7.機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)

1、 7機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)7.1機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)總體技術(shù)，從整體目標(biāo)出發(fā)，綜合分析機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能要求及各機(jī)、電組成單元的特性，選擇最合理的單元組合方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品整體優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，機(jī)電一體產(chǎn)品得到了迅速普及和發(fā)展，從家用電器到生產(chǎn)設(shè)備，從辦公自動化設(shè)備到軍事裝置，機(jī)與電緊密結(jié)合的程度都在迅速增加，形成了一個(gè)縱深而廣闊的市場。市場競爭規(guī)律要求產(chǎn)品不僅具有高性能，而且要有低價(jià)格，這就給產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員提出了越來越高的要求。另一方面，種類繁多、性能各異的集成電路、傳感器和新材料等，給機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員提供了眾多的可選方案，使設(shè)

2、計(jì)工作具有更大的靈活性。如何充分利用這些條件，開發(fā)出滿足市場需求的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。7.1.1總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容一般來說，機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)包括下述一些主要內(nèi)容。（1）詳盡搜集用戶對所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的需求設(shè)計(jì)任何系統(tǒng)，首先要收集所有相關(guān)的信息，包括設(shè)計(jì)需求、背景技術(shù)資料。設(shè)計(jì)人員在這一基礎(chǔ)上應(yīng)做出用戶真正需要設(shè)計(jì)什么樣的產(chǎn)品的判斷。這一步是進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)的最基本的依據(jù)，不可忽視。一般情況，需要對下列設(shè)計(jì)需求作詳細(xì)地調(diào)查。設(shè)計(jì)對象自身的工作效率，包括年工作效率及小時(shí)工作效率。對于動力傳動系統(tǒng)還要了解機(jī)械效率方面的需求。設(shè)計(jì)對象所具有的主要功能。包括總功能及實(shí)現(xiàn)總功能時(shí)分

3、功能的動作順序，特別是操作人員在總功能實(shí)現(xiàn)中所介入的程度。設(shè)計(jì)對象與其工作環(huán)境的界面。這主要有輸入、輸出界面、裝載工件形式、操作員控制器的界面，輔助裝置的界面，溫度、濕度、灰塵等情況，以及這些界面中哪些是由設(shè)計(jì)人員保證的，哪些是由用戶提供的。設(shè)計(jì)對象對操作者技術(shù)水平的需求。要求操作人員達(dá)到什么技術(shù)等級，并具備哪些專長。設(shè)計(jì)對象是否被制造過，假如與設(shè)計(jì)對象類似的產(chǎn)品已在生產(chǎn)，則應(yīng)參觀生產(chǎn)過程，并尋找有關(guān)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)文件。了解用戶自身的一些規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)，例如廠標(biāo)，一般技術(shù)要求，對產(chǎn)品表面的要求（防蝕、色彩）等。（2）設(shè)計(jì)對象工作原理的設(shè)計(jì)明確了設(shè)計(jì)對象的需求之后，就可以開始工作原理設(shè)計(jì)了，這是總體設(shè)

4、計(jì)的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣取決于設(shè)計(jì)人員能否有效的對系統(tǒng)的總功能進(jìn)行合理的抽象和分解，并能合理的運(yùn)用技術(shù)效應(yīng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，勇于開拓新的領(lǐng)域和探索新的工作原理，使總體設(shè)計(jì)方案最佳化，從而形成總體方案的初步輪廓。（3）主要結(jié)構(gòu)方案的選擇機(jī)械結(jié)構(gòu)類型很多，選擇主要結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須保證系統(tǒng)所要求的精度、工作穩(wěn)定可靠、制造工藝性好，應(yīng)符合運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)原則或誤差均化原理。按運(yùn)動學(xué)原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不允許有過多的約束。但當(dāng)約束點(diǎn)有相對運(yùn)動且載荷較大時(shí)，約束處變形大，易磨損，這時(shí)可以采用誤差均化原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這時(shí)可以允許有過多的約束，例如滾動導(dǎo)軌中的多個(gè)滾動體，是利用滾動體的彈性變形使?jié)L動體直徑的微小誤差相

5、互得到平均，從而保證了導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。（4）摩擦形式的選擇設(shè)計(jì)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)時(shí)要認(rèn)真選擇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的摩擦形式，如果處理得不好，由于動、靜摩擦力差別太大易造成爬行，會影響控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。因此總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須選取與工作要求相符的摩擦形式的導(dǎo)軌。導(dǎo)軌副相對運(yùn)動時(shí)的摩擦形式有滑動、滾動、液體靜壓滑動、氣體靜壓滑動等幾種形式，各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)需求，綜合考慮各方面因素進(jìn)行選擇。（5）系統(tǒng)簡圖的繪制選擇或設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中各主要功能元的解之后，用各種符號代表各子系統(tǒng)中功能元的解，包括控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)等，根據(jù)總體方案的工作原理，畫出它們的總體安排，

6、形成機(jī)、電、控有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化系統(tǒng)簡圖。根據(jù)這些簡圖，進(jìn)行方案論證，并作多次修改，確定最佳方案。在總體安排圖中，機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)以機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖或機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意圖表示，其它子系統(tǒng)可用方框圖表示。（6）總體精度分配總體精度分配是將機(jī)、電、控、檢測各系統(tǒng)的精度進(jìn)行分配。精度分配時(shí)，應(yīng)根據(jù)各子系統(tǒng)所用技術(shù)系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分配，不應(yīng)采取平均分配的方法，對于具有數(shù)字特征的電、控、檢測子系統(tǒng)可按其數(shù)字精度直接分配；對于具有模擬量特征的機(jī)、電、檢測子系統(tǒng)，則可按技術(shù)難易程度進(jìn)行精度分配。在精度初步分配后，要進(jìn)行誤差計(jì)算，把各子系統(tǒng)的誤差按系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差歸類，分別計(jì)算，并與分配的精度進(jìn)行比較，進(jìn)行反復(fù)修改，使

