1、機電一體化學(xué)問點總結(jié)第一章緒論A.機電一體化：是在機械的主功能、動力功能、信息功能和把握功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。B.機電一體化系統(tǒng)：依據(jù)機電一體化方法設(shè)計出來的機械與電子緊密結(jié)合的產(chǎn)品或制造的系統(tǒng)。包括三大要素：物質(zhì)、能量、信息，具有三大“目的功能”即主功能 變換（加工、處理）功能 傳遞（移動、輸送）功能 儲存（保持、積蓄、記錄）功能。C.機電一體化的 3 個五：機電一體化的五大功能操作功能（主功能）：驅(qū)動動力功能：供應(yīng)動力計測功能：信息的收集、計算與轉(zhuǎn)換把握功能：信息的存儲、處理、傳送構(gòu)造功能：維持特點的時空上的相互聯(lián)系機電一體化的五大

2、要素執(zhí)行元件動力源傳感器計算機機構(gòu)機電一體化的五大系統(tǒng)執(zhí)行元件系統(tǒng)動力系統(tǒng)傳感檢測系統(tǒng) 電子信息處理系統(tǒng)機械系統(tǒng)首先我們需要什么機床或機器的執(zhí)行元件（肌肉）相當于打算我們要做什么、用什么做，然后我們以機構(gòu)（骨骼）為基礎(chǔ)并長期保持對系統(tǒng)及其子系統(tǒng)相互穩(wěn)定聯(lián)系的以實現(xiàn)所需的功能機理，即確定機電一體化系統(tǒng)要實現(xiàn)所需的功能，并對這些物質(zhì)、能量、信息進行變換、傳遞和儲存。之后必需由動力功能（心臟）為整個系統(tǒng)供應(yīng)動力，再由檢測功能（感官、傳感器）和把握功能（頭腦、計算機） 依據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)部和外部信息對整個系統(tǒng)進行把握，使系統(tǒng)正常、精確的實現(xiàn)“目的功能”即心臟為人供應(yīng)動力，人有了牢固的肌肉和骨骼在感官和大腦的

3、感受和把握下，去完成所需的功能。1.變換、調(diào)整兩大接口功能：實現(xiàn)三大要素的傳遞與轉(zhuǎn)換，達到目的功能2.輸入、輸出零接口：僅起連接作用（接插座、聯(lián)軸器、接頭）無源接口：只用無源要素的接口（齒輪減速器、變阻器）有源接口：含有有源要素的接口（電磁離合器）智能接口：可編程和可轉(zhuǎn)變接口條件機械接口（聯(lián)軸器、法蘭盤、插頭、插座）物理接口（電壓、電容約束接口）信息接口（GB、ISO、C+）環(huán)境接口（防塵、水連接器、防爆開關(guān)）D.機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成要素相互聯(lián)系的聯(lián)系條件接口技術(shù)E.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的三大目的：省能源、省資源、智能化、提高機電產(chǎn)品的附加值和自動化程度。F.常用設(shè)計方法：機電互補法（取代法）：利

4、用專用或同用電子取代傳統(tǒng)機械中某些功能或系統(tǒng)。融合法：將各組成要素有機結(jié)合為一體構(gòu)成專用或同用的部件。機電組合法：將專用或通用部件、模塊組合成一體化系統(tǒng)。G.常用設(shè)計類型：開發(fā)性設(shè)計：沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計，僅僅是依據(jù)抽象的設(shè)計原理和要求，設(shè)計出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的系統(tǒng)。適應(yīng)性設(shè)計：是在總的方案原理基本保持不變的狀況下，對現(xiàn)有產(chǎn)品進行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機械機構(gòu)或為了進行微電子把握對機械結(jié)構(gòu)進行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價值。變異性設(shè)計：是在設(shè)計方案和功能結(jié)構(gòu)不變的狀況下，僅轉(zhuǎn)變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求。H.機電一體化系統(tǒng)的設(shè)

5、計流程：依據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標 系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分 接口設(shè)計 綜合評價 牢靠性復(fù)查 試制與調(diào)試其次章機械系統(tǒng)部件的選擇和設(shè)計A.機械系統(tǒng)部件的設(shè)計要求：機電一體化系統(tǒng)最主要的部件是機械傳動部件和導(dǎo)向支承部件低摩擦：接受低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件。短傳動鏈：可提高傳動與支承剛度最佳傳動比：可提高系統(tǒng)辨別率、減小等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，提高加速力量。反向死區(qū)誤差小高剛性：改進支承及架體結(jié)構(gòu)可提高剛性、減小振動、降低噪聲。 B.機械傳動部件主要作用、目的：一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器，使執(zhí)行元件與負載之間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。進展

