第一篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)資料(DOC)

A“機(jī)電一體化”是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)等各相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新形式，是電子技術(shù)向機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域滲透過程中逐漸形成的一個(gè)新概念。關(guān)于“機(jī)電一體化”(Mechatronics)這個(gè)名詞的起源，說法很多。

較為人們所接受的含義： “機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引用微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱” 機(jī)電一體化的目的是提高系統(tǒng)(產(chǎn)品)高附加價(jià)值化，即多功能化、高效率化、高可靠性化、省材料省能源化，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕、薄、短、小巧化方向發(fā)展，不斷滿足人們生活的多樣化需求和生產(chǎn)的省力化、自動(dòng)化需求。

優(yōu)先發(fā)展的機(jī)電一體化領(lǐng)域必須同時(shí)具備下述幾個(gè)條件：①短期或中期普遍需要；②具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益 ；③具備或經(jīng)過短期努力能具備必需的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)；④社會(huì)效益十分顯著的領(lǐng)域。

6大共性關(guān)鍵技術(shù)：1.檢測(cè)傳感技術(shù)，檢測(cè)傳感器屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的檢測(cè)傳感元件。2.信息（信息處理）技術(shù)，信息技術(shù)包括信息的輸入、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)和輸出技術(shù)。3自動(dòng)控制技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷、校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等技術(shù)。4.伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要是執(zhí)行元件中的一些技術(shù)問題。5.精密機(jī)械技術(shù)，機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)精密機(jī)械提出的新要求有：減輕重量、縮小體積、提高精密、提高剛度、改善動(dòng)態(tài)性能等。6.系統(tǒng)總體技術(shù)，系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，將總體分解成若干功能單元，找出能完成各個(gè)功能的技術(shù)方案，再把功能與技術(shù)方案組合成方案進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。

機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）由

機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電動(dòng)機(jī))，五個(gè)子系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)的五種內(nèi)部功能：1.主功能： 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能。2.動(dòng)力功能： 向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。3.計(jì)測(cè)功能： 對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息進(jìn)行檢測(cè)與計(jì)算處理的功能。4.控制功能： 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)施 “目的功能”。5.構(gòu)造功能 ：使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。

廣義接口功能有兩種：1.變換調(diào)整功能、調(diào)整2.輸入/輸出。

根據(jù)接口的變換、調(diào)整功能，可將接口分成以下四種： 1)零接口。不進(jìn)行任何變換和調(diào)整、輸出即為輸入等，僅起連接作用的接口，稱為零接口。例如輸送管、接插頭、接插座、接線柱、傳動(dòng)軸、導(dǎo)線、電纜等。2）無源接口。只用無源要素進(jìn)行變換、調(diào)整的接口，稱為無源接口。例如齒輪減速器、進(jìn)給絲杠、變壓器、可變電阻器以及透鏡等。3)有源接口。含有有源要素、主動(dòng)進(jìn)行匹配的接口，稱為有源接口。例如電磁離合器、放大器、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器以及力矩變換器等。4)智能接口。含有微處理器，可進(jìn)行程序編制或可適應(yīng)性地改變接口條件的接口，稱為智能接口。例如自動(dòng)變速裝置，通用輸入／輸出LSI(8255等通用I/O)、GP-IB總線、STD總線等。

根據(jù)輸入／輸出功能可分成以下四種廣義接口：1）機(jī)械接口2）物理接口 3）信息接口

4）環(huán)境接口。

工業(yè)三大要素 物質(zhì)、能量和信息

機(jī)電一體化對(duì)三大要素的三大效果省能源，省資源，智能化

機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)的考慮方法：1)機(jī)電互補(bǔ)法又稱取代法。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng))中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。2）結(jié)合(融合)法，它是將各組成要素有機(jī)結(jié)合為一體構(gòu)成專用或通用的功能部件(子系統(tǒng))，其要素之間機(jī)電參數(shù)的有機(jī)匹配比較充分。3）組合法，它是將結(jié)合法制成的功能部件(子系統(tǒng))、功能模塊，像積木那樣組合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)（品），故稱組合法。

機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類型：1）開發(fā)性設(shè)計(jì)，它是沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理和要求，設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品或系統(tǒng)。2)適應(yīng)性設(shè)計(jì)，它是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價(jià)值。3)變異性設(shè)計(jì)，它是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求。

B設(shè)計(jì)主要從以下幾方面采取措施：1)采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件；2)縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支承剛度； 3)選用最佳傳動(dòng)比，以達(dá)到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，盡可能提高加速能力；4)縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動(dòng)間隙、減少支承變形的措施； 5)改進(jìn)支承及架體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高剛性、減少振動(dòng)、降低噪聲。

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不斷適應(yīng)新的技術(shù)要求。具體講有三個(gè)方面：1)精密化，—對(duì)某種特定的機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）來說，應(yīng)根據(jù)其性能的需要提出適當(dāng)?shù)木芏纫蟆ｋm然不是越精密越好，但由于要適應(yīng)產(chǎn)品的高定位精度等性能的要求，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密度要求也越來越高。2)高速化，—產(chǎn)品工作效率的高低，直接與機(jī)械傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。因此，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)的要求。3)小型化、輕量化，—隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)精密化、高速化的發(fā)展，必然要求其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的小型、輕量化，以提高運(yùn)動(dòng)靈敏度(快速響應(yīng)性)、減小沖擊、降低能耗。為與微電子部件的微型化相適應(yīng)，也要盡可能做到使機(jī)械傳動(dòng)部件短小輕薄化。

絲桿和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況，有一下類型：1.螺母固定，絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)；2絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母移動(dòng)；3.螺母轉(zhuǎn)動(dòng)、絲桿移動(dòng)；4絲桿固定、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)。

絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式及選擇方法是：(1)螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)如圖2—2a所示，該傳動(dòng)形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲杠軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動(dòng)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。但其軸向尺寸不宜太長(zhǎng)，否則剛性較差。因此只適用于行程較小的場(chǎng)合。(2)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母移動(dòng)如圖2-2b所示，該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好。適用于工作行程較大的場(chǎng)合。(3)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)、絲杠移動(dòng)如圖2_2c所示，該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。(4)絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)如圖2—2d所示，該傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但在多數(shù)情況下使用極不方便，故很少應(yīng)用。此外，還有差動(dòng)傳動(dòng)方式，其傳動(dòng)原理如圖2_3所示。該方式的絲杠上有基本導(dǎo)程(或螺距)不同的(如L01、L02)兩段螺紋，其旋向相同。當(dāng)絲杠2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可動(dòng)螺母1的移動(dòng)距離s=n(L01-L02)(n為絲杠轉(zhuǎn)速)，如果兩基本導(dǎo)程的大小相差較少，則可獲得較小的位移s。因此，這種傳動(dòng)方式多用于各種微動(dòng)機(jī)構(gòu)中。

滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型可以從螺紋滾道的截面形狀、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。

滾珠的循環(huán)方式有：滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。外循環(huán)---外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。從結(jié)構(gòu)上看，外循環(huán)有以下三種形式：1）螺旋槽式2）插管式3)端蓋式 精度等級(jí)：根據(jù)GB/T17587.3-1998（與ISO 3408-3：1992同）標(biāo)準(zhǔn)，將滾珠絲杠副的精度分成為1、2、3、4、5、7、10共七個(gè)等級(jí)，最高級(jí)為1級(jí)，最低級(jí)為10級(jí)。

推薦采用的精度等級(jí)：數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床和精密儀器等用于開環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求可選用1、2、3級(jí)，一般動(dòng)力傳動(dòng)可選4、5級(jí)，全閉環(huán)系統(tǒng)可選2、3、4級(jí)。

滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊：(1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式，(2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式，(3)雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式，（4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式，（5）單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式。

滾珠絲桿副支承方式的選擇：1之承方式：1)單推-單推式，2)雙推-雙推式，3)雙推-簡(jiǎn)支式4)雙推-自由式。2制動(dòng)裝置。

各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則：1.重量最輕原則。2.輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則3.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則.綜合上述，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)上述的原則并結(jié)合實(shí)際情況的可行性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、結(jié)構(gòu)尺寸和傳動(dòng)精度提出適當(dāng)要求。具體來講有一下幾點(diǎn)：1，對(duì)于要求體積小、重量輕的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)可用重量最輕原則。2.對(duì)于要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、起停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的伺服系統(tǒng)的減速齒輪系，可按最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和總轉(zhuǎn)角誤差最小的原則來處理。對(duì)于變負(fù)載的傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)的各級(jí)傳動(dòng)比最好采用不可約的比數(shù)，避免同期齒合以降低噪聲和振動(dòng)。3.對(duì)于提高傳動(dòng)精度和減小回程誤差為主的傳動(dòng)齒輪系，可按總轉(zhuǎn)角誤差最小原則。對(duì)于增速傳動(dòng)，由于增速時(shí)容易破環(huán)傳動(dòng)齒輪系工作的平穩(wěn)性，應(yīng)在開始幾級(jí)就增速，并且要求每級(jí)增速比最好大于1：3，以利于增加輪系剛度、減小傳動(dòng)誤差。4.對(duì)較大傳動(dòng)比傳動(dòng)的齒輪系，往往需要將定軸輪系和行星輪系巧妙結(jié)合為混合輪系。對(duì)于相當(dāng)大的傳動(dòng)比，并且要求傳動(dòng)精度與傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、體積小、重量輕時(shí)，可選用新型的諧波齒輪傳動(dòng)。

齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法：1，圓柱齒輪傳動(dòng)：偏心套（軸）調(diào)整法，軸向墊片調(diào)整法，雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。

圓形導(dǎo)軌：此類導(dǎo)軌制造方便，外圓采用磨削，內(nèi)孔經(jīng)過珩磨，可達(dá)到精密配合，但磨損后很難調(diào)整和補(bǔ)償間隙。圓柱形導(dǎo)軌有兩個(gè)自由度，適用于同時(shí)作直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的地方。若要限制轉(zhuǎn)動(dòng)。可在圓柱表面開鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩，亦可采用雙圓柱導(dǎo)軌。圓柱導(dǎo)軌用于承受軸向載荷的場(chǎng)合。

