1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì),農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè) 本科課程,授課老師：李巖舟 電話Email:,2020/8/29,電力拖動(dòng),2,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì),教學(xué)目的 篇章結(jié)構(gòu) 參考資料,2020/8/29,電力拖動(dòng),3,教學(xué)目的,本課程主要講述機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)，講述其基本理論，進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合知識(shí)。同時(shí)介紹機(jī)電一體化技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，各組成部分的特征和選型以及相互結(jié)合技術(shù)方法，為綜合應(yīng)用機(jī)電一體化各種技術(shù)奠定基礎(chǔ)。通過(guò)課堂講授和實(shí)驗(yàn)觀察，使學(xué)生了解微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性技術(shù)，掌握機(jī)電一體化的基礎(chǔ)知識(shí)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),4,篇章結(jié)構(gòu)

2、,第一章 緒論 第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 傳感器檢測(cè)及其接口電路 第四章 控制電動(dòng)機(jī)及其選擇計(jì)算 第五章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù) 第六章 幾點(diǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例,2020/8/29,電力拖動(dòng),5,參考資料,機(jī)電一體化技術(shù)，李成華等編著，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社 機(jī)電一體化系統(tǒng)，姜培剛等編著，機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，張建民等編著，高等教育出版社 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，張訓(xùn)文編著，北京理工大學(xué)出版社,2020/8/29,電力拖動(dòng),6,篇章結(jié)構(gòu),第一章 緒論 第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 傳感器檢測(cè)及其接口電路 第四章 伺服系統(tǒng) 第五章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù) 第六章 幾

3、點(diǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例,2020/8/29,電力拖動(dòng),7,第一章 緒論,第一節(jié) 機(jī)電一體化的定義 第二節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法 第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù) 第四節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素 第五節(jié) 本課程的目的和要求,2020/8/29,電力拖動(dòng),8,2020/8/29,電力拖動(dòng),9,第一節(jié) 機(jī)電一體化的定義,傳統(tǒng)機(jī)械：主要以力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以經(jīng)驗(yàn)為實(shí)踐基礎(chǔ)； 現(xiàn)代機(jī)械：以力學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、控制論、信息論等為理論基礎(chǔ)，以經(jīng)驗(yàn)、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、傳感與測(cè)試等技術(shù)為實(shí)踐基礎(chǔ)。 機(jī)械：強(qiáng)度高、輸出功率大、承載大載荷；實(shí)現(xiàn)微小復(fù)雜運(yùn)動(dòng)難。 電子：可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的檢測(cè)和控制；但無(wú)法實(shí)現(xiàn)重

4、載運(yùn)動(dòng)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),10,第一節(jié) 機(jī)電一體化的定義,機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的一門新興邊緣技術(shù)學(xué)科。 目前機(jī)電一體化的研究和開發(fā)主要包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/輔助制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等。,2020/8/29,電力拖動(dòng),11,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類 按機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的用途分類，有產(chǎn)業(yè)機(jī)械，信息機(jī)械，民用機(jī)械等；按機(jī)械和電子的功能和含量分類，有以機(jī)械裝置為主體的機(jī)械電子產(chǎn)品和以電子裝置為主體的電子產(chǎn)品；按機(jī)電結(jié)合的程

5、度分類，有附加型、功能替代型和機(jī)電融合型。,2020/8/29,電力拖動(dòng),12,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,機(jī)電一體化產(chǎn)品的優(yōu)越性 使用安全性和可靠性提高 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高 使用性能改善 具有復(fù)合功能并適用面廣 調(diào)整和維護(hù)方便,2020/8/29,電力拖動(dòng),13,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化目標(biāo) 提高精度 增強(qiáng)功能 提高生產(chǎn)效率 節(jié)約能源，降低能耗 提高安全性、可靠性,2020/8/29,電力拖動(dòng),14,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,改善操作性和實(shí)用性 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量 降低價(jià)格 增強(qiáng)柔性應(yīng)用功能,202

6、0/8/29,電力拖動(dòng),15,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,機(jī)電一體化技術(shù)方向 在原有機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用微型計(jì)算機(jī)控制裝置，使系統(tǒng)的性能提高，功能增強(qiáng) 用電子裝置局部代替機(jī)械傳動(dòng)裝置和機(jī)械控制裝置，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)控制靈活性,2020/8/29,電力拖動(dòng),16,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,用電子裝置完全代的原來(lái)執(zhí)行信息處理功能的機(jī)構(gòu)，即減化了結(jié)構(gòu)，又極大地豐富了信息傳輸內(nèi)容，提高了速度。 用電子裝置替代機(jī)械的主要功能，形成特殊的加工能力 將機(jī)電技術(shù)完全融合形成新型機(jī)電一體化產(chǎn)品,2020/8/29,電力拖動(dòng),17,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,機(jī)電一體化系統(tǒng)開

7、發(fā)的設(shè)計(jì)思想 在開發(fā)過(guò)程中，一方面要求設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí)應(yīng)選擇與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配的機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)；同時(shí)也要求設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)選擇和確定電氣參數(shù)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),18,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 取代法 整體設(shè)計(jì)法 組合法,2020/8/29,電力拖動(dòng),19,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,取代法 這種方法是用電氣控制取代原傳統(tǒng)中機(jī)械控制機(jī)構(gòu)。這種方法是改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品和開發(fā)新型產(chǎn)品常用的方法。 這種方法的缺點(diǎn)是跳不出原系統(tǒng)的框架，不利于開拓思路，尤其在開發(fā)全新的產(chǎn)品時(shí)更具有局限性。,2020/8/29,

8、電力拖動(dòng),20,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,整體設(shè)計(jì)法 這種方法主要用于全新產(chǎn)品和系統(tǒng)的開發(fā)。在設(shè)計(jì)時(shí)完全從系統(tǒng)的整體目標(biāo)考慮各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以接口簡(jiǎn)單，甚至可能互融一體。,2020/8/29,電力拖動(dòng),21,第二節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)與方法,組合法 這種方法就是選用各種標(biāo)準(zhǔn)模塊，像積木那樣組合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)。 利用此方法可以縮短設(shè)計(jì)與研制周期、節(jié)約工裝設(shè)備費(fèi)用，有利于生產(chǎn)管理、使用和維修。,2020/8/29,電力拖動(dòng),22,第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),機(jī)械技術(shù)（精密機(jī)械技術(shù)） 傳感檢測(cè)技術(shù) 信息處理技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 系統(tǒng)總體技術(shù),2020/8/2

