机电一体化 知识点总结.pdf

1、机电一体化知识点总结第 一 章 绪 论A.机 电 一 体 化 ： 是 在 机 械 的 主 功 能 、 动 力 功 能 、 信 息 功 能 和 控 制 功 能 上 引 进 微 电 子 技 术 ， 并 将 机 械 装置 与 电 子 装 置 用 相 关 软 件 有 机 结 合 而 构 成 系 统 的 总 称 。B.机 电 一 体 化 系 统 ： 按 照 机 电 一 体 化 方 法 设 计 出 来 的 机 械 与 电 子 紧 密 结 合 的 产 品 或 制 造 的 系 统 。 包括 三 大 要 素 ： 物 质 、 能 量 、 信 息 ， 具 有 三 大 “ 目 的 功 能 ” 即 主 功 能 变 换

2、（ 加 工 、 处 理 ） 功 能 传递 （ 移 动 、 输 送 ） 功 能 储 存 （ 保 持 、 积 蓄 、 记 录 ） 功 能 。C.机 电 一 体 化 的 3个 五 ：首 先 我 们 需 要 什 么 机 床 或 机 器 的 执 行 元 件 （ 肌 肉 ） 相 当 于 决 定 我 们 要 做 什 么 、 用 什 么 做 ， 然 后 我 们 以机 构 （ 骨 骼 ） 为 基 础 并 长 期 保 持 对 系 统 及 其 子 系 统 相 互 稳 定 联 系 的 以 实 现 所 需 的 功 能 机 理 ， 即 确 定 机电 一 体 化 系 统 要 实 现 所 需 的 功 能 ， 并 对 这 些

3、物 质 、 能 量 、 信 息 进 行 变 换 、 传 递 和 储 存 。 之 后 必 须 由 动力 功 能 （ 心 脏 ） 为 整 个 系 统 提 供 动 力 ， 再 由 检 测 功 能 （ 感 官 、 传 感 器 ） 和 控 制 功 能 （ 头 脑 、 计 算 机 ）根 据 系 统 的 内 部 和 外 部 信 息 对 整 个 系 统 进 行 控 制 ， 使 系 统 正 常 、 准 确 的 实 现 “ 目 的 功 能 ” 即 心 脏 为 人提 供 动 力 ， 人 有 了 结 实 的 肌 肉 和 骨 骼 在 感 官 和 大 脑 的 感 受 和 控 制 下 ， 去 完 成 所 需 的 功 能 。

4、D.机 电 一 体 化 系 统 构 成 要 素 相 互 联 系 的 联 系 条 件 接 口 技 术两 大 接 口 功 能 ： 实 现 三 大 要 素 的 传 递 与 转 换 ， 达 到 目 的 功 能1.变 换 、 调 整 2.输 入 、 输 出 零 接 口 ： 仅 起 连 接 作 用 （ 接 插 座 、 联 轴 器 、 接 头 ） 机 械 接 口 （ 联 轴 器 、 法 兰 盘 、 插 头 、 插 座 ） 无 源 接 口 ： 只 用 无 源 要 素 的 接 口 （ 齿 轮 减 速 器 、 变 阻 器 ） 物 理 接 口 （ 电 压 、 电 容 约 束 接 口 ） 有 源 接 口 ： 含 有

5、有 源 要 素 的 接 口 （ 电 磁 离 合 器 ） 信 息 接 口 （ GB、 ISO、 C+） 智 能 接 口 ： 可 编 程 和 可 改 变 接 口 条 件 环 境 接 口（ 防 尘 、 水 连 接 器 、 防 爆 开 关 ）E.机 电 一 体 化 系 统 设 计 的 三 大 目 的 ： 省 能 源 、 省 资 源 、 智 能 化 、 提 高 机 电 产 品 的 附 加 值 和 自 动 化 程 度 。F.常 用 设 计 方 法 ： 机 电 互 补 法 （ 取 代 法 ） ： 利 用 专 用 或 同 用 电 子 取 代 传 统 机 械 中 某 些 功 能 或 系 统 。 融 合 法 ：

6、将 各 组 成 要 素 有 机 结 合 为 一 体 构 成 专 用 或 同 用 的 部 件 。 机 电 组 合 法 ： 将 专 用 或 通 用 部 件 、 模 块 组 合 成 一 体 化 系 统 。G.常 用 设 计 类 型 ： 开 发 性 设 计 ：没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的系统。 适 应 性 设 计 ：是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械机构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。 变 异 性 设 计 ：是在设计方案和功能结构不

7、变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。H.机 电 一 体 化 系 统 的 设 计 流 程 ： 根 据 目 的 功 能 确 定 产 品 规 格 、 性 能 指 标 系 统 功 能 部 件 、 功 能 要 素 的 划 分 接 口 设 计 综 合 评价 可 靠 性 复 查 试 制 与 调 试机 电 一 体 化 的 五 大 功 能 机 电 一 体 化 的 五 大 要 素 机 电 一 体 化 的 五 大 系 统操 作 功 能 （ 主 功 能 ） ： 驱 动 执 行 元 件执行元件系统动 力 功 能 ： 提 供 动 力 动 力 源动力系统计 测 功 能 ： 信 息 的 收