6、方向：精密化、高速化、小型化、輕量化滾珠絲杠螺母副A.絲杠螺母機構(gòu)：實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動和直線運動之間的相互轉(zhuǎn)換或調(diào)整，有滑動摩擦機構(gòu)和滾動摩擦機構(gòu)之分。優(yōu)點缺點滑動絲杠螺母機構(gòu)滾珠絲杠螺母機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡潔、加工簡潔、成本低、有自鎖功能。 摩擦阻力矩大、傳動效率低、有空回間隙摩擦阻力矩小，傳動效率高、可無間隙工作結(jié)構(gòu)簡單、成本高。B.絲杠螺母傳動類型與特點螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動并移動絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動螺母轉(zhuǎn)動、絲杠移動絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動特點結(jié)構(gòu)簡潔、傳動精度較高、可消退附加軸向竄動、但剛性較差。結(jié)構(gòu)緊湊、絲杠剛性高，但為了限制螺母移動，需要裝導(dǎo)向裝置。 結(jié)構(gòu)簡單、占用空間大，傳動時需要限制螺母移動和絲杠

7、轉(zhuǎn)動。結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊、絲杠剛性高，但使用不便利，不常用。C.滾珠絲杠副的組成：絲杠、螺母、滾珠、反向器D.滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)的特點： (1)傳動效率高 (2)定位精度和重復(fù)定位精度高 (3)使用壽命長 (4)軸向剛度高 (5)傳動的可逆性 無自鎖力量、用于高精度或升級傳動時需要制動定位裝置。E.滾珠絲杠螺母副的分類：按螺紋管道截面外形按滾珠循環(huán)方式雙圓弧型（無軸向間隙、加工困難、成本高、輕載條件） 內(nèi)循環(huán)：滾珠始終與絲杠保持接觸。單圓弧型（有軸向間隙、加工簡潔）外循環(huán)：螺旋槽式 插管式 端蓋式滾珠絲杠螺母副的間隙調(diào)整與預(yù)緊方法：目的是消退軸向間隙，削減變形，提高傳遞精度和承載力。雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)

8、整：結(jié)構(gòu)簡潔、剛性好、易于調(diào)整，但無法定量調(diào)整。雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整：結(jié)構(gòu)簡潔、剛性好、使用中調(diào)整較便利，可實現(xiàn)定量調(diào)整。雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊：結(jié)構(gòu)簡潔、剛性好、但使用中調(diào)整不便利。彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊：結(jié)構(gòu)簡單、軸向剛度低，適用于輕載，可以消退使用過程中因磨損或彈性變形而產(chǎn)生的間隙。單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式：結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，但使用中不能調(diào)整，制造困難。注：軸向間隙調(diào)整目的保證反向傳動精度。預(yù)緊目的提高剛度滾珠絲杠副的支持方式：為了提高軸向剛度，增加整體的傳動精度和剛度，常用推力軸承來支承。單推-單推式：兩邊均為推力軸承，軸向剛度較高，預(yù)緊力大，但軸承壽命較低，且會失穩(wěn)。雙推-雙推

9、式：推力+深溝球，軸向剛度最高。適合高轉(zhuǎn)速、高精度場合，但易隨溫升而使絲杠預(yù)緊力增大。雙推-簡支式：一邊推力+深溝球，一邊深溝球。軸向剛度較低，易受熱變形影響且易失穩(wěn)，軸承壽命高，適用于中速、精度較高的長絲杠場合?！景ご伪砻鲃偠取⒊休d力量由弱到強】雙推-自由式：一端推力+深溝球，一端自由。軸向剛度和承載力量最低，多用于輕載、低速、垂直安裝的場合。注：深溝球軸承可承受軸和徑向載荷，但推力軸承只能承受軸向載荷。滾子絲杠副的制動裝置：在垂直安裝或高速移動定位時，因無自鎖而防止逆轉(zhuǎn)或中斷的裝置。I.滾珠絲杠副的潤滑與密封潤滑：潤滑脂、潤滑油。 密封：接觸式密封、非接觸式密封（迷宮式）。防塵套：折疊式防