9、9,電力拖動(dòng),23,第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),機(jī)械技術(shù)（精密機(jī)械技術(shù)） 是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。 機(jī)械技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其他高新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、材料、性能以及功能上的變更。,2020/8/29,電力拖動(dòng),24,第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),傳感檢測(cè)技術(shù) 是機(jī)電一體化系統(tǒng)的感覺(jué)器官，即從待測(cè)對(duì)象那獲取能反映待測(cè)對(duì)象特征與狀態(tài)的信息。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。 傳感檢測(cè)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容包括兩方面：一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換

10、為與之成比例的電量；二是研究如何將轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。,2020/8/29,電力拖動(dòng),25,第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),信息處理技術(shù) 信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策。實(shí)現(xiàn)信息處理的主要工具是計(jì)算機(jī)，因此信息處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)是密切相關(guān)的。 信息處理的發(fā)展方向是如何提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。,2020/8/29,電力拖動(dòng),26,第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),自動(dòng)控制技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù)的目的在于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的目標(biāo)最佳化。 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。,2020/8/29,電

11、力拖動(dòng),27,第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)就是在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件按照指令要求運(yùn)動(dòng)，并具有良好的動(dòng)態(tài)性能。 常見的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。,2020/8/29,電力拖動(dòng),28,第三節(jié) 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù),系統(tǒng)總體技術(shù) 系統(tǒng)總體技術(shù)是以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。即從全局的角度和系統(tǒng)的目標(biāo)出發(fā)，將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)來(lái)考慮每個(gè)子系統(tǒng)的技術(shù)方案，對(duì)于子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的矛盾或子系統(tǒng)和系統(tǒng)整體之間的矛盾都要從總體協(xié)調(diào)的需要來(lái)選擇解決方案。,2020/8/29,電力拖動(dòng),29,第四節(jié) 機(jī)

12、電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,2020/8/29,電力拖動(dòng),30,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,機(jī)械本體 動(dòng)力單元 傳感檢測(cè)單元 執(zhí)行單元 驅(qū)動(dòng)單元 控制與信息處理單元 接口,2020/8/29,電力拖動(dòng),31,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,2020/8/29,電力拖動(dòng),32,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,2020/8/29,電力拖動(dòng),33,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,2020/8/29,電力拖動(dòng),34,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,2020/8/29,電力拖動(dòng),35,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,機(jī)械本體（機(jī)械系統(tǒng)） 包括機(jī)械傳動(dòng)裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)

13、裝置。其主要功能是使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系安置在一定位置上，并保持特定的關(guān)系。 其開發(fā)重點(diǎn)是模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，以便于機(jī)械系統(tǒng)的快速組合和更換,2020/8/29,電力拖動(dòng),36,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,動(dòng)力單元 按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求。，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。 其顯著特征之一，是用盡可能小的動(dòng)力輸入獲得盡可能大的功能輸出。,2020/8/29,電力拖動(dòng),37,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,傳感檢測(cè)單元 對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)娇刂菩畔⑻幚韱卧?，?jīng)過(guò)分

14、析、處理產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。 對(duì)其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測(cè)精度高、抗干擾,2020/8/29,電力拖動(dòng),38,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,執(zhí)行單元 根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動(dòng)作。 驅(qū)動(dòng)單元 在控制信息作用下，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作和功能。,2020/8/29,電力拖動(dòng),39,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,控制與信息處理單元 控制與信息處理單元是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心單元。其功能是將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)輸出接口送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期

15、的性能。,2020/8/29,電力拖動(dòng),40,第四節(jié) 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素,接口 將各要素或子系統(tǒng)連接成為一個(gè)有機(jī)整體，使各個(gè)功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動(dòng)，從而形成機(jī)電一體化的系統(tǒng)工程。 其基本功能主要有三個(gè)：變換、放大、傳遞,2020/8/29,電力拖動(dòng),41,第五節(jié) 本課程的目的和要求,本課程的目的和要求 掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本知識(shí) 掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的機(jī)械量檢測(cè)傳感器、控制電動(dòng)機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用 掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)控制。接口設(shè)計(jì)的基本方法 初步掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和綜合集成技巧，進(jìn)行總體方案的

16、分析和設(shè)計(jì)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),42,篇章結(jié)構(gòu),第一章 緒論 第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 傳感器檢測(cè)及其接口電路 第四章 伺服系統(tǒng) 第五章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù) 第六章 幾點(diǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例,2020/8/29,電力拖動(dòng),43,第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì),第一節(jié) 傳動(dòng)裝置 第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),2020/8/29,電力拖動(dòng),44,第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此，它實(shí)際上是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化器。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：其作用是支撐和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：用來(lái)完成操作任務(wù)。能根

17、據(jù)操作指令的要求在動(dòng)力源的帶動(dòng)下，完成預(yù)定的操作。,2020/8/29,電力拖動(dòng),45,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,2.1.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類及特點(diǎn) 機(jī)電一體化系統(tǒng)中所用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有滑動(dòng)絲杠副、滾珠絲杠副、齒輪傳動(dòng)副、同步帶傳動(dòng)副、間歇機(jī)構(gòu)、繞性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。 對(duì)于工作機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，既要求能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，又要求能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換；對(duì)于信息機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要要求運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；對(duì)于動(dòng)力，則只需要克服慣性力（力矩）和各種摩擦力（力矩）以及較小的工作負(fù)載即可。,2020/8/29,電力拖動(dòng),46,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,2.1.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求 影響機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)性能的因素一般有一下幾個(gè) 負(fù)載

18、的變換 傳動(dòng)鏈慣性 傳動(dòng)鏈固有頻率 間隙、摩擦、潤(rùn)滑和溫升,2020/8/29,電力拖動(dòng),47,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小 剛度越大伺服系統(tǒng)動(dòng)力損失越小；剛度越大機(jī)構(gòu)固有頻率越高，超出系統(tǒng)的頻帶寬度，不易產(chǎn)生共振；剛度越大閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高 機(jī)械零件產(chǎn)生共振時(shí)，系統(tǒng)中阻尼越大，最大振幅就越小，且衰減越快；但大阻尼也會(huì)使系統(tǒng)的失動(dòng)量和反轉(zhuǎn)誤差增大，穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低,2020/8/29,電力拖動(dòng),48,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,系統(tǒng)傳動(dòng)部件的靜摩擦力應(yīng)盡可能??；動(dòng)摩擦力應(yīng)是盡可能小的正斜率，若為負(fù)斜率則易產(chǎn)生爬行，精度降低，壽命減少。 此外，還要

