機(jī)電一體化考試復(fù)習(xí)資料

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法及設(shè)計(jì)類型設(shè)計(jì)的考慮方法及設(shè)計(jì)類型 常用的設(shè)計(jì)方法（機(jī)電特有）：常用的設(shè)計(jì)方法（機(jī)電特有）：機(jī)電互補(bǔ)法（改造型）機(jī)電互補(bǔ)法（改造型）融合法（難度大）融合法（難度大）組合法（常用）組合法（常用） 常見(jiàn)的設(shè)計(jì)類型（設(shè)計(jì)通用）：常見(jiàn)的設(shè)計(jì)類型（設(shè)計(jì)通用）：開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)（難）開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)（難）適應(yīng)性設(shè)計(jì)（較難）適應(yīng)性設(shè)計(jì)（較難）變異性設(shè)計(jì)（易）變異性設(shè)計(jì)（易）集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院鄭東強(qiáng)機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)是研究機(jī)械中有關(guān)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和受力等共性機(jī)構(gòu)學(xué)是研究機(jī)械中有關(guān)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和受力等共性問(wèn)題的一門學(xué)科，是機(jī)械原理的主要分支。問(wèn)題的一門學(xué)科，

2、是機(jī)械原理的主要分支。 研究?jī)?nèi)容分兩個(gè)方面：第一是對(duì)已有機(jī)構(gòu)的研究，即研究?jī)?nèi)容分兩個(gè)方面：第一是對(duì)已有機(jī)構(gòu)的研究，即機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)分析分析（結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析）；第二是按要求（結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析）；第二是按要求設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)，即設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)，即機(jī)構(gòu)綜合機(jī)構(gòu)綜合（結(jié)構(gòu)綜合，運(yùn)動(dòng)綜合和動(dòng)力（結(jié)構(gòu)綜合，運(yùn)動(dòng)綜合和動(dòng)力綜合）。綜合）。 結(jié)構(gòu)力學(xué)（Structural Mechanics）是固體力學(xué)的一個(gè)分支，它主要研究工程結(jié)構(gòu)受力和傳力工程結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律，以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的學(xué)科。結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則，結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)在各種效應(yīng)各種效應(yīng)（外力，溫度效應(yīng)，施工

3、誤差及支座變形等）作用下作用下的響應(yīng)的響應(yīng)，包括內(nèi)力（軸力，剪力，彎矩，扭矩）的計(jì)算，位移（線位移，角位移）計(jì)算，以及結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)響應(yīng)（自振周期，振型）的計(jì)算等。 結(jié)構(gòu)力學(xué)通常有三種分析的方法：能量法，力法，位移法，由位移法衍生出的矩陣位移法后來(lái)發(fā)展出有限元法 ，成為利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的理論基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)學(xué)結(jié)構(gòu)學(xué)集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院鄭東強(qiáng)電力電子技術(shù) 電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。 電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和交流技術(shù)（整流，逆變，斬波，變頻

4、，變相等）兩個(gè)分支。集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院鄭東強(qiáng)加工中心加工中心備有加工中心備有刀庫(kù)刀庫(kù)，具有自動(dòng)換刀功能，是對(duì)工件，具有自動(dòng)換刀功能，是對(duì)工件一次裝夾一次裝夾后進(jìn)行多工序加工后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。的數(shù)控機(jī)床。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具、自動(dòng)對(duì)刀、自能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序攻絲等多種工序.因而大大減少了工件裝夾時(shí)間、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等

5、輔助工序因而大大減少了工件裝夾時(shí)間、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。 傳感器分類2）按）按輸出信輸出信號(hào)的性質(zhì)號(hào)的性質(zhì)集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)各種伺服電機(jī)的特點(diǎn) 直流伺服電機(jī)：易于控制，高響應(yīng)特性，高功率密度，可實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字控制，調(diào)速范圍寬，負(fù)載特性硬，可用于小功率驅(qū)動(dòng)，換向部件需要維護(hù) 交流伺服電機(jī)：具有DC的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，適于高速，比功率最高，壽命長(zhǎng) 步進(jìn)電機(jī)：數(shù)字控制方便，具有定位轉(zhuǎn)矩，比功率最低，效率最低。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)接口技術(shù)的分類接