10、塵套、伸縮套管、伸縮擋板。齒輪傳動部件A.齒輪傳動的作用：作為一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器。B.各級傳動比最佳安排的基本目的：滿足驅(qū)動部件與負載之間的位移、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的相互匹配。C.各級傳動比的最佳安排原則：n i重量最輕原則：小功率傳動遵循等傳動比安排、等模數(shù)原則i i 12大功率傳動應(yīng)遵循“先大后小”原則，不等傳動比安排和不等模數(shù)。輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則：齒輪系統(tǒng)各級傳動比應(yīng)按“先大后小”原則安排，以便降低齒輪的加工、安裝及回轉(zhuǎn)誤差對轉(zhuǎn)角精度的影響，總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，故最末兩級的傳動比應(yīng)取大一些，并提高加工精度。適用適用、 適用行星輪系或諧波齒輪要求

11、體積小、重量輕的齒輪傳動場合要求運動平穩(wěn)、起停頻繁、動態(tài)性能好的減速齒輪系統(tǒng)。要求提高傳動精度和減小回程誤差的場合。適用大傳動比、高精度、高效率、體積小、重量輕。等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則：保證各傳動軸轉(zhuǎn)動慣量換算到電機軸的等效轉(zhuǎn)動慣量最小。三種原則不同的適用狀況：D.諧波齒輪的組成：波發(fā)生器、剛性輪、柔性論諧波齒輪的工作原理：主要依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對錯齒來傳遞動力。波發(fā)生器為主動件，剛輪和柔輪為從動件，剛輪有內(nèi)齒圈，柔輪有外齒圈，兩者齒距相同齒數(shù)不同。剛輪與波形發(fā)生器同向，柔輪則反向。諧波齒輪的傳動比：H ZiiHi HHrg r Z ggHrHggHrriH 總傳動比rgi

12、 剛輪傳動比，柔輪為0Hgi 柔輪傳動比，剛輪為0Hr 剛輪角速度g 柔輪角速度r 波發(fā)生器角速度HZ 剛輪齒數(shù)gZ 柔輪齒數(shù)rE.齒輪傳動間隙調(diào)整方法：提高齒輪傳動精度，消退齒輪傳動正反轉(zhuǎn)誤差。圓柱齒輪傳動斜齒輪傳動偏心套（軸）調(diào)整法：結(jié)構(gòu)簡潔， 墊片錯齒調(diào)整法：結(jié)構(gòu)簡潔，但調(diào)整但不能自動補償間隙。麻煩，且不能自動補償間隙。軸向墊片調(diào)整法：同上軸向壓簧錯齒調(diào)整法：間隙可以自動錐齒輪軸向壓簧調(diào)整雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法補償，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)緊湊。周向壓簧調(diào)整導(dǎo)軌支承部件導(dǎo)軌支承部件（導(dǎo)軌）的作用：支承和限制運動部件按給定的運動要求和規(guī)定的方向運動。導(dǎo)軌的組成：定導(dǎo)軌、動導(dǎo)軌、幫助導(dǎo)軌、間隙調(diào)整

13、元件及工作介質(zhì)元件。導(dǎo)軌的分類：按運動方向直線運動導(dǎo)軌副回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌副按接觸面的摩擦性質(zhì)滑動導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌 流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)特點開式導(dǎo)軌 閉式導(dǎo)軌三角形導(dǎo)軌：可自動補償間隙，制造簡單，承載力和頂角成正比，導(dǎo)向精度成反比。按截面外形（僅滑動導(dǎo)軌）凸形：低速場合，不易積存切屑和潤滑油凹形：高速場合，有防護裝置和導(dǎo)軌。四種導(dǎo)軌都具有凹、凸兩者類型矩形導(dǎo)軌（應(yīng)用廣泛）：承載力量大，制造修理便利，但導(dǎo)向精度低，不能自動補償，需安裝間隙調(diào)整裝置。燕尾形導(dǎo)軌：可承受顛覆力矩，但導(dǎo)軌摩擦阻力大， 制造簡單，不行自動補償間隙。圓形導(dǎo)軌：導(dǎo)向性和剛性好，但制造困難且磨損后不易調(diào)整和補充間隙。注：雙三角形組合