2-19.設(shè)有一諧波齒輪減速器，其減速比為100，柔輪齒數(shù)為100 答：根據(jù)公式:iHr=Zr/(zr-zg)可知: 當(dāng)iHr=100時(shí),Zg=99,（但一般剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多，所以舍去）當(dāng)iHr=-100時(shí),Zg=101;故該諧波減速器的剛輪齒數(shù)為101,（柔輪）輸出軸方向與（波發(fā)生器）輸入軸轉(zhuǎn)向相反。(提示：一般來說，剛輪僅比柔輪多幾個(gè)齒；剛輪固定時(shí)，柔輪與輸出軸固聯(lián)；柔輪固定時(shí)，剛輪與輸出軸固聯(lián)，兩種情況下，波發(fā)生器均與輸入軸固聯(lián))C．執(zhí)行元件的種類及特點(diǎn)：1.電氣式執(zhí)行元件，包括控制用電動(dòng)機(jī)(步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、DC和AC伺服電動(dòng)機(jī))、靜電電動(dòng)機(jī)、磁致伸縮器件、壓電元件、超聲波電動(dòng)機(jī)以及電磁鐵等。其中，利用電磁力的電動(dòng)機(jī)和電磁鐵，因其實(shí)用、易得而成為常用的執(zhí)行元件。對(duì)控制用電動(dòng)機(jī)的性能除了要求穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)性能之外，還要求具有良好的加速、減速性能和伺服性能等動(dòng)態(tài)性能以及頻繁使用時(shí)的適應(yīng)性和便于維修性能。2.液壓式執(zhí)行元件，主要包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)的油缸、回轉(zhuǎn)油缸、液壓馬達(dá)等，其中油缸占絕大多數(shù)。目前，世界上已開發(fā)了各種數(shù)字式液壓式執(zhí)行元件，例如電-液伺服馬達(dá)和電-液步進(jìn)馬達(dá)，這些電-液式馬達(dá)的最大優(yōu)點(diǎn)是比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大，可以直接驅(qū)動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)矩/慣量比大，過載能力強(qiáng)，適合于重載的高加減速驅(qū)動(dòng)。3.氣壓式執(zhí)行元件，氣壓式執(zhí)行元件除了用壓縮空氣作工作介質(zhì)外，與液壓式執(zhí)行元件無什么區(qū)別。具有代表性的氣壓執(zhí)行元件有氣缸、氣壓馬達(dá)等。氣壓驅(qū)動(dòng)雖可得到較大的驅(qū)動(dòng)力、行程和速度，但由于空氣粘性差，具有可壓縮性，故不能在定位精度較高的場(chǎng)合使用。

對(duì)執(zhí)行元件的基本要求：1.慣量小、動(dòng)力大

2.體積小、重量輕，既要縮小執(zhí)行元件的體積、減輕重量，同時(shí)又要增大其動(dòng)力，故通常用執(zhí)行元件的單位重量所能達(dá)到的輸出功率或比功率，即用功率密度 或比功率密度來評(píng)價(jià)這項(xiàng)指標(biāo)。設(shè)執(zhí)行元件的重量為G，則功率密度 為 P/G。比功率密度為(T2/J)/G。3.便于維修、安裝，執(zhí)行元件最好不需要維修。無刷DC及AC伺服電動(dòng)機(jī)就是走向無維修的一例。4.宜于微機(jī)控制，根據(jù)這個(gè)要求，用微機(jī)控制最方便的是電氣式執(zhí)行元件。因此機(jī)電一體化系統(tǒng)所用執(zhí)行元件的主流是電氣式，其次是液壓式和氣壓式(在驅(qū)動(dòng)接口中需要增加電-液或電-氣變換環(huán)節(jié))。內(nèi)燃機(jī)定位運(yùn)動(dòng)的微機(jī)控制較難，故通常僅被用于交通運(yùn)輸機(jī)械。

對(duì)控制用電動(dòng)機(jī)的基本要求：

開環(huán)系統(tǒng)：步進(jìn)電機(jī)。半閉環(huán)，閉環(huán)系統(tǒng)：伺服電動(dòng)機(jī)。

D簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)的工作原理：其定子有六個(gè)均勻分布的磁極，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)磁極組成一相，即有A-A1、B-B1、C-C1三相，磁極上繞有勵(lì)磁繞組。假定轉(zhuǎn)子具有均勻分布的四個(gè)齒，當(dāng)A、B、C三個(gè)磁極的繞組依次通電時(shí)，則：A、B、C三對(duì)磁極依次產(chǎn)生磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)距角大小的計(jì)算方法：步距角的大小與通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)，其大小可用下式計(jì)算：步距角＝360°／(z m)式中 z-轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m-運(yùn)行拍數(shù)，通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即m=KN(N為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍時(shí)K＝1，雙拍時(shí)K＝2)。步進(jìn)電機(jī)也可以制成四相、五相、六相或更多的相數(shù)，以減小步距角并改善步進(jìn)電機(jī)的性能。-說明CPU,MC,與MCS的關(guān)系：微處理機(jī)簡(jiǎn)稱CPU。它是一個(gè)大規(guī)模集成電路(LSI)器件或超大規(guī)模集成電路(VLSI)器件，器件中有數(shù)據(jù)通道、多個(gè)寄存器、控制邏輯和運(yùn)算邏輯部件，有的器件還含有時(shí)鐘電路，為器件的工作提供定時(shí)信號(hào)。微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱MC。它是以微處理機(jī)(CPU)為中心，加上只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、輸入／輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計(jì)算機(jī)。上述微處理機(jī)、微型計(jì)算機(jī)都是從硬件角度定義的，而計(jì)算機(jī)的使用離不開軟件支持。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備、系統(tǒng)總線接口的微型計(jì)算機(jī)稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱MCS。

微機(jī)選用要點(diǎn)：不同領(lǐng)域可選用不同品種、不同檔次的微機(jī)。生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化、機(jī)床自動(dòng)化、數(shù)控機(jī)床一般應(yīng)用8位或16位微機(jī)系統(tǒng)，特別是控制系統(tǒng)與被控對(duì)象分離時(shí)，可使用單板機(jī)、多板機(jī)微機(jī)系統(tǒng)。像家用電器、商用產(chǎn)品，計(jì)算機(jī)一般裝在產(chǎn)品內(nèi)，故應(yīng)采用單片機(jī)或微處理器。然而，這類產(chǎn)品處理速度不高、處理數(shù)據(jù)量不大、處理過程又不太復(fù)雜，故主要采用4位或8位微機(jī)。在要求很高的實(shí)時(shí)控制及復(fù)雜的過程控制、高速運(yùn)算及大量數(shù)據(jù)處理等場(chǎng)合，如智能機(jī)器人、導(dǎo)航系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)應(yīng)主要使用16位與32位微機(jī)。對(duì)一般的工業(yè)控制設(shè)備及機(jī)電產(chǎn)品、汽車機(jī)電一體化控制、智能儀表、計(jì)算機(jī)外設(shè)控制、磅秤自動(dòng)化、交通與能源管理等，多采用8位機(jī)。換句話說，4位機(jī)常用于較簡(jiǎn)單、規(guī)模較小的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，16位與32位機(jī)及64位機(jī)主要用于較復(fù)雜的大系統(tǒng)，8位機(jī)則用于中等規(guī)模的系統(tǒng)。由于單片機(jī)的迅速發(fā)展，它的功能更強(qiáng)，性能更完善，逐漸滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的要求，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，不但用于簡(jiǎn)單小系統(tǒng)，而且不斷被復(fù)雜大系統(tǒng)所采用。

說明光電耦合器的光電隔離原理：控制輸出時(shí)，從上圖a可知，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓。當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入，如上圖b所示。當(dāng)然，光電耦合器還有其他連接方式，以實(shí)現(xiàn)不同要求的電平或極性轉(zhuǎn)換

E．MC/FMC/FMS/FA/CIMS的含義是什么：MC：加工中心；FMC：柔性制造單元；FMS：柔性制造系統(tǒng)；FA:

CIMS：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。F．計(jì)算：

系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法：1.PID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)，2.調(diào)節(jié)作用分析，3.速度反饋校正

可靠性設(shè)計(jì)：所謂可靠性，是指“產(chǎn)品(或系統(tǒng))在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”。“完成規(guī)定功能”就是能夠連續(xù)地保持產(chǎn)品(或系統(tǒng))的工作能力，使各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定值。

保證系統(tǒng)（產(chǎn)品）可靠性的方法：

自動(dòng)控制：在系統(tǒng)(產(chǎn)品)設(shè)計(jì)中，利用機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)(產(chǎn)品)具有自適應(yīng)、自調(diào)整、自診斷甚至自修復(fù)的功能，可以大大提高系統(tǒng)(產(chǎn)品)的可靠性。這是因?yàn)樽赃m應(yīng)和自調(diào)整等自動(dòng)化技術(shù)，能使機(jī)器具有適應(yīng)工作條件經(jīng)常變化的功能(對(duì)外界的作用作出反應(yīng))，以及恢復(fù)喪失了的工作能力的功能，使系統(tǒng)(產(chǎn)品)不僅具有完成規(guī)定功能的能力，而且能夠長(zhǎng)時(shí)期地保持這種能力，不必?fù)?dān)心外界影響，也不必?fù)?dān)心系統(tǒng)(產(chǎn)品)本身在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生故障。（2）冗余技術(shù)。冗余技術(shù)又稱儲(chǔ)備技術(shù)。它是利用系統(tǒng)的并聯(lián)模型來提高系統(tǒng)(產(chǎn)品)可靠性的一種手段。冗余有工作冗余和后備冗余兩類。工作冗余：又稱工作儲(chǔ)備或掩蔽儲(chǔ)備，是一種兩個(gè)或兩個(gè)以上單元并行工作的并聯(lián)模型。平時(shí)，由各個(gè)單元平均負(fù)擔(dān)工作應(yīng)力，因此工作能力有冗余。只有當(dāng)所有的單元都失效時(shí)系統(tǒng)才失效，如果還有任何一個(gè)單元未失效，系統(tǒng)就可靠地工作，不過這個(gè)單元要負(fù)擔(dān)額定的全部工作應(yīng)力。后備冗余：又稱非工作儲(chǔ)備或待機(jī)儲(chǔ)備。平時(shí)只需一個(gè)單元工作，另一個(gè)單元是冗余的，用于待機(jī)備用。這種系統(tǒng)必須設(shè)置失效檢測(cè)與轉(zhuǎn)換裝置，不斷檢測(cè)工作單元的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)失效就啟動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，用后備單元代替失效的工作單元。（3）診斷技術(shù)。從本質(zhì)上來看，診斷技術(shù)是一種檢測(cè)技術(shù)，用來取得有關(guān)系統(tǒng)(產(chǎn)品)中產(chǎn)生的失效(故障)類型和失效位置信息。它的任務(wù)有兩個(gè)：一是出現(xiàn)故障時(shí)，迅速確定故障的種類和位置，以便及時(shí)修復(fù)；二是在故障尚未發(fā)生時(shí)，確定產(chǎn)品中有關(guān)元器件距離極限狀態(tài)的程度，查明系統(tǒng)(產(chǎn)品)工作能力下降的原因，以便采取維護(hù)措施或進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，防止發(fā)生故障。診斷的過程是：首先對(duì)診斷對(duì)象進(jìn)行特定的測(cè)試，取得診斷信號(hào)(輸出參數(shù))，再從診斷信號(hào)中分離出能表征故障種類和位置的異常性信號(hào)，即癥兆；最后將癥兆與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比較，確定故障的種類和故障位置。測(cè)試：通常有兩種測(cè)試，一是在故障出現(xiàn)之后，為了迅速確定故障的種類和位置，對(duì)診斷對(duì)象進(jìn)行的試驗(yàn)性測(cè)試，這時(shí)診斷對(duì)象處于非工作狀態(tài)，這種情況稱為診斷測(cè)