6、口技術(shù)的分類 從不同的角度及工作特點(diǎn)出發(fā)，機(jī)電一體化系統(tǒng)的接從不同的角度及工作特點(diǎn)出發(fā)，機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口有多種分類方法?？谟卸喾N分類方法。根據(jù)接口的根據(jù)接口的變換和調(diào)整變換和調(diào)整功能：功能：零接口、無(wú)源接口、有源接口和零接口、無(wú)源接口、有源接口和智能接口智能接口根據(jù)接口的根據(jù)接口的輸入輸入/ /輸出對(duì)象輸出對(duì)象機(jī)械接口、物理接口、信息接口與環(huán)境接口機(jī)械接口、物理接口、信息接口與環(huán)境接口根據(jù)接口的根據(jù)接口的輸入輸入/ /輸出類型輸出類型數(shù)字接口數(shù)字接口、開(kāi)關(guān)接口、開(kāi)關(guān)接口、模擬接口模擬接口和脈沖接口和脈沖接口根據(jù)接口所根據(jù)接口所聯(lián)系的子系統(tǒng)聯(lián)系的子系統(tǒng)不同不同電氣接口、機(jī)械接口、電氣接口、機(jī)

7、械接口、人機(jī)接口人機(jī)接口集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)4-4-伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 所謂所謂“伺服伺服”（ServoServo）即）即“隨動(dòng)隨動(dòng)”。 實(shí)現(xiàn)：電信號(hào)實(shí)現(xiàn)：電信號(hào) 機(jī)械動(dòng)作機(jī)械動(dòng)作 要求：在控制指令指揮下，控制驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件要求：在控制指令指揮下，控制驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件按指令要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并具有良好的動(dòng)態(tài)性能。按指令要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并具有良好的動(dòng)態(tài)性能。 伺服傳動(dòng)系統(tǒng)采用的驅(qū)動(dòng)技術(shù)與所使用的執(zhí)行元件有關(guān)。按伺服傳動(dòng)系統(tǒng)采用的驅(qū)動(dòng)技術(shù)與所使用的執(zhí)行元件有關(guān)。按照?qǐng)?zhí)行元件的不同分為照?qǐng)?zhí)行元件的不同分為電氣伺服電氣伺服、液壓伺服、氣壓伺服液壓伺服、氣壓伺服速度快

8、、控制靈活、可靠性高、應(yīng)用較廣，但低速時(shí)輸出力矩較小低速輸出力矩大，功率密度大，在大型機(jī)床、工程機(jī)械、航空航天航海等領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)采樣/保持器在模擬量輸入通道，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出，需要一定的時(shí)間，必須在A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)將電平信號(hào)保持住，而在A/D轉(zhuǎn)換后又能跟蹤輸入信號(hào)的變化。能完成這種功能的器件稱采樣/保持器。 在模擬量輸出通道（不是必須的，PWM作為替代），為使輸出得到一個(gè)平滑的模擬信號(hào)，也采用保持器（鎖存器）。采樣/保持器由存儲(chǔ)電容C、模擬開(kāi)關(guān)S等組成。開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)控制控制SRCuiuo集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)集美

9、大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)二、滑動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇二、滑動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇1 1、滑動(dòng)導(dǎo)軌副的截面形狀和特點(diǎn)、滑動(dòng)導(dǎo)軌副的截面形狀和特點(diǎn)常見(jiàn)滑動(dòng)導(dǎo)軌副的截面形狀集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)凸形導(dǎo)軌和凹形導(dǎo)軌的特點(diǎn)凸形導(dǎo)軌和凹形導(dǎo)軌的特點(diǎn)凸形：凸形：不易積存不易積存切屑等贓物，當(dāng)同時(shí)也不易存儲(chǔ)潤(rùn)滑油，宜切屑等贓物，當(dāng)同時(shí)也不易存儲(chǔ)潤(rùn)滑油，宜在在低速低速下工作下工作凹形：則相反，可用于凹形：則相反，可用于高速高速，但必須有良好的，但必須有良好的保護(hù)裝置保護(hù)裝置，以，以防止臟物進(jìn)入導(dǎo)軌。防止臟物進(jìn)入導(dǎo)軌。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)1 1）三角形導(dǎo)軌的特點(diǎn)）三角形導(dǎo)軌的特點(diǎn)頂尖朝上稱為頂尖朝上稱為“三角形導(dǎo)軌三