8、集 、 计 算 与 转 换 传 感 器传感检测系统控 制 功 能 ： 信 息 的 存 储 、 处 理 、 传 送 计 算 机电子信息处理系统构 造 功 能 ： 维 持 特 点 的 时 空 上 的 相 互 联 系 机 构机械系统第 二 章 机 械 系 统 部 件 的 选 择 和 设 计A.机 械 系 统 部 件 的 设 计 要 求 ： 机 电 一 体 化 系 统 最 主 要 的 部 件 是 机 械 传 动 部 件 和 导 向 支 承 部 件 低 摩 擦 ： 采 用 低 摩 擦 阻 力 的 传 动 部 件 和 导 向 支 承 部 件 。 短 传 动 链 ： 可 提 高 传 动 与 支 承 刚 度

9、最 佳 传 动 比 ： 可 提 高 系 统 分 辨 率 、 减 小 等 效 到 执 行 元 件 输 出 轴 上 的 等 效 转 动 惯 量 ， 提 高 加 速 能 力 。 反 向 死 区 误 差 小 高 刚 性 ： 改 进 支 承 及 架 体 结 构 可 提 高 刚 性 、 减 小 振 动 、 降 低 噪 声 。B.机 械 传 动 部 件 主 要 作 用 、 目 的 ： 一 种 转 矩 、 转 速 变 换 器 ， 使 执 行 元 件 与 负 载 之 间 在 转 矩 与 转 速 方 面得 到 最 佳 匹 配 。 主 要 功 能 是 传 递 转 矩 和 转 速 。 发 展 方 向 ： 精 密 化

10、、 高 速 化 、 小 型 化 、 轻 量 化滚 珠 丝 杠 螺 母 副A.丝 杠 螺 母 机 构 ： 实 现 旋 转 运 动 和 直 线 运 动 之 间 的 相 互 转 换 或 调 整 ， 有 滑 动 摩 擦 机 构 和 滚 动 摩 擦 机 构之 分 。 优 点 缺 点滑 动 丝 杠 螺 母 机 构结 构 简 单 、 加 工 简 单 、 成 本 低 、 有 自 锁 功 能 。 摩 擦 阻 力 矩 大 、 传 动 效 率 低 、 有 空 回 间 隙滚 珠 丝 杠 螺 母 机 构 摩 擦 阻 力 矩 小 ， 传 动 效 率 高 、 可 无 间 隙 工 作 结 构 复 杂 、 成 本 高 。B.丝

11、 杠 螺 母 传 动 类 型 与 特 点 特 点 螺 母 固 定 、 丝 杠 转 动 并 移 动 结 构 简 单 、 传 动 精 度 较 高 、 可 消 除 附 加 轴 向 窜 动 、 但 刚 性 较 差 。 丝 杠 转 动 、 螺 母 移 动 结 构 紧 凑 、 丝 杠 刚 性 高 ， 但 为 了 限 制 螺 母 移 动 ， 需 要 装 导 向 装 置 。 螺 母 转 动 、 丝 杠 移 动 结 构 复 杂 、 占 用 空 间 大 ， 传 动 时 需 要 限 制 螺 母 移 动 和 丝 杠 转 动 。 丝 杠 固 定 、 螺 母 转 动 并 移 动 结 构 简 单 、 紧 凑 、 丝 杠 刚

12、 性 高 ， 但 使 用 不 方 便 ， 不 常 用 。C.滚 珠 丝 杠 副 的 组 成 ： 丝 杠 、 螺 母 、 滚 珠 、 反 向 器D.滚 珠 丝 杠 螺 母 结 构 的 特 点 ： (1)传 动 效 率 高 (2)定 位 精 度 和 重 复 定 位 精 度 高 (3)使 用 寿 命 长 (4)轴 向 刚 度 高 (5)传 动 的 可 逆 性 无 自 锁 能 力 、 用 于 高 精 度 或 升 级 传 动 时 需 要 制 动 定 位 装 置 。E.滚 珠 丝 杠 螺 母 副 的 分 类 ：F.滚 珠 丝 杠 螺 母 副 的 间 隙 调 整 与 预 紧 方 法 ： 目 的 是 消 除

13、轴 向 间 隙 ， 减 少 变 形 ， 提 高 传 递 精 度 和 承 载 力 。 双 螺 母 螺 纹 预 紧 调 整 ： 结 构 简 单 、 刚 性 好 、 易 于 调 整 ， 但 无 法 定 量 调 整 。 双 螺 母 齿 差 预 紧 调 整 ： 结 构 简 单 、 刚 性 好 、 使 用 中 调 整 较 方 便 ， 可 实 现 定 量 调 整 。 双 螺 母 垫 片 调 整 预 紧 ： 结 构 简 单 、 刚 性 好 、 但 使 用 中 调 整 不 方 便 。 弹 簧 式 自 动 调 整 预 紧 ： 结 构 复 杂 、 轴 向 刚 度 低 ， 适 用 于 轻 载 ， 可 以 消 除 使

