2.6 机座和机架

机电一体化系统的基座或机架的作用是支承和连接设备的零部件，使这些零部件之间保持规定的尺寸和形位公差要求。机座或机架的基本特点是尺寸较大、结构复杂、加工面多，几何精度和相对位置精度要求较高。一般情形下，机座多采用铸件，机架多由型材装配或焊接而成。设计基座或机架时主要从以下几点进行考虑：

1）刚度。机座或机架的刚度是指其抵抗载荷变形的能力。刚度分为静刚度和动刚度，抵抗恒定载荷变形的能力称为静刚度；抵抗动态载荷变形的能力称为动刚度。如果机座或机架的刚度不够，则在工件的重力、夹紧力、惯性力和工作载荷等的作用下，就会产生变形、振动或爬行，而影响产品的定位精度、加工精度及其他性能。

机座或机架的静刚度，主要是指它们的结构刚度和接触刚度。机电一体化系统的动刚度与其静刚度、阻尼及固有频率有关。对机电一体化系统来说，影响其性能的往往是动态载荷，当机座或机架受到振源影响时，整机会发生振动，使各主要部件及其相互间产生弯曲或扭转振动，尤其是当振源振动频率与机座或机架的固有振动频率接近或重合时，将产生共振，严重影响机电一体化系统的工作精度。因此，应该重点关注机电一体化系统的动刚度，系统的动刚度越大，抗振性越好。在共振条件下的动刚度K_ω可用下式表示

式中 K——系统的静刚度（N/m）；

ζ——系统阻尼比；

B——系统阻尼系数（N/（ms^-1））；

ω_n——系统固有频率（1/s）。

根据上式，为提高机架或机座的抗振性，可采取如下措施：提高系统的静刚度，即提高系统固有频率，以避免产生共振；增加系统阻尼；在不降低机架或机座静刚度的前提下，减轻质量以提高固有频率；采取隔振措施。

2）热变形。机电一体化系统运转时，电动机等热源散发的热量、零部件之间因相对运动而产生的摩擦热和电子元器件的发热等，都将传到机座或机架上，引起机座或机架的变形，影响其精度。为了减小机座或机架的热变形，可以控制热源的发热，比如改善润滑，或采用热平衡的办法，控制各处的温度差，减小其相对变形。

3）其他方面。除以上两点外，还要考虑机械结构的加工以及装配的工艺性和经济性。设计机座或机架时还要考虑人机工程方面的要求，要做到造型精美、色彩协调、美观大方。