10、角形導(dǎo)軌”，頂尖朝下稱為：，頂尖朝下稱為：“V V形導(dǎo)形導(dǎo)軌軌”根據(jù)是否對(duì)稱分為：根據(jù)是否對(duì)稱分為：對(duì)稱型對(duì)稱型和和非對(duì)稱型非對(duì)稱型三角形導(dǎo)軌。三角形導(dǎo)軌。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：在垂直載荷作用下，具有磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能，在垂直載荷作用下，具有磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能，不會(huì)產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度高。故用作對(duì)不會(huì)產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度高。故用作對(duì)精度要求高精度要求高的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：因?qū)к壦胶痛怪狈较蛘`差相互影響，故制造、檢因?qū)к壦胶痛怪狈较蛘`差相互影響，故制造、檢驗(yàn)和維修困難。摩擦阻力比較大。驗(yàn)和維修困難。摩擦阻力比較大。abab對(duì)稱三角形非對(duì)稱三角形矩 形燕尾形圓 形凸形形凹abab對(duì)稱三角形非對(duì)

11、稱三角形矩 形燕尾形圓 形凸形形凹集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)三角形導(dǎo)軌三角形導(dǎo)軌界面角度界面角度由荷載大小和導(dǎo)向要求而定由荷載大小和導(dǎo)向要求而定, ,一般為一般為90 90 ；為減小壓強(qiáng)，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，應(yīng)采用為減小壓強(qiáng)，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，應(yīng)采用較大頂角（較大頂角（110 110 - 120 - 120 ）；為提高導(dǎo)向性，可采）；為提高導(dǎo)向性，可采用較小頂角（用較小頂角（6060 ）導(dǎo)軌導(dǎo)軌受力不對(duì)稱受力不對(duì)稱時(shí)采用不對(duì)稱三角形時(shí)采用不對(duì)稱三角形abab對(duì)稱三角形非對(duì)稱三角形矩 形燕尾形圓 形凸形形凹集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)2 2）矩形導(dǎo)軌的特點(diǎn)）矩形導(dǎo)軌的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；結(jié)

12、構(gòu)簡(jiǎn)單；制造、檢驗(yàn)、維修方便制造、檢驗(yàn)、維修方便；導(dǎo)軌面寬、承；導(dǎo)軌面寬、承載能力大；載能力大；剛度高剛度高。在導(dǎo)軌的材料、荷載和寬度相同的情況下，矩形導(dǎo)軌的在導(dǎo)軌的材料、荷載和寬度相同的情況下，矩形導(dǎo)軌的摩摩擦阻力擦阻力和和接觸變形接觸變形都比三角形導(dǎo)軌都比三角形導(dǎo)軌小小。由于導(dǎo)軌在水平和垂直面位置互不影響，因而在水平和垂由于導(dǎo)軌在水平和垂直面位置互不影響，因而在水平和垂直兩方向均須間隙調(diào)整裝置，安裝調(diào)整方便。直兩方向均須間隙調(diào)整裝置，安裝調(diào)整方便。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：無(wú)磨損自動(dòng)補(bǔ)償功能，需調(diào)整間隙裝置無(wú)磨損自動(dòng)補(bǔ)償功能，需調(diào)整間隙裝置集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)3 3）燕尾形導(dǎo)軌的特點(diǎn)）燕尾形導(dǎo)軌的特點(diǎn)

13、優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：兩燕尾面有著壓板作用；用一根鑲條就可調(diào)整水平兩燕尾面有著壓板作用；用一根鑲條就可調(diào)整水平垂直兩方向的間隙；高度小、結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。垂直兩方向的間隙；高度小、結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：剛度較差剛度較差，摩擦力較大摩擦力較大，制造、檢驗(yàn)和維修都不方，制造、檢驗(yàn)和維修都不方便；無(wú)磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能，須間隙調(diào)整裝置。便；無(wú)磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能，須間隙調(diào)整裝置。應(yīng)用：應(yīng)用：運(yùn)動(dòng)速度不高、受力不大、高度尺寸受到限制的場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度不高、受力不大、高度尺寸受到限制的場(chǎng)合合abab對(duì)稱三角形非對(duì)稱三角形矩 形燕尾形圓 形凸形形凹集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)4 4）圓形導(dǎo)軌的特點(diǎn)）圓形