14、用 过 程 中 因 磨 损 或 弹 性 变形 而 产 生 的 间 隙 。 单 螺 母 变 位 导 程 预 紧 式 和 单 螺 母 滚 珠 过 盈 预 紧 式 ： 结 构 简 单 、 紧 凑 ， 但 使 用 中 不 能 调 整 ， 制 造 困 难 。注 ： 轴 向 间 隙 调 整 目 的 保 证 反 向 传 动 精 度 。 预 紧 目 的 提 高 刚 度G.滚 珠 丝 杠 副 的 支 持 方 式 ： 为 了 提 高 轴 向 刚 度 ， 增 加 整 体 的 传 动 精 度 和 刚 度 ， 常 用 推 力 轴 承 来 支 承 。 单 推 -单 推 式 ： 两 边 均 为 推 力 轴 承 ， 轴 向

15、刚 度 较 高 ， 预 紧 力 大 ， 但 轴 承 寿 命 较 低 ， 且 会 失 稳 。 双 推 -双 推 式 ： 推 力 +深 沟 球 ， 轴 向 刚 度 最 高 。 适 合 高 转 速 、 高 精 度 场 合 ， 但 易 随 温 升 而 使 丝 杠 预 紧 力 增 大 。 双 推 -简 支 式 ： 一 边 推 力 +深 沟 球 ， 一 边 深 沟 球 。 轴 向 刚 度 较 低 ， 易 受 热 变 形 影 响 且 易 失 稳 ， 轴 承 寿命 高 ， 适 用 于 中 速 、 精 度 较 高 的 长 丝 杠 场 合 。 【 顺 序 表 明 刚 度 、 承 载 能 力 由 弱 到 强 】 双

16、 推 -自 由 式 ： 一 端 推 力 +深 沟 球 ， 一 端 自 由 。 轴 向 刚 度 和 承 载 能 力 最 低 ， 多 用 于 轻 载 、 低 速 、 垂 直安 装 的 场 合 。 注 ： 深 沟 球 轴 承 可 承 受 轴 和 径 向 载 荷 ， 但 推 力 轴 承 只 能 承 受 轴 向 载 荷 。按 螺 纹 管 道 截 面 形 状 按 滚 珠 循 环 方 式双 圆 弧 型 （ 无 轴 向 间 隙 、 加 工 困 难 、 成 本 高 、 轻 载 条 件 ） 内 循 环 ： 滚 珠 始 终 与 丝 杠 保 持 接 触 。单 圆 弧 型 （ 有 轴 向 间 隙 、 加 工 简 单 ）

17、 外 循 环 ： 螺 旋 槽 式 插 管 式 端 盖 式H.滚 子 丝 杠 副 的 制 动 装 置 ： 在 垂 直 安 装 或 高 速 移 动 定 位 时 ， 因 无 自 锁 而 防 止 逆 转 或 中 断 的 装 置 。I.滚 珠 丝 杠 副 的 润 滑 与 密 封 润 滑 ： 润 滑 脂 、 润 滑 油 。 密 封 ： 接 触 式 密 封 、 非 接 触 式 密 封 （ 迷 宫 式 ） 。 防 尘 套 ： 折 叠 式 防 尘 套 、 伸 缩 套 管 、 伸 缩 挡 板 。齿 轮 传 动 部 件A.齿 轮 传 动 的 作 用 ： 作 为 一 种 转 矩 、 转 速 和 转 向 的 变 换 器

18、 。B.各 级 传 动 比 最 佳 分 配 的 基 本 目 的 ： 满 足 驱 动 部 件 与 负 载 之 间 的 位 移 、 转 矩 、 转 速 的 相 互 匹 配 。C.各 级 传 动 比 的 最 佳 分 配 原 则 ： 重 量 最 轻 原 则 ： 小 功 率 传 动 遵 循 等 传 动 比 分 配 、 等 模 数 原 则 n iii 21大 功 率 传 动 应 遵 循 “ 先 大 后 小 ” 原 则 ， 不 等 传 动 比 分 配 和 不 等 模 数 。 输 出 轴 转 角 误 差 最 小 原 则 ：齿 轮 系 统 各 级 传 动 比 应 按 “ 先 大 后 小 ” 原 则 分 配 ，

19、以 便 降 低 齿 轮 的 加 工 、 安 装 及 回 转 误 差 对 转 角 精 度的 影 响 ， 总 转 角 误 差 主 要 取 决 于 最 末 一 级 齿 轮 的 转 角 误 差 和 传 动 比 的 大 小 ， 故 最 末 两 级 的 传 动 比 应 取大 一 些 ， 并 提 高 加 工 精 度 。 等 效 转 动 惯 量 最 小 原 则 ： 保 证 各 传 动 轴 转 动 惯 量 换 算 到 电 机 轴 的 等 效 转 动 惯 量 最 小 。三 种 原 则 不 同 的 适 用 情 况 ：适 用 要 求 体 积 小 、 重 量 轻 的 齿 轮 传 动 场 合适 用 、 要 求 运 动 平