19、要求抗振性好，穩(wěn)定性高，間隙?。p少誤差，提高伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的穩(wěn)定性），避免諧振，特別是其動(dòng)態(tài)特性與伺服電動(dòng)等其他環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能相匹配。,2020/8/29,電力拖動(dòng),49,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 在滿足系統(tǒng)剛度的條件下，機(jī)械部分的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小越好。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)使機(jī)械負(fù)載增大、系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢、靈敏度降低、固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大會(huì)使電氣驅(qū)動(dòng)部件的諧振頻率降低，而阻尼增大。,2020/8/29,電力拖動(dòng),50,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,摩擦 兩物體接觸面間的摩擦力在應(yīng)用上可以簡(jiǎn)化為粘性摩擦力、庫(kù)倫摩擦力與靜摩擦力三類，方向均與運(yùn)動(dòng)方向（或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向）相反。粘性摩擦力

20、大小與兩物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度成正比；庫(kù)倫摩擦力是接觸面對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的阻力，大小為一常數(shù)；靜摩擦力是有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)但仍處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)摩擦面間的摩擦力，其最大值發(fā)生在相對(duì)開始運(yùn)動(dòng)前的一瞬間，運(yùn)動(dòng)開始后靜摩擦力即消失。,2020/8/29,電力拖動(dòng),51,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,阻尼 運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械部件容易產(chǎn)生振動(dòng)，其振幅取決于系統(tǒng)的阻尼和固有頻率，系統(tǒng)的阻尼越大，最大振幅越小，且衰減越快；線性阻尼下的振動(dòng)為實(shí)模態(tài)，非線性阻尼下的振動(dòng)為復(fù)模態(tài)。機(jī)械部件振動(dòng)時(shí)，金屬材料的內(nèi)摩擦較小，而運(yùn)動(dòng)副的摩擦阻尼占主導(dǎo)地位的。在實(shí)際應(yīng)用中一般將摩擦阻尼簡(jiǎn)化為粘性摩擦的線性阻尼,2020/8/29,電力拖動(dòng),52,第一節(jié) 傳動(dòng)

21、裝置,剛度 剛度為彈性體產(chǎn)生單位變形量所需的作用力。機(jī)械系統(tǒng)的剛度包括構(gòu)件產(chǎn)生各種基本變形時(shí)的剛度和兩接觸面的接觸剛度兩類。靜態(tài)力和變形之比為靜剛度；動(dòng)態(tài)力和變形之比為動(dòng)剛度。,2020/8/29,電力拖動(dòng),53,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,諧振頻率 包括機(jī)械傳動(dòng)部件在內(nèi)的彈性系統(tǒng)，若阻尼不計(jì)，可簡(jiǎn)化為質(zhì)量、彈簧系統(tǒng)。由此可確定系統(tǒng)的固有頻率。當(dāng)外界的激振頻率接近或等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生諧振而不能正常工作。機(jī)械傳動(dòng)部件實(shí)際上是個(gè)多自由度系統(tǒng)，有一個(gè)基本固有頻率和若干高階固有頻率，分別稱為機(jī)械傳動(dòng)部件的一階諧振頻率和n階諧振頻率。,2020/8/29,電力拖動(dòng),54,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,間隙 間隙

22、將使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中間產(chǎn)生回程誤差，影響伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的穩(wěn)定性。有間隙時(shí)，應(yīng)減小位置環(huán)增益 間隙的主要形式有齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙、絲杠螺母的傳動(dòng)間隙、絲杠軸承的軸向間隙、連軸器的扭轉(zhuǎn)間隙等。在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)良好的動(dòng)態(tài)性能，要盡可能避免間隙的出現(xiàn)。當(dāng)間隙出現(xiàn)時(shí)，要采取消隙措施。,2020/8/29,電力拖動(dòng),55,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,2.1.3 常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 一、滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 滾珠絲杠是一種新型螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝有中間傳動(dòng)元件滾珠。,2020/8/29,電力拖動(dòng),56,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,2020/8/29,電力拖動(dòng),57,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,滾珠

23、絲杠副的特點(diǎn) 傳動(dòng)效率高 運(yùn)動(dòng)具有可逆性 系統(tǒng)剛度好 傳動(dòng)精度高 使用壽命長(zhǎng) 不能自鎖 工藝復(fù)雜,2020/8/29,電力拖動(dòng),58,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型可從螺紋滾道的界面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向間隙的調(diào)整方法進(jìn)行區(qū)別 單圓弧型和雙圓弧型,2020/8/29,電力拖動(dòng),59,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,內(nèi)循環(huán)和外循環(huán) 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過(guò)程中 始終與絲杠表面保持接觸 內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的 回路短，流暢性好，效率高螺母 的尺寸也較小。缺點(diǎn)是反向器加 工困難，裝配調(diào)整也不方便,2020/8/29,電力拖動(dòng),60,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,內(nèi)循環(huán)和外循環(huán) 浮動(dòng)式反向器在高 頻浮動(dòng)中

24、達(dá)到回珠 圓弧槽進(jìn)出口的自 動(dòng)對(duì)接，通道流暢 ，摩擦性較好，更 適用于高速、高靈敏度、高剛度的精密進(jìn)給系統(tǒng),2020/8/29,電力拖動(dòng),61,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,內(nèi)循環(huán)和外循環(huán) 滾珠在循環(huán)返回時(shí) ，離開絲杠螺紋滾 道，在螺母或體外 作循環(huán)運(yùn)動(dòng),2020/8/29,電力拖動(dòng),62,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,內(nèi)循環(huán)和外循環(huán) 螺旋槽式的特點(diǎn)是工 藝簡(jiǎn)單、徑向尺寸小 、易于制造，但是檔 珠器剛性差，易磨損,2020/8/29,電力拖動(dòng),63,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,內(nèi)循環(huán)和外循環(huán) 插管式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 容易制造，但是徑 向尺寸較大，彎管 端部比較容易磨損,2020/8/29,電力拖動(dòng),64,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,內(nèi)循環(huán)和外

25、循環(huán) 端蓋式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好， 但滾道吻接和彎曲處圓角不易 加工準(zhǔn)備而影響其性能，故應(yīng) 用較小。,2020/8/29,電力拖動(dòng),65,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,滾珠絲杠副軸向間隙調(diào)整與預(yù)緊 預(yù)緊力大小必須合適，過(guò)小不能保證無(wú)隙傳動(dòng)，過(guò)大將使驅(qū)動(dòng)力矩增大，效率降低，壽命縮短。 要特別注意減少絲杠安裝部分的間隙，這些間隙用預(yù)緊的方法是無(wú)法消除的，而它對(duì)傳動(dòng)精度有直接影響,2020/8/29,電力拖動(dòng),66,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)隙式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方 便，但不能精確地調(diào)整,2020/8/29,電力拖動(dòng),67,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)隙式 可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整， 調(diào)