14、導(dǎo)軌的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)、配合方便，精度易于保證。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)、配合方便，精度易于保證。圓柱導(dǎo)軌有圓柱導(dǎo)軌有2 2個(gè)自由度，適用于同時(shí)做直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的地方。個(gè)自由度，適用于同時(shí)做直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的地方。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：但摩擦后很難調(diào)整，結(jié)構(gòu)剛度較差。如需限制旋轉(zhuǎn)但摩擦后很難調(diào)整，結(jié)構(gòu)剛度較差。如需限制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需開(kāi)鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。亦可采用運(yùn)動(dòng)需開(kāi)鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。亦可采用雙圓柱導(dǎo)軌雙圓柱導(dǎo)軌應(yīng)用：應(yīng)用：用于承受軸向荷載的場(chǎng)合用于承受軸向荷載的場(chǎng)合 （例如壓力機(jī)）（例如壓力機(jī)）abab對(duì)稱三角形非對(duì)稱三角形矩 形燕尾形圓 形凸形形凹集

15、美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)4 4、導(dǎo)軌副材料的選擇、導(dǎo)軌副材料的選擇導(dǎo)軌副材料選擇的導(dǎo)軌副材料選擇的基本要求基本要求：具有高的耐磨性、減振性、熱穩(wěn)定性以及易于生產(chǎn)制造。具有高的耐磨性、減振性、熱穩(wěn)定性以及易于生產(chǎn)制造。常用材料有：鑄鐵、鋼、非鐵金屬、塑料等。常用材料有：鑄鐵、鋼、非鐵金屬、塑料等。 滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型分類方法：分類方法：螺紋滾道截面形狀螺紋滾道截面形狀分分單圓弧型單圓弧型和和雙圓弧型雙圓弧型滾珠的循環(huán)方式滾珠的循環(huán)方式內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)和和外循環(huán)外循環(huán)集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)單圓弧和雙圓弧滾道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單圓弧和雙圓弧滾道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單圓弧滾道單圓弧滾道：工藝簡(jiǎn)單，

16、滾道的：工藝簡(jiǎn)單，滾道的接觸角接觸角隨軸向荷載大小的變化隨軸向荷載大小的變化而變化，因此而變化，因此運(yùn)行特性不夠穩(wěn)定運(yùn)行特性不夠穩(wěn)定。雙圓弧滾道雙圓弧滾道：工藝難度大，加工：工藝難度大，加工成本高成本高接觸角在工作過(guò)程中基接觸角在工作過(guò)程中基本不變，有利潤(rùn)滑，本不變，有利潤(rùn)滑，運(yùn)行特性穩(wěn)定運(yùn)行特性穩(wěn)定單單圓圓弧弧型型雙雙圓圓弧弧型型集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)a a）內(nèi)循環(huán)（后圖）內(nèi)循環(huán)（后圖）滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與絲杠表面滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與絲杠表面保持接觸保持接觸. .內(nèi)循環(huán)的內(nèi)循環(huán)的特點(diǎn)特點(diǎn)：滾珠循環(huán)的回路短、：滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好流暢性好、效率高、螺、效率高、螺母的直徑尺寸也較小。其

17、不足是反向器母的直徑尺寸也較小。其不足是反向器加工困難加工困難、裝配調(diào)整、裝配調(diào)整也不方便也不方便b b）外循環(huán)（后圖）外循環(huán)（后圖）滾珠在循環(huán)反向時(shí)，滾珠在循環(huán)反向時(shí)，離開(kāi)離開(kāi)絲桿螺紋滾道。絲桿螺紋滾道。外循環(huán)的外循環(huán)的特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相對(duì)內(nèi)循環(huán)簡(jiǎn)單、易于制造、但是擋珠：結(jié)構(gòu)相對(duì)內(nèi)循環(huán)簡(jiǎn)單、易于制造、但是擋珠器剛性差，易磨損，結(jié)構(gòu)也相對(duì)內(nèi)循環(huán)大器剛性差，易磨損，結(jié)構(gòu)也相對(duì)內(nèi)循環(huán)大2 2）按滾珠的循環(huán)方式分類）按滾珠的循環(huán)方式分類集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)提高機(jī)座或機(jī)架抗震性的措施提高機(jī)座或機(jī)架抗震性的措施1.1.提高靜剛度（成正比）提高靜剛度（成正比）2.2.增加阻尼（耗能）增加阻尼（耗能）3.3