20、 稳 、 起 停 频 繁 、 动 态 性 能 好 的 减 速 齿 轮 系 统 。适 用 要 求 提 高 传 动 精 度 和 减 小 回 程 误 差 的 场 合 。行 星 轮 系 或 谐 波 齿 轮 适 用 大 传 动 比 、 高 精 度 、 高 效 率 、 体 积 小 、 重 量 轻 。D.谐 波 齿 轮 的 组 成 ： 波 发 生 器 、 刚 性 轮 、 柔 性 论谐 波 齿 轮 的 工 作 原 理 ： 主 要 依 靠 柔 性 齿 轮 产 生 的 可 控 变 形 波 引 起 齿 间 的 相 对 错 齿 来 传 递 动 力 。 波 发生 器 为 主 动 件 ， 刚 轮 和 柔 轮 为 从 动

21、件 ， 刚 轮 有 内 齿 圈 ， 柔 轮 有 外 齿 圈 ， 两 者 齿 距 相 同 齿 数 不 同 。 刚 轮与 波 形 发 生 器 同 向 ， 柔 轮 则 反 向 。谐 波 齿 轮 的 传 动 比 ： rgHg HrHrg ZZi gHHgi rHHi r00HrHg为柔轮传动比，刚轮为刚轮传动比，柔轮总传动比iiiHrg波发生器角速度柔轮角速度刚轮角速度 Hrg柔轮齿数刚轮齿数 rgZZE.齿 轮 传 动 间 隙 调 整 方 法 ： 提 高 齿 轮 传 动 精 度 ， 消 除 齿 轮 传 动 正 反 转 误 差 。导 轨 支 承 部 件A.导 轨 支 承 部 件 （ 导 轨 ） 的 作

22、 用 ： 支 承 和 限 制 运 动 部 件 按 给 定 的 运 动 要 求 和 规 定 的 方 向 运 动 。导 轨 的 组 成 ： 定 导 轨 、 动 导 轨 、 辅 助 导 轨 、 间 隙 调 整 元 件 及 工 作 介 质 元 件 。导 轨 的 分 类 ： 按 运 动 方 向 直 线 运 动 导 轨 副 回 转 运 动 导 轨 副按 接 触 面 的 摩 擦 性 质 滑 动 导 轨 滚 动 导 轨 流 体 介 质 摩 擦 导 轨按 结 构 特 点 开 式 导 轨 闭 式 导 轨按 截 面 形 状 （ 仅 滑 动 导 轨 ）凸 形 ： 低 速 场 合 ， 不 易 积 存 切 屑 和 润 滑

23、 油凹 形 ： 高 速 场 合 ， 有 防 护 装 置 和 导 轨 。四 种 导 轨 都 具 有 凹 、 凸 两 者 类 型 三 角 形 导 轨 ： 可 自 动 补 偿 间 隙 ， 制 造 复 杂 ， 承 载 力 和顶 角 成 正 比 ， 导 向 精 度 成 反 比 。 矩 形 导 轨 （ 应 用 广 泛 ） ： 承 载 能 力 大 ， 制 造 维 修 方 便 ，但 导 向 精 度 低 ， 不 能 自 动 补 偿 ， 需 安 装 间 隙 调 整 装 置 。 燕 尾 形 导 轨 ： 可 承 受 颠 覆 力 矩 ， 但 导 轨 摩 擦 阻 力 大 ，制 造 复 杂 ， 不 可 自 动 补 偿 间

24、隙 。 圆 形 导 轨 ： 导 向 性 和 刚 性 好 ， 但 制 造 困 难 且 磨 损 后 不易 调 整 和 补 充 间 隙 。注 ： 双 三 角 形 组 合 ： 有 自 补 偿 垂 直 和 水 平 方 向 磨 损 的 能 力 ， 但 工 艺 性 差 ， 热 敏 性 性 大 ， 适 合 高 精 机 床 。B.滑 动 导 轨 副 间 隙 的 调 整 方 法 ： 间 隙 小 ， 摩 擦 阻 力 大 。 间 隙 大 ， 导 向 精 度 低 。常 用 方 法 ： 压 板 法 镶 条 法 ： 平 镶 条 、 斜 镶 条 （ 广 泛 ）燕 尾 形 导 轨 镶 条 法 ， 同 时 调 整 垂 直 和 水

25、 平 的 间 隙 。矩 形 导 轨 压 板 法 、 修 刮 调 整 垫 片 厚 度 法 和 调 整 螺 钉 法 、 斜 镶 条 法三 角 形 导 轨 上 滑 动 有 自 补 偿 ， 下 滑 动 用 压 板 法 。圆 形 导 轨 不 能 调 整 间 隙 。受 力 小 或 短 的 导 轨 平 镶 条 法C.滚 动 导 轨 的 特 点优 点 ： 摩 擦 系 数 小 启 动 阻 力 小 ， 不 易 产 生 爬 行 可 预 紧 ， 刚 度 高 、 精 度 高 润 滑 方 便 寿 命 长 专 业 厂 生 产 ， 可 以 外 购 选 用 。缺 点 ： 抗 振 性 差 、 接 触 应 力 大 对 表 面 硬