26、整精度很高，工 作可靠，使用中調(diào) 整較方便；但結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，加工和裝配 工藝性能較差,2020/8/29,電力拖動(dòng),68,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,雙螺母墊片預(yù)緊調(diào) 隙式 結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、預(yù) 緊可靠、應(yīng)用廣，但使 用中調(diào)整不方便，也不 很準(zhǔn)確，適用于一般精度 的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),2020/8/29,電力拖動(dòng),69,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式 能消除使用過(guò)程中由于 摩擦或彈性變形產(chǎn)生的 間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 軸向剛度低,2020/8/29,電力拖動(dòng),70,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) 公稱直徑d0：指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠珠心的圓柱直徑。 基本導(dǎo)程L0：指絲杠對(duì)螺母旋

27、轉(zhuǎn)2弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移 行程L：指絲桿相對(duì)螺母旋轉(zhuǎn)任意弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。,2020/8/29,電力拖動(dòng),71,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,滾珠絲杠副的安裝 支承方式的選擇 雙推自由式 預(yù)緊力較小，軸承 壽命較高，但軸向 剛度和承載能力低 適用于短絲杠或豎 直安裝的絲杠,2020/8/29,電力拖動(dòng),72,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,雙推簡(jiǎn)支式 適用于中速、精 度較高的長(zhǎng)絲杠 傳動(dòng)系統(tǒng),2020/8/29,電力拖動(dòng),73,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,雙推雙推式 適用于高剛度、 高速度、高精 度的傳動(dòng)系統(tǒng),2020/8/29,電力拖動(dòng),74,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,制動(dòng)裝置 垂直傳動(dòng)時(shí)，由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)

28、效率高，又無(wú)自鎖能力，故需安裝制動(dòng)裝置以滿足其傳動(dòng)要求 潤(rùn)滑和密封,2020/8/29,電力拖動(dòng),75,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,二、齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中使用最多的機(jī)械傳動(dòng)裝置，主要原因是齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)。傳動(dòng)精確，且強(qiáng)度大、能承受重載、結(jié)構(gòu)緊湊。摩擦力小、效率高。,2020/8/29,電力拖動(dòng),76,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,三、同步帶傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng)是 綜合了帶傳動(dòng) 、齒輪傳動(dòng)和 鏈傳動(dòng)特點(diǎn)的 一種新型傳動(dòng),2020/8/29,電力拖動(dòng),77,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,2020/8/29,電力拖動(dòng),78,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 能方便地實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)中心距的傳動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效

29、率高 工作平穩(wěn)，能吸收振動(dòng) 不需要潤(rùn)滑，耐油、水，耐高溫，耐腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)方便 強(qiáng)度高，厚度小，質(zhì)量輕 中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求高 制造工藝復(fù)雜，成本高,2020/8/29,電力拖動(dòng),79,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,四、諧波齒輪傳動(dòng) 依靠柔性齒輪所產(chǎn)生的 可控制彈性變形波，引 起齒間的相對(duì)位移來(lái)傳 遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。,2020/8/29,電力拖動(dòng),80,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,諧波齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 傳動(dòng)比大 承載能力大 傳動(dòng)精度高 可以向密封空間傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力 傳動(dòng)平穩(wěn) 傳動(dòng)效率高 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕,2020/8/29,電力拖動(dòng),81,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,諧波齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn) 揉輪和波發(fā)生器制造復(fù)雜，需

30、專門設(shè)備，成本較高 傳動(dòng)比下限值較高 不能做成交叉軸和相交軸的結(jié)構(gòu),2020/8/29,電力拖動(dòng),82,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,五、軟軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 軟軸又稱作鋼絲軟軸，是由幾層緊密纏在一起的彈 簧鋼絲層構(gòu)成的，相鄰層 的纏繞方向相反。工作時(shí) 相鄰兩層鋼絲中的一層趨 于擰緊，另一層趨于擰松 ，以使各層鋼絲間趨于壓 緊，傳遞轉(zhuǎn)矩。,2020/8/29,電力拖動(dòng),83,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,2020/8/29,電力拖動(dòng),84,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,鋼絲軟軸主要用于兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)件的軸線不在 同一直線上，或工作時(shí)彼此要求有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的傳動(dòng)。它可以彎曲繞過(guò)各種障礙物，遠(yuǎn)距 離傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。適合于受連續(xù)沖擊的場(chǎng) 合，也適用于

31、高速、小轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。不適合 低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)。因?yàn)檫@將使從動(dòng)軸的轉(zhuǎn) 速不均勻，扭轉(zhuǎn)剛度無(wú)法保證。,2020/8/29,電力拖動(dòng),85,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,六、棘輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 棘輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要用于將原動(dòng)機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成間歇運(yùn)動(dòng)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),86,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和運(yùn)動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在各類機(jī)械中有廣泛的應(yīng)用。但是由于回程時(shí)搖桿上的棘爪在棘輪齒面上滑行時(shí)引起噪聲和齒尖磨損。同時(shí)為使棘爪順利落入棘輪齒間，搖桿擺動(dòng)的角度應(yīng)略大于棘輪的運(yùn)動(dòng)角，這樣就不可避免地存在空程和沖擊。此外棘輪的運(yùn)動(dòng)角必須以棘輪齒數(shù)為單位有級(jí)地變化。因此棘輪機(jī)構(gòu)不宜應(yīng)用于高速和運(yùn)動(dòng)

32、精度要求較高的場(chǎng)合。,2020/8/29,電力拖動(dòng),87,第一節(jié) 傳動(dòng)裝置,七、滾珠花鍵機(jī)構(gòu),2020/8/29,電力拖動(dòng),88,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),在機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中，導(dǎo)向支撐部件的作用是支撐和限制運(yùn)動(dòng)部件能按給定的運(yùn)動(dòng)要求和運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，這樣的部件通常稱為導(dǎo)軌副，簡(jiǎn)稱導(dǎo)軌。,2020/8/29,電力拖動(dòng),89,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),2.2.1導(dǎo)軌的組成、分類及特點(diǎn) 導(dǎo)軌主要由兩部分組成：在工作時(shí)一部分固定不動(dòng)，稱為支承導(dǎo)軌；另一部分相對(duì)支承導(dǎo)軌作直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為動(dòng)導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌按其接觸面的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌,2020/