18、.提高固有頻率（遠(yuǎn)離作用力頻率）提高固有頻率（遠(yuǎn)離作用力頻率）4.4.采取隔振措施（減震）采取隔振措施（減震）集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)2、直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)-晶閘管、功率晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙晶體管調(diào)壓調(diào)速的兩種方法（實(shí)質(zhì)：調(diào)整平均電壓）1）晶閘管（可控硅）調(diào)速SCR（Silicon Controlled Rectifier ） 通過(guò)對(duì)晶閘管觸發(fā)角的控制來(lái)控制電機(jī)電樞電壓，以達(dá)到調(diào)速的目的。（半控型）2）晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速PWM (Pulse Width Modulation) 通過(guò)脈寬調(diào)制器將直流電壓轉(zhuǎn)換成方波電壓，通過(guò)對(duì)方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，以達(dá)到調(diào)速的目的。（全控型）

19、控控制制+驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)+電電機(jī)機(jī)+傳傳感感集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)3 3）滾珠絲杠副選擇）滾珠絲杠副選擇設(shè)計(jì)驗(yàn)算設(shè)計(jì)驗(yàn)算步驟步驟2 22. 2.壓桿穩(wěn)定性核算壓桿穩(wěn)定性核算壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算或校的基本要求是不影響滾珠絲杠副的精壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算或校的基本要求是不影響滾珠絲杠副的精度和變形附加載荷產(chǎn)生的摩擦阻力超過(guò)極限值度和變形附加載荷產(chǎn)生的摩擦阻力超過(guò)極限值3. 3.剛度驗(yàn)算剛度驗(yàn)算結(jié)構(gòu)剛度（支承方式相關(guān)）和接觸剛度（導(dǎo)軌滾道）結(jié)構(gòu)剛度（支承方式相關(guān)）和接觸剛度（導(dǎo)軌滾道）集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整目的：齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整目的：提高齒輪傳動(dòng)的提高齒輪傳動(dòng)的精

20、度精度和消除齒輪傳動(dòng)的和消除齒輪傳動(dòng)的正反轉(zhuǎn)誤差正反轉(zhuǎn)誤差集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)偏心套筒偏心套筒間隙調(diào)整法間隙調(diào)整法如圖所示，將相互嚙合的一如圖所示，將相互嚙合的一對(duì)齒輪中的一個(gè)齒輪對(duì)齒輪中的一個(gè)齒輪4 4裝在電裝在電機(jī)輸出軸上，并將電機(jī)機(jī)輸出軸上，并將電機(jī)2 2安裝安裝在偏心套在偏心套1(1(或偏心軸或偏心軸) )上，通上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套( (偏心軸偏心軸) )的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角，就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒輪的角，就可調(diào)節(jié)兩嚙合齒輪的中心距，從而消除圓柱齒輪中心距，從而消除圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)間隙。特正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)間隙。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)隙不點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。能自動(dòng)補(bǔ)償

21、。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)軸向墊片軸向墊片齒側(cè)間隙調(diào)整法齒側(cè)間隙調(diào)整法 如圖所示，齒輪如圖所示，齒輪1 1和和2 2相嚙合，其分相嚙合，其分度圓弧齒厚沿軸線方向略有錐度，這度圓弧齒厚沿軸線方向略有錐度，這樣就可以用軸向墊片樣就可以用軸向墊片3 3使齒輪使齒輪2 2沿軸向沿軸向移動(dòng)，從而消除兩齒輪的齒側(cè)間隙。移動(dòng)，從而消除兩齒輪的齒側(cè)間隙。裝配時(shí)軸向墊片裝配時(shí)軸向墊片3 3的厚度應(yīng)使得齒輪的厚度應(yīng)使得齒輪1 1和和2 2之間既齒側(cè)間隙小，運(yùn)轉(zhuǎn)又靈活。之間既齒側(cè)間隙小，運(yùn)轉(zhuǎn)又靈活。特點(diǎn)同偏心套特點(diǎn)同偏心套( (軸軸) )調(diào)整法。調(diào)整法。軸向墊片軸向墊片集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)雙片薄齒輪雙片薄齒輪錯(cuò)齒齒