試；二是在故障發(fā)生之前，診斷對(duì)象處于工作狀態(tài)，為了預(yù)測(cè)故障或及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障而進(jìn)行的在線測(cè)試，這種情況稱為故障監(jiān)測(cè)。癥兆：癥兆是有助于判斷故障種類和故障位置的異常性診斷信號(hào)，可分為直接癥兆和間接癥兆兩類。直接癥兆是在檢測(cè)產(chǎn)品整機(jī)的輸出參數(shù)或可能出現(xiàn)故障的元、部件的輸出參數(shù)時(shí)，取得的異常性診斷信號(hào)。例如，系統(tǒng)(產(chǎn)品)的主要性能參數(shù)異常或有關(guān)機(jī)械零件的磨損量、變形量等參數(shù)變化的信號(hào)。間接癥兆是從那些與系統(tǒng)(產(chǎn)品)工作能力存在函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)中取出的異常性診斷信號(hào)。例如，系統(tǒng)(產(chǎn)品)的音響信號(hào)、溫度變化、潤(rùn)滑油中的磨損產(chǎn)物、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)(幅頻特性)等，都可作為取得間接癥兆的信號(hào)。采用間接癥兆進(jìn)行診斷的主要優(yōu)點(diǎn)是，可以在系統(tǒng)(產(chǎn)品)處于工作狀態(tài)及不作任何拆卸的情況下,評(píng)價(jià)產(chǎn)品的工作能力。其缺點(diǎn)是，間接癥兆與系統(tǒng)(產(chǎn)品)輸出信號(hào)之間往往存在某種隨機(jī)關(guān)系，此外，一些干擾因素也會(huì)影響間接癥兆的有效性。盡管如此，間接癥兆在診斷技術(shù)中還是得到了廣泛應(yīng)用。診斷：診斷就是將測(cè)試取得的診斷信號(hào)與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比較，或利用事先確定的癥兆與故障之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來確定故障的種類與部位。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)是根據(jù)系統(tǒng)(產(chǎn)品)或元、部件輸出參數(shù)的極限值來設(shè)定的。癥兆與故障之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可根據(jù)理論分析或模擬仿真試驗(yàn)來建立，這種關(guān)系用列表形式來表示時(shí)，稱為故障診斷表，有時(shí)稱為故障字典。前面簡(jiǎn)述了保證系統(tǒng)(產(chǎn)品)可靠性的方法，其中裕度法主要是一種改進(jìn)硬件的措施，自動(dòng)控制法以及冗余技術(shù)和診斷技術(shù)是用硬件、軟件或兩者結(jié)合來保證系統(tǒng)(產(chǎn)品)可靠性的措施。

干擾和抗干擾措施：（1)干擾源。一般來說，在機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）中，用專用或通用微型計(jì)算機(jī)組成的控制器，其硬件經(jīng)過篩選和老化處理，可靠性非常高，平均無故障工作時(shí)間較長(zhǎng)，因此，引起控制器故障(失效)的原因多半不在于其本身，而在于從各種渠道進(jìn)入控制器的干擾信號(hào)。下圖表示干擾信號(hào)進(jìn)入控制器的各種渠道。這些渠道可分為兩大類型：一是傳導(dǎo)型，通過各種線路傳入控制器，包括供電干擾、強(qiáng)電干擾和接地干擾等；二是輻射型，通過空間感應(yīng)進(jìn)入控制器，包括電磁干擾和靜電干擾等。供電干擾：控制器一般都配備有專用的直流穩(wěn)壓電源，即使如此，從交流供電網(wǎng)傳來的干擾信號(hào)仍然可能影響電源電壓的穩(wěn)定性，并可能經(jīng)過整流電源竄入控制器。這些干擾信號(hào)主要來源于附近大容量用電設(shè)備的負(fù)載變化和開、停時(shí)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)。這些設(shè)備在起動(dòng)時(shí)使電網(wǎng)電壓瞬時(shí)降低，在停止時(shí)又產(chǎn)生過電壓和沖擊電流。此外，雷電感應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。供電電網(wǎng)對(duì)控制器的另一種干擾是斷電或瞬時(shí)斷電，這將引起數(shù)據(jù)丟失或程序紊亂。強(qiáng)電干擾：驅(qū)動(dòng)電路中的強(qiáng)電元件如繼電器、電磁鐵和接觸器等感性負(fù)載，在斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生過電壓和沖擊電流。這些干擾信號(hào)不僅影響驅(qū)動(dòng)電路本身，還會(huì)通過電磁感應(yīng)干擾其他信號(hào)線路。這種強(qiáng)電干擾信號(hào)能通過外部接口通道影響控制器內(nèi)部I/O接口的狀態(tài)，并通過I/O接口進(jìn)入控制器。接地干擾：接地干擾是由于接地不當(dāng)、形成接地環(huán)路產(chǎn)生的。下圖為接地環(huán)路的兩種典型情況。圖a是由于接地點(diǎn)遠(yuǎn)而形成的環(huán)路，因?yàn)椴煌恢玫慕拥攸c(diǎn)一般不可能電位相同，因此形成圖中所示的地電位差；圖b是采用公用地線串聯(lián)接地而形成的環(huán)路，由于各設(shè)備負(fù)載不平衡、過載或漏電等原因，可能在設(shè)備之間形成電位差；無論哪種情況形成的電位差，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)顯著的電流而干擾電路的低電平。輻射干擾：如果在控制系統(tǒng)附近存在磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)或電磁波輻射源，就可能通過空間感應(yīng)，直接干擾系統(tǒng)中的各設(shè)備(控制器、驅(qū)動(dòng)接口、轉(zhuǎn)換接口等)和導(dǎo)線，使其中的電平發(fā)生變化，或產(chǎn)生脈沖干擾信號(hào)。系統(tǒng)附近或系統(tǒng)中的感性負(fù)載是最常見的干擾源，它的開、停會(huì)引起電磁場(chǎng)的急劇變化，其觸點(diǎn)的火花放電也會(huì)產(chǎn)生高頻輻射。人體和處于浮動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備都可能帶有靜電，甚至可能積累很高的電壓。在靜電場(chǎng)中，導(dǎo)體表面的不同部位會(huì)感應(yīng)出不同的電荷，或?qū)w上原有的電荷經(jīng)感應(yīng)而重新分配，這些都將干擾控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2)抗干擾措施。用來抑制上述各種干擾信號(hào)的產(chǎn)生或防止干擾信號(hào)危害的抗干擾措施，既有針對(duì)各種干擾源的性質(zhì)和部位而采取的措施，也有從全局出發(fā)而采取的提高產(chǎn)品可靠性的措施。

供電系統(tǒng)的抗于擾措施：針對(duì)交流供電網(wǎng)絡(luò)這個(gè)干擾源所采取的抗干擾措施主要是穩(wěn)(穩(wěn)壓)、濾(濾波)、隔(隔離)。

增加電子交流穩(wěn)壓器：在直流穩(wěn)壓電源的交流進(jìn)線側(cè)增加電子交流穩(wěn)壓器、用來穩(wěn)定220V單向交流進(jìn)線電壓，可以進(jìn)一步提高電源電壓的穩(wěn)定性。

增加低通濾波器，用來濾去電源進(jìn)線中的高頻分量或脈沖電流。

加入隔離變壓器，以阻斷干擾信號(hào)的傳導(dǎo)通路，并抑制干擾信號(hào)的強(qiáng)度。

在可靠性要求很高的地方，可采用不間斷電源(具有備用直流電源)，以解決瞬時(shí)停電或瞬時(shí)電壓降所造成的危害。接口電路的抗干擾措施：在控制器與執(zhí)行元件之間的驅(qū)動(dòng)接口電路中，少不了由弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電的電感性負(fù)載，以及用來通、斷電感負(fù)載的觸點(diǎn)，這些都是產(chǎn)生強(qiáng)電干擾的干擾源。對(duì)于這種干擾，首先是采取吸收的方法抑制其產(chǎn)生，然后采取隔離的方法，阻斷其傳導(dǎo)。這種強(qiáng)電干擾，也會(huì)通過電磁感應(yīng)影響控制器與檢測(cè)傳感器之間的轉(zhuǎn)換接口電路。對(duì)于這種干擾以及從空間感應(yīng)受到的其他輻射干擾，也需采取隔離的辦法，以免通過轉(zhuǎn)換接口進(jìn)入控制器。采用RC電路或二極管和穩(wěn)壓二極管吸收在電感負(fù)載斷開時(shí)產(chǎn)生的過電壓，以消除強(qiáng)電干擾。

采用光隔離措施以防止驅(qū)動(dòng)接口中的強(qiáng)電干擾及其他干擾信號(hào)進(jìn)入控制器。如下圖a所示,GT為光電耦合器，信號(hào)在其中單向傳輸，其輸入端與輸出端之間的寄生電容很小，絕緣電阻又非常大，因此干擾信號(hào)很難從輸出端反饋到輸入端，從而起到隔離作用。

轉(zhuǎn)換接口的隔離：為了防止各種干擾影響由檢測(cè)傳感器傳來的較弱的模擬信號(hào)，通常采用差分式運(yùn)算放大器來隔離干擾信號(hào)，其原理如下圖b所示。這種放大器的輸出信號(hào)決定于兩個(gè)輸入端的電位差，即UP-Ui，而干擾信號(hào)的相位及大小對(duì)兩個(gè)輸入端來說是相同的，因此干擾信號(hào)就被抵消了。