33、8/29,電力拖動(dòng),90,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),2.2.2導(dǎo)軌的基本要求 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)軌的基本要求式導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好。 對(duì)精度要求高的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，還要求導(dǎo)軌的承載面與導(dǎo)向面嚴(yán)格分開；運(yùn)動(dòng)件較重時(shí)，必須設(shè)有卸荷裝置；運(yùn)動(dòng)件的支承必須符合三點(diǎn)定位原理,2020/8/29,電力拖動(dòng),91,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),導(dǎo)向精度 導(dǎo)軌按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度 直線度 兩導(dǎo)軌面間的平行度,2020/8/29,電力拖動(dòng),92,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),剛度 導(dǎo)軌的剛度就是抵抗因載荷而變形的能力。抵抗恒定載荷的能力稱為靜剛度；抵抗交變載荷的能力稱為動(dòng)剛度。導(dǎo)軌

34、受力變形會(huì)影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度及部件之間的相對(duì)位置。為了加強(qiáng)導(dǎo)軌的自身剛度，常用增大尺寸、合理布置筋與筋板或添加輔助導(dǎo)軌等辦法來(lái)解決。,2020/8/29,電力拖動(dòng),93,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),耐磨性 導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期使用后，應(yīng)能保持一定的導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的耐磨性主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、摩擦性質(zhì)、表面粗糙度、表明硬度、表面潤(rùn)滑及受力情況等。提高導(dǎo)軌的精度保持性，必須進(jìn)行正確的潤(rùn)滑與保護(hù),2020/8/29,電力拖動(dòng),94,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),運(yùn)動(dòng)的靈活性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性 工作時(shí)應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)無(wú)振動(dòng)。 為了防止產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以采?。?/p>

35、采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌，卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌?；蛘咴谄胀ɑ瑒?dòng)導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油。也可以用減少結(jié)合面、增加結(jié)構(gòu)尺寸、縮短傳動(dòng)鏈。減少運(yùn)動(dòng)副等方法,2020/8/29,電力拖動(dòng),95,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),2.2.3 常用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 塑料導(dǎo)軌 塑料導(dǎo)軌是在滑動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料而成。這種導(dǎo)軌定位精度較高，摩擦因素較小，剛度較高，無(wú)爬行現(xiàn)象，吸振較好，壽命長(zhǎng)，化學(xué)穩(wěn)定性高，工藝性好，維護(hù)方便；但由于其耐熱性差，在使用中必須注意散熱。,2020/8/29,電力拖動(dòng),96,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),塑料導(dǎo)軌軟帶 可與鑄鐵或鋼組成滑動(dòng)摩擦副，也可以與滾動(dòng)導(dǎo)軌組成滾動(dòng)摩擦副,2020/8/29,電力

36、拖動(dòng),97,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),金屬塑料復(fù)合導(dǎo)軌板 一般用膠粘貼在金屬導(dǎo)軌上，成本較高 塑料涂層 主要用于導(dǎo)軌的 維修和設(shè)備的改 造，也可用于新 產(chǎn)品設(shè)計(jì),2020/8/29,電力拖動(dòng),98,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),滾動(dòng)導(dǎo)軌 滾動(dòng)導(dǎo)軌是在做相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的兩導(dǎo)軌面之間加入滾動(dòng)體，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦的一種直線運(yùn)動(dòng)支撐。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn) 摩擦因數(shù)小，運(yùn)動(dòng)靈活；動(dòng)靜摩擦系數(shù)基本相 同，因而啟動(dòng)阻力小，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；可 以預(yù)緊，剛度高；壽命長(zhǎng)；精度高；潤(rùn)滑方 便，一次裝填，長(zhǎng)期使用。,2020/8/29,電力拖動(dòng),99,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),滾動(dòng)導(dǎo)軌按 滾動(dòng)體形狀 的不同，可 以分為滾珠 導(dǎo)軌。滾珠 導(dǎo)軌和滾

37、針 導(dǎo)軌,2020/8/29,電力拖動(dòng),100,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),滾珠為點(diǎn)接觸，摩擦小、靈敏度高，但承載能力小、剛度低，適用于載荷不大，行程較小，而運(yùn)動(dòng)靈敏度要求較高的場(chǎng)合。,2020/8/29,電力拖動(dòng),101,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),滾柱導(dǎo)軌為線接觸，承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的場(chǎng)合，但制造安裝精度要求高。滾柱對(duì)導(dǎo)軌的不平度較敏感，容易產(chǎn)生側(cè)向偏移和滑動(dòng)，而使導(dǎo)軌的阻力增加，磨損加快，精度降低。,2020/8/29,電力拖動(dòng),102,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),滾針導(dǎo)軌的尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊、排列密集。承載能力大，但摩擦相應(yīng)增加，精度較低，適用于載荷大。導(dǎo)軌尺寸受限制的場(chǎng)合。（結(jié)構(gòu)尺寸較小的

38、滾柱導(dǎo)軌）滾柱導(dǎo)軌支承為標(biāo)準(zhǔn)部件，具有安裝、潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，調(diào)整防護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),103,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),按滾動(dòng)體的循環(huán)方式，滾動(dòng)導(dǎo)軌又可分為滾動(dòng)體不循環(huán)式導(dǎo)軌和滾動(dòng)體循環(huán)式導(dǎo)軌兩種。 滾動(dòng)體不循環(huán)式導(dǎo)軌的滾動(dòng)體可以是滾珠、滾柱或滾針。它們的共同特點(diǎn)是滾動(dòng)體不循環(huán)，因而行程不能太長(zhǎng)。這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本較低，但有時(shí)難以施加預(yù)緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。,2020/8/29,電力拖動(dòng),104,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),滾動(dòng)體循環(huán)式導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌副用于重載荷條件下 1-本體 2-滾柱 3-導(dǎo)向片 4-反回器,2020/8/29,電力拖動(dòng),105,第二節(jié)

39、 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌與滾珠、滾柱導(dǎo)軌的主要區(qū)別是： 它不僅起著滾動(dòng)體的作用，而且還代替了導(dǎo)軌。 它的主要特點(diǎn)是：摩擦 力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、承 載能力大，調(diào)節(jié)方便， 導(dǎo)軌面積小，加工工藝 性好，能長(zhǎng)久地保持較 高的精度。,2020/8/29,電力拖動(dòng),106,第二節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),用做導(dǎo)軌的滾動(dòng)軸承與標(biāo)準(zhǔn)軸承有所不同，標(biāo)準(zhǔn) 滾動(dòng)軸承是外環(huán)固定，內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)，而用作導(dǎo)軌的 滾動(dòng)軸承恰恰相反。其軸承的內(nèi)外環(huán)比標(biāo)準(zhǔn)軸承 厚，精度更高。,2020/8/29,電力拖動(dòng),107,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)不同的目的（功能），需要采用不同形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要有機(jī)械式的、電子式的、激光的和電動(dòng)的執(zhí)行