7、各部分的精度盡可能合理，總體精度分配的目標(biāo)是以滿足總體精度為約束，使各子系統(tǒng)的精度盡可能低，達(dá)到獲得最佳性能價(jià)格比的目標(biāo)。（7）總體設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)上述設(shè)計(jì)過程的各個(gè)方面，寫出總體設(shè)計(jì)報(bào)告，為總體裝配圖和部件裝配圖的繪制做好準(zhǔn)備?？傮w設(shè)計(jì)報(bào)告要突出設(shè)計(jì)重點(diǎn)，將所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)闡述清楚，同時(shí)應(yīng)列出所采取的措施及注意事項(xiàng)。機(jī)電一體化總體設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)出綜合性能最優(yōu)或較優(yōu)的總體方案，作為進(jìn)一步詳細(xì)設(shè)計(jì)的綱領(lǐng)和依據(jù)。應(yīng)當(dāng)指出，總體方案的確定并非是一成不變的，在詳細(xì)設(shè)計(jì)結(jié)束后，應(yīng)再對整體性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)查，如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)修改總體方案，甚至在樣機(jī)試制出來之后或在產(chǎn)品使用過程中，如發(fā)現(xiàn)總體方案存在問題，也應(yīng)

8、及時(shí)加以改進(jìn)。7.1.2產(chǎn)品的使用要求產(chǎn)品的使用要求包括功能性要求、經(jīng)濟(jì)性要求和安全性要求等，產(chǎn)品的性能指標(biāo)應(yīng)根據(jù)這些要求及生產(chǎn)者的設(shè)計(jì)和制造能力、市場需求等來確定。（1）功能性要求產(chǎn)品的功能性要求是要求產(chǎn)品在預(yù)定的壽命期間內(nèi)有效地實(shí)現(xiàn)其預(yù)期的全部功能和性能。從設(shè)計(jì)的角度來分析，功能性要求可用下列性能指標(biāo)來表達(dá)。功能范圍。任何產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)的功能都有一定范圍。一般來說，產(chǎn)品的適用范圍較窄，其結(jié)構(gòu)可較簡單，相應(yīng)的開發(fā)周期較短，成本也較低，但由于適用范圍窄，市場覆蓋面就小，產(chǎn)品批量也小，使單臺成本增加。相反，如擴(kuò)大適用范圍，雖然產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，成本增加，但由于批量的增加又可以使單臺成本趨于下降。合理

9、地確定產(chǎn)品的功能范圍，不僅要考慮用戶的使用要求，還要考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，應(yīng)綜合分析市場、技術(shù)難度、生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)力等多方面因素進(jìn)行決策。在所有影響因素中，最難于準(zhǔn)確獲得的是市場需求與功能范圍之間的關(guān)系。如果能準(zhǔn)確獲得這一關(guān)系，就不難采用優(yōu)化的方法做出最優(yōu)決策。對于單件生產(chǎn)的專用機(jī)電一體化設(shè)備，則直接滿足用戶要求就可以了。精度指標(biāo)。產(chǎn)品的精度是指產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)其規(guī)定功能的準(zhǔn)確程度，它是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。精度指標(biāo)需依據(jù)精度要求來確定，并作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)和用戶選購產(chǎn)品的主要參考依據(jù)。一般情況下，精度越高，制造成本也越高。另一方面，精度降低可使成本和價(jià)格降低，導(dǎo)致產(chǎn)品銷量增加，但在精度降低

10、后，產(chǎn)品的使用范圍將會隨之縮小，又可能導(dǎo)致產(chǎn)品銷量下降。因此，合理的精度指標(biāo)確定是一個(gè)多變量優(yōu)化問題，需要在確定了精度與成本、價(jià)格與銷量關(guān)系后，才可進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，做出最優(yōu)決策?？煽啃灾笜?biāo)。產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定的條件包括工作條件、環(huán)境條件和儲存條件；規(guī)定的時(shí)間是指產(chǎn)品使用壽命期或平均故障間隔時(shí)間；完成規(guī)定的功能是指不發(fā)生破壞性失效或性能指標(biāo)下降性失效?？煽啃灾笜?biāo)對成本、價(jià)格和銷量的影響與精度指標(biāo)類似，因此也需要在確定了可靠性與成本、價(jià)格與銷量基本關(guān)系后，才能對可靠性指標(biāo)做出最優(yōu)決策。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)由于產(chǎn)品可靠性的增高使得“規(guī)定的時(shí)間”超過產(chǎn)品市

11、場壽命期（即產(chǎn)品更新?lián)Q代周期）時(shí)，繼續(xù)提高可靠性是沒有意義的。維修性指標(biāo)。就當(dāng)前的制造水平而言，在大多數(shù)情況下產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間還都小于使用壽命期，還需要通過修理來保證產(chǎn)品的有效運(yùn)行，以便在整個(gè)壽命期內(nèi)完成其規(guī)定的功能。維修可分為預(yù)防性維修和修復(fù)性維修。預(yù)防性維修是指當(dāng)系統(tǒng)工作一定時(shí)間后，在尚未失效時(shí)所進(jìn)行的檢修；修復(fù)性維修是指產(chǎn)品在規(guī)定的工作期內(nèi)因出現(xiàn)失效而進(jìn)行的維修。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段充分考慮維修性要求，可以使產(chǎn)品的維修度明顯增加，例如可把預(yù)計(jì)維修周期較短的局部或環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)成易于查找故障、便于拆裝等便于維修的結(jié)構(gòu)。維修性指標(biāo)一般不會增加成本，不受其它要求的影響，因此可按充分滿足維修性要求來確