對(duì)于近距離的檢測(cè)傳感器發(fā)出的數(shù)字或脈沖信號(hào)，不必再經(jīng)過放大，可采用下圖c所示的抗干擾電路。由R1和C1組成濾波器，濾去高頻干擾。由于經(jīng)過RC濾波后的脈沖信號(hào)往往有脈動(dòng)和抖動(dòng)，為了改善脈沖前沿，故增加了一級(jí)整形電路。

接地系統(tǒng)的抗干擾措施：要防止從接地系統(tǒng)傳來的干擾，主要方法是切斷接地環(huán)路，通常采用以下措施。

并聯(lián)接地，單點(diǎn)接地，光電隔離。

機(jī)電一體化系統(tǒng)的“失效”與“故障”有何異同：如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效，對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品，也可稱為故障。可見失效(或故障)是一種破壞產(chǎn)品(或系統(tǒng))工作能力系統(tǒng)(產(chǎn)品)完成規(guī)定的功能是相對(duì)于“規(guī)定條件”和“規(guī)定時(shí)間”而言的。“規(guī)定條件”是指使用時(shí)的應(yīng)力條件(工作條件)、環(huán)境條件和存儲(chǔ)時(shí)的存儲(chǔ)條件等，“規(guī)定條件”不同，系統(tǒng)（產(chǎn)品）的可靠性也不同。例如，同一半導(dǎo)體器件，在使用時(shí)要求輸出不同的功率，但不同的溫度和濕度等環(huán)境條件、存儲(chǔ)條件都會(huì)影響其可靠性。“規(guī)定時(shí)間”長(zhǎng)短的不同，系統(tǒng)（產(chǎn)品）的可靠性也不同，一般來說，規(guī)定的時(shí)間越長(zhǎng)、故障越多，可靠性也就越低。的事件，失效(或故障)越頻繁可靠性就越低。

第二篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、動(dòng)力系統(tǒng)（動(dòng)力源）、傳感檢測(cè)系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動(dòng)機(jī)）等五個(gè)子系統(tǒng)組成。

2、系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換（加工、處理）功能；②傳遞（移動(dòng)、輸送）功能；③儲(chǔ)存（保持、積蓄、記錄）功能。

3的變換、調(diào)整功能，可將接口分成四種：1）零接口；2）無源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法通常有：機(jī)電互補(bǔ)法、結(jié)合（融合）法和結(jié)合法。

5擦、低慣量、高強(qiáng)度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆?/p>

6、為達(dá)到上述要求，主要從以下幾個(gè)方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件，如采用滾珠絲杠副、滾動(dòng)導(dǎo)向支承、動(dòng)（靜）壓導(dǎo)向支承等。

2如用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副的傳動(dòng)和支承剛度；采用大扭矩、寬調(diào)速的直流或交流伺服電機(jī)直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；絲杠的支承設(shè)計(jì)中采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。

3的等效動(dòng)慣量，盡可能提高加速能力。

5如選用復(fù)合材料等來提高剛度和強(qiáng)度，減輕重量、縮小體積使結(jié)構(gòu)緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化、高速化和高可靠性化。

第三篇：機(jī)電一體化復(fù)習(xí)資料

第一章

“機(jī)電一體化”是由mechanics（機(jī)械學(xué)）和electronics（電子學(xué)）組合而成的詞。機(jī)電一體化系統(tǒng)包含5個(gè)基本部分：動(dòng)力源、傳感器、控制器、驅(qū)動(dòng)部件、執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的5個(gè)基本功能：提供動(dòng)力與能量、檢測(cè)與計(jì)量、控制、為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)、完成系統(tǒng)功能所必需的動(dòng)作。

機(jī)電一體化設(shè)備的特點(diǎn)：

1.操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作者要求低

2.生產(chǎn)效率高

3.產(chǎn)品的一致性好

4.設(shè)備安全性高

5.設(shè)備維護(hù)成本高

第二章

原動(dòng)力：獨(dú)立于系統(tǒng)之外并為系統(tǒng)提供一切能量。常見的原動(dòng)力有：交流電機(jī)、直流電機(jī)、壓縮空氣和壓力油。

電機(jī)按形式可分為模擬電機(jī)和數(shù)字電機(jī)，常用的交流電機(jī)和直流電機(jī)均屬于模擬電機(jī)，常用的數(shù)字電機(jī)有交流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。

常用的減速器類型有：齒輪減速器、蝸桿減速器、行星齒輪減速器。減速器選用時(shí)，應(yīng)考慮傳動(dòng)比的大小、輸入/輸出軸的空間位置、使用條件以及經(jīng)濟(jì)性等因素。

普通齒輪減速器具有效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是外形尺寸較大，適用于場(chǎng)地空間不受限制、長(zhǎng)期或連續(xù)大功率工作的場(chǎng)合。

蝸桿減速器工作平穩(wěn)，無噪聲，體積小、質(zhì)量輕、機(jī)構(gòu)緊湊，但傳動(dòng)效率低，只適用于中小功率和間歇工作的場(chǎng)合。

行星齒輪減速器傳動(dòng)比范圍大、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，并且可做成輸出/輸入同軸的形式，缺點(diǎn)是某些類型的結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。

直線運(yùn)動(dòng)大多是由電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被驅(qū)動(dòng)件的直線運(yùn)動(dòng)也是勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為線性直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被驅(qū)動(dòng)件的直線運(yùn)動(dòng)為非勻速運(yùn)動(dòng)，稱之為非線性直線運(yùn)動(dòng)。

第三章

傳感器是將特定的物理量按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他形式信號(hào)的器件或裝置。傳感器由敏感元件、傳感元件及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路3部分組成。按輸出信號(hào)的種類可

分為開關(guān)量傳感器、模擬量傳感器和數(shù)字量傳感器。

傳感器的特性是指?jìng)鞲衅鬏敵鲂盘?hào)與輸入信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。

精度是反映自動(dòng)檢測(cè)儀表的測(cè)量準(zhǔn)確度的指標(biāo)，是衡量傳感器質(zhì)量的最重要的指標(biāo)。

靈敏度是指在穩(wěn)定狀態(tài)下，傳感器的輸出量變化值與引起該變化的輸入量變化值之比。

分辨率是指?jìng)鞲衅髂軝z測(cè)出的被測(cè)信號(hào)的最小變化量。

線性度也叫線性度非線性誤差，是指?jìng)鞲衅鲗?shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差和傳感器滿量程輸出的百分比。

遲滯是指?jìng)鞲衅鞯恼蛱匦耘c反向特性不一致的程度。

“霍爾效應(yīng)”：半導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在半導(dǎo)體的兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)使得大小與電流和磁場(chǎng)的乘積成正比。

編碼器屬于數(shù)字傳感器，將角位移或線位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，角度數(shù)字編碼器按照測(cè)量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)可分為絕對(duì)編碼器和增量編碼器。

N位碼盤的分辨率為，能分辨的角度為

測(cè)量精度越高。

熱電偶是將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體的端點(diǎn)焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)存在溫度差是，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

熱電阻正溫度系數(shù)：溫度升高，電阻增加。

熱電阻負(fù)溫度系數(shù)：溫度升高，電阻減小。

正壓電效應(yīng)：壓電材料在受到外力的作用下，在電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷，在外力消除后，電荷消失。

逆壓電效應(yīng)：壓電材料在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場(chǎng)或電壓，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)變形消失。

第四章

主令電器按其功能可分為5類：控制按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、接近開關(guān)、主令控制器。

識(shí)讀電氣原理圖的步驟：先看主電路，后看輔助電路。，位數(shù)N越大，能分辨的角度越小，識(shí)讀電氣接線圖的步驟：1.分析清楚電氣原理圖中主電路和輔助電路所含有的元器件。

2、弄清楚電氣原理圖和接線圖中元器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3、弄清電氣接線圖中導(dǎo)線的根數(shù)和所用導(dǎo)線的具體規(guī)格。

4、根據(jù)電氣接線圖中的線號(hào)研究主電路的線路方向。

5、根據(jù)線號(hào)研究輔助電路的走向。

直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)：

1、直接啟動(dòng)；

2、降壓?jiǎn)?dòng)；

3、電樞回路串電阻啟動(dòng)

直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速：

1、電樞串電阻調(diào)速；

2、電壓調(diào)速；

3、變磁通調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)：

1、能耗制動(dòng)；

2、反接制動(dòng)；

3、回饋制動(dòng)

交流電機(jī)啟動(dòng)：

1、直接啟動(dòng)；

2、降壓?jiǎn)?dòng)；

3、星三角形啟動(dòng)

交流電機(jī)調(diào)速方法：

1、變頻調(diào)速；

2、變極調(diào)速；

3、電磁調(diào)速；

交流電機(jī)制動(dòng)方法：

1、機(jī)械制動(dòng)；

2、電力制動(dòng)

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械角位移的電磁機(jī)械裝置。

步進(jìn)電機(jī)特點(diǎn):

1、步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比；

2、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率成正比；

3、改變通電相序即可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要包括變頻信號(hào)源、脈沖分配器和脈沖放大器3個(gè)部分。

伺服電機(jī)可以把輸入的電壓信號(hào)變換成電機(jī)軸上的角位移和角速度等機(jī)械信號(hào)輸出，改變輸入電壓的大小和方向，就可以改變轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。

第五章

液壓與啟動(dòng)系統(tǒng)的組成：控制元件、執(zhí)行元件、控制調(diào)節(jié)元件、輔助元件、工作介質(zhì)

液壓油為液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)介質(zhì)，選擇時(shí)考慮兩個(gè)性質(zhì)：黏性和可壓縮性

空氣壓縮機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣壓能的轉(zhuǎn)換裝置。

儲(chǔ)氣罐作用：減少空壓機(jī)輸出氣流壓力脈動(dòng)，保證輸出其流動(dòng)的連續(xù)性；作為壓縮空氣瞬間消耗需要的存儲(chǔ)補(bǔ)充之用；儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣，當(dāng)空壓機(jī)停機(jī)或突然停電等故障發(fā)生時(shí)，備急使用；降低空壓機(jī)的啟動(dòng)、停止頻率，其功能相當(dāng)于增大了空壓機(jī)的功率；利用儲(chǔ)氣罐的大表面積散熱使壓縮空氣中的一部分水蒸氣凝結(jié)成水。