40、機(jī)構(gòu)等。在本節(jié)中，我們主要討論機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品主要功能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它要能夠保證按時(shí)、準(zhǔn)確地完成預(yù)期的動(dòng)作，并且要求具有動(dòng)態(tài)特性好。響應(yīng)速度快、精度高、靈敏度高等特點(diǎn)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),108,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),2.3.1常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 熱變形式 熱變形式執(zhí)行機(jī)構(gòu)屬于微動(dòng)機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)利用電熱元件作為動(dòng)力源，電熱元件通電后產(chǎn)生的熱變形實(shí)現(xiàn)微小位移。,2020/8/29,電力拖動(dòng),109,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),熱變形微動(dòng)機(jī)構(gòu)可以利用變壓器、變阻器等來(lái)調(diào)節(jié)傳動(dòng)桿的加熱速度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)位移速度和微進(jìn)給量的控制。為了使傳動(dòng)桿恢復(fù)到原來(lái)的位置

41、，可以利用壓縮空氣或乳化液來(lái)冷卻 熱變形微動(dòng)機(jī)構(gòu)具有高剛度和無(wú)間隙的優(yōu)點(diǎn)，并可通過(guò)控制加熱電流來(lái)得到所需微量位移；但由于熱慣性以及冷卻速度難以精確控制等原因，這種微動(dòng)系統(tǒng)只適用于行程較短、頻率不高的場(chǎng)合。,2020/8/29,電力拖動(dòng),110,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),磁致伸縮式 該類機(jī)構(gòu)利用某些材料在磁場(chǎng)作 用下具有改變尺寸的磁致伸縮效 應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)微量位移。,2020/8/29,電力拖動(dòng),111,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),磁致伸縮式微動(dòng)機(jī)構(gòu)的特征為重復(fù)精度高，無(wú)間 隙，剛度好，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，工作穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、緊湊；但由于工程材料的磁致伸縮量有限，該 類機(jī)構(gòu)所提供的位移量很 小，因而該類機(jī)構(gòu)適用于 精確

42、位移調(diào)整、切削刀具 的磨損補(bǔ)償及自動(dòng)調(diào)節(jié)系 統(tǒng)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),112,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器 工業(yè)機(jī)器人是一種自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功 能、多自由度操作機(jī)，是能搬動(dòng)物料、工件或操 作工具以及完成其他各種作業(yè)的機(jī)電一體化產(chǎn) 品。工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器裝在操作機(jī)手腕的前 端，是直接實(shí)現(xiàn)操作功能的機(jī)構(gòu) 末端執(zhí)行器因用途不同而結(jié)構(gòu)各異，一般可分為 三大類：機(jī)械夾持器、特種末端執(zhí)行器、萬(wàn)能手,2020/8/29,電力拖動(dòng),113,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),機(jī)械夾持器 它是工業(yè)機(jī)器人中最常用的一種末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 機(jī)械夾持器首先應(yīng)有一定的力約束和形狀約束， 以保證被夾工件在移動(dòng)、停

43、留和裝入過(guò)程中不改 變姿態(tài)。當(dāng)需要松開工件時(shí)，應(yīng)完全松開。另 外，它還應(yīng)保證工件夾持姿態(tài)再現(xiàn)幾何偏差在給 定的公差帶內(nèi)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),114,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),機(jī)械夾持器常用壓縮空氣作動(dòng)力源，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)手指的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)手指夾持工件時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌 跡的不同，機(jī)械夾持器可有下述幾種型式 1）圓弧開合型 2）圓弧平行開合型 3）直接平行開合型,2020/8/29,電力拖動(dòng),115,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),1）圓弧開合型 在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下，手指 指端的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧 夾持器工作時(shí)，兩手指繞 支點(diǎn)作圓弧運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對(duì) 工件進(jìn)行夾持和定心。這 類夾持器對(duì)工件被夾持部位的尺寸有嚴(yán)格要求，否 則可

44、能會(huì)造成工件狀態(tài)失常,2020/8/29,電力拖動(dòng),116,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),2）圓弧平行開合型 這類夾持器兩手指工 作時(shí)作平行開合運(yùn) 動(dòng)，而指端運(yùn)動(dòng)軌跡 為一圓弧,2020/8/29,電力拖動(dòng),117,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),3）直接平行開合型 這類夾持器兩 手指的運(yùn)動(dòng)軌 跡為直線，且 兩指夾持面始 終保持平行,2020/8/29,電力拖動(dòng),118,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),機(jī)械夾持器通常利用手指或卡爪與工件接觸面間 的摩擦力來(lái)夾持工件。工件在被夾持過(guò)程中，從 靜止?fàn)顟B(tài)開始可能有多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在不同運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)下，工件的受力情況是不同的。如當(dāng)工件處 于靜止或勻速移動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，工件除與卡爪的作 用力外所承受的

45、只是自重；當(dāng)工件加速運(yùn)動(dòng)時(shí)， 其受力情況還應(yīng)考慮慣性力的影響。因此在設(shè)計(jì) 時(shí)，應(yīng)對(duì)夾持器的各種工作狀態(tài)進(jìn)行分析，使其 結(jié)構(gòu)能夠提供所必需的夾持力,2020/8/29,電力拖動(dòng),119,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),特種末端夾持器 特種末端執(zhí)行器供 工業(yè)機(jī)器人完成某 類特定的作業(yè),2020/8/29,電力拖動(dòng),120,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),1）真空吸附手 控制電磁閥的開 合可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件 的吸附和脫開。,2020/8/29,電力拖動(dòng),121,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),真空吸附手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，且吸附作 業(yè)具有一定柔順性，這樣即使工件有尺寸偏 差和位置偏差也不會(huì)影響吸附手的工作。它 常用小件搬運(yùn)，也根據(jù)工件形狀、尺寸、

46、質(zhì) 量大小的不同將多個(gè)真空吸附手組合使用。,2020/8/29,電力拖動(dòng),122,第三節(jié) 執(zhí)行機(jī)構(gòu),2）電磁吸附手 它同樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格 低廉，但它吸附工件的 過(guò)程使從不接觸工件開 始的。這種吸附方式可 以用于搬運(yùn)較大的可磁 化性材料的工件,2020/8/29,電力拖動(dòng),123,篇章結(jié)構(gòu),第一章 緒論 第二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 傳感器檢測(cè)及其接口電路 第四章 伺服系統(tǒng) 第五章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù) 第六章 幾點(diǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例,2020/8/29,電力拖動(dòng),124,第三章 傳感器檢測(cè)及其接口電路,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí) 第二節(jié) 常用傳感器 第三節(jié) 傳感器前期信號(hào)處理 第四節(jié)