26、度 、 形 状 精 度 、 尺 寸 精 度 要 求 高 。 结 构 复 杂 、 成 本 高 ， 需 要 良好 的 防 护 装 置 。D.滚 动 导 轨 直 线 运 动 导 轨 分 类 ：滚 动 体 不 循 环 滚 珠 导 轨 副 滚 针 导 轨 副 圆 柱 滚 子 导 轨 副【 滚 动 体 ： 滚 珠 、 滚 针 、 滚 子 】【 特 点 ： 行 程 有 限 、 结 构 、 制 造 简 单 ， 但 难 以 施 加 预 紧 力 、 刚 度 低 ， 抗 振性 差 ， 不 能 受 冲 击 。 】 注 ： 滚 珠 导 轨 是 承 载 能 力 最 弱 的 。滚 动 体 循 环 直 线 滚 动 导 轨 副

27、 筏 子 导 轨 块 滚 动 花 键 副 直 线 运 动 球 轴 承 及 其 支 承 滚 珠 导 轨 块【 特 点 ： 行 程 无 限 ， 摩 擦 力 矩 小 、 运 动 平 稳 、 适 用 重 载 ， 但 结 构 复杂 、 成 本 高 、 易 受 轴 承 精 度 影 响 。 】圆 柱 齿 轮 传 动 斜 齿 轮 传 动 锥 齿 轮 偏 心 套 （ 轴 ） 调 整 法 ： 结 构 简 单 ，但 不 能 自 动 补 偿 间 隙 。 垫 片 错 齿 调 整 法 ： 结 构 简 单 ， 但 调 整麻 烦 ， 且 不 能 自 动 补 偿 间 隙 。 轴向压簧调整 轴 向 垫 片 调 整 法 ： 同 上

28、 轴 向 压 簧 错 齿 调 整 法 ： 间 隙 可 以 自 动补 偿 ， 但 轴 向 尺 寸 较 大 ， 结 构 紧 凑 。 周向压簧调整 双 片 薄 齿 轮 错 齿 调 整 法旋 转 支 承 部 件A.旋 转 支 承 部 件 的 分 类 ： 支 承 运 动 件 的 转 动 或 摆 动 ， 并 保 证 其 方 向 精 度 （ 轴 向 与 轴 向 的 倾 斜 程 度 ） 和置 中 精 度 （ 中 心 与 中 心 的 偏 移 程 度 ） 。 主 要 分 为 滑 动 摩 擦 支 承 （ 广 泛 ） 和 滚 动 摩 擦 支 承 。 圆 柱 支 承 ： 接 触 面 积 大 ， 承 载 能 力 强 ，

29、在 滑 动 摩 擦 支 承 中 应 用 最 广 泛 。 但 方 向 精 度 和 置 中 精 度 较 差 ，且 摩 擦 阻 力 矩 大 。 【 主 要 支 承 】 圆 锥 支 承 ： 方 向 精 度 和 置 中 精 度 较 高 ， 承 载 能 力 强 ， 可 自 补 偿 间 隙 ， 但 摩 擦 阻 力 矩 大 、 对 温 度 敏 感 。 填 入 式 滚 动 支 承 ： 摩 擦 阻 力 矩 小 ， 耐 磨 、 承 载 能 力 强 ， 温 感 性 低 ， 适 合 高 速 、 重 载 场 合 。机 座 及 机 架A.机 座 与 机 架 的 基 本 要 求 ： 两 者 都 是 起 到 支 承 、 保 证

30、 位 置 基 准 的 基 础 部 件 ， 机 座 多 为 铸 件 ， 机 架 多 为装 配 或 焊 接 而 成 。1.足 够 的 刚 度 和 抗 振 性 静 刚 度 ： 抵 抗 恒 定 载 荷 变 形 的 能 力 。 【 影 响 因 素 ： 结 构 刚 度 和 接 触 刚 度 】 动 刚 度 ： 抵 抗 交 变 载 荷 变 形 的 能 力 。 【 影 响 因 素 ： 静 刚 度 、 材 料 阻 尼 、 振 动 频 率 】【 衡 量 抗 振 性 的 主 要 因 素 】 抗 振 性 ： 指 承 受 受 迫 振 动 的 能 力 。 振 源 来 自 系 统 内 部 或 外 部 环 境 。 措 施 ：