干燥器的作用：除去壓縮空氣中的水分和油分，使?jié)窨諝庾兂筛煽諝狻?/p>

第六章

可編程控制器的組成包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入接口和輸出接口。

可編程控制器的編程語言有：指令表、梯形圖與功能塊圖。

PLC的接口電路主要分為兩大類：一類采用光電隔離方式、另一類采用固體繼電器

隔離方式。

可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟如下：

1.深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求

2.確定I/O設(shè)備

3.選擇合適的PLC類型

4.分配I/O點(diǎn)

5.設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序

6.將程序輸入PLC

7.進(jìn)行軟件測(cè)試

8.應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試

9.編制技術(shù)文件

第四篇：機(jī)電一體化復(fù)習(xí)資料

一.概論

1.機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。其包含的技術(shù)：（1）檢測(cè)傳感技術(shù)（2）信息處理技術(shù)（3）自動(dòng)控制技術(shù)（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)（5）精密機(jī)械技術(shù)（6）系統(tǒng)總體技術(shù)

2.機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)（機(jī)構(gòu)）信息處理技術(shù)（計(jì)算機(jī)）動(dòng)力系統(tǒng)（動(dòng)力源）傳感檢測(cè)系統(tǒng)（傳感器）執(zhí)行元件系統(tǒng)（如動(dòng)力機(jī)）五個(gè)子系統(tǒng)組成。

3.伺服系統(tǒng)：全閉環(huán)（通過傳感器直接檢測(cè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行反饋控制的系統(tǒng)）、半閉環(huán)、開環(huán)。

4.廣義的接口功能有兩種：一是變換調(diào)整；另一種是輸入/輸出。

5.（1）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法通常有：機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組合法。其目的是綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)各自的特長(zhǎng)設(shè)計(jì)出最佳的機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）。（2）機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類型：開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變異性設(shè)計(jì)。

復(fù)習(xí)題：一.機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？

1.控制器【控制（信息存儲(chǔ)、處理、傳送）】2.檢測(cè)傳感器【計(jì)測(cè)（信息收集與交換）】3.執(zhí)行元件【驅(qū)動(dòng)（操作）】4動(dòng)力源【提供動(dòng)力（能量）】5.機(jī)構(gòu)【構(gòu)造】

二.工業(yè)三要素指的是什么？P7物質(zhì)、能量和信息。

三.機(jī)電一體化必須具有以下三大目的功能1.變換（加工、處理）功能2.傳遞（移動(dòng)、輸送）功能3.存儲(chǔ)（保持、和蓄、記錄）功能。

第二章

1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)除要求其具有較高的精度外還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。就是說響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。

2.機(jī)械系統(tǒng)一般由減速系統(tǒng)、絲杠螺母副、渦輪蝸桿副等各種線性傳動(dòng)部件以及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支撐部件、旋轉(zhuǎn)支撐部件、軸系及機(jī)架或箱體等組成。

3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不斷適應(yīng)新的技術(shù)要求（1）精密化（2）高速化（3）小型輕量化。

4.根據(jù)絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況，基本傳動(dòng)形式有四種類型：（1）螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)（2）絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)（應(yīng)用最多）（3）螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠移動(dòng)（4）絲杠固定，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)。

5.滾珠絲杠與滑動(dòng)絲杠的區(qū)別是.滾珠絲杠無自鎖。

5.P36與滑動(dòng)絲杠相比,滾珠絲杠副除上述優(yōu)點(diǎn)外,還是有軸向剛度高(通過適當(dāng)預(yù)緊可消除絲杠與螺母之間的軸向間隙)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)精度高,不易磨損,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),但由于不能自鎖,具有傳動(dòng)可逆性，在用做升降機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)需要采取制動(dòng)措施。

6.滾珠的循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)

內(nèi)循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)：滾珠循環(huán)的回路矩，流暢性好，效率高，螺母的徑向尺寸較小，其不足是反向器加工困難，裝配調(diào)整也不方便———反向器式 P27

外循環(huán)：1）螺旋槽式 2）插管式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造但是徑向尺寸較大，彎管端部用做擋珠器比較容易磨損。3）端蓋式

7.滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)：公稱直徑d0 基本導(dǎo)程Ph 行程（）

導(dǎo)程Ph（或螺矩t）指滾珠螺母相對(duì)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)()弧度時(shí)的行程（或螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的思向位移）

公稱導(dǎo)程Ph0通常指用做尺寸標(biāo)識(shí)的導(dǎo)程值P28

8滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊

滾珠絲杠副在此負(fù)載時(shí)，滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形，換向時(shí)其軸向間隙會(huì)引起空回，這種空回是非連續(xù)性既影響傳動(dòng)精度又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，單螺母絲杠副的間隙消除相當(dāng)困難，實(shí)際應(yīng)用中常采用以下幾種預(yù)緊調(diào)整方法：

1）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整方式，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛性好，預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精度定量地進(jìn)行調(diào)整

2）雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整式，特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整可進(jìn)行精密微調(diào)使用中調(diào)整較方便。調(diào)整公式：=n*t1/Z1-n*t2/Z2n齒數(shù)t導(dǎo)程

3）比螺母墊片挏預(yù)緊式，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性高，預(yù)緊可靠但使用中調(diào)整不方便

4）彈簧式自動(dòng)預(yù)緊調(diào)整式：特點(diǎn)：能消除使用過程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向剛度低，適合用于輕載場(chǎng)合。

5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和螺母滾珠過盈預(yù)緊式

9.滾珠絲杠副支承方式的選擇：

1）單推—單推式：特點(diǎn)：軸向剛度高，預(yù)拉伸安裝時(shí)預(yù)緊力較大，但壽命比雙推—雙推式低

2）雙推—雙推式：適合于高剛度，高轉(zhuǎn)速，高精度的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)

3）雙推—簡(jiǎn)支式：雙推端可預(yù)伸拉安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速，傳動(dòng)精度 的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)

4）雙推—自由式：軸的剛度和承載能力低，多用于輕載，低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)P3810．個(gè)傳動(dòng)比的最佳分配原則：（1）重量最輕原則對(duì)于小功率傳動(dòng)系統(tǒng)是各級(jí)傳動(dòng)i1=i2=i3=……=（）即可使傳動(dòng)裝置的重量最輕。對(duì)于大功率各級(jí)傳動(dòng)比一般應(yīng)以“先大后小”的原則處理。（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則：為了提供機(jī)電一體化系統(tǒng)傳遞運(yùn)動(dòng)精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按先小后大的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。（3）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則利用該原則所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)換算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小.（公式：）

11.導(dǎo)軌副的組成：承導(dǎo)件和運(yùn)動(dòng)件組成。按接觸面的摩擦性質(zhì)可分：滑動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌，流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。

12.常見的導(dǎo)軌副截面形式P54組合形式：雙三角形、矩形和矩形組合、三角形和矩形組合、三角形和平面組合、燕尾形導(dǎo)軌及其組合。（1）三角形導(dǎo)軌（2）矩形導(dǎo)軌（3）燕尾形導(dǎo)軌（4）圓形導(dǎo)軌

13.導(dǎo)軌副間隙地調(diào)整P57為了保證導(dǎo)軌正常工作 導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。(1)壓板（2）鑲條法。

第三章

1.什么是執(zhí)行元件：該元件是處于機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與微電子控制系統(tǒng)的接點(diǎn)部位的能量轉(zhuǎn)換部件，它能在微電子控制系統(tǒng)的控制下將各種形式的輸入能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

2.對(duì)執(zhí)行元件的基本要求：（1）慣量小、動(dòng)力大（2）體積小重量輕（3）便于維修安裝（4）易于微機(jī)控制。

執(zhí)行元件種類：電動(dòng)式，液動(dòng)式，全動(dòng)式。

3.對(duì)控制用電機(jī)的基本要求：（1）性能密度大（2）快速性好，即加速轉(zhuǎn)矩大，頻響特性好。（3）位置控制精度高，調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行平穩(wěn)無爬行現(xiàn)象，分辨率高振動(dòng)噪聲小

（4）適應(yīng)起停頻繁的工作要求（5）可靠性高壽命長(zhǎng)。

4.三種電機(jī)的比功率：在額定輸出功率相同的條件下，比功率（），交流伺服電機(jī)得比功

率最高，直流伺服電機(jī)次之步進(jìn)電機(jī)最低。電機(jī)：動(dòng)力用電動(dòng)機(jī)、控制用電動(dòng)機(jī)。

5.DC AC的調(diào)整方法：直流伺服電機(jī)為直流供電，為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和方向，需要對(duì)其直u流電壓的大小和方向進(jìn)行控制。目前常用晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動(dòng)和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)兩種方式。（PWM）脈寬調(diào)制

交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制是交流伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵，可以利用微處理器和計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）對(duì)交流電動(dòng)機(jī)作磁場(chǎng)的矢量控制，從而獲得對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的最佳控制。

6.AC磁場(chǎng)的矢量圖

7.交流伺服電機(jī)的控制方法：(幅值,相位,幅相)控制

8.P103步進(jìn)電機(jī)又稱脈沖電機(jī),它是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換或機(jī)械角位移的執(zhí)行元件

9.步距角:轉(zhuǎn)子沿（順）逆時(shí)針方向一步步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每步轉(zhuǎn)過的角度（轉(zhuǎn)子脈沖轉(zhuǎn)過的角度）。相：定子有個(gè)均勻分布的磁極，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)磁極組成一相。拍：從一相通電接到另一相通電稱一拍。單拍：勵(lì)磁繞組依次單獨(dú)通電運(yùn)行。雙拍：兩相勵(lì)磁繞組同時(shí)通電。

10.步進(jìn)電機(jī)的步距角越小,意味著它所能達(dá)到的位置精度越高,通常的步距角是1.5度或0.75度

步距角的大小,=360度 /(zm)Z：齒數(shù) m：相*單或雙拍，轉(zhuǎn)速v=60f/mz 步距角大小與通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)。

11.步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性：1分辨率，2靜態(tài)特性，3動(dòng)態(tài)特性

12.負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與啟動(dòng)頻率的關(guān)系：隨著負(fù)載的增加，起動(dòng)頻率也會(huì)降低

13.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量及頻率就可精確控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速