47、 傳感器接口技術(shù) 第五節(jié) 傳感器非線性補(bǔ)償技術(shù),2020/8/29,電力拖動(dòng),125,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),檢測(cè)系統(tǒng)是機(jī)電一體化設(shè)備中不可缺少的組成部分。其功能是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，將其轉(zhuǎn)變成可識(shí)別的電信號(hào)，傳遞給信息處理單元。如果把機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)看做是人的手足，信息處理系統(tǒng)看做是人的大腦，則檢測(cè)系統(tǒng)好比人的感覺(jué)器官。自動(dòng)化程度越高，控制系統(tǒng)對(duì)傳感器的要求也就越高,2020/8/29,電力拖動(dòng),126,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),把各種非電量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,并進(jìn)行放大、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、記錄、指示、顯示等處理,2020/8/2

48、9,電力拖動(dòng),127,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),3.1.1傳感器的基本用途 傳感器是借助檢測(cè)元件接收一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。它獲取的信息，可以是各種物理量、化學(xué)量和生物量，而且轉(zhuǎn)換后的信息也是有各種形式，由于電信號(hào)是最易于處理和便于傳輸?shù)?，所以目前大多?shù)的傳感器將獲取的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。,2020/8/29,電力拖動(dòng),128,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)測(cè)量與控制 安全報(bào)警與環(huán)境保護(hù) 自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器人 交通運(yùn)輸和資源探測(cè) 醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器,2020/8/29,電力拖動(dòng),129,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),3.1.2傳感器的組成與分類 傳感器的組成

49、 敏感元件 直接感受被測(cè)量，并以確定關(guān)系輸出某一物理量 轉(zhuǎn)換元件 將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成其他參數(shù) 基本轉(zhuǎn)換電路 將電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電量,2020/8/29,電力拖動(dòng),130,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),傳感器的分類 目前采用的傳感器分類方法主要有 按被測(cè)物理量分類：這種方法明確表明了傳感器的作用，便于使用者選擇，如位移、壓力傳感器 按傳感器工作原理分類：這種方法表明了傳感器的工作原理，有利于傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用，如壓阻式、壓電式、電感式,2020/8/29,電力拖動(dòng),131,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),按傳感器轉(zhuǎn)換能量的方式分類 1）能量轉(zhuǎn)換型（發(fā)電型）不需外加電源而將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電

50、能輸出，如壓電式，光電式等 2）能量控制型（參量型）需外加電源才能輸出測(cè)試電量，如電阻、電感等,2020/8/29,電力拖動(dòng),132,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),按傳感器工作機(jī)理分類 1）結(jié)構(gòu)型：被測(cè)參數(shù)變化引起傳感器的結(jié)構(gòu)變化，使輸出電量變化，利用物理學(xué)中的定律和運(yùn)定定律等構(gòu)成 2）物性型：利用某些物質(zhì)的某種性質(zhì)隨被測(cè)參數(shù)變化的原理構(gòu)成。傳感器的性能與材料密切相關(guān),2020/8/29,電力拖動(dòng),133,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),按傳感器輸出信號(hào)的形式分類 1）模擬式：傳感器輸出為模擬電壓量 2）數(shù)字式：傳感器輸出為數(shù)字量 習(xí)慣上，常把工作原理和用途結(jié)合起來(lái)命名 傳感器，有利于設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)選擇,

51、2020/8/29,電力拖動(dòng),134,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),3.1.3傳感器技術(shù)的發(fā)展 當(dāng)今傳感器技術(shù)的發(fā)展方向主要有兩個(gè)： 一、開展基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)研究傳感器的新材料、新工藝、新方法 二、是結(jié)合工程需要重點(diǎn)研究微型化、智能化、高精度、多功能式的各種傳感器,2020/8/29,電力拖動(dòng),135,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),開發(fā)新型傳感器 傳感器的集成化 傳感器的多功能化 傳感器的智能化 開發(fā)仿生傳感器,2020/8/29,電力拖動(dòng),136,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),3.1.4傳感器的性能與選用原則 傳感器的性能 傳感器的性能分為靜態(tài)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 傳感器的靜態(tài)性能 傳感器在靜態(tài)信號(hào)作用

52、下，其輸入輸出關(guān)系 稱為靜態(tài)性能，其包含有線性度、靈敏度、遲 滯和重復(fù)性,2020/8/29,電力拖動(dòng),137,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),1）線性度：傳感器的實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差,2020/8/29,電力拖動(dòng),138,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),2）靈敏度：是指?jìng)鞲衅髟陟o態(tài)信號(hào)輸入情況下，輸入變化對(duì)輸入變化的比值s 一般希望傳感器的靈敏度高一些，并且在滿量程范圍內(nèi)是恒定的，即傳感器的輸入輸出特性為直線,2020/8/29,電力拖動(dòng),139,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),3）遲滯性：表明傳感器在正、反行程期間輸入輸出特性曲線不重合的程度 產(chǎn)生遲滯性現(xiàn)象的主要原 因是機(jī)

53、械的間隙、摩擦或 磁滯等因素,2020/8/29,電力拖動(dòng),140,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),4）重復(fù)性：表示傳感器在輸入量按同一方向作全程多次測(cè)試時(shí)所得特性曲線的不一致程度,2020/8/29,電力拖動(dòng),141,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),傳感器的動(dòng)態(tài)特性 指?jìng)鞲衅鲗?duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)特性，一個(gè)動(dòng)態(tài)特性好的傳感器其輸出能再現(xiàn)輸入變化規(guī)律。但實(shí)際上除了具有理想的比例特性環(huán)節(jié)外，輸出信號(hào)不可能與輸入信號(hào)具有完全相同的時(shí)間函數(shù)，這種輸入與輸出之間的差異叫做動(dòng)態(tài)誤差,2020/8/29,電力拖動(dòng),142,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),傳感器的選用原則 傳感器是測(cè)量與控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，通常應(yīng)該具有快速、準(zhǔn)確、

54、可靠而又經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本要求。 足夠的容量，傳感器的工作范圍或量程要足夠的大，具有一定過(guò)載的能力。,2020/8/29,電力拖動(dòng),143,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),與測(cè)量或控制系統(tǒng)的匹配性好，轉(zhuǎn)換靈敏度高，要求其輸出信號(hào)與被測(cè)輸入信號(hào)成確定關(guān)系，且比值要大。 反應(yīng)速度快，工作可靠性好 適用性和適應(yīng)性強(qiáng)，動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)影響小，內(nèi)部噪聲小又不易受外界干擾的影響，使用安全。 使用經(jīng)濟(jì)，成本低，壽命長(zhǎng)，且易于使用、維修和校準(zhǔn),2020/8/29,電力拖動(dòng),144,第一節(jié) 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí),選擇的經(jīng)驗(yàn)公式 量程應(yīng)大于測(cè)試信號(hào)最大值的1.21.5倍 固有頻率應(yīng)大于測(cè)試信號(hào)頻率的510

