機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)指導(dǎo)-A

1、名師整理優(yōu)秀資源機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)指導(dǎo) 課程重點(diǎn)課程重點(diǎn)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是一門(mén)綜合性課程。本課程介紹機(jī)電一體化的基本概念和系統(tǒng)組成，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本理論和方法。重點(diǎn)介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)，并通過(guò)典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的實(shí)例分析，進(jìn)一步說(shuō)明機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和方法。因此，在進(jìn)行期末復(fù)習(xí)時(shí)，也要根據(jù)課程的脈絡(luò)，抓住重點(diǎn)， 以取得良好的學(xué)習(xí)效果。本文將列出課程各章重點(diǎn)，供同學(xué)們復(fù)習(xí)時(shí)參考。試題類(lèi)型將在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)要點(diǎn)（二）中給予說(shuō)明。第1章概論1機(jī)電一體化技術(shù)的定義機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)、 信

2、息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性高新技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。2機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)要素機(jī)電一體化系統(tǒng)一般包括 6 個(gè)基本結(jié)構(gòu)要素： 機(jī)械本體、 能源、測(cè)試傳感部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部分、控制及信息處理單元。應(yīng)掌握這些基本結(jié)構(gòu)要素的構(gòu)成， 在機(jī)電一體化系統(tǒng)中所起的作用， 以及系統(tǒng)對(duì)基本結(jié)構(gòu)要素的要求。 對(duì)于一般的機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)能夠熟練分析系統(tǒng)中的各個(gè)部分分別屬于系統(tǒng)的哪一基本結(jié)構(gòu)要求。3機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)有： 機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。應(yīng)了解各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)在整體系統(tǒng)中的作用。

3、第 2 章 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)選擇和設(shè)計(jì)重點(diǎn)掌握機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中慣量、 阻尼、 剛度、間隙等機(jī)械參數(shù)對(duì)伺服控制系統(tǒng)性能的影響，以及折算慣量、驅(qū)動(dòng)力等參數(shù)的計(jì)算方法。重點(diǎn)在于如何為系統(tǒng)選擇合理的傳動(dòng)方案、合適的傳動(dòng)元件，而不是具體傳動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1. 對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求伺服控制對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的要求：傳動(dòng)精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性、可靠性。名師整理優(yōu)秀資源機(jī)械系統(tǒng)的主要性能取決于傳動(dòng)類(lèi)型、傳動(dòng)方式、傳動(dòng)精度和可靠性。2機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的主要特性（ 1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響；系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算方法。（ 2）阻尼 阻尼對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響；機(jī)械系統(tǒng)的阻尼比。（ 3）剛度 剛度對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性

4、的影響。3減小傳動(dòng)鏈誤差的措施(1) 提高零件本身的制造精度可以減少傳動(dòng)誤差和回程誤差。(2) 合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈(3) 采用消除間隙機(jī)構(gòu)可以減少回程誤差。螺紋傳動(dòng)間隙的消除機(jī)構(gòu),齒輪傳動(dòng)側(cè)隙的消除機(jī)構(gòu),滾珠絲杠螺母間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)等。4機(jī)械傳動(dòng)裝置（ 1）齒輪傳動(dòng)及系統(tǒng)傳動(dòng)比的分配。（ 2）滾珠絲杠及選用。第 3 章 執(zhí)行元件的選擇和設(shè)計(jì)1驅(qū)動(dòng)裝置的技術(shù)要求（ 1）精度傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)誤差和回路要對(duì)控制系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響，而各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差因其在系統(tǒng)中所處位置不同， 對(duì)系統(tǒng)輸出的精度的影響是不同的， 且同一環(huán)節(jié)誤差的高頻分量和低頻分量對(duì)輸出精度的影響也不同。（ 2）穩(wěn)定性 閉環(huán)控制可以提高系統(tǒng)的精度