31、提 高 静 刚 度 、 提 高 固 有 振 动 频 率 、 减 少 共 振 ， 增 加 阻 尼 ， 尽 量 减 轻 重 量 ， 采 用 隔 振 措 施 。2.具 有 较 小 的 热 变 形措 施 ： 控 制 热 源 、 采 用 热 平 衡 法 ， 控 制 温 差 。3.稳 定 性 ： 应 用 自 然 时 效 和 人 工 时 效 消 除 机 座 变 形 的 内 应 力 。 4.满 足 结 构 工 艺 性 和 经 济 性B.机 座 与 机 架 的 结 构 设 计 要 求1.保 证 自 身 刚 度 ： 合 理 选 择 截 面 形 状 和 尺 寸 【 注 ： 空 心 截 面 刚 度 更 大 ， 抗 弯

32、 时 矩 形 最 好 ， 抗 扭 时 圆 形 最 好 ， 封 闭 截 面抗 扭 更 好 】 合 理 布 置 筋 板 和 加 强 筋 【 纵 向 筋 板 提 高 抗 弯 刚 度 ， 横 向 筋 板 提 高 抗 扭 ， 斜 向 筋 板 兼 可 提 高 】 合 理 的 开 孔 和 加 盖 【 开 孔 应 沿 机 座 或 机 架 中 心 线 排 列 或 在 中 心 线 附 近 交 错 排 列 】2.提 高 机 座 连 接 处 的 接 触 刚 度3.机 座 的 模 型 刚 度 试 验 ： 将 实 物 按 比 例 缩 小 ， 使 用 有 机 玻 璃 制 作 。 采 用 有 限 元 法 分 析 其 刚 度

33、和 变 形 。4.机 座 的 结 构 工 艺 性5.机 座 的 材 料 选 择 ： 铸 铁 ： 内 摩 擦 力 大 ， 阻 尼 大 ， 动 态 刚 性 好 ， 抗 振 性 好 ， 但 制 作 周 期 长 ， 成 本 高 ， 易 出 废 品 ， 加 工 余量 大 ， 使 用 时 易 产 生 缩 孔 、 砂 眼 、 气 泡 。 钢 ： 制 造 简 单 ， 制 作 周 期 短 ， 成 本 低 ， 但 抗 振 性 差 ， 需 加 装 防 震 措 施 。 花 岗 岩 、 陶 瓷 、 大 理 石 ： 性 能 稳 定 ， 抗 振 好 ， 阻 尼 大 ， 热 稳 定 性 好 ， 但 抗 冲 击 能 力 差 ，

34、 脆 性 大 。第 三 章 执 行 元 件 的 选 择 和 设 计A执 行 元 件 （ 驱 动 部 件 ） 的 分 类 ： 将 其 他 能 量 转 换 为 机 械 能 和 机 械 运 动 的 能 量 转 换 装 置 。电 磁 式 1.电 动 机 ： 交 流 AC伺 服 电 动 机 直 流 DC伺 服 电 动 机 步 进 电 动 机 其 他 电 动 机2.电 磁 铁液 压 式 油 缸 液 压 电 动 机气 压 式 气 缸 气 压 马 达注 ： 电 动 式 执 行 元 件 闭 环 系 统 ： 具 有 位 置 或 速 度 反 馈 环 节 系 统 ， 开 环 系 统 则 不 具 有 。伺 服 控 制

35、： 对 物 体 运 动 的 位 置 、 速 度 及 加 速 度 等 变 化 量 的 有 效 控 制 。注 ： 步 进 电 动 机 一 般 为 开 环 控 制 ， 直 流 和 交 流 电 动 机 为 半 闭 环 （ 广 泛 ） 和 闭 环 控 制 。相 同 的 额 定 输 出 功 率 下 ， 交 流 的 比 功 率 直 流 步 进B.执 行 元 件 的 特 点 ： 优 点 缺 点电 动 式 操 作 简 便 ， 编 程 容 易 ， 可 实 现 定 位 伺 服 ， 体 积小 、 动 力 大 ， 无 污 染 。 瞬 时 功 率 大 ， 过 载 能 力 差 ， 易 受 噪 声 影响 。气 动 式 气 源

36、 方 便 、 成 本 低 ， 无 污 染 ， 速 度 快 。 功 率 小 ， 体 积 大 ， 稳 定 性 差 ， 不 能 远 距离 传 输 ， 噪 声 大 、 难 于 伺 服 。液 压 式 输 出 功 率 大 ， 稳 定 性 好 ， 可 定 位 伺 服 ， 响 应 快 。 液 压 源 要 求 高 ， 泄 漏 有 污 染 。C.执 行 元 件 的 基 本 要 求 ： 惯 量 小 ， 动 力 大 体 积 小 、 重 量 轻 便 于 维 修 和 安 装 宜 于 微 机 控 制D.伺 服 电 动 机 ： 将 输 入 的 电 压 控 制 信 号 转 换 为 电 机 轴 上 输 出 的 角 位 移 和 角