22、側(cè)間隙調(diào)整法錯(cuò)齒齒側(cè)間隙調(diào)整法這種消除齒側(cè)間隙的方這種消除齒側(cè)間隙的方法是將其中一個(gè)做成寬法是將其中一個(gè)做成寬齒輪，另一個(gè)用兩片薄齒輪，另一個(gè)用兩片薄齒輪組成。采取措施使齒輪組成。采取措施使一個(gè)薄齒輪的左齒側(cè)和一個(gè)薄齒輪的左齒側(cè)和另一個(gè)薄齒輪的右齒側(cè)另一個(gè)薄齒輪的右齒側(cè)分別緊貼在寬齒輪齒槽分別緊貼在寬齒輪齒槽的左、右兩側(cè)，以消除的左、右兩側(cè)，以消除齒側(cè)間隙，反向時(shí)不會(huì)齒側(cè)間隙，反向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)。出現(xiàn)死區(qū)。 圖7-28 圓柱薄片齒輪可調(diào)拉簧錯(cuò)齒調(diào)整法1、2-齒輪 3、8-凸耳 4-彈簧 5、6-螺母 7-螺釘354672138集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)斜齒輪傳動(dòng)齒側(cè)間隙調(diào)整斜齒輪傳動(dòng)齒側(cè)間隙調(diào)整集

23、美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)(1)(1)深溝球軸承深溝球軸承特點(diǎn)：特點(diǎn)：以徑向荷載為主，以徑向荷載為主，可承受較小的軸可承受較小的軸向荷載，極限轉(zhuǎn)向荷載，極限轉(zhuǎn)速高速高設(shè)計(jì)：潘存云角接觸球軸承角接觸球軸承深溝球軸承深溝球軸承1.單列向心球軸承單列向心球軸承2.角接觸球軸承（角接觸球軸承（成對(duì)使用成對(duì)使用）集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)（2 2）雙列向心圓柱滾子軸承）雙列向心圓柱滾子軸承滾道可以開(kāi)在內(nèi)圈，也可開(kāi)在內(nèi)圈。滾道可以開(kāi)在內(nèi)圈，也可開(kāi)在內(nèi)圈。只能只能承受徑向載荷。承受徑向載荷。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)(3)(3)圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承該類軸承可承受較大的軸向和徑向荷載，但轉(zhuǎn)速略低于該類軸承可承受較大的軸

24、向和徑向荷載，但轉(zhuǎn)速略低于圓柱滾子軸承和推力軸承。其中圓柱滾子軸承和推力軸承。其中雙列雙列圓錐滾子軸承通過(guò)修磨隔圓錐滾子軸承通過(guò)修磨隔套厚度還可實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和預(yù)緊。套厚度還可實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和預(yù)緊。設(shè)計(jì)：潘存云圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)（4 4）推力軸承）推力軸承軸向承載能力很強(qiáng)，支承剛度也軸向承載能力很強(qiáng)，支承剛度也很大，但極限轉(zhuǎn)速較低，運(yùn)動(dòng)噪很大，但極限轉(zhuǎn)速較低，運(yùn)動(dòng)噪聲較大。聲較大。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)絲桿安裝剛度最高，預(yù)拉力隨溫度變化而變化，兩端軸承預(yù)緊力不均。提高了絲桿安裝剛度，預(yù)拉力越大，軸承壽命降低。特點(diǎn)：兩端止推軸承可使?jié)L珠絲桿產(chǎn)生預(yù)拉伸力，特點(diǎn)：一端固定

25、，另一端自由，絲杠剛度較差，承載能力低。常用于輕載、低速、垂直安裝的絲杠傳動(dòng)。d) 雙推-自由式支承另一端簡(jiǎn)支可適當(dāng)?shù)奶岣呓z桿安裝剛度，絲桿無(wú)熱變形應(yīng)力。b) 雙推-簡(jiǎn)支式支承特點(diǎn)：滾珠絲桿一端固定并產(chǎn)生一定預(yù)拉伸力，特點(diǎn)：兩端止推軸承可使?jié)L珠絲桿產(chǎn)生較大的預(yù)拉伸力，c) 雙推-雙推式支承a) 單推-單推式支承集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)的組成1. 1. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu): : 運(yùn)動(dòng)、力的變換器運(yùn)動(dòng)、力的變換器 2. 2. 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu): :為機(jī)械系統(tǒng)中各運(yùn)動(dòng)裝置能按特定方為機(jī)械系統(tǒng)中各運(yùn)動(dòng)裝置能按特定方向的運(yùn)動(dòng)提供保障向的運(yùn)動(dòng)提供保障3. 3. 執(zhí)行