12、定，并依據(jù)維修性指標(biāo)來確定最合理的總體結(jié)構(gòu)方案。（2）經(jīng)濟(jì)性要求產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性要求是指用戶對獲得具有所需功能和性能的產(chǎn)品所需付出的費(fèi)用方面的要求。該費(fèi)用包括購置費(fèi)用和使用費(fèi)用，用戶總是希望這些費(fèi)用越低越好。購置費(fèi)用。影響購置費(fèi)用的最主要因素是生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)成本是降低購置費(fèi)用的最主要途徑。在滿足功能性要求和安全性要求的前提下，成本越低越好。成本指標(biāo)一般按價(jià)格和銷量關(guān)系定出上限，作為衡量設(shè)計(jì)是否滿足經(jīng)濟(jì)性要求的準(zhǔn)則。在設(shè)計(jì)階段降低成本的主要方法有：合理選擇各零、部件和元、器件的工作原理和結(jié)構(gòu)；充分考慮產(chǎn)品的加工和裝配工藝性，在不影響工作性能的前提下，盡可能簡化結(jié)構(gòu)，力求用最簡單的機(jī)構(gòu)或裝置取代非

13、必需的復(fù)雜機(jī)構(gòu)或裝置，去實(shí)現(xiàn)同樣的預(yù)期功能和性能；采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的零件和器件，縮短設(shè)計(jì)和制造周期，降低成本。使用費(fèi)用。使用費(fèi)用包括運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用，這部分費(fèi)用是在產(chǎn)品使用過程中體現(xiàn)出來的。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，一般采取下述措施來降低使用費(fèi)用：提高產(chǎn)品的自動化程度，以提高生產(chǎn)率，減少管理費(fèi)用及勞務(wù)開支等；選用效率高的機(jī)構(gòu)、功率電路或電器，以減少動力或燃料等的消耗；合理確定維修周期，以降低維護(hù)費(fèi)用。（3）安全性要求安全性要求包括對人身安全的要求和對產(chǎn)品安全的要求。前者是指在產(chǎn)品運(yùn)行過程中，不因各種原因（如誤操作等）而危及操作者或周圍其他人員的人身安全；后者是指不因各種原因（如偶然故障等）

14、而導(dǎo)致產(chǎn)品被損壞甚至永久性失效。安全性指標(biāo)需根據(jù)產(chǎn)品的具體特點(diǎn)而定。為保證人身安全常采取的措施有：設(shè)置安全檢測和防護(hù)裝置，如數(shù)控機(jī)床的防護(hù)罩、互鎖安全門，沖壓設(shè)備的光電檢測裝置，工業(yè)機(jī)器人周圍的安全柵等。產(chǎn)品外表及殼罩等應(yīng)倒角去毛刺，以防劃傷操作人員。在危險(xiǎn)部位或區(qū)域設(shè)置警告性提示燈或安全標(biāo)語等。當(dāng)控制裝置和被控對象為分離式結(jié)構(gòu)時(shí)，兩者之間的電氣連線應(yīng)埋于地下或架在高空，并用鋼管加以保護(hù)，以防導(dǎo)線絕緣層損壞而危及人身安全。為保證產(chǎn)品安全常采取的措施有：設(shè)置各種保護(hù)電器，如熔斷器、熱繼電器等。安裝限位裝置、故障報(bào)警裝置和急停裝置等。采用狀態(tài)檢測及互鎖等方法防止因誤操作等所帶來的危害。7.1.3性

15、能指標(biāo)的具體內(nèi)容性能指標(biāo)可按使用要求劃分為功能性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和安全性指標(biāo)，也可從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)將性能指標(biāo)劃分為特征指標(biāo)、優(yōu)化指標(biāo)和尋常指標(biāo)三類。不同的性能指標(biāo)，對產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的限定作用也不同。功能性指標(biāo)包括運(yùn)動參數(shù)、動力參數(shù)、尺寸參數(shù)、品質(zhì)指標(biāo)等實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能所必需的技術(shù)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)包括成本指標(biāo)、工藝性指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)、美學(xué)指標(biāo)等關(guān)系到產(chǎn)品能否進(jìn)入市場并成為商品的技術(shù)指標(biāo)。安全性指標(biāo)包括操作指標(biāo)、自身保護(hù)指標(biāo)和人員安全指標(biāo)等，是保證產(chǎn)品在使用過程中不致因誤操作或偶然故障而引起產(chǎn)品損壞或人身事故方面的技術(shù)指標(biāo)。對于自動化程度較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，安全性指標(biāo)尤為重要。特征指標(biāo)是決定產(chǎn)品功能和

16、基本性能的指標(biāo)，是設(shè)計(jì)中必須設(shè)法達(dá)到的指標(biāo)。特征指標(biāo)可以是工作范圍、運(yùn)動參數(shù)、動力參數(shù)、精度等指標(biāo)，也可以是整機(jī)的可靠性指標(biāo)等。特征指標(biāo)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中起約束條件的作用。優(yōu)化指標(biāo)是在產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)中用來進(jìn)行方案對比的評價(jià)指標(biāo)。優(yōu)化指標(biāo)一般不像特征指標(biāo)那樣要求必須嚴(yán)格達(dá)到，而是有一定范圍和可以優(yōu)化選擇的余地。在設(shè)計(jì)中，優(yōu)化指標(biāo)往往不是直接通過設(shè)計(jì)保證的，而是間接得到的。常被選作優(yōu)化指標(biāo)的有生產(chǎn)成本、可靠度等。尋常指標(biāo)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中作為常規(guī)要求的一類指標(biāo)，一般不定量描述。例如，工藝性指標(biāo)、人機(jī)接口指標(biāo)（如宜人化操作等方面的要求）、美學(xué)指標(biāo)、安全性指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)等，通常都作為尋常指標(biāo)。尋常指標(biāo)一般不參與優(yōu)