14.細(xì)分驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，這種得一個(gè)步距角細(xì)分面若干步的驅(qū)動(dòng)方法稱為細(xì)分驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)：在不改動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下能使步進(jìn)電機(jī)角減小，能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，提高勻速性，并能減弱或消除振蕩，但細(xì)分后的步距角精度不高，功率放大紅色動(dòng)電路也相應(yīng)復(fù)雜。

15。無累積誤差

第四章

1.專用與通用的抉擇：專用控制系統(tǒng)適合于大批量生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品。對(duì)于多品種中小批量生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品來說，由于還在不斷改進(jìn)，結(jié)構(gòu)還不十分穩(wěn)定，特別是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造時(shí)采用通用控制系統(tǒng)比較合理。

2.硬件與軟件的權(quán)衡：動(dòng)算與判斷處理等，適宜用軟件來實(shí)現(xiàn)，而在大多數(shù)情況下，對(duì)于某種功能來說，既可用硬件來實(shí)現(xiàn)又可用軟件來實(shí)現(xiàn)

3.總線類型：由數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。

總線的組成:

4.8086有兩種工作模式：最大（MN/MX接地）和最小（MN/MX接+5V電壓）工作模式。

5.讀圖4.7（1）8086最高訪問20位，有16個(gè)拐角，分時(shí)發(fā)出一次16一次鎖存4尋址空間64K。（2）74LS374為地址鎖存器 兩片74LS245收發(fā)器作為16位數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器。

6.RAM ROM的區(qū)別：RAM存取速度快，隨機(jī)存儲(chǔ)器。ROM只讀存儲(chǔ)器。

7.總線驅(qū)動(dòng)的作用：當(dāng)總線上所掛芯片的數(shù)目較多時(shí)，必須加總線驅(qū)動(dòng)器來提高總線的驅(qū)動(dòng)

能力，否則將使系統(tǒng)的可靠性大大降低，甚至不能正常工作。

8.I/O接口硬件電路的組成：主要由地址譯碼器，I/O讀碼譯碼和I/O接口芯片組成。

9.I/O尋址方法（p152）由指定控制字來規(guī)定各端口的工作狀態(tài)，將此控制字送入控制寄存器后，即可規(guī)定各端口的輸入輸出。

10.實(shí)現(xiàn)片選的方法（1）邏輯電路法（2）譯碼器

11.LED顯示方法：動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種。當(dāng)顯示位數(shù)很少時(shí)采用靜態(tài)法，當(dāng)顯示所需的I/O太多一般采用動(dòng)態(tài)顯示法。（動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器）

12.CPU外部連接光電隔離電路及作用

為了防止強(qiáng)電干擾以及他干擾信號(hào)通過I/O控制電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)影響其工作，通常的辦法是首先采用濾波吸收，抑制干擾信號(hào)的產(chǎn)生，然后采用光電隔離的辦法，使微機(jī)與強(qiáng)電部件不共地。阻斷干擾信號(hào)的傳導(dǎo)，光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成。作用：1）可將輸入與輸出央兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電。2）可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換3)提高驅(qū)動(dòng)能力

12。PLC可編程邏輯控制器P172

13。檢測(cè)傳感器的分類與基本要求

傳感器是將被檢測(cè)對(duì)象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?hào)的一種變換器

傳感器按輸出性能分為：開關(guān)型，模擬型，數(shù)字型

14。校準(zhǔn)：用戶在使用前或在使用過程中或擱置一段時(shí)間后再使用時(shí)必須對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)或作必要的調(diào)整與修正。以保證其測(cè)量精度這個(gè)測(cè)的過程就是校準(zhǔn)

第五章

機(jī)電一體化系統(tǒng)操作過程的控制目的有兩個(gè)，其一些根據(jù)操作條件的變化制定最佳操作方案，其二是對(duì)操作過程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制，提高控制性能，實(shí)現(xiàn)規(guī)定的目的功能

第七章

P.I.D調(diào)節(jié)是指(P表示比例,I表示積分,D表示微分)

PID調(diào)節(jié)器控制作用三種基本形式:比例作用,積分作用,微分作用.P調(diào)節(jié)缺點(diǎn)：存在誤差，干擾較大，慣性也較大的系統(tǒng)不宜采用單純的比例調(diào)節(jié)器。I調(diào)節(jié)：可以減少或消除誤差，但積分調(diào)節(jié)反應(yīng)慢。

PI調(diào)節(jié)：比例積分調(diào)節(jié)克服了單純比例環(huán)節(jié)有調(diào)節(jié)誤差的缺點(diǎn)又避免了積分環(huán)節(jié)反應(yīng)慢的弱點(diǎn)，既改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能又改善其動(dòng)態(tài)性能。

PID調(diào)節(jié)：不但能改善系統(tǒng)穩(wěn)定性能也能改善起動(dòng)態(tài)性能，噪聲大或響應(yīng)快的系統(tǒng)不適用。

第八章

數(shù)控機(jī)電一體化改選考慮什么?

傳統(tǒng)機(jī)床機(jī)電一體化的改造方法有兩種：一是以微機(jī)為中心設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，另一種是采用標(biāo)準(zhǔn)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)作為主要控制裝置。

第五篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)講稿

項(xiàng)目一 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與部件選擇

1.1無級(jí)變速傳動(dòng)鏈

1.1.1機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足的基本要求

機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)因機(jī)床的類型、性能、規(guī)格尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求一也不一樣。在設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行分析，一般應(yīng)滿足下述基本要求:(1)滿足機(jī)床使用性能要求。

首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)(對(duì)于主傳動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，則有足夠的每分鐘雙行程數(shù)范圍及變速級(jí)數(shù));傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，操作方便靈活、迅速、安全可靠等。(2)滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力要求。

主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動(dòng)效率。

1.1.2數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)分類

機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)可按以下不同的特征來分類:(1)按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類型可分為交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中又可分為單速交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種。調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)又有多速交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和無級(jí)調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。無級(jí)調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)通常采用變頻調(diào)速的原理。(2)按傳動(dòng)裝置類型可分為機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置、電氣傳動(dòng)裝置及其組合。(3)按變速的連續(xù)性可分為分級(jí)變速傳動(dòng)和無級(jí)變速傳動(dòng)(此部分在下面詳細(xì)介紹)。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)要求有較大的調(diào)速范圍，以保證在加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用無級(jí)變速系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下四種配置方式:(1)主軸電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。

如圖2一1(a)所示，電動(dòng)機(jī)軸與主軸用聯(lián)軸器連接，這種方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱和主軸結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸影響較大。目前，多采用交流伺服電動(dòng)機(jī)，它的功率很大，但輸出功率與實(shí)際消耗的功率保持同步，效率很高。(2)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒形帶帶動(dòng)主軸。

如圖1一1(b)所示，電動(dòng)機(jī)將其運(yùn)動(dòng)經(jīng)同步齒形帶以定比傳動(dòng)傳遞給主軸。由于輸出扭矩較小，這種傳動(dòng)方式主要用于小型數(shù)控機(jī)床低扭矩特性要求的主軸，可以減小傳動(dòng)中的振動(dòng)和噪聲。

(3)電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪變速傳動(dòng)主軸。

如圖1一1(c)所示，主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)二級(jí)齒輪傳動(dòng)變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉(zhuǎn)速，從而使之實(shí)現(xiàn)分段無級(jí)變速，這種方式在大、中型數(shù)控機(jī)床中采用較多。經(jīng)過齒輪傳動(dòng)降速后，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩可以擴(kuò)大，以滿足主軸低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出扭矩大的特性要求。一部分小型數(shù)控機(jī)床一也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的扭矩。(4)電主軸。

如圖1一1(d)所示，將調(diào)速電動(dòng)機(jī)與主軸合成一體(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸即機(jī)床主軸)，其優(yōu)點(diǎn)是主軸部件結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、質(zhì)量輕、慣量小，且可提高調(diào)速電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特性;其缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)發(fā)熱易引起熱變形。1.1.3無級(jí)變速傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì) 無級(jí)變速傳動(dòng)鏈可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以得到最有利的切削速度;能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于實(shí)現(xiàn)變速自動(dòng)化;能在負(fù)載下變速，便于車削大端面時(shí)保持恒定的切削速度，以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。無級(jí)變速傳動(dòng)可由機(jī)械摩擦無級(jí)變速器、液壓無級(jí)變速器和電氣無級(jí)變速器來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械摩擦無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠，常用于中、小型車床、銑床等主傳動(dòng)系統(tǒng)中。液壓無級(jí)變速器傳動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)動(dòng)換向沖擊小，易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，常用于主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，如磨床、拉床、刨床等機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)中。電氣無級(jí)變速器有由直流電動(dòng)機(jī)或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的兩種，由于它可以大大簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速、連續(xù)變速和負(fù)載下變速，故其應(yīng)用越來越)’一泛，尤其在數(shù)控機(jī)床上目前幾乎全都采用電氣無級(jí)變速器。

數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)廣泛采用無級(jí)變速傳動(dòng)，這不僅能使其在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇到合理的切削速度，而且還能在運(yùn)轉(zhuǎn)中自動(dòng)變速。無級(jí)變速系統(tǒng)有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機(jī)床一般采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的電氣無級(jí)變速。由于數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍較寬，一般情況下單靠調(diào)速電動(dòng)機(jī)無法滿足;另一方面調(diào)速電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩特性一也難以直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求安全匹配。因此，需要在無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)之后串聯(lián)機(jī)械分級(jí)變速傳動(dòng)，以滿足調(diào)速范圍和功率、轉(zhuǎn)矩特性的要求。(1)無級(jí)變速裝置的分類。

機(jī)床主傳動(dòng)中常用的無級(jí)變速裝置有三類:變速電動(dòng)機(jī)、機(jī)械無級(jí)變速裝置和液壓無級(jí)變速裝置。

1)變速電動(dòng)機(jī)。

機(jī)床上常用的變速電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，它們?cè)陬~定轉(zhuǎn)速以上為恒功率變速，通常變速范圍僅為2 ~3;額定轉(zhuǎn)速以下為恒定轉(zhuǎn)矩變速，調(diào)整范圍很大，變速范圍可達(dá)30甚至更大。上述功率和轉(zhuǎn)矩特性一般不能滿足機(jī)床的使用要求。為了擴(kuò)大恒功率變速范圍，可在變速電動(dòng)機(jī)和主軸之間串連一個(gè)分級(jí)變速箱。變速電動(dòng)機(jī)I’一泛用于數(shù)控機(jī)床和大型機(jī)床中。