14、：有自補償垂直和水平方向磨損的力量，但工藝性差，熱敏性性大，適合高精機床。燕尾形導(dǎo)軌矩形導(dǎo)軌 三角形導(dǎo)軌圓形導(dǎo)軌受力小或短的導(dǎo)軌鑲條法，同時調(diào)整垂直和水平的間隙。壓板法、修刮調(diào)整墊片厚度法和調(diào)整螺釘法、斜鑲條法上滑動有自補償，下滑動用壓板法。不能調(diào)整間隙。平鑲條法滑動導(dǎo)軌副間隙的調(diào)整方法：間隙小，摩擦阻力大。間隙大，導(dǎo)向精度低。常用方法：壓板法 鑲條法：平鑲條、斜鑲條（廣泛）C.滾動導(dǎo)軌的特點優(yōu)點：摩擦系數(shù)小啟動阻力小，不易產(chǎn)生爬行 可預(yù)緊，剛度高、精度高潤滑便利 壽命長專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。缺點：抗振性差、接觸應(yīng)力大對表面硬度、外形精度、尺寸精度要求高。結(jié)構(gòu)簡單、成本高，需要良好的防護裝

15、置。D.滾動導(dǎo)軌直線運動導(dǎo)軌分類：滾珠導(dǎo)軌副滾針導(dǎo)軌副圓柱滾子導(dǎo)軌副滾動體不循環(huán)【滾動體：滾珠、滾針、滾子】【特點：行程有限、結(jié)構(gòu)、制造簡潔，但難以施加預(yù)緊力、剛度低，抗振性差，不能受沖擊。】注：滾珠導(dǎo)軌是承載力量最弱的。直線滾動導(dǎo)軌副筏子導(dǎo)軌塊滾動花鍵副滾動體循環(huán)直線運動球軸承及其支承滾珠導(dǎo)軌塊【特點：行程無限，摩擦力矩小、運動平穩(wěn)、適用重載，但結(jié)構(gòu)簡單、成本高、易受軸承精度影響?！啃D(zhuǎn)支承部件A.旋轉(zhuǎn)支承部件的分類：支承運動件的轉(zhuǎn)動或搖擺，并保證其方向精度（軸向與軸向的傾斜程度）和置中精度（中心與中心的偏移程度）。主要分為滑動摩擦支承（廣泛）和滾動摩擦支承。圓柱支承：接觸面積大，承載力量強

16、，在滑動摩擦支承中應(yīng)用最廣泛。但方向精度和置中精度較差， 且摩擦阻力矩大。【主要支承】圓錐支承：方向精度和置中精度較高，承載力量強，可自補償間隙，但摩擦阻力矩大、對溫度敏感。填入式滾動支承：摩擦阻力矩小，耐磨、承載力量強，溫感性低，適合高速、重載場合。機座及機架A.機座與機架的基本要求：兩者都是起到支承、保證位置基準的基礎(chǔ)部件，機座多為鑄件，機架多為裝配或焊接而成。1.足夠的剛度和抗振性靜剛度：抵制恒定載荷變形的力量。 【影響因素：結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度】動剛度：抵制交變載荷變形的力量?！居绊懸蛩兀红o剛度、材料阻尼、振動頻率】【衡量抗振性的主要因素】抗振性：指承受受迫振動的力量。振源來自系統(tǒng)內(nèi)部或

17、外部環(huán)境。措施：提高靜剛度、提高固有振動頻率、削減共振，增加阻尼，盡量減輕重量，接受隔振措施。2.具有較小的熱變形措施：把握熱源、接受熱平衡法，把握溫差。3.穩(wěn)定性：應(yīng)用自然時效和人工時效消退機座變形的內(nèi)應(yīng)力。4.滿足結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟性B.機座與機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求1.保證自身剛度：合理選擇截面外形和尺寸【注：空心截面剛度更大，抗彎時矩形最好，抗扭時圓形最好，封閉截面抗扭更好】合理布置筋板和加強筋【縱向筋板提高抗彎剛度，橫向筋板提高抗扭，斜向筋板兼可提高】合理的開孔和加蓋【開孔應(yīng)沿機座或機架中心線排列或在中心線四周交叉排列】2.提高機座連接處的接觸剛度3.機座的模型剛度試驗：將實物按比例縮小，使

