《机电一体化系统设计》机电一体化系统的机电有机结合分析与设计.ppt

提高传动刚度 提高传动刚度可提高结构谐振频率，一般使 提高结构谐振频率的根本方法是增加传动系统的刚度、减小负载的转动惯量和采用合理的结构布置。 提高机构阻尼 能有效地降低振荡环节的谐振峰值。 采用校正网络 该网络频率特性有一凹陷处，将此处对准系统的结构谐振频率，就可抵消或削平结构谐振峰值。 应用综合速度反馈减小谐振 适合低摩擦系统中，测速发电机电压正比于电动机电流的综合电压，滤波后，输出作为速度反馈信号。 第四节 可靠性、安全性设计 一 可靠性设计 (1)可靠性的基本概念 所谓可靠性，是指产品(或系统)在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。 完成规定功能就是指能够连续地保持产品(或系统)的工作能力，使各项技术指标符合规定值。 如果产品不能完成规定功能，就称为失效；对于可修复的产品，也可称为故障。 产品(或系统)完成规定的功能是相对于规定条件和规定时间而言的。规定条件是指使用时的应力条件(工作条件)、环境条件和存储时的存储条件等，规定条件不同，产品的可靠性也不同。 规定时间长短的不同，产品的可靠性也不同，一般来说，规定的时间越长、故障越多，可靠性也就越低。 总的来看，可靠性的概念包括产品(或系统)的无故障性和耐久性两方面的含义。 产品的无故障性，是指产品在某一时期内(或某一段工作时间内)，连续不断地保持其工作能力的性能。 产品的耐久性是指产品在整个使用期限内和规定的维修条件下，保持其工作能力的性能。 一般来说，如果不采取维修和预防措施消除故障、恢复其丧失了的工作能力，产品是不能长时期工作的。 (2)保证产品(或系统)可靠性的方法 提高产品的设计和制造质量是最根本的方法，它的作用是消除故障于发生之前，或者降低故障率。 冗余技术就成为保证产品可靠性的一种重要方法，它可以在故障发生之后把故障造成的影响掩蔽起来，使产品在一定时间内继续保持工作能力。 诊断技术就是一种暴露法，它可以把已经出现的或即将出现的故障及时暴露出来，以便迅速修复。诊断技术的作用就在于及时发现故障，以便缩短修理时间，提高产品的有效度 1)提高产品的设计和制造质量。 在设计过程中对可靠性进行分析，估计系统和单元中各种引起时效的可能因素，采取必要的可靠性措施以降低产品的故障率。除可采用冗余技术和诊断技术外，还可采用下述几种方法。 裕度法：对于关键性的产品，可以加大设计的安全系数，以保证一定的可靠性储备。 设产品的某一输出参数为y，而y值是一个随机量，它可能在极限条件下达到极值ylim，。这种极限条件可能是最恶劣的使用条件(如最大的工作规范、缺乏润滑等)和环境条件(如高温、潮湿等)。如果y达到ylim时还没有达到失效时的参数值ymax则称为具有可靠性储备，用可靠性储备系数KR表示，即 KR=ymax/ylim1 可靠性储备系数也可按下式计算 KR=Ymax/y‘ 式中：y’为y值不超出极限范围的概率为γ时的值。 自动控制：在产品设计中，利用机电一体化技术的优势，使产品(或系统)具有自适应、自调整、自诊断甚至自修复的功能，可以大大提高产品的可靠性。这是因为自适应和自调整等自动化技术，能使机器具有适应工作条件经常变化的功能(对外界的作用作出反应)，以及恢复丧失了的工作能力的功能，使产品不仅具有完成规定功能的能力，而且能够长时期地保持这种能力，不必担心外界影响，也不必担心产品本身在运转过程中发生故障。 在设计阶段就应考虑到在使用阶段如何保证产品可靠性的问题，应规定适当的环境条件、维护保养条件和操作规程。产品结构应具有良好的维修性，如易损件应便于更换、故障应便于诊断、容易修复等。 2)冗余技术。 冗余技术又称储备技术：它是利用系统的并联模型来提高系统可靠性的一种手段。 冗余有工作冗余和后备冗余两类。 工作冗余：又称工作储备或掩蔽储备，是一种两个或两个以上单元并行工作的并联模型。平时，由各个单元平均负担工作应力，因此工作能力有冗余。只有当所有的单元都失效时系统才失效，如果还有任何一个单元未失效，系统就可靠地工作，不过这个单元要负担额定的全部工作应力。 后备冗余：又称非工作储备或待机储备。平时只需一个单元工作，另一个单元是冗余的，用于待机备用。 这种系统必须设置失效检测与转换装置，不断检测工作单元的工作状态，一旦发现失效就启动转换装置，用后备单元代替失效的工作单元。 如果失效检测和转换装置绝对可靠，则后备冗余的可靠度比工作冗余法高，如果不绝对可靠，就宁肯采用工作冗余法， 因工作冗余系统还有一个优点，就是由于冗余单元分担了工作应力，各单元的工作应力都低于额定值，因此其可靠度比预定值高。 选择冗余法必须考虑产品性能上的要求，