17、化設(shè)計(jì)，只需采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法來保證。一般來講，尋常指標(biāo)有較為固定的范疇，而特征指標(biāo)和優(yōu)化指標(biāo)的選定則應(yīng)根據(jù)具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行。一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的特征指標(biāo)，可能是另一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的優(yōu)化指標(biāo)。某些指標(biāo)在要求較為嚴(yán)格，必須經(jīng)過周密設(shè)計(jì)才能達(dá)到時(shí)，應(yīng)選為特征指標(biāo)，而在要求較為寬松的情況下，則可選為優(yōu)化指標(biāo)。例如，在產(chǎn)品可靠性要求很高的情況下（如航空航天設(shè)備等），必須采用可靠性設(shè)計(jì)方法，把產(chǎn)品的可靠度作為特征指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，嚴(yán)格地限定所有零、部件和元、器件的失效率，才能保證產(chǎn)品的可靠性要求。但是，在可靠性無明顯要求或要求較低、通常設(shè)計(jì)均可滿足的情況下（如兒童玩具等），可將可靠度作為優(yōu)化指標(biāo)，在達(dá)到各特

18、征指標(biāo)要求的前提下，優(yōu)化選擇可靠度的方案。又如在對舊機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，由于舊機(jī)床精度因長期磨損已經(jīng)很低，改造的目的是用它完成一些品種少、形狀復(fù)雜但精度要求較低的零件加工，因此可將成本選為特征指標(biāo)，即要求改造費(fèi)用不能超過某一數(shù)額，而將精度作為優(yōu)化指標(biāo)，即在費(fèi)用不超的條件下，盡量提高精度。7.2性能指標(biāo)分析產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)性能指標(biāo)分析即對產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際上是總體設(shè)計(jì)步驟中的第三步，即主要結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)。即在產(chǎn)品的性能指標(biāo)確定之后，設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)是選擇和設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)來滿足這些指標(biāo)。機(jī)電一體化產(chǎn)品中某些性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要采用機(jī)械和電子兩種技術(shù)及相應(yīng)的機(jī)械和電子兩類構(gòu)成環(huán)節(jié)，因此在產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，

19、將產(chǎn)品整體按功能分解成功能單元或子功能單元，以確定哪些功能單元采用機(jī)械技術(shù)實(shí)現(xiàn)，哪些采用電類技術(shù)實(shí)現(xiàn)，哪些必須采用機(jī)與電兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并將性能指標(biāo)合理分配到各功能單元，從而保證以最佳的結(jié)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的總體性能指標(biāo)。7.2.1機(jī)電一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)的條件機(jī)電一體化設(shè)計(jì)比單一門類的設(shè)計(jì)有更多的可選擇性和設(shè)計(jì)靈活性，因?yàn)槟承┕δ芗瓤梢圆捎脵C(jī)械方案來實(shí)現(xiàn)，也可以采用電子硬件或軟件方案來實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，這些可以互相替代的機(jī)械、電子硬件或軟件方案必然在某個(gè)層次上可實(shí)現(xiàn)相同的功能，因而稱這些方案在實(shí)現(xiàn)某種功能上具有等效性，這種等效性是進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的充分條件之一。如果在所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中具備等效性環(huán)節(jié)或互補(bǔ)性環(huán)

20、節(jié)，那么該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)就應(yīng)該采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法，否則只需采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法。機(jī)械、電子硬件和軟件技術(shù)都有各自的設(shè)計(jì)方法，這些方法遵循不同的原理，適應(yīng)不同的工藝特點(diǎn)，不能彼此替代。目前，多采用多方案優(yōu)化的方法來進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，即在滿足約束條件（特征指標(biāo)）的前提下，采用不同原理及不同品質(zhì)的組成環(huán)節(jié)構(gòu)成多種可行方案，用優(yōu)化指標(biāo)對這些方案進(jìn)行比較、優(yōu)選，從而獲得滿足特征指標(biāo)要求，且優(yōu)化指標(biāo)最合理的總體設(shè)計(jì)方案。可見，這種設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵是多種方案的列出，如果所列出的方案中不包括最優(yōu)方案，則從中優(yōu)選出的方案只能是較優(yōu)的，而不可能是最優(yōu)的。7.2.2機(jī)電一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法所謂系統(tǒng)的優(yōu)化，是指在給定的條件下，

21、使整個(gè)系統(tǒng)獲得盡可能滿意的結(jié)果。即高生產(chǎn)率地自動生產(chǎn)出性能好、質(zhì)量高、成本低、受用戶歡迎的暢銷產(chǎn)品，為企業(yè)和國家獲得滿意的經(jīng)濟(jì)效益。由于機(jī)電一體化系統(tǒng)是多目標(biāo)系統(tǒng)，往往不能達(dá)到全優(yōu)，在此情況下，能獲得綜合性的結(jié)果，仍屬于系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)。在對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，一般都伴隨著最優(yōu)決策。所謂最優(yōu)決策，是指在可供選擇的各種方案中選擇最好的一個(gè)方案。對比較簡單的系統(tǒng)，可以按照建立的數(shù)學(xué)模型來確定最優(yōu)方案。但要用數(shù)學(xué)模型描述一些復(fù)雜的大型系統(tǒng)，目前還是一個(gè)難題。可是，對于一些不太復(fù)雜的子系統(tǒng)，仍可建立數(shù)學(xué)模型分析計(jì)算，進(jìn)行最優(yōu)決策。對復(fù)雜的系統(tǒng)常用優(yōu)化的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的最優(yōu)決策

