典型机械系统部件的设计要求优化

与一般的机械系统设计要求相比，机电一体化系统的机械系统除要求具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态响应特性，即响应要快、稳定性要好。一个典型的机电一体化系统，通常由控制部件、接口电路、功率放大电路、执行元件、机械传动部件、导向支撑部件，以及检测传感部件等部分组成。这里所说的机械系统一般由减速器、丝杆螺母副、蜗轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支撑部件、旋转支撑部件、轴系及机架或箱体等组成。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中，常提出低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，主要从几个方面采取措施。

①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支承、动（静）压导向支承等。

②缩短传动链，提高传动与支承刚度，如用预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动与支承刚度；采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副链接以减少中间传动机构；丝杠支承设计中采用两端轴向预紧或预拉伸支承结构等。

③选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率，减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力。(www.xing528.com)

④缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支承变形的措施。

⑤改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。如选用复合材料等来提高刚度和强度，减小质量、缩小体积使结构紧密化，以确保系统的小型化、轻量化、高速化和高可靠性。

这些措施反映了机电一体化系统设计的基本特点。在本章中主要介绍典型的传动部件、导向和旋转支承部件以及架体（机架或箱体）等结构设计与选择的基本问题。