26、機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) : :完成操作任務(wù)的直接裝置。完成操作任務(wù)的直接裝置。4. 4. 機(jī)座或機(jī)架機(jī)座或機(jī)架: :將各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空將各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系，安置在指定位置，并保持特定間和時(shí)間關(guān)系，安置在指定位置，并保持特定關(guān)系，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)構(gòu)造功能。關(guān)系，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)構(gòu)造功能。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)第一節(jié)、機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求第一節(jié)、機(jī)械系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)要求機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)與一般機(jī)械系統(tǒng)相比，具有一機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)與一般機(jī)械系統(tǒng)相比，具有一定的特殊要求：定的特殊要求：（1 1）較高的定位精度）較高的定位精度準(zhǔn)準(zhǔn)（2 2）良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性）良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 響應(yīng)響應(yīng)快

27、快、穩(wěn)穩(wěn)定性好定性好具體要求：具體要求：無(wú)間隙無(wú)間隙、低摩擦低摩擦、低慣量、大剛度、高低慣量、大剛度、高的諧振頻率、合理的阻尼比的諧振頻率、合理的阻尼比具體原具體原因因集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)機(jī)電一體化的三大效果機(jī)電一體化的三大效果省能源省能源省資源省資源智能化智能化 以上效果，既是走可持續(xù)發(fā)展道路，構(gòu)建和諧社會(huì)的以上效果，既是走可持續(xù)發(fā)展道路，構(gòu)建和諧社會(huì)的要求，也是今后對(duì)任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提出的基本要求要求，也是今后對(duì)任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提出的基本要求今后的產(chǎn)品是否節(jié)能環(huán)保，將會(huì)是其能否生存的關(guān)鍵因素之一集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)（2）通道設(shè)計(jì)輸入/輸出通道：計(jì)算機(jī)與外界交換信息的部件主要類型有：數(shù)字量和

28、模擬量數(shù)字量輸入通道組成： 電平轉(zhuǎn)換 去抖動(dòng) 抗干擾數(shù)字量輸出通道組成： 功率驅(qū)動(dòng)集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng) 模擬量輸入通道組成： 標(biāo)度變換 濾波 隔離 電平轉(zhuǎn)換 線性化處理 采樣、保持 A/D轉(zhuǎn)換 放大 模擬量輸出通道組成： 由D/A轉(zhuǎn)換器 放大器將模擬量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)值，之將模擬量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)值，之間的關(guān)系就是間的關(guān)系就是標(biāo)度變換標(biāo)度變換 集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)光電耦合器注意事項(xiàng)1 由于一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的接口芯片大都采用TTL電平，不能直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。通常需要在它們之間加一級(jí)驅(qū)動(dòng)器，例如7406和7407cVpV6047KA220VDi作用？作用？集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)光電耦合器注意事

29、項(xiàng)2 光電耦合器的輸入、輸出端必須各自使用獨(dú)立的電源和地。否則外部干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)電源和地串到系統(tǒng)中，失去隔離作用。端端入入輸輸端端出出輸輸U(kuò)ccUc+電源電源2電源電源1集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)國(guó)外的INTOUCH、FIX、WINCC、LOGVIEW；國(guó)內(nèi)眾多自動(dòng)化集成商開(kāi)發(fā)研制的如：北京亞控的組態(tài)王，西安協(xié)同的SYNALL，北京中泰MCGS、北京力控等較流行的組態(tài)軟件較流行的組態(tài)軟件集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)一、光電隔離電路設(shè)計(jì)作用：防止干擾電平轉(zhuǎn)換提高驅(qū)動(dòng)電平轉(zhuǎn)換組成：發(fā)光二極管光敏三極管1.發(fā)光二極管2.光敏三極管輸入信號(hào)（來(lái)自微機(jī)）（去執(zhí)行系統(tǒng)）輸出信號(hào)去微機(jī)來(lái)自機(jī)械系統(tǒng)GGVc+5vVc+