18、用有機玻璃制作。接受有限元法分析其剛度和變形。4.機座的結(jié)構(gòu)工藝性5.機座的材料選擇：鑄鐵：內(nèi)摩擦力大，阻尼大，動態(tài)剛性好，抗振性好，但制作周期長，成本高，易出廢品，加工余量大，使用時易產(chǎn)生縮孔、砂眼、氣泡。鋼：制造簡潔，制作周期短，成本低，但抗振性差，需加裝防震措施?；◢弾r、陶瓷、大理石：性能穩(wěn)定，抗振好，阻尼大，熱穩(wěn)定性好，但抗沖擊力量差，脆性大。第三章執(zhí)行元件的選擇和設(shè)計電磁式液壓式氣壓式1.電動機：溝通 AC 伺服電動機 直流 DC 伺服電動機步進電動機 其他電動機2.電磁鐵油缸 液壓電動機氣缸 氣壓馬達A 執(zhí)行元件（驅(qū)動部件）的分類：將其他能量轉(zhuǎn)換為機械能和機械運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。注

19、：電動式執(zhí)行元件閉環(huán)系統(tǒng)：具有位置或速度反饋環(huán)節(jié)系統(tǒng)，開環(huán)系統(tǒng)則不具有。伺服把握：對物體運動的位置、速度及加速度等變化量的有效把握。注：步進電動機一般為開環(huán)把握，直流和溝通電動機為半閉環(huán)（廣泛）和閉環(huán)把握。相同的額定輸出功率下，溝通的比功率直流步進優(yōu)點電動式操作簡便，編程簡潔，可實現(xiàn)定位伺服，體積小、動力大，無污染。氣動式氣源便利、成本低，無污染，速度快。缺點瞬時功率大，過載力量差，易受噪聲影響。功率小，體積大，穩(wěn)定性差，不能遠距離傳輸，噪聲大、難于伺服。液壓式輸出功率大，穩(wěn)定性好，可定位伺服，響應(yīng)快。 液壓源要求高，泄漏有污染。B.執(zhí)行元件的特點：C.執(zhí)行元件的基本要求：慣量小，動力大 體積

20、小、重量輕 便于修理和安裝 宜于微機把握D.伺服電動機：將輸入的電壓把握信號轉(zhuǎn)換為電機軸上輸出的角位移和角速度。直流 DC 伺服電動機A.直流 DC 伺服電動機：通過電刷及換向器產(chǎn)生的整流作用，使磁場磁動勢和電樞（永久磁鐵）電流磁動勢正交而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。優(yōu)點:響應(yīng)速度快、精度高、頻率高、把握性能好。但壽命較低，需定期維護。B.直流伺服電機的調(diào)速把握方法：調(diào)壓調(diào)速：調(diào)整電樞電源電壓 U，可恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速?！咀畛Ｓ?，范圍最大】調(diào)磁調(diào)速：調(diào)整磁通，可恒功率調(diào)速。幫助方法轉(zhuǎn)變電樞回路的電阻 R 調(diào)速C.直流 DC 伺服電機的調(diào)壓調(diào)速方法：為轉(zhuǎn)變電動機的轉(zhuǎn)速和方向，需要轉(zhuǎn)變電壓的大小和方向。調(diào)壓調(diào)速工作原理通過

21、轉(zhuǎn)變脈沖寬度 來轉(zhuǎn)變電樞回路的平均電壓，從而轉(zhuǎn)變電壓值大小，使直流電動機平滑調(diào)速。一個周期內(nèi)的平均電壓：晶體管脈寬（PWM）U aU /T 導(dǎo)通率或占空系數(shù) 寬度直流調(diào)制驅(qū)動法T 周期U 電源電壓特點：頻帶寬、頻率高 電流脈晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動法動小 電源功率因數(shù)高 動態(tài)硬度好。主要通過調(diào)整觸發(fā)裝置把握晶閘管觸發(fā)延遲角，把握電壓大小移動觸發(fā)脈沖的相位，轉(zhuǎn)變整流電壓的大小，但是調(diào)速范圍小，溝通 AC 伺服電動機A.溝通伺服電動機：通過把握與氣隙磁場方向相同的磁化電流和與氣隙磁場方向垂直的等效電流的方法，最終把握溝通伺服電機的磁通大小和轉(zhuǎn)矩。常用類型永磁同步型 SM 電磁感應(yīng)型 IM籠型感應(yīng)電動機工