22、或分析。性能指標(biāo)分析主要有二方面的內(nèi)容：特征指標(biāo)分析；優(yōu)化指標(biāo)分析。下面分別舉例來說明。（1）特征指標(biāo)分析一個(gè)特征指標(biāo)要由一系列具有一定功能的環(huán)節(jié)按一定關(guān)系連接起來加以實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)特征指標(biāo)的環(huán)節(jié)構(gòu)成方案可用功能框圖的形式來表示，如圖7-2所示。功能框圖與分析控制系統(tǒng)時(shí)所用的傳遞函數(shù)框圖是不同的。功能框圖中只表示各功能之間的相互連接關(guān)系，并不表示各功能的某種參量的具體關(guān)系。功能框圖只是作為進(jìn)一步建立具體關(guān)系的參考，它可以用來分析各環(huán)節(jié)方案的等效性和互補(bǔ)性，表示各種結(jié)構(gòu)方案的異同，并可作為對產(chǎn)品進(jìn)行定性分析或粗略定量考察的工具。下面結(jié)合圖7-1所示的三種砂輪磨削速度的控制方案，來進(jìn)行特征指標(biāo)的分析，

23、或者說,如何根據(jù)特征指標(biāo)去選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案。設(shè)特征指標(biāo)為砂輪的磨削速度。砂輪磨削速度的穩(wěn)定性是影響被加工零件表面質(zhì)量分散程度的重要因素，不同用途的磨床對砂輪磨削速度的穩(wěn)定性有不同的要求。根據(jù)磨削速度的三種不同品質(zhì)等級，可設(shè)計(jì)出不同的結(jié)構(gòu)方案，其功能框圖分別如圖7-2a、b、c所示。擁怕V亙一舅忸更-電5糾.（C）圖7-1砂輪磨削速度控制的三種結(jié)構(gòu)方案在圖7-1a所示結(jié)構(gòu)方案中，砂輪轉(zhuǎn)速不可調(diào)整，磨削速度的變化主要是由于砂輪磨損導(dǎo)致直徑改變而產(chǎn)生的，變化范圍為30%。在圖7-1b所示結(jié)構(gòu)方案中，以砂輪直徑為反饋量調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)速，磨削速度的變化主要是由電網(wǎng)電壓波動、平帶打滑、磨削力變化等原因而引起的

24、，變化范圍為4%左右。如果采用同步齒形帶消除打滑，采用穩(wěn)壓器抑制電壓波動，可使磨削速度的變化范圍降至1%左右。也就是說，這一結(jié)構(gòu)方案所對應(yīng)的磨削速度變化范圍為1%4%。圖7-1c在砂輪主軸上增加了轉(zhuǎn)速反饋，可將磨削速度的變化范圍控制在0.5%左右。如果以磨削速度的變化范圍為約束條件，以成本和可靠性為優(yōu)化目標(biāo)，來選擇合理的結(jié)構(gòu)方案，則可有下面幾種結(jié)果：當(dāng)磨削速度變化范圍要求可大于30%時(shí)，三種結(jié)構(gòu)方案都是可行的，再按優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，可確定圖7-5a所示結(jié)構(gòu)方案最佳，因?yàn)樵摲桨附Y(jié)構(gòu)簡單，所以成本低、可靠性好。當(dāng)磨削速度變化范圍要求不大于30%時(shí)，后兩種方案都是可行的，優(yōu)化結(jié)果為圖7-5b所示方案

25、較好。由于該方案具有機(jī)電互補(bǔ)性，因而還應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行子功能分配、性能指標(biāo)分配等定量優(yōu)化工作。經(jīng)過定量優(yōu)化可得出該方案的變形方案，即采用手動開環(huán)調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)速的方案，這樣可簡化結(jié)構(gòu)、降低成本、提高可靠性。當(dāng)磨削速度變化范圍要求不大于5%時(shí)，則后兩種方案也都是可行的，優(yōu)化結(jié)果是兩種方案的綜合評價(jià)指標(biāo)值相差不多，因此還應(yīng)增加優(yōu)化指標(biāo)，進(jìn)行進(jìn)一步的定量優(yōu)化，以便做出最后的決策。當(dāng)磨削速度變化范圍要求不大于1%時(shí)，則只有第三種方案可行，但為獲得該方案的具體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案，還應(yīng)作進(jìn)一步的定量優(yōu)化。（2）優(yōu)化指標(biāo)分析即優(yōu)化設(shè)計(jì)對機(jī)電一體化系統(tǒng)的評價(jià)，如果只根據(jù)一個(gè)指標(biāo)（例如生產(chǎn)率Q,柔性F,自動化程度Kz,成本C