37、 速 度 。直流DC伺服电动机A.直 流 DC 伺 服 电 动 机 ： 通 过 电 刷 及 换 向 器 产 生 的 整 流 作 用 ， 使 磁 场 磁 动 势 和 电 枢 （ 永 久 磁 铁 ） 电流 磁 动 势 正 交 而 产 生 转 矩 。优 点 :响 应 速 度 快 、 精 度 高 、 频 率 高 、 控 制 性 能 好 。 但 寿 命 较 低 ， 需 定 期 维 护 。B.直 流 伺 服 电 机 的 调 速 控 制 方 法 ： 调 压 调 速 ： 调 节 电 枢 电 源 电 压 U， 可 恒 转 矩 调 速 。 【 最 常 用 ， 范 围 最 大 】 调 磁 调 速 ： 调 节 磁 通

38、 ， 可 恒 功 率 调 速 。 辅 助 方 法 改 变 电 枢 回 路 的 电 阻 R调 速C.直 流 DC伺 服 电 机 的 调 压 调 速 方 法 ： 为 改 变 电 动 机 的 转 速 和 方 向 ， 需 要 改 变 电 压 的 大 小 和 方 向 。交流AC伺服电动机A.交 流 伺 服 电 动 机 ： 通 过 控 制 与 气 隙 磁 场 方 向 相 同 的 磁 化 电 流 和 与 气 隙 磁 场 方 向 垂 直 的 等 效 电 流 的 方法 ， 最 终 控 制 交 流 伺 服 电 机 的 磁 通 大 小 和 转 矩 。注 ： 无 控 制 信 号 kU ， 定 子 绕 组 产 生 脉

39、动 磁 场 ， 转 子 不 转 。 但 有 kU 时 ， 两 相 绕 组 产 生 旋 转 磁 场 ， 转 子转 ， 故 转 速 和 转 向 与 两 相 电 压 幅 值 和 电 流 相 位 差 有 关 。B.交 流 伺 服 电 机 调 速 控 制 方 法 ： 幅 值 控 制 ：kU 升 高 ， 电 磁 转 矩 提 高 ， 转 速 提 高 。 相 位 控 制 ： 改 变 kU 和 励 磁 电 压 之 间 的 相 位 来 控 制 转 矩 和 转 速 ， 其 中 kU 的 幅 值 不 变 。调 压 调 速 工 作 原 理晶 体 管 脉 宽 （ PWM）直 流 调 制 驱 动 法 通 过 改 变 脉 冲

40、 宽 度 来 改 变 电 枢 回 路 的 平 均 电 压 ， 从 而 改 变 电压 值 大 小 ， 使 直 流 电 动 机 平 滑 调 速 。 一 个 周 期 内 的 平 均 电 压 ： UUa T/导通率或占空系数宽度周期T电源电压U 特 点 ： 频 带 宽 、 频 率 高 电 流 脉动 小 电 源 功 率 因 数 高 动 态 硬 度 好 。晶 闸 管 直 流 调 速 驱 动 法 主 要 通 过 调 节 触 发 装 置 控 制 晶 闸 管 触 发 延 迟 角 ， 控 制 电 压 大 小移 动 触 发 脉 冲 的 相 位 ， 改 变 整 流 电 压 的 大 小 ， 但 是 调 速 范 围 小

41、，常 用 类 型 工 作 原 理永 磁 同 步 型 SM电 磁 感 应 型 IM 转 子 是 永 久 磁 铁 ， 无 需 磁 化 控 制 电 流 ， 只 需 要 检 测 磁 铁 转 子 位 置和 定 子 绕 组 的 磁 通 ， 来 实 现 对 电 机 电 流 的 控 制 ， 从 而 控 制 电 机 速度 和 位 置 。笼 型 感 应 电 动 机 由 于 气 隙 磁 场 难 测 ， 可 用 转 子 位 置 和 速 度 等 效 控 制 来 代 替 。步进电动机A.步 进 电 动 机 的 特 点 ： 又 称 为 脉 冲 电 动 机 ， 是 将 脉 冲 信 号 转 换 为 机 械 角 位 移 的 元

42、件 。 每 输 入 一 个 脉 冲电 机 绕 组 就 转 过 一 个 相 应 的 步 距 角 。 只 要 控 制 输 入 脉 冲 的 数 量 、 频 率 及 绕 组 相 序 就 可 以 改 变 转 角 、 转速 和 转 向 。B.步 进 电 机 的 特 点 ： 工 作 状 态 易 受 到 各 种 干 肉 因 素 的 影 响 。 步 进 电 机 的 步 距 角 有 误 差 ， 但 不 会 误 差 不 会 长 期 积 累 。 控 制 性 能 好 ， 在 启 、 停 、 反 转 时 不 易 丢 步 。 控 制 精 度 由 步 距 角 决 定 zma /360 开 环 控 制 ， 易 于 与 计 算

43、机 对 接 ， 有 较 高 的 位 置 精 度 。C.步 进 电 机 的 计 算 ：1.步 距 角 计 算 ： 步 距 角 越 小 则 位 置 精 度 越 高 。 zma 360 NKm转子齿数、相数不同同为电动机相数，相数相运行拍数，Z 2K1KNm 注 ： 一 般 以 相 数 为 准 ， 3相 指 电 机 转 一 圈 步 数 为 3的 整 数 倍 ， 步 数 就 是 拍 数 ， 以 此 类 推 。 若 题 中 说 采用 【 二 相 三 相 】 通 电 运 行 ， 即 相 数 不 同 ， 此 时 K=2。 若 题 中 说 是三相 单三拍 or四 相 双 四 拍 ， 无 论是 几 ， 无 论