2)機(jī)械無級(jí)變速裝置。

機(jī)械無級(jí)變速裝置有柯普(Koop)型、行星錐輪型、分離錐輪鋼環(huán)型和寬帶型等多種結(jié)構(gòu)，它們都是利用摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的，通過連續(xù)地改變摩擦傳動(dòng)副工作半徑來實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。由于它的變速范圍小，多數(shù)是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)，通常較少單獨(dú)使用，而是與分級(jí)變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，以擴(kuò)大變速范圍。機(jī)械無級(jí)變速器應(yīng)用于要求功率和變速范圍較小的中、小型車型、銑床等機(jī)床的主傳動(dòng)中，更多的是用于進(jìn)給變速傳動(dòng)中。

3)液壓無級(jí)變速裝置。

液壓無級(jí)變速裝置通過改變單位時(shí)間內(nèi)輸入液壓缸或液動(dòng)機(jī)中液體的油量來實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。它的特點(diǎn)是變速范圍較大，變速方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，在運(yùn)動(dòng)換向時(shí)沖擊小;易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和自動(dòng)化。液壓無級(jí)變速裝置常用在主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床中，如刨床、拉床等。(2)無級(jí)變速裝置與機(jī)械分級(jí)變速機(jī)構(gòu)的串聯(lián)。在無級(jí)變速系統(tǒng)裝置單獨(dú)使用時(shí)，其調(diào)速范圍都較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代通用機(jī)床變速范圍的要求。因此，常常將無級(jí)變速裝置與機(jī)械分級(jí)變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)，以擴(kuò)大其變速范圍。(3)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速。

機(jī)床上常用的無級(jí)變速機(jī)構(gòu)為直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)是采用調(diào)壓和調(diào)磁方式來得到主軸所需轉(zhuǎn)速的。直流電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速是用調(diào)節(jié)磁場(chǎng)電流(簡(jiǎn)稱調(diào)磁)的辦法來調(diào)速的，屬于恒功率調(diào)速;從額定轉(zhuǎn)速向下至最低轉(zhuǎn)速是用調(diào)節(jié)電樞電壓(簡(jiǎn)稱調(diào)壓)的辦法來調(diào)速的，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。通常，直流電動(dòng)機(jī)的恒功率變速范圍較小，僅為2~4，而恒轉(zhuǎn)矩變速范圍很大，可達(dá)幾十，甚至超過100。交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)靠調(diào)節(jié)供電頻率的方式來調(diào)速，所以其常被稱為調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)。通常額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速氣max為恒定功率，變速范圍為3~5;額定轉(zhuǎn)速至最低轉(zhuǎn)速氣為恒轉(zhuǎn)矩，變速范圍為幾十，甚至超100。直流和交流電動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩特性如圖1-2所示。

交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)由于體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、沒有電刷且能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動(dòng)機(jī)高，故磨損和故障也少。現(xiàn)在在中、小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)已占優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用一也更加廣泛。伺服電動(dòng)機(jī)和脈沖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)都是恒轉(zhuǎn)矩的，而且功率不大，所 以只能用于直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。基于上述分析可知，如果直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器，例如龍門刨床工作臺(tái)(主運(yùn)動(dòng))或立式車床刀架(進(jìn)給運(yùn)動(dòng))，可直接利用調(diào)速電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍，用電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)或通過定比減速齒輪拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1.2主傳動(dòng)系統(tǒng)分析

數(shù)控車床用于加工回轉(zhuǎn)體零件。它集中了臥式車床、轉(zhuǎn)塔車床、多刀車床、仿形車床、自動(dòng)和半自動(dòng)車床的功能，是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較廣泛的品種之一。下面以一個(gè)典型數(shù)控車床C K3263 B為例說明如何分析數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)，圖1一4所示為C K3263 B主傳動(dòng)系統(tǒng)。主電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶輪副和四速變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)主軸，其傳動(dòng)路線表達(dá)式是

擬定轉(zhuǎn)速圖如圖2-5所示，從圖中可知，主軸共得到四段轉(zhuǎn)速:

1.3 車床數(shù)控化改裝主傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

將06140臥式車床改造成用MCS-51系列單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。將原來的主傳動(dòng)系統(tǒng)改裝為主變速系統(tǒng)。一般的臥式車床在改裝為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床時(shí)，主傳動(dòng)系統(tǒng)和變速操縱機(jī)構(gòu)是不動(dòng)的，可利用暫停指令進(jìn)行手動(dòng)變速換擋，然后再繼續(xù)加工。如果要提高機(jī)床的自動(dòng)化程度或者所加工工件的直徑相差較大，在加工過程中需要自動(dòng)變速時(shí)，可考慮設(shè)置加工過程中的自動(dòng)變速裝置，本任務(wù)即后一種情況。

將機(jī)械主傳動(dòng)系統(tǒng)改裝為自動(dòng)變速裝置的幾種方案說明見下文介紹。1.采用多速電動(dòng)機(jī)改裝

目前采用多速電動(dòng)機(jī)對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改裝，一般是將主電動(dòng)機(jī)更換為雙速或四速電動(dòng)機(jī)，由微機(jī)系統(tǒng)信號(hào)自動(dòng)控制切換電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣做的好處是機(jī)床性能良好，主傳動(dòng)鏈改裝量較少，但多速電動(dòng)機(jī)的功率是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電動(dòng)機(jī)功率要選的大一些，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的尺寸一也大，因此還要增加一套電動(dòng)機(jī)變速系統(tǒng)。2.主變速系統(tǒng)改裝

對(duì)主軸箱內(nèi)變速系統(tǒng)進(jìn)行改裝，一般是將滑移齒輪變速改為電磁離合變速。這種變速機(jī)構(gòu)仍為有級(jí)變速，一般變速級(jí)數(shù)不超過四級(jí)。3.采用直流主軸電動(dòng)機(jī)或交流主軸電動(dòng)機(jī)改裝

改裝后，機(jī)床主軸由直流主軸電動(dòng)機(jī)(或交流主軸電動(dòng)機(jī))通過皮帶直接帶動(dòng)，并通過電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。

采用直流主軸電動(dòng)機(jī)或交流主軸電動(dòng)機(jī)改裝，其改裝成本高，但效果好，能獲得滿意的速度，而且由于傳動(dòng)鏈中沒有齒輪，故噪聲很小。另外在改裝中要注意，主軸電動(dòng)機(jī)的選擇要與進(jìn)給系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)配套，以利于使用CNC系統(tǒng)。圖1-5所示為本任務(wù)改裝后的主傳動(dòng)系統(tǒng)示意。拆下原操縱手柄，裝上齒輪2;以一個(gè)180 W的交流小電動(dòng)機(jī)8通過蝸輪副7和齒輪3, 2將運(yùn)動(dòng)傳給手柄軸1，帶動(dòng)主軸箱內(nèi)的撥叉和滑塊進(jìn)行變速。另外將手柄軸接長(zhǎng)，在接長(zhǎng)軸4上安裝帶單個(gè)壓塊6的圓盤，并在附加的機(jī)殼上固定一個(gè)裝有6個(gè)微動(dòng)開關(guān)的圓盤5, 6個(gè)微動(dòng)開關(guān)的位置與6級(jí)變速擋位對(duì)應(yīng)。當(dāng)手柄軸帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓塊6依次壓下6個(gè)微動(dòng)開關(guān)，發(fā)出6個(gè)不同信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)通過對(duì)電路信號(hào)的識(shí)別來控制變速。

自動(dòng)變速過程如下:當(dāng)變速電動(dòng)機(jī)接到S指令后，便開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)裝置使手柄軸帶動(dòng)撥叉滑塊使變速齒輪移位。與此同時(shí)，在速度繼電器的控制下，主電動(dòng)機(jī)低速點(diǎn)動(dòng)，以便滑移齒輪順利地進(jìn)人嚙合位片。當(dāng)壓塊壓下的觸點(diǎn)信號(hào)與數(shù)控系統(tǒng)S指令信號(hào)相符時(shí)，小電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)變速完成。這種方案保留了原主軸箱的結(jié)構(gòu)，改裝量小，但只適合于06140型車床。

1.3.2主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 1.明確已知條件，草擬轉(zhuǎn)速圖 擬定轉(zhuǎn)速圖的一般步驟如下:(i)確定變速組數(shù)及各變速組的傳動(dòng)副數(shù);(2)安排變速組的傳動(dòng)順序，擬定結(jié)構(gòu)式(網(wǎng));(3)分配傳動(dòng)副傳動(dòng)比.繪制轉(zhuǎn)涼圖 2.齒輪齒數(shù)的確定

齒輪的齒數(shù)取決于傳動(dòng)比和徑向尺寸要求。在同一變速組中，若模數(shù)相同且不采用變位齒輪，則傳動(dòng)副的齒數(shù)和相同;若模數(shù)不同，則齒數(shù)和S與模數(shù)m,成反比，即:

對(duì)于三聯(lián)滑移齒輪，當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪且模數(shù)相同時(shí)，最大齒輪與次大齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于4，以避免滑移過程中的齒頂干涉。

當(dāng)傳動(dòng)比i采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，齒數(shù)和S及小齒輪齒數(shù)可以從表1一1中查得。

1.4 實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備

1.項(xiàng)目任務(wù)單

項(xiàng)日任務(wù)單見附錄二。2.項(xiàng)目要求

學(xué)完基礎(chǔ)知識(shí)及實(shí)例后，學(xué)生自主分析數(shù)控車床主軸箱實(shí)物，熟悉內(nèi)部組成，然后分組制訂設(shè)計(jì)方案，方案合格后，開始具體設(shè)計(jì)。3.儀器與設(shè)備(1)CAK4085數(shù)控車床6(2)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》若干。(3)扳手、鉗子、直尺。4.實(shí)訓(xùn)步驟

(1)學(xué)生分組，并在現(xiàn)場(chǎng)分析數(shù)控車床主軸箱實(shí)物。(2)學(xué)生分組，制定任務(wù)實(shí)施方案。

(3)根據(jù)任務(wù)實(shí)施方案，學(xué)生將任務(wù)實(shí)施過程填入記錄表1一2中。1.4.2項(xiàng)目評(píng)價(jià)

項(xiàng)日的整體評(píng)價(jià)如表1-3所示。

圖1一1數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的配置方式

圖1-2直流和交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩特性

圖1-4 CK3263B主傳動(dòng)系統(tǒng)

圖1-5改裝后主傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖

表1一1常見傳動(dòng)比的適用齒數(shù)