26、或可靠度R）,則能使這個(gè)指標(biāo)達(dá)到極值（最大或最小）的方案就是最優(yōu)方案。但是當(dāng)評價(jià)指標(biāo)不只一個(gè)時(shí)，情況就要復(fù)雜得多。因?yàn)槠渲幸粋€(gè)指標(biāo)的變化，可能引起其它指標(biāo)也跟著變化。例如，提高柔性可能降低自動化程度，又如提高自動化程度和可靠性可能提高成本等。在實(shí)踐活動中尤以多目標(biāo)決策法最為常用。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是多性能、低價(jià)格，即包含了技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兩大類指標(biāo)。如果評價(jià)指標(biāo)不只一個(gè)，需要對不同的比較方案進(jìn)行多目標(biāo)決策時(shí)，建議采用化多為少的方法，即用一個(gè)統(tǒng)一的綜合指標(biāo)來代替多個(gè)指標(biāo)，然后對各種方案進(jìn)行評價(jià)，以便確下面進(jìn)行優(yōu)化指標(biāo)分析，通過實(shí)例具體介紹用于構(gòu)造評價(jià)函數(shù)的線性加權(quán)法及統(tǒng)一各指標(biāo)量綱的無量綱相對化

27、法。n個(gè)評價(jià)指標(biāo)；Kij為第i個(gè)方案中Wj是第j項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)值，它且滿足：設(shè)某個(gè)產(chǎn)品共有m個(gè)可行的方案，每個(gè)方案都選定第j項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)值；Kmaxj是第j項(xiàng)指標(biāo)在各方案中的最大值；反映了這項(xiàng)指標(biāo)在該產(chǎn)品中相對于其它各項(xiàng)指標(biāo)的重要程度，則采n二Wj二1jz!0空Wj乞1i個(gè)方案的綜合評價(jià)指標(biāo)（即評價(jià)函數(shù)）為:(7-1)(7-2)ij-,i=12,mj吐kmaxj這就是該產(chǎn)品的評價(jià)函數(shù)表達(dá)式，其中通過Kj與Kmax的比值實(shí)現(xiàn)了各評價(jià)指標(biāo)的無量綱相對化。采用優(yōu)化方法求式（7-2）的最大值，就可得到第i個(gè)方案的最佳評價(jià)函數(shù)值Himax，即:HmaXimaxKijZD二$nKWij,j.土Kjmaxj1,

28、2,m7-3)式中，D是由約束條件限定的指標(biāo)集合。由于這里是以綜合評價(jià)指標(biāo)Hi最大為優(yōu)化目標(biāo)，所以如果基本項(xiàng)優(yōu)化指標(biāo)Kj期望取得較小的值，則應(yīng)將其負(fù)值（即-舟）代入式（7-3）。為了評價(jià)出最佳方案，應(yīng)采用優(yōu)化方法依次求出各方案的最佳評價(jià)函數(shù)值Himax，然后對它們進(jìn)行比較，從中選出最佳方案，其對應(yīng)的評價(jià)函數(shù)值為：（7-4）H二maXHf，U=1,2廠，口）maxfax下面舉例說明上述方法的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)某產(chǎn)品時(shí)，采用失效率、成本及模塊化程度作為優(yōu)化指標(biāo)，其中失效率用各環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)失效率的總和來表示，模塊化程度用屬于高度模塊化的隸屬度表示，成本以千元為單位。顯然，失效率和成本應(yīng)該越低越好，故在用式（7

29、-2）構(gòu)成評價(jià)函數(shù)時(shí)，失效率和成本應(yīng)代入負(fù)值；而模塊化程度是越高越好，在式（7-2）中應(yīng)代入正值。各優(yōu)化指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)Wj可按產(chǎn)品的實(shí)際使用要求確定，也可通過專家評分的方法確定。表7-1列出了各項(xiàng)優(yōu)化指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)W,同時(shí)也列出了該產(chǎn)品的四種可行方案在滿足特征指標(biāo)約束的條件下按式（7-3）優(yōu)化求得的最佳評價(jià)函數(shù)值Himax及對應(yīng)的最優(yōu)解（即各優(yōu)化指標(biāo)的最佳取值）。例如，第一種方案的最佳評價(jià)函數(shù)值為=0.5(_120)0.3(7)0.20.5=_0.461max21070.8根據(jù)表7-1及式（7-4）可以容易的確定該產(chǎn)品的第二種方案是最佳方案，它所對應(yīng)的最佳評價(jià)函數(shù)值是四種方案中的最大者，即-0

30、.37。表7-1評價(jià)函數(shù)及優(yōu)化指標(biāo)值優(yōu)化指標(biāo)Kij可行方案1權(quán)重系數(shù)W1234失效率/（訶咕1）1201701802100.5成本Kj2/千兒74430.3模塊化程度Ki30.50.80.70.50.2評價(jià)函數(shù)Himax-0.46-0.37-0.42-0.50-7.3功能指標(biāo)及性能指標(biāo)分配經(jīng)過對特征指標(biāo)的分析，得到了實(shí)現(xiàn)特征指標(biāo)的總體結(jié)構(gòu)初步方案。對于初步方案中具有互補(bǔ)性的環(huán)節(jié)，還需要進(jìn)步統(tǒng)籌分配機(jī)與電的具體設(shè)計(jì)指標(biāo)，要同時(shí)考慮特征指標(biāo)和優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)步確定其具體的實(shí)現(xiàn)形式，要根據(jù)特征和優(yōu)化指標(biāo)的共同影響再進(jìn)步確定結(jié)構(gòu)方案。（1）功能指標(biāo)分配具有等效性的功能可有多種具體實(shí)現(xiàn)形式，在進(jìn)行功能分配時(shí)，