5、和綜合性能， 但必須考慮穩(wěn)定性問(wèn)題。 穩(wěn)定性與系統(tǒng)的阻尼情況、 結(jié)構(gòu)、固有頻率、 回路誤差及一些環(huán)境因素有關(guān)。 在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)考慮傳動(dòng)比分配、慣量的分布、阻尼大小及系統(tǒng)的剛度等因素的影響。（ 3）響應(yīng)速度 響應(yīng)速度主要取決于系統(tǒng)的頻率特性和系統(tǒng)的加速度。提高固有頻率，減少阻尼。提高驅(qū)動(dòng)元件的輸出力都有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。（ 4）可靠性2步進(jìn)電機(jī)名師整理優(yōu)秀資源（ 1）步進(jìn)電機(jī)如何實(shí)現(xiàn)速度控制控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可得到所需轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和方向。（ 2）步進(jìn)電機(jī)的類(lèi)型和通電方式步進(jìn)電機(jī)有反應(yīng)式、 永磁式和混合式三種類(lèi)型。 三相步進(jìn)電機(jī)的通電方式主要有三相三拍、三相雙三

6、拍和三相六拍。（ 3）步進(jìn)電機(jī)的主要特性特性指標(biāo)：步距角、最高啟動(dòng)頻率、最高連續(xù)工作頻率等；靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性（ 4）步進(jìn)電機(jī)的電源步進(jìn)電機(jī)的電源由變頻信號(hào)源、脈沖分配器和功率放大器組成。（ 5）步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用常用于自動(dòng)化儀表和小功率伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)的位置或速度控制。（ 6）步進(jìn)電機(jī)的選擇按位置精度要求確定步距角、 計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩、 計(jì)算換算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、 選擇啟動(dòng)和工作頻率、按矩頻特性曲線(xiàn)校驗(yàn)電機(jī)力矩。3直流電機(jī)直流電機(jī)分為永磁式和電磁式兩種， 電磁式的磁場(chǎng)由激磁繞組產(chǎn)生， 永磁式的磁場(chǎng)由永磁體產(chǎn)生。（ 1）脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)方式（ 2）直流電機(jī)的選擇負(fù)載力矩的計(jì)算、折算、慣量的計(jì)算、電機(jī)性能轉(zhuǎn)速及功

7、率的計(jì)算等。4常用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性及選擇方法。步進(jìn)電機(jī)、 直流伺服電機(jī)、 交流伺服電機(jī)、電液伺服元件、氣壓伺服元件等常用驅(qū)動(dòng)元件的主要特性，適用場(chǎng)合及成本。第 4 章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)選擇和設(shè)計(jì)1 微機(jī)控制系統(tǒng)概念2 8086/8088 微機(jī)控制系統(tǒng)名師整理優(yōu)秀資源3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)控制系統(tǒng)4 數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)輸入 /輸出（ 1）數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)傳送方式無(wú)條件傳送方式查詢(xún)方式傳送中斷方式傳送DMA 傳輸（ 2）工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與接口電路1) 接口電路主要解決以下問(wèn)題信號(hào)轉(zhuǎn)換電平信號(hào)轉(zhuǎn)換小信號(hào) =>TTL 電平，大電壓 => TTL 電平， D/A ，A/D 轉(zhuǎn)換抗干擾光電隔離器、濾波電路輸出驅(qū)

8、動(dòng)功率放大驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件（繼電器、晶閘管、晶體管）與計(jì)算機(jī)總線(xiàn)相連接數(shù)據(jù)緩沖器、地址譯碼電路、端口操作2) 數(shù)字量接口電路 數(shù)字顯示器及鍵盤(pán)的接口電路5 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入/輸出控制的可靠性設(shè)計(jì)。6 檢測(cè)傳感器與微機(jī)接口（ 1）傳感器的靜態(tài)精度指標(biāo)；（ 2）傳感器的輸入、輸出特性。第 5 章機(jī)電一體化系統(tǒng)元部件的特性分析1 機(jī)械系統(tǒng)特性2 傳感器的特性分析3 執(zhí)行元件的特性分析4 執(zhí)行元件與機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)合中的若干問(wèn)題（ 1）機(jī)械慣性阻轉(zhuǎn)矩的匹配方法（ 2）凸輪曲線(xiàn)理論第 6 章 機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì)1穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)方法：典型負(fù)載分析，負(fù)載的等效換算，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)元件、驅(qū)動(dòng)方式與傳感器、控制方式與計(jì)算機(jī)2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計(jì)算（ 1）負(fù)載的等效，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的等效、阻尼的等效、剛度的等效（ 2）系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建立3 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法（機(jī)電伺服控制設(shè)計(jì)）名師整理優(yōu)秀資源（ 1）系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)包括：選擇系統(tǒng)的控制方式和校正( 或補(bǔ)償 ) 形式（ PID 控制和反饋控制）， 設(shè)計(jì)校正裝