机电一体化技术及应用.doc.docx

机电一体化技术及应用.doc

第一篇：机电一体化技术及应用.doc第1章绪论第一节机电一体化的定义1、机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称，并把柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）等先进制造技术的生产线和制造过程也包括在内，发展了机电一体化的含义。2、机电一体化包括六大共性关键技术：精密机械技术、伺服驱动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术。3、名词解释：机电一体化产品在机械产品的基础上应用微电子技术和计算机技术产生出来的新一代的机电产品。第二节机电一体化系统的基本功能要素及相应功能1.机械本体机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。2.动力部分功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统的正常运行。机电一体化的显著特征之一，是用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出。3.传感检测部分功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并装换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。其功能通常由专门的传感器和仪器仪表完成。4.执行部分功能是根据控制和指令完成所要求的动作。执行部分是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。它将输入的各种形式的能量转换为机械能。5.驱动部分功能是在控制信息作用下，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。6.控制与信息处理部分功能是将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行部分，控制整个系统有目的地运行，并达到预期的性能。控制与信息处理单元一般由计算机、可编程控制器（PLC）、数控装置以及逻辑电路A/D与的、D/A转换、I/O接口和计算机外部设备等组成。7.接口一是交换；二是放大；三是传递。机电一体化系统的组成及工作原理第三节机电一体化的相关技术（六大方面）1．机械技术：是机电一体化的基础2．传感检测技术：是机电一体化系统的感觉器官3．信息处理技术：包括信息的交换、存取、运算、判断和决策。机电一体化主要采用工业4．自动控制5.伺服传动技术6.系统总体技术第2章机械传动与支承技术机械系统是机电一体化系统的基本要素，主要用于执行机构、传动机构、支承部件。第一节机械系统数学模型的建立1．机械移动系统机械移动系统的基本元件是质量、阻尼器和弹簧。第二节机械传动系统的特性、影响机电一体化系统中传动链的动力学性能的因素：（1）负载的变化（2）传动链惯性（3）传动链固有频率（4）间隙、摩擦、润滑和温升2．机械传动系统的特性（公式—选择）P22-23(1)阻尼线性阻尼下的振动为实模态，非线性阻尼下的振动为复模态阻尼比§=C/2√mkc:粘性阻尼系数m—系统的质量k—系统的刚度（2）刚度对于伺服系统的失动量来说，系统的刚度越大，失动量越小。对于伺服系统的稳定性来说，刚度对开环系统的稳定性没有影响，而对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。（3）谐振频率（4）间隙（1）齿轮传动的齿侧间隙的消除1)刚性消隙法2）柔性消隙法3）丝杠螺母间隙的调整垫片式调隙机构、螺纹式调隙机构、齿差式调隙机构第三节机械传动装置齿轮传动使用最多的原因是：瞬时传动比为常数、传动精确、强度大、能承受重载、结构紧凑、摩擦力小、效率高。谐波齿轮减速器原理若将钢轮固定，外装柔性轴承4的波发生器凸轮3装入柔轮2中，是原形为圆环形的柔轮产生弹性变形，柔轮两端的齿与钢轮的齿完全脱开，长袖与短袖间的齿测逐渐齿入齿出。与一般齿轮传动相比有下列特点(1)传动比大单级50~500多级可达3000以上（2）承载能力大（3）传动精度高（4）齿侧间隙小（5）结构简单、体积小、重量轻第四节回转运动支承主要由滚动轴承、动压轴承、静压轴承、磁轴承等承担。直线运动轴承主要是指直线运动导轨副起作用是保证各零件之间的相对位置和相对运动精度。机电一体化系统常用的直线运动支承有滑动导轨滚动导轨液体和气体静压导轨第三章检测技术第一节传感器的性能（1）静态特性指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性。（2）动态特性传感器的使用原则1）足够容量2）与测量或控制系统的匹配性好，装换灵敏度高3）精度适当且稳定性高4）反应速度快，工作可靠性好5）适用性和适应性强6）使用经济第二节光栅由标尺光栅和指标光栅组成。是位移监测器，特点精确高、响应速度快、和量程范围大。P=0.001mm把摩尔条纹调大10mm则放大倍数相当于1000倍感应同步器是一种应用电磁传感器原理制造的高精度检测元件，直线式和圆盘式。分别检测位移和转角。第三节光电式速度传感器是由装在被测轴上的带缝隙圆盘、光电器件、和