31、應(yīng)首先把這些形式盡可能地全部列出來。用這些具體實(shí)現(xiàn)形式可構(gòu)成不同的結(jié)構(gòu)方案，其中也包括多種形式的組合方案。采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化指標(biāo)對這些方案進(jìn)行比較，可從中選出最優(yōu)或較優(yōu)的方案。優(yōu)化過程只需計(jì)算與優(yōu)化指標(biāo)有關(guān)的變量，不必等各方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后再進(jìn)行。下面以某定量秤重裝置中濾除從安裝基礎(chǔ)傳來的振動干擾的濾波功能的分配為例，來說明特征指標(biāo)和優(yōu)化指標(biāo)綜合分析即產(chǎn)品功能的分配方法。圖7-2定量秤重裝置功能框圖圖7-2是該裝置的初步結(jié)構(gòu)方案，其中符號“”表示裝置中可建立濾波功能的位置。從安裝基礎(chǔ)傳來的振動干擾經(jīng)裝置基座影響傳感器的輸出信號，該信號再經(jīng)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器送至控制器，使控制器的控制量計(jì)算受到干

32、擾，因而使所秤量產(chǎn)生誤差。為保證秤量精度，必須采用濾波器來濾除這一干擾的影響。經(jīng)過分析可知，可以采用三種濾波器來實(shí)現(xiàn)這一濾波功能，即安裝在基座處的機(jī)械濾波器（又稱阻尼器）、置于放大環(huán)節(jié)的模擬濾波器和以軟件形式放在控制環(huán)節(jié)的數(shù)字濾波器。這三種濾波器在實(shí)現(xiàn)濾波功能這一點(diǎn)上具有等效性，但它們并不是完全等價(jià)的，在濾波質(zhì)量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、成本等方面它們具有不同的特點(diǎn)和效果。因此，必須根據(jù)具體情況從中擇優(yōu)選擇一種最合適的方案。通過對定量稱重裝置的工作環(huán)境和性能要求進(jìn)行分析，可歸納出選擇濾波方案的具體條件為：在存在最低頻率為31、振幅為h|的主要振動干擾的條件下，保證實(shí)現(xiàn)以T為工作節(jié)拍、精度為K的秤量工作，

33、并且成本要低。因此，可選擇成本作為該問題的優(yōu)化指標(biāo)，對主要振動干擾的衰減率a和閉環(huán)回路中所允許的時(shí)間滯后Tc特征指標(biāo)，其中衰減率a可根據(jù)干擾信號振幅hi的要求的秤量精度K計(jì)算得出，允許的滯后時(shí)間乙可根據(jù)工作節(jié)拍T和秤量精度K計(jì)算得出。詳細(xì)計(jì)算方法這里不進(jìn)行討論。濾波器放在不同位置，對系統(tǒng)的動態(tài)特性會產(chǎn)生不同的影響。從圖7-2中可以看出，由基座形成的干擾通道不在閉環(huán)控制回路內(nèi)，因此，如在這里安裝機(jī)械濾波器，其衰減率及相位移不會影響閉環(huán)控制回路的控制性能，也就是說，不受特征指標(biāo)的約束，不需要考慮相位特性，因而衰減率可以設(shè)計(jì)得足夠大，容易滿足特征指標(biāo)a要求。但是由于干擾信號的最低頻率31低，機(jī)械式濾

34、波器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大，因而成本也較高。模擬式濾波器可以與放大器設(shè)計(jì)在一起，也可單獨(dú)置于放大環(huán)節(jié)之后，但不論放在哪一位置，都是在閉環(huán)回路內(nèi)。由于3干擾信號的低端頻率，所以這里應(yīng)采用低通濾波器。由低通濾波器的特性可知，當(dāng)在控制回路內(nèi)串入低通濾波器后，將使控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)時(shí)間增加，相位滯后增大，快速響應(yīng)性能降低。因此，模擬濾波器性能的選擇受特征指標(biāo)Tc的約束，不能采用高階低通濾波器，而低階低通濾波器的濾波效果又較差。數(shù)字波濾器的算法種類較多，本例采用算術(shù)平均值法來實(shí)現(xiàn)低通濾波。同模擬濾波器一樣，由于數(shù)字濾波器需要計(jì)算時(shí)間，因此也受允許的滯后時(shí)間Tc的限制，且對較低頻率的干擾信號，抑制能力較弱

35、，但數(shù)字濾波器容易實(shí)現(xiàn)，且成本較低。通過上述分析可見，三種濾波器各有特點(diǎn)，因此需要采用優(yōu)化方法合理分配濾波功能，以得到最優(yōu)方案。為了討論問題方便，這里只選成本作為優(yōu)化指標(biāo)，將特征指標(biāo)作為約束條件，構(gòu)成單目標(biāo)優(yōu)化問題。由于方案優(yōu)化是離散形式的，故采用列表法較為方便、直觀。具體作法是：首先根據(jù)濾波器的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，求出各種實(shí)現(xiàn)形式在滿足約束條件下的一定范圍內(nèi)的有關(guān)性能，將這些性能列成表格，按表選擇可行方案，然后再對各可行方案進(jìn)行比較，根據(jù)優(yōu)化指標(biāo)選擇出最優(yōu)方案。表7-2濾波器特性濾波形式項(xiàng)目ABCD機(jī)械濾波器衰減率/dB-20-30-35-40TA-成本/兀i00200300500模擬濾波器衰減率