22、作原理轉(zhuǎn)子是永久磁鐵，無需磁化把握電流，只需要檢測磁鐵轉(zhuǎn)子位置和定子繞組的磁通，來實現(xiàn)對電機電流的把握，從而把握電機速度和位置。由于氣隙磁場難測，可用轉(zhuǎn)子位置和速度等效把握來代替。注：無把握信號Uk ，定子繞組產(chǎn)生脈動磁場，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)。但有Uk 時，兩相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)，故轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向與兩相電壓幅值和電流相位差有關(guān)。B.溝通伺服電機調(diào)速把握方法：幅值把握：U k 上升，電磁轉(zhuǎn)矩提高，轉(zhuǎn)速提高。相位把握：轉(zhuǎn)變U k 和勵磁電壓之間的相位來把握轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，其中U k 的幅值不變。步進電動機A.步進電動機的特點：又稱為脈沖電動機，是將脈沖信號轉(zhuǎn)換為機械角位移的元件。每輸入一個脈沖電機繞組就轉(zhuǎn)過一

23、個相應(yīng)的步距角。只要把握輸入脈沖的數(shù)量、頻率及繞組相序就可以轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 B.步進電機的特點：工作狀態(tài)易受到各種干肉因素的影響。步進電機的步距角有誤差，但不會誤差不會長期積累。把握性能好，在啟、停、反轉(zhuǎn)時不易丟步。把握精度由步距角打算a 360 / zm開環(huán)把握，易于與計算機對接，有較高的位置精度。C.步進電機的計算：1.步距角計算：步距角越小則位置精度越高。a 360 zm m NKm 運行拍數(shù)，N為電動機相數(shù)，相數(shù)相同K 1、相數(shù)不同K 2 Z 轉(zhuǎn)子齒數(shù)注：一般以相數(shù)為準，3 相指電機轉(zhuǎn)一圈步數(shù)為 3 的整數(shù)倍，步數(shù)就是拍數(shù)，以此類推。若題中說接受【二相三相】通電運行，即相數(shù)不同

24、，此時 K=2。若題中說是三相單三拍 or 四相雙四拍，無論是幾，無論單雙拍，k 恒等于 1，由于它們通電方式相同。2.步進電機轉(zhuǎn)速計算：把握步進電機脈沖數(shù)目可把握電機的角位移（轉(zhuǎn)角）： C aC 脈沖數(shù)目把握步進電機脈沖頻率可把握電機的轉(zhuǎn)速： n 60 f NKZr/minf-脈沖頻率（HZ）把握步進電機定子繞組通電挨次可把握電機轉(zhuǎn)向。D.步進電機的性能指標和特性：辨別力：步距角越小，辨別力越高。靜態(tài)特性：指在穩(wěn)定狀態(tài)時的特性，有靜轉(zhuǎn)矩、矩角特性，靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)動態(tài)特性：直接影響系統(tǒng)的快速響應(yīng)和牢靠性。有動態(tài)穩(wěn)定區(qū)、起動轉(zhuǎn)矩、矩頻特性、慣頻特性。E.步進電機的驅(qū)動電路：主要由脈沖安排器和功率放大

25、器組成。變頻把握信號：分為脈沖頻率信號和方向把握信號。F.環(huán)形脈沖安排器的安排方法：軟環(huán)分：接受計算機軟件進行脈沖環(huán)形安排。接受小規(guī)模集成電路安排接受大規(guī)模專用環(huán)形芯片安排G.細分驅(qū)動電路目的、作用、特點：在整步運轉(zhuǎn)或半步運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，不轉(zhuǎn)變步進電機結(jié)構(gòu)的狀況下，使步距角減小從而提高運轉(zhuǎn)精度和把握精度，提高電機運行平穩(wěn)性和勻速性，并減弱或消退振蕩。但細分后的步距角精度會降低。H.細分驅(qū)動的工作原理：將繞組中的矩形電流波改成階梯電流波，即使繞組中的電流以若干個等幅等寬階梯上升到額定值，并以相同階梯從額定值下降。即使電流逐步增加到I max在逐步削減到 0I.常用的細分電流波形的方法：接受多路功率