30、12vVc+5vR1R1R2R274LS04a)b)發(fā)光二極管發(fā)光二極管光敏三極管光敏三極管輸出輸出輸入輸入集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)（2）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但串聯(lián)R消耗能量降低放大功率；電感較大使電路對(duì)脈沖反應(yīng)較慢,輸出波形差。主要用于轉(zhuǎn)速要求不高的小型步進(jìn)電機(jī)控制。單單電電壓壓功功率率放放大大電電路路iL作用？作用？集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（L298）集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)特點(diǎn)：僅在脈沖開(kāi)始時(shí)接通高壓電源，其余時(shí)間僅接通低壓電源供電。具有特點(diǎn)：僅在脈沖開(kāi)始時(shí)接通高壓電源，其余時(shí)間僅接通低壓電源供電。具有功效高、電流上升率高、高速運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，但波形陡有時(shí)存在過(guò)沖現(xiàn)象，諧

31、功效高、電流上升率高、高速運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，但波形陡有時(shí)存在過(guò)沖現(xiàn)象，諧波豐富，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。波豐富，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。 高低壓功率放大器高低壓功率放大器集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)恒流源恒流源功率放大器功率放大器特點(diǎn)：在較低的電壓上有特點(diǎn)：在較低的電壓上有一定的上升率，因而可用一定的上升率，因而可用在較高頻率的驅(qū)動(dòng)上。由在較高頻率的驅(qū)動(dòng)上。由于電源電壓較低，功耗將于電源電壓較低，功耗將減小，效率有所提高。由減小，效率有所提高。由于恒流源管工作在放大區(qū)，于恒流源管工作在放大區(qū)，管壓降較大，功耗較大，管壓降較大，功耗較大，必須注意散熱必須注意散熱 斬波恒流功率放大電路斬波恒流功率放大電路U1

32、特點(diǎn)：去掉了特點(diǎn)：去掉了限流電阻，效限流電阻，效率顯著提高，率顯著提高，并利用高壓給并利用高壓給W W儲(chǔ)能，從而儲(chǔ)能，從而使步進(jìn)電機(jī)的使步進(jìn)電機(jī)的輸出加大，運(yùn)輸出加大，運(yùn)行頻率得以提行頻率得以提高高（5）調(diào)頻調(diào)壓功放電路 步進(jìn)電機(jī)繞組電路上沖值隨著工作頻率升高而降低。 為此，低速運(yùn)行采用低壓，高速時(shí)采用高壓歸納與演繹什么是歸納？歸納（gun），漢語(yǔ)詞語(yǔ)， 從部分到整體，從特殊到一般，從個(gè)別到普遍的推理。是指從許多個(gè)別的事物中概括出一般性概念、原則或結(jié)論的思維方法。什么是演繹？演繹，有展現(xiàn)、表現(xiàn)、推演等含義，從一些假設(shè)的命題出發(fā)，運(yùn)用邏輯的規(guī)則，導(dǎo)出另一命題的過(guò)程。演繹方法：就是從普遍性的理論知

33、識(shí)出發(fā)，去認(rèn)識(shí)個(gè)別的、特殊的現(xiàn)象的一種邏輯推理方法機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù) 檢測(cè)傳感技術(shù)檢測(cè)傳感技術(shù) 信息處理技術(shù)信息處理技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 精密機(jī)械技術(shù)精密機(jī)械技術(shù) 系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)每種技術(shù)都是一種專每種技術(shù)都是一種專門的學(xué)科。我們只能門的學(xué)科。我們只能取其對(duì)機(jī)械有用的部取其對(duì)機(jī)械有用的部分，達(dá)到能用的層次。分，達(dá)到能用的層次。集美大學(xué)機(jī)械學(xué)院鄭東強(qiáng)各中執(zhí)行元件的特點(diǎn)對(duì)比種類種類特點(diǎn)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)電電氣氣式式 可用可用商業(yè)電源商業(yè)電源；有；有交流直流之分；注意交流直流之分；注意使用電壓和功率。使用電壓和功率。 易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制；易實(shí)易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制；易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)定位伺服定位伺服；響應(yīng)快、；響應(yīng)快、體積小、無(wú)污染。體積小、無(wú)污染。 瞬時(shí)輸出功率大；瞬時(shí)輸出功率大；過(guò)載差過(guò)載差；一旦卡；一旦卡死，會(huì)引起燒毀事故；受外界噪音死