3，如果它們的節(jié)圓直徑沿著齒寬方向制成稍有錐度(其外形有些像插齒刀)，這樣就可以用軸向墊片2使齒輪1在軸向錯位而消除它的齒側(cè)隙。裝配時，調(diào)整軸向墊片2的厚度大小，可以達到齒輪1與齒輪3無側(cè)隙嚙合，并且轉(zhuǎn)動靈活。

以上兩種調(diào)整方法的特點是結構簡單，但齒側(cè)隙調(diào)整后不能自動補償。

(3)雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法

兩個嚙合著的圓柱齒輪，其中一個是寬齒輪，另一個是由兩薄片組成的齒輪，再附加某些措施，使一個薄片齒輪的齒左側(cè)和另一個薄片齒輪的齒右側(cè)分別緊貼在寬齒輪的齒槽左、右兩側(cè)。這樣錯齒后就沒有齒側(cè)隙，故反向時就不會出現(xiàn)死區(qū)。

周向彈簧式：在兩個薄片齒輪3和4上各開了幾條周向槽，并在齒輪3和4的端面上各壓配有安裝彈簧1的短柱2，在彈簧1的作用下使薄片齒輪4和3錯位而消除齒側(cè)隙。彈簧l的張力必須足以克服傳動扭矩才能起作用。在設計彈簧1時必須進行強度計算。由于周向圓槽及彈簧的尺寸不能太大，這種結構形式僅適用于讀數(shù)裝置或傳動力矩很小的機械裝置。

1、彈簧2、短柱3、4齒輪圓柱薄片齒輪周向彈簧錯齒調(diào)整法可調(diào)拉簧式：在兩個薄片齒輪8和9上各裝有螺紋的凸耳1與7。彈簧2的一端鉤在凸耳1上，另一端鉤在螺釘5上。彈簧2所受的張力大小可用螺母3來調(diào)節(jié)螺釘5的伸出長度。調(diào)整好后可用螺母4來鎖緊，在簡易數(shù)控機床進給傳動中，步進電機和長絲杠之間的齒輪傳動常采用這種方式。

以上兩種調(diào)整方法的特點是齒側(cè)隙能夠自動補償，但其結構比較復雜。圓柱薄片齒輪可調(diào)拉簧錯齒調(diào)整法

l、6、7、凸耳2、彈簧3、4、螺母5、螺釘8、9、薄片齒輪

2．斜齒輪傳動齒側(cè)隙的消除方法。(1)墊片調(diào)整法

基本上與上述錯齒調(diào)整法相同，也就是用兩個薄片齒輪和一個寬齒輪嚙合，只是在兩個薄片斜齒輪的中間隔開了一小段距離，這樣它的螺旋線便錯開了。在兩個薄片斜齒輪3和4中間，加一個墊片2，這樣一來，薄片齒輪3和4的螺旋線就錯位，而分別與寬齒輪1齒的左、右側(cè)面貼緊。

斜齒薄片齒輪墊片錯齒調(diào)整法1、寬齒輪2、墊片3、4、薄片齒輪

這種調(diào)整方法的特點是結構比較簡單，但調(diào)整起來比較費事，并且齒側(cè)隙也不能自動補償。三、微動裝置(一)概述微動裝置是機械中某一部件在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生緩慢而平穩(wěn)的微量移動(或轉(zhuǎn)動)的一種裝置。在機電一體化產(chǎn)品中，微動裝置一般用于精確、微量地調(diào)節(jié)某一部件的相對位置。如在儀器的讀數(shù)系統(tǒng)中，調(diào)整刻度尺的零位；在萬能測長儀中，用摩擦微動裝置調(diào)整刻度尺的零位；在磨床中，用螺旋微動裝置調(diào)整砂輪架的微量進給。微動裝置性能的好壞，在一定程度上影響機械產(chǎn)品的精度和操作性能。因此，對微動裝置基本性能的要求是：1)應有足夠的靈敏度，使微動裝置的最小位移量能滿足使用要求。2)傳動靈活、平穩(wěn)、無空回產(chǎn)生。3)工作可靠、對調(diào)整好的位置在一定時期內(nèi)應保持穩(wěn)定。4)若微動裝置包括在儀器的讀數(shù)系統(tǒng)中，則要求微動手輪的轉(zhuǎn)動角度與直線微動(或角度微動)的位移量成正比。5)要有良好的工藝性，使用方便并經(jīng)久耐用。按傳動原理不同，微動裝置分為機械式微動裝置、電氣----機械式微動裝置和其它形式的微動裝置。(二)機械式微動裝置在微動裝置中，常用的機械傳動類型有：螺旋傳動、齒輪傳動、摩擦傳動、杠桿傳動以及幾種傳動方案的綜合。

1．螺旋微動裝置螺旋微動裝置結構簡單、制造較方便。圖為萬能工具顯微鏡工作臺的微動裝置，它由螺母2、調(diào)節(jié)螺母3、微動手輪4、螺桿5和滾珠6等組成。整個裝置固定在測微外套1上；旋轉(zhuǎn)微動手輪4時，螺桿5頂動工作臺，實現(xiàn)工作臺的微動