55、倍 準(zhǔn)確度小于系統(tǒng)中不確定度的1/3倍 結(jié)構(gòu)尺寸滿足總體安裝使用要求 工作溫度大于傳感器測(cè)量溫度的2倍 長(zhǎng)期使用重復(fù)性誤差小于0.02 傳感器安裝使用方便，抗干擾性好，可靠性好 價(jià)格低廉,2020/8/29,電力拖動(dòng),145,第二節(jié) 常用傳感器,位移測(cè)量傳感器是線性位移和角位移測(cè)量的 總稱，位移測(cè)量在機(jī)電一體化領(lǐng)域應(yīng)用十分 廣泛。常用的直線位移傳感器有：電感傳感 器、電容傳感器、感應(yīng)同步器、光柵傳感 器；常用角位移傳感器有：電容傳感器、光 電編碼器,2020/8/29,電力拖動(dòng),146,第二節(jié) 常用傳感器,3.2.1線位移檢測(cè)傳感器 線位移傳感器是利用敏感元件某些電參數(shù)隨位移 變化而改變的特性

56、進(jìn)行工作 電阻式線位移傳感器 電感式線位移傳感器 電容式線位移傳感器 光柵式線位移傳感器 激光式線位移傳感器,2020/8/29,電力拖動(dòng),147,第二節(jié) 常用傳感器,電阻式線位移傳感器 電位器式線傳感器 電位器式線位移傳感器 利用被測(cè)部件的移動(dòng)通 過(guò)拉桿帶動(dòng)電刷移動(dòng)，從而改變輸出的電量。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)是分辨率不高，易磨損。,2020/8/29,電力拖動(dòng),148,第二節(jié) 常用傳感器,電阻應(yīng)變計(jì)式線位移傳感器 利用應(yīng)變片的彎曲，造 成電阻變化，將其轉(zhuǎn)化 成電壓和電流的變化。 其優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能 穩(wěn)定，精度高。不足之 處是動(dòng)態(tài)范圍窄,2020/8/29,電力拖動(dòng),149,第二

57、節(jié) 常用傳感器,電感式線位移傳感器 (1)差動(dòng)電感式線位移傳感器 利用磁芯在線圈筒中自由移動(dòng)，切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)使電橋失去平衡，產(chǎn)生測(cè)量信號(hào) 其優(yōu)點(diǎn)室是具有動(dòng)態(tài)范 圍寬和線性度好的優(yōu)點(diǎn) 。缺點(diǎn)是有殘余電壓。,2020/8/29,電力拖動(dòng),150,第二節(jié) 常用傳感器,差動(dòng)變壓器式線位移傳感器 將被測(cè)量轉(zhuǎn)化為線圈的互感變化。這種傳感器具 有分別率高、 線性度好等優(yōu) 點(diǎn)，其缺點(diǎn)是 殘余電勢(shì)較大,2020/8/29,電力拖動(dòng),151,第二節(jié) 常用傳感器,電容式線位移傳感器 平板電容器的電容決定于極板的工作面積、極板間 介質(zhì)的介電常數(shù)和極板間的距離，位移使電容器三 個(gè)參數(shù)中的任意一個(gè)發(fā)生變化，均會(huì)引起

58、電容量的 變化。通過(guò)檢測(cè)電路將電容量的變換轉(zhuǎn)換為電壓信 號(hào)輸出。電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)性能 好、靈敏度和分辨率高的特點(diǎn)。它可用于無(wú)接觸檢 測(cè)，并可在惡劣環(huán)境下工作。,2020/8/29,電力拖動(dòng),152,第二節(jié) 常用傳感器,光柵式線位移傳感器,2020/8/29,電力拖動(dòng),153,第二節(jié) 常用傳感器,光柵是一種新型的位移檢測(cè)元件，它的特點(diǎn)是測(cè) 量精度高、響應(yīng)速度快和量程范圍大等。,2020/8/29,電力拖動(dòng),154,第二節(jié) 常用傳感器,激光式線位移傳感器 這種傳感器動(dòng)態(tài)范圍寬、精度 高、可用于飛接觸檢測(cè)。其缺 點(diǎn)是裝置復(fù)雜、使用調(diào)試不方 便、價(jià)格高。,2020/8/29,電力拖動(dòng),1

59、55,第二節(jié) 常用傳感器,3.2.2角位移傳感器及轉(zhuǎn)速傳感器 電阻式角位移傳感器 旋轉(zhuǎn)變壓器角位移傳感器 電容角位移傳感器 光柵角位移傳感器 磁電式角位移傳感器及轉(zhuǎn)速傳感器,2020/8/29,電力拖動(dòng),156,第二節(jié) 常用傳感器,電阻式角位移傳感器 其工作原理和電位器線位移傳感器相似，不同之 處是將電阻器做成圓弧型，電刷繞中心軸作旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)，這樣電刷輸出的電壓就反映了電刷的轉(zhuǎn) 角。電阻式角位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)范 圍大、輸出型號(hào)強(qiáng)等特點(diǎn)；缺點(diǎn)是在圓弧型電阻 器各段電阻率不一致情況下，會(huì)產(chǎn)生誤差。,2020/8/29,電力拖動(dòng),157,第二節(jié) 常用傳感器,旋轉(zhuǎn)變壓器角位移傳感器 旋轉(zhuǎn)變壓器角實(shí)際上是初級(jí)和次級(jí)繞組之間得角度可以改變的變壓器。常規(guī)變壓器的兩個(gè)繞組之間是固定的，其輸入電壓和輸出和輸出電壓之比保持常熟。旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁繞組和輸出繞組分別安裝在定子和轉(zhuǎn)子上。 旋轉(zhuǎn)變壓器具有精度高、可靠性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種機(jī)電一體化系統(tǒng)中。,2020/8/29,電力拖動(dòng),158,第二節(jié) 常用傳感器,電容角位移傳感器 電容角位移傳感器的工作原理是當(dāng)動(dòng)極板產(chǎn)生角位移時(shí)，電容器的工作面積發(fā)生變換，電容量隨之改變。測(cè)量電路檢測(cè)這種電容量變換，即可確定角位移。,2020/8/29,電力拖動(dòng),159,第二節(jié) 常用傳感器,光柵角位移傳感器 與