36、/dB-5-i0-i5-20Tc/Tii.4735.5i0成本/兀20202020數(shù)字濾波器衰減率/dB-i2-i7-20-22Tc/Tii.52.53.54.5成本/兀i0i0i0i0表7-2列出了上述三種濾波器的特征指標(biāo)和優(yōu)化指標(biāo)值，其中A、B、C、D是四個(gè)不同的品質(zhì)等級；t/t是允許的滯后時(shí)間與頻率為g的干擾信號周期之比。由于機(jī)械濾波器所在位置不影響系統(tǒng)動態(tài)特性，故表中相應(yīng)位置沒有列出這項(xiàng)指標(biāo)。由表7-2可見，當(dāng)干擾信號周期*大于允許的滯后時(shí)間J時(shí)，即T/T1時(shí)，模擬濾波器和數(shù)字濾波器都不能滿足系統(tǒng)動態(tài)特性的要求，這時(shí)只能選擇機(jī)械濾波器?，F(xiàn)假設(shè)約束條件為TTiW5.5ai40dB。由表7

37、-2可見，單個(gè)模擬濾波器和單個(gè)數(shù)字濾波器都無法滿足該約束條件，因此必須將濾波器組合起來（即由幾個(gè)濾波器共同實(shí)現(xiàn)濾波功能）才能構(gòu)成可行方案。從表7-2中選出滿足約束條件的可行方案列于表7-3，其中總特征指標(biāo)值為構(gòu)成可行方案的各濾波器的相應(yīng)特征指標(biāo)值之和。依據(jù)成本這一優(yōu)化指標(biāo)，可從表7-3所列出的四種可行方案中選出最合理的方案，即方案3。該方案采用機(jī)械濾波器和數(shù)字濾波器分別實(shí)現(xiàn)對干擾信號的衰減，衰減率均為-20dB，也就是說，將濾波功能平均分配給機(jī)械濾波器和數(shù)字濾波器，同時(shí)還滿足另一約束條件T*=3555,而且該方案成本最低。表7-3濾波方案可行方案機(jī)械濾波器模擬濾波器數(shù)字濾波器總衰減率dB總Tc

38、/Ti總成本/兀iD-40-5002AAB-423.97i303AC-403.5ii04BB-403220應(yīng)當(dāng)指出，表7-3中并未將所有可行方案列出，因此，方案3并不一定是所有可行方案中的最優(yōu)方案；此外，當(dāng)約束條件改變時(shí)，將會得到不同的可行方案組及相應(yīng)的最優(yōu)方案。由上述幾個(gè)實(shí)例可以看出，特征指標(biāo)對產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)有限定作用，即限制了可采用結(jié)構(gòu)的范圍；優(yōu)化指標(biāo)是在特征指標(biāo)所限定的范圍內(nèi)，作為方案選擇的依據(jù)，它們也影響著結(jié)構(gòu)方案的確定。因此，在總體設(shè)計(jì)階段，特征指標(biāo)、優(yōu)化指標(biāo)是確定總體結(jié)構(gòu)方案的關(guān)鍵，應(yīng)給予充分的重視，確保其合理性和正確性。2)性能指標(biāo)分配在總體方案中一般都有多個(gè)環(huán)節(jié)對同一性能指標(biāo)產(chǎn)

39、生影響，即這些環(huán)節(jié)對于實(shí)現(xiàn)該性能指標(biāo)具有互補(bǔ)性。合理地限制這些環(huán)節(jié)對總體性能指標(biāo)的影響程度，是性能指標(biāo)分配的目的。在進(jìn)行性能指標(biāo)分配時(shí)，首先要把各互補(bǔ)環(huán)節(jié)對性能指標(biāo)可能產(chǎn)生的影響作用范圍逐一列出，對于不可比較的變量應(yīng)先變換成相同量綱的變量，以便優(yōu)化處理。所列出的影響作用范圍應(yīng)包括各環(huán)節(jié)不同實(shí)現(xiàn)形式的影響作用范圍，它們可以是連續(xù)的，也可以是分段的或離散的。在滿足約束條件的前提下，采用不同的分配方法將性能指標(biāo)分配給各互補(bǔ)環(huán)節(jié)，構(gòu)成多個(gè)可行方案。然后進(jìn)一步選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化指標(biāo)，對這些可行方案進(jìn)行評價(jià)，從中選出最優(yōu)的方案。下面以車床刀架進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給精度分配為例，說明性能指標(biāo)的分配方法。圖7-3是開環(huán)控

40、制的某車床刀架進(jìn)給系統(tǒng)的功能框圖。由圖可見，該系統(tǒng)由數(shù)控裝置、驅(qū)動電路、步進(jìn)電動機(jī)、減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)和刀架等環(huán)節(jié)組成。現(xiàn)在的問題是要對各組成環(huán)節(jié)進(jìn)行精度指標(biāo)的分配。設(shè)計(jì)的約束條件是刀架運(yùn)動的兩個(gè)特征指標(biāo)即最大走刀速度Umax=14mm/s,最大定位誤差SHax=16(im0由于這里只作精度分配，沒有不同的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式，可靠性的差別不顯著，因此只選擇成本作為優(yōu)化指標(biāo)，構(gòu)成單目標(biāo)優(yōu)化問題。首先分析各組成環(huán)節(jié)誤差產(chǎn)生的原因、誤差范圍及各精度等級的生產(chǎn)成本。產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)及原因如下。刀架環(huán)節(jié)。為減少建立可行方案及優(yōu)化計(jì)算的工作量，可將一些環(huán)節(jié)合并，并用等效的綜合結(jié)果來表達(dá)。因此，這里將床身各部分的影響也都列在刀架一個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)，將刀架相對主軸軸線的徑向位置誤差作為定位誤差。經(jīng)分析可知，床身各部分影響定位誤差的主要因素是床鞍在水平面內(nèi)移動的直線度，其精度值與相應(yīng)的生產(chǎn)成本見表7-4。絲杠環(huán)節(jié)。絲杠螺母副的傳動精度直接影響刀架的位置誤