2.6 機座和機架

機電一體化系統(tǒng)的基座或機架的作用是支承和連接設(shè)備的零部件，使這些零部件之間保持規(guī)定的尺寸和形位公差要求。機座或機架的基本特點是尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工面多，幾何精度和相對位置精度要求較高。一般情形下，機座多采用鑄件，機架多由型材裝配或焊接而成。設(shè)計基座或機架時主要從以下幾點進行考慮：

1）剛度。機座或機架的剛度是指其抵抗載荷變形的能力。剛度分為靜剛度和動剛度，抵抗恒定載荷變形的能力稱為靜剛度；抵抗動態(tài)載荷變形的能力稱為動剛度。如果機座或機架的剛度不夠，則在工件的重力、夾緊力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會產(chǎn)生變形、振動或爬行，而影響產(chǎn)品的定位精度、加工精度及其他性能。

機座或機架的靜剛度，主要是指它們的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度。機電一體化系統(tǒng)的動剛度與其靜剛度、阻尼及固有頻率有關(guān)。對機電一體化系統(tǒng)來說，影響其性能的往往是動態(tài)載荷，當機座或機架受到振源影響時，整機會發(fā)生振動，使各主要部件及其相互間產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)振動，尤其是當振源振動頻率與機座或機架的固有振動頻率接近或重合時，將產(chǎn)生共振，嚴重影響機電一體化系統(tǒng)的工作精度。因此，應(yīng)該重點關(guān)注機電一體化系統(tǒng)的動剛度，系統(tǒng)的動剛度越大，抗振性越好。在共振條件下的動剛度K_ω可用下式表示

式中 K——系統(tǒng)的靜剛度（N/m）；

ζ——系統(tǒng)阻尼比；

B——系統(tǒng)阻尼系數(shù)（N/（ms^-1））；

ω_n——系統(tǒng)固有頻率（1/s）。

根據(jù)上式，為提高機架或機座的抗振性，可采取如下措施：提高系統(tǒng)的靜剛度，即提高系統(tǒng)固有頻率，以避免產(chǎn)生共振；增加系統(tǒng)阻尼；在不降低機架或機座靜剛度的前提下，減輕質(zhì)量以提高固有頻率；采取隔振措施。

2）熱變形。機電一體化系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，電動機等熱源散發(fā)的熱量、零部件之間因相對運動而產(chǎn)生的摩擦熱和電子元器件的發(fā)熱等，都將傳到機座或機架上，引起機座或機架的變形，影響其精度。為了減小機座或機架的熱變形，可以控制熱源的發(fā)熱，比如改善潤滑，或采用熱平衡的辦法，控制各處的溫度差，減小其相對變形。

3）其他方面。除以上兩點外，還要考慮機械結(jié)構(gòu)的加工以及裝配的工藝性和經(jīng)濟性。設(shè)計機座或機架時還要考慮人機工程方面的要求，要做到造型精美、色彩協(xié)調(diào)、美觀大方。