26、開關(guān)器件 將各開關(guān)的把握脈沖信號進行疊加第四章微機把握系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計A.微機把握系統(tǒng)：將來自傳感器的檢測信息和外部輸入的命令，依據(jù)肯定的程序和節(jié)奏發(fā)出指令把握整個機電一體化系統(tǒng)有目的地運行。B.常用的微機把握系統(tǒng)：專用微機把握系統(tǒng)：核心部件單片機和單板機，適合大批量生產(chǎn)和要求機械與電子結(jié)合緊湊的產(chǎn)品。通用微機把握系統(tǒng)：核心部件是可編程把握器和工業(yè)計算機，適合多品種、中小批量生產(chǎn)。注：專用把握系統(tǒng)最適合硬件把握，通用把握系統(tǒng)適合軟件進行主要把握。 C.微型計算機的基本要求：完善的中斷系統(tǒng) 足夠的存儲容量 完備的輸入/輸出通道和實時時鐘特殊要求：字長：直接影響數(shù)據(jù)精度、尋址力量、指令數(shù)目、執(zhí)

27、行時間。位數(shù)越高力量越強速度 指令D.微型計算機的構(gòu)成： 簡稱 MC，它以微處理機（CPU）為中心，加上只讀存儲器（ROM）、讀寫存儲器（RAM），輸入/輸出接口電路、系統(tǒng)路線及支持規(guī)律電路組成的計算機。微型計算機系統(tǒng) MCS：在微型計算機的基礎(chǔ)上配有系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備和系統(tǒng)總線接口的計算機。E.存儲器 RAM：存儲輸入/輸出數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)。即運行內(nèi)存，臨時保存。（數(shù)存） 存儲器 ROM：存儲固定的程序和數(shù)據(jù)。（程存）分類按組裝形式分類按微處理機位數(shù)按用途分類內(nèi)容單片機 單板機 微機系統(tǒng)（PC 機）4 位、8 位、16 位、32 位、64 位通用型、專用型微型計算機的分類：現(xiàn)代一體化常用設(shè)備

28、單片機、PLC、PC單片機程序設(shè)計三大語言：機器語言（0/1 語言）、匯編語言、高級語言（C+，VC）。H.MCS-51 單片機的組成：CPU：包括運算器和把握器 內(nèi)部存儲器：RAM 和 ROM 2 個 16 位定時器/計數(shù)器5 個中斷源：外部中斷 2 個，定時/計數(shù)中斷 2 個，串行口中斷 1 個 4 個并行 I/O 口： P0、P1、P2、P3 ，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入和輸出。I.單片機引腳說明：引腳 共 40 個P0 口（3239 腳） P1 口（18 腳） P2 口（2128 腳）作用外部傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線外部存儲器的低 8 位地址總線作為一般 I/O 口需要外接上拉電阻作為一般 I/

29、O 口無需外接上拉電阻作為一般 I/O 口無需外接上拉電阻外部存儲器的高 8 位地址總線作為一般 I/O 口無需外接上拉電阻P3 口（1017 腳）具有其次功能。例如定時器/計數(shù)器的輸入、輸出端、外部中斷信號、外部數(shù)存把握信號等。VCC（40 腳）+5V 電源VSS（20 腳）接地電平XTAL1、XTAL2（19、18 腳）接受外部振蕩器或引入外部時鐘RESET（9 腳）復(fù)位把握ALE/PROG（30 腳）地址鎖存把握外接存儲器 輸出脈沖信號 燒寫時鐘PSEN（29 腳）片外取指把握EA/VPP（31 腳）片外存儲器。 J.常用的單片機系統(tǒng)的顯示器件：LED（發(fā)光二極管）、CRT 顯示器、LC

30、D（液晶顯示器）K.8 段 LED 顯示塊的顯示方法（A F+小數(shù)點）：靜態(tài)顯示： 當顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。每次都需要一個 8 位輸出口把握，適合顯示位數(shù)少的場合（一兩位）。動態(tài)顯示：一位一位輪番點亮各位顯示器，每隔一段時間就點亮一次。適合顯示數(shù)位多的場合。L.單片機按鍵連接方式：行列式鍵盤、獨立式鍵盤作用：用于輸入數(shù)據(jù)、干預(yù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。輸入/輸出把握的牢靠性設(shè)計M.鍵盤的工作方式：編程掃描式 定時掃描式 中斷掃描式輸入/輸出把握對硬件電路的要求： 能夠牢靠地傳遞把握信息 能夠進行相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換 應(yīng)具有較強的阻斷干擾信號進入把握系統(tǒng)的力量。提高系統(tǒng)牢靠性的