44、单 双 拍 ， k恒 等 于 1， 因 为 它 们 通 电 方 式 相 同 。2.步 进 电 机 转 速 计 算 ： 控 制 步 进 电 机 脉 冲 数 目 可 控 制 电 机 的 角 位 移 （ 转 角 ） ： aC脉冲数目C 控 制 步 进 电 机 脉 冲 频 率 可 控 制 电 机 的 转 速 ： NKZfn 60 r/min f-脉 冲 频 率 （ HZ） 控 制 步 进 电 机 定 子 绕 组 通 电 顺 序 可 控 制 电 机 转 向 。D.步 进 电 机 的 性 能 指 标 和 特 性 ： 分 辨 力 ： 步 距 角 越 小 ， 分 辨 力 越 高 。 静 态 特 性 ： 指 在

45、 稳 定 状 态 时 的 特 性 ， 有 静 转 矩 、 矩 角 特 性 ， 静 态 稳 定 区 动 态 特 性 ： 直 接 影 响 系 统 的 快 速 响 应 和 可 靠 性 。 有 动 态 稳 定 区 、 起 动 转 矩 、 矩 频 特 性 、 惯 频 特 性 。E.步 进 电 机 的 驱 动 电 路 ： 主 要 由 脉 冲 分 配 器 和 功 率 放 大 器 组 成 。变 频 控 制 信 号 ： 分 为 脉 冲 频 率 信 号 和 方 向 控 制 信 号 。F.环 形 脉 冲 分 配 器 的 分 配 方 法 ： 软 环 分 ： 采 用 计 算 机 软 件 进 行 脉 冲 环 形 分 配

46、。 采 用 小 规 模 集 成 电 路 分 配 采 用 大 规 模 专 用 环 形 芯 片 分 配G.细 分 驱 动 电 路 目 的 、 作 用 、 特 点 ： 在 整 步 运 转 或 半 步 运 转 的 基 础 上 ， 不 改 变 步 进 电 机 结 构 的 情 况下 ， 使 步 距 角 减 小 从 而 提 高 运 转 精 度 和 控 制 精 度 ， 提 高 电 机 运 行 平 稳 性 和 匀 速 性 ， 并 减 弱 或 消 除 振 荡 。但 细 分 后 的 步 距 角 精 度 会 降 低 。H.细 分 驱 动 的 工 作 原 理 ： 将 绕 组 中 的 矩 形 电 流 波 改 成 阶 梯

47、电 流 波 ， 即 使 绕 组 中 的 电 流 以 若 干 个 等 幅 等宽 阶 梯 上 升 到 额 定 值 ， 并 以 相 同 阶 梯 从 额 定 值 下 降 。 即 使 电 流 逐 步 增 加 到maxI 在 逐 步 减 少 到 0I.常 用 的 细 分 电 流 波 形 的 方 法 ： 采 用 多 路 功 率 开 关 器 件 将 各 开 关 的 控 制 脉 冲 信 号 进 行 叠 加第 四 章微机控制系统的选择及接口设计A.微 机 控 制 系 统 ： 将 来 自 传 感 器 的 检 测 信 息 和 外 部 输 入 的 命 令 ， 按 照 一 定 的 程 序 和 节 奏 发 出 指 令 控

48、制整 个 机 电 一 体 化 系 统 有 目 的 地 运 行 。B.常 用 的 微 机 控 制 系 统 ： 专 用 微 机 控 制 系 统 ： 核 心 部 件 单 片 机 和 单 板 机 ， 适 合 大 批 量 生 产 和 要 求 机 械 与 电 子 结 合 紧 凑 的 产 品 。 通 用 微 机 控 制 系 统 ： 核 心 部 件 是 可 编 程 控 制 器 和 工 业 计 算 机 ， 适 合 多 品 种 、 中 小 批 量 生 产 。注 ： 专 用 控 制 系 统 最 适 合 硬 件 控 制 ， 通 用 控 制 系 统 适 合 软 件 进 行 主 要 控 制 。C.微 型 计 算 机 的 基 本 要 求 ： 完 善 的 中 断 系 统 足 够 的 存 储 容 量 完 备 的 输 入 /输 出 通 道 和 实 时 时 钟特 殊 要 求 ： 字 长 ： 直 接 影 响 数 据 精 度 、 寻 址 能 力 、 指 令 数 目 、 执 行 时 间 。 位 数 越 高 能 力 越 强 速 度 指 令D.微 型 计 算 机 的 构 成 ： 简 称 MC， 它 以 微 处 理 机 （ CPU） 为 中 心 ， 加 上 只 读 存 储 器 （ ROM） 、 读 写 存 储器 （ RAM）