機電一體化包括哪些技術? 機電一體化技術是一門發展中的邊緣學科技術，是根據生産實際需要，在傳統技術的基礎上，與一些新技術相結合而發展起來的多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程其中，機械技術是機電一體化技術的基礎，今天小編就來聊一聊關于機電一體化包括哪些技術?接下來我們就一起去研究一下吧!

機電一體化包括哪些技術

機電一體化技術是一門發展中的邊緣學科技術，是根據生産實際需要，在傳統技術的基礎上，與一些新技術相結合而發展起來的多學科技術領域綜合交叉的技術密集型系統工程。其中，機械技術是機電一體化技術的基礎。

随着高新技術引入機械行業，機械技術面臨着挑戰和變革。在機電一體化産品中，它不再是單一地完成系統間的連接，它既是系統控制的對象，也是實現系統行為的執行裝置，因此機械系統的設計對于機電一體化系統的結構、重量、體積、動态性能、耐用性等諸方面均有重要影響。機械系統技術的着眼點在于如何與機電一體化的技術發展相适應，綜合利用其他高新技術實現機械結構、材料、性能上的變革，滿足減少重量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善性能的要求。

機電一體化系統的機械結構主要包括執行機構、傳動機構和支承部件。在機械系統設計時，除考慮一般機械設計要求外，還必須考慮機械結構因素與整個伺服系統的性能參數、電氣參數的匹配，以獲得良好的伺服性能。

一、機電一體化對機械系統的基本要求

機電一體化産品中的機械系統主要包括支撐、傳動、執行機構等，一般由減速裝置、絲杆螺母副、渦輪蝸杆副等各種線性傳動部件及連杆機構、凸輪機構等非線性傳動部件、導向支撐部件、螺旋支撐部件、軸系及機架等機構組成。機電一體化系統的機械系統與一般的機械系統相比，除要求較高的制造精度外，還應具有良好的動态響應特性，即快速響應和良好的穩定性。

1、高精度

精度直接影響産品的質量，尤其對于機電一體化産品，其技術性能、工藝水平和功能上都比普通的機械産品有很大的提高，因此對機電―體化機械系統的精度提除了更高的要求。如果機械系統的精度不能滿足要求，則無論機電―體化産品其它系統工作再精确，也無法完成其預定的機械操作。

2、快速響應

機電一體化系統中既有高速的信息處理單元，也有慢速的機械單元，機電一體化系統的快速響應即是要求機械系統從接到指令到開始執行指令指定的任務之間的時間間隔短。這樣系統才能精确地完成預定的任務要求，且控制系統也才能及時根據機械系統的運行情況得到信息，下達指令，使其準确地完成任務。

3、良好的穩定性

機電一體化系統要求其機械裝置在溫度、振動等外界幹擾的作用下依然能夠正常穩定的工作。既系統抵禦外界環境的影響，适應環境和抗幹擾能力強。

簡而言之，就是“穩、準、快”。此外，還須有較大的剛度、良好的可靠性、重量輕、體積小、壽命長等要求。

為确保機械系統的上述特性，在設計中通常提出無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率和适當的阻尼比等要求。未達到上述要求，主要從以下幾方面采取措施：

1、采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支撐部件。如采用滾珠絲杆副、滾珠導向支撐、動（靜）壓導向支撐等。

2、縮短傳動鍊，簡化主傳動系統的機械結構。主傳動常采用大扭矩、寬調速的直流或交流伺服電機直接與絲杆螺母副連接，以減少中間傳動環節。

3、提高傳動與支撐剛度。如采用預加緊的方法提高滾珠絲杆副和滾動導軌副的傳動與支撐剛度，絲杆的支撐設計中采用二端軸向預緊或預拉伸支撐結構等。

4、選用最佳傳動比，以達到2提高系統分辨率、減少到執行元件輸出軸上的等效轉動慣量，盡可能提高加速能力。

5、縮小反向死區誤差。在進給傳動中，一方面采用無間隙且減少摩擦的滾珠絲杆副，預加載荷的雙齒輪齒條副等精密機構，另一方面采取消除傳動間隙、減少支撐變形等措施。

6、改進支撐及架體的結構設計以提高剛性、減少振動、降低噪聲。如選用複合材料等來提高剛度和強度、減輕重量、縮小體積、使結構緊密化，以确保系統的小型化、輕量化、高速化和高可靠性。

二、機械系統的組成

概括地講，機電一體化機械系統應主要包括如下三大部分機構。

1、傳動機構

機電一體化機械系統中的傳動機構不僅僅是轉速和轉矩的變換器，而是已成為伺服系統的一部分，它要根據伺服控制的要求進行選擇設計，以滿足整個機械系統良好的伺服性能。因此傳動機構除了要滿足傳動精度的要求，而且還要滿足小型、輕量、高速、低噪聲和高可靠性的要求。

2、導向機構

導向機構的作用是支承和導向，為機械系統中各運動裝置能安全、準确地完成其特定方向的運動提供保障，一般指導軌、軸承等。

3、執行機構

執行機構是用以完成操作任務的直接裝置。執行機構根據操作指令的要求在動力源的帶動下，完成預定的操作。一般要求它具有較高的靈敏度、精确度，良好的重複性和可靠性。由于計算機的強大功能，使傳統的作為動力源的電動機發展為具有動力、變速與執行等多重功能的伺服電動機，從而大大地簡化了傳動和執行機構。

除以上三部分外，機電一體化系統的機械部分通常還包括機座、支架、殼體等。

三、機械系統的設計思想

機電一體化的機械系統設計主要包括兩個環節：靜态設計和動态設計。

1、靜态設計

靜态設計是指依據系統的功能要求，通過研究制定出機械系統的初步設計方案。該方案隻是一個初步的輪廓，包括系統主要零、部件的種類，各部件之間的聯接方式，系統的控制方式，所需能源方式等。

有了初步設計方案後，開始着手按技術要求設計系統的各組成部件的結構、運動關系及參數；零件的材料、結構、制造精度确定；執行元件（如電機）的參數、功率及過載能力的驗算；相關元、部件的選擇；系統的阻尼配置等。以上稱為穩态設計。穩态設計保證了系統的靜态特性要求。

2、動态設計

動态設計是研究系統在頻率域的特性，是借助靜态設計的系統結構，通過建立系統組成各環節的數學模型和推導出系統整體的傳遞函數，利用自動控制理論的方法求得該系統的頻率特性（幅頻特性和相頻特性）。系統的頻率特性體現了系統對不同頻率信号的反應，決定了系統的穩定性、最大工作頻率和抗幹擾能力。

靜态設計是忽略了系統自身運動因素和幹擾因素的影響狀态下進行的産品設計，對于伺服精度和響應速度要求不高的機電一體化系統，靜态設計就能夠滿足設計要求。對于精密和高速智能化機電一體化系統，環境幹擾和系統自身的結構及運動因素對系統産生的影響會很大，因此必須通過調節各個環節的相關參數，改變系統的動态特性以保證系統的功能要求。動态分析與設計過程往往會改變前期的部分設計方案，有時甚至會推翻整個方案，要求重新進行靜态設計。

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