31、方法：光電隔離電路 信息轉(zhuǎn)換電路C.光電隔離電路：以光為媒介進行傳輸電信號的一種光電轉(zhuǎn)換器，主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件的組成即發(fā)光源（輸入）和受光器（輸出）。D.光電隔離電路的作用：先由濾波吸取抑制干擾信號，再由光電隔離電路阻斷干擾信號的傳導(dǎo)，實現(xiàn)功率放大和極性轉(zhuǎn)換?？蓪⑤斎肱c輸出的供電電源和電路地線分別?？蛇M行電平轉(zhuǎn)換實現(xiàn)功率放大，可提高負載驅(qū)動力量。E 信息轉(zhuǎn)換電路設(shè)計：弱電轉(zhuǎn)強電電路 數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)換 數(shù)模（DA）、模數(shù)（AD）轉(zhuǎn)化 電量非電量轉(zhuǎn)化可編程規(guī)律把握器 PLC名稱輸入繼電器輸出繼電器特殊繼電器挨次把握繼電器符號表示IQ SM S名稱定時器計數(shù)器累加器變量存儲器輸入端 NO 表

32、示輸出端表示輸入端 OFF 表示/置位和復(fù)位符號表示TC AC V S、R通電定時器計數(shù)器A.梯形圖基礎(chǔ)表示：常用檢測傳感器A.傳感器與微機的接口方式：模擬量接口 開關(guān)量接口 數(shù)字量接口 B.傳感器的作用：用于檢測系統(tǒng)自身和作業(yè)對象及環(huán)境的狀態(tài)，為有效的把握系統(tǒng)動作供應(yīng)信息。第七章機電一體化系統(tǒng)機電有機結(jié)合與分析機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計：為了確定系統(tǒng)的主回路各部分特性、參數(shù)為系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計作預(yù)備。目的是為了使把握對象完成所需的機械運動，保證機電一體化系統(tǒng)的整體性能。穩(wěn)態(tài)設(shè)計的方法步驟：負載分析 執(zhí)行元件匹配選擇 傳動比與各級減速比選擇 檢測與設(shè)計傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換、放大電路與電源匹配。建立機電系統(tǒng)

33、數(shù)學(xué)模型 分析系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性。C.典型負載分析：典型負載：包括慣性負載、外力負載、內(nèi)力負載、彈性負載、摩擦負載分析目的：獲得負載的特征參量3.方法：計算輸出軸的等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩【回轉(zhuǎn)運動】或計算等效質(zhì)量和等效力【直線運動】即將負載的等效換算到執(zhí)行元件的輸出軸上。D.等效轉(zhuǎn)動慣量 J kieq計算：適合直線和回轉(zhuǎn)運動，利用總動能不變的原理。J k1 m M( u )2 nJn( j )2eq4 2ini1kjnj1km 系統(tǒng)移動部件個數(shù)n 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部件個數(shù)M 、u、F移動部件的質(zhì)量Kg、速度m / s、負載力NiiiJ 、n 、Tjjj轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動慣量kg m2、轉(zhuǎn)速r / min、負載轉(zhuǎn)

34、矩N mn 電動機轉(zhuǎn)速r / minkE.等效負載轉(zhuǎn)矩T keq計算：適合負載是力或者力矩，利用在 t 時間內(nèi)克服負載所作虛功的原理。T k 1 mFunT nii jjeq2i1nnkj1k留意 工作臺速度 u 計算:一般狀況下 M 的總質(zhì)量對應(yīng)工作臺總速度而不是電動機轉(zhuǎn)速。iu絲杠傳動:i LnsL 絲杠長度 ns 絲杠轉(zhuǎn)速u R 齒輪齒條傳動：in mZm1000n 電動機轉(zhuǎn)速mm 齒輪模數(shù)Z 齒輪齒數(shù)典型PLC 梯形圖設(shè)計及單片機編程例 1.設(shè)設(shè)備 B 為一打印機，每打印完一個字符會輸出“打印完”信號（負脈沖）。8255 的 B 口接受方式 1 輸出方式工作，CPU 接受中斷方式把握打印機打印。若要將 MCS-51 內(nèi)部 RAM 中 30H 開頭的 32個單元的字符輸