表1一2項(xiàng)目實(shí)施過程記錄表

表1-3項(xiàng)目評(píng)價(jià)表

項(xiàng)目二數(shù)控車床導(dǎo)軌副設(shè)計(jì) 2.1.1導(dǎo)軌副設(shè)計(jì)步驟

(1)根據(jù)已知的工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型，常見導(dǎo)軌形式見表2-1.(2)選擇導(dǎo)軌截面形狀與組合方式。常見導(dǎo)軌截面形狀見表2一2。1)雙三角形導(dǎo)軌。如圖2-1所示，雙三角形導(dǎo)軌導(dǎo)向性和精度保持性都很高，磨損后能自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量。兩條三角形導(dǎo)軌副同時(shí)起支撐和導(dǎo)向作用，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，故接觸剛度好。但由于超定位，加工、檢驗(yàn)、維修都較困難，而且當(dāng)量摩擦系數(shù)也高，因此適于精度高的場(chǎng)合。例如絲杠車床、單柱坐標(biāo)鎖床的導(dǎo)軌副等。2)雙矩形導(dǎo)軌。

如圖2一2所示，雙矩形導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比雙三角形導(dǎo)軌低，承載能力強(qiáng)，加工、檢驗(yàn)、維修都較方便，因此被廣泛使用，例如數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌副。雙矩形導(dǎo)軌承載面和導(dǎo)向面是分開的，存在側(cè)向間隙，必須用鑲條調(diào)節(jié)。

如圖2一2(a)所示，用兩外側(cè)面做導(dǎo)向面時(shí)，間距大、熱變形大、間隙大，因而導(dǎo)向精度低、承載能力大;如圖2-2(b)所示，以內(nèi)外側(cè)面做導(dǎo)向面時(shí)，間距小、熱變形小、間隙小，因而導(dǎo)向精度高、易獲得較高的平行度;如圖2一2(c)所示，用兩內(nèi)側(cè)面做導(dǎo)向面時(shí)，由于導(dǎo)軌面對(duì)稱分布在導(dǎo)軌中部，當(dāng)傳動(dòng)件位于對(duì)稱中心線上時(shí)，避免了由于牽引力與導(dǎo)向中心線不合而引起的偏轉(zhuǎn)，不致在改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)引起位置誤差，故導(dǎo)向精度高。3)三角形與矩形組合。

如圖2-3(a)和圖2-3(b)所示，三角形與矩形組合導(dǎo)軌兼有三角形導(dǎo)軌的良好導(dǎo)向性及矩形導(dǎo)軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點(diǎn)，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。其缺點(diǎn)是三角形導(dǎo)軌比矩形導(dǎo)軌磨損快，易造成磨損不均勻，磨損后又不能通過調(diào)節(jié)來補(bǔ)償，故對(duì)位置精度有影響。

三角形與矩形組合導(dǎo)軌兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛使用，例如車床、磨床、龍門刨床、龍門銑床、滾齒機(jī)、坐標(biāo)鎖床的導(dǎo)軌副等。4)雙燕尾形導(dǎo)軌。

如圖2一4(a)所示，它的高度較小，可以承受顛覆力矩，是閉式導(dǎo)軌中接觸面最少的一種結(jié)構(gòu)。間隙調(diào)整方便，用一根鑲條就可以調(diào)節(jié)各接觸面的間隙。這種導(dǎo)軌剛度較差，加工、檢驗(yàn)、維修都不大方便，適用于受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的場(chǎng)合，例如牛頭刨床和插床的滑枕導(dǎo)軌、升降臺(tái)銑床的床身導(dǎo)軌、車床刀架導(dǎo)軌副和儀表機(jī)床導(dǎo)軌等。5)矩形與燕尾形導(dǎo)軌組合。

如圖2一4(b)所示，由于它兼有調(diào)整方便、能承受較大力矩的優(yōu)點(diǎn)，故多用于橫梁、立柱和搖臂的導(dǎo)軌副。6)雙圓柱導(dǎo)軌組合。圓柱導(dǎo)軌具有制造方便、不宜積存較大切屑的優(yōu)點(diǎn)，但間隙難以調(diào)整，磨損后一也不易補(bǔ)償，因此適用于移動(dòng)件只受軸向力的場(chǎng)合，例如攻螺紋機(jī)、機(jī)械手的導(dǎo)軌副等。(3)通過計(jì)算選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1)計(jì)算額定動(dòng)載荷Ca’(單位N)。

式中: KW—負(fù)荷系數(shù)，按表2一3選取;KH----硬度系數(shù)，按表2一4選取;KT—溫度系數(shù)，按表2一5選取;KC—接觸系數(shù)，按表2一6選取;K—壽命系數(shù)，一般取K=50;2)依據(jù) 的原則，選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。(4)其他參數(shù)選擇。1)導(dǎo)軌材料選擇。

鑄鐵耐磨性好，熱穩(wěn)定性高，減振性好，成本低，易于加工，在滑動(dòng)導(dǎo)軌中應(yīng)用廣泛。淬硬的鋼導(dǎo)軌耐磨性好。鑲裝塑料導(dǎo)軌具有耐磨性好，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)接近，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗振性好，抗撕傷能力強(qiáng)，工作范圍廣，成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。在選材時(shí)，支撐導(dǎo)件與運(yùn)動(dòng)件應(yīng)選不同的材料，其熱處理的方式一也有所不同。2)調(diào)整裝置。

導(dǎo)軌工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生間隙，間隙過小會(huì)增加摩擦阻力，間隙過大會(huì)降低導(dǎo)向精度，所以應(yīng)選擇合適的調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整。例如滑動(dòng)導(dǎo)軌副采用壓板和鑲條兩種方法調(diào)整。①鑲條。

鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面能正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)，常用的有平鑲條和楔形鑲條兩種。

平鑲條如圖2一5所示，它是靠調(diào)整螺釘1移動(dòng)鑲條2的位置來調(diào)整間隙的，圖2一5(c)所示為在間隙調(diào)整好后，再用螺釘3將鑲條2緊固。平鑲條調(diào)整方便，制造容易，圖2一5(a)和圖2一5(b)所示的鑲條較薄，而且只在與螺釘接觸的幾個(gè)點(diǎn)上受力，容易變形，剛度較低，日前較少使用。楔形鑲條如圖2一6所示，鑲條的兩個(gè)面分別與動(dòng)導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌均勻接觸，所以比平鑲條剛度高，但加工較困難。

楔形鑲條的斜度為1 : 100一1:40,鑲條越長(zhǎng)，斜度應(yīng)越小，以免兩端厚度相差太大。如圖2一6(a)所示的調(diào)整方法是用調(diào)節(jié)螺釘1帶動(dòng)鑲條2做縱向移動(dòng)以調(diào)節(jié)間隙。鑲條上的溝槽a在刮配好后加工，這種方法構(gòu)造簡(jiǎn)單，但螺釘頭凸肩和鑲條上溝槽之間的間隙會(huì)引起鑲條在運(yùn)動(dòng)中竄動(dòng)。圖2一6(b)所示為從兩端用螺釘3和5調(diào)節(jié)，避免了鑲條4的竄動(dòng)，性能較好。圖2一6(c)所示為通過螺釘6和螺母7調(diào)節(jié)，鑲條8上的圓孔在刮配好后加工，這種調(diào)節(jié)方法方便，且能防止鑲條8的竄動(dòng)，但其縱向尺寸較長(zhǎng)。②壓板。

壓板用來調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受的顛覆力矩，如圖2一7所示。

2.2.1選擇導(dǎo)軌副

1.確定最大載荷F-max 已知作用在單滑座上的最大載荷Fmax，滑座數(shù)M=4，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷(與絲杠軸線平行)Ff= 1 401 N，工作臺(tái)受到橫向的載荷(與絲杠軸線垂直)F-n= 337 N ,工作臺(tái)受到垂直方向的載荷(與工作臺(tái)面垂直)Fe=512 N，移動(dòng)部件總重量G =736 N。單滑塊所受的最大垂直

2.確定額定工作時(shí)間壽命孔 要求該導(dǎo)軌副每天開機(jī)6h，每年工作300個(gè)工作日，且工作8年以上，則額定工作時(shí)間壽命:

3.確定行程長(zhǎng)度系數(shù)TS 要求單向行程長(zhǎng)度LS = 0.52m，每分鐘往返次數(shù)為3，則額定行程長(zhǎng)度系數(shù): 4.計(jì)算額定動(dòng)載荷Ca’(單位為N)要求工作溫度不超過120 0C，工作速度為40 m/min，滾道表面硬度取60 HRC。由前面的計(jì)算結(jié)果得額定工作時(shí)間壽命Th = 14 400 h。則:

表2一7為JSA一KL型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副(寬型螺孔)尺寸參數(shù)，圖2一8所示為其外形圖;表28 JSA-ZL型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副尺寸參數(shù)

表2-9項(xiàng)目實(shí)施過程記錄表

表2-10項(xiàng)目評(píng)價(jià)表

項(xiàng)目三 簡(jiǎn)易機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作

3.1.1設(shè)計(jì)原則

一方面，在保證產(chǎn)品完成規(guī)定功能的前提下，通過對(duì)構(gòu)成各子系統(tǒng)的方案進(jìn)行優(yōu)化組合，降低成本，使系統(tǒng)功能平穩(wěn)、準(zhǔn)確、快速，以滿足用戶的要求。機(jī)電一體化產(chǎn)品的主要特征是自動(dòng)化操作，功能是產(chǎn)品的生命，只有功能可靠，產(chǎn)品才具有價(jià)值。另一方面，要使功能達(dá)到最佳，機(jī)械子系統(tǒng)、電子信息處理子系統(tǒng)、動(dòng)力子系統(tǒng)、傳感檢測(cè)子系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)5部分構(gòu)成要素的匹配、相互協(xié)調(diào)和相互補(bǔ)充也極為重要。而通過降低成本，并且使系統(tǒng)功能達(dá)到穩(wěn)、準(zhǔn)、快，又增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.1.2設(shè)計(jì)工作流程

一個(gè)全新的機(jī)電一體化產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)和開發(fā)過程大體可以分為產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)三個(gè)階段。1.產(chǎn)品規(guī)劃階段

產(chǎn)品規(guī)劃包括需求分析、市場(chǎng)預(yù)測(cè)和技術(shù)可行性分析，最后確定設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)制約條件，提出設(shè)計(jì)要求，并將其作為設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和決策的依據(jù)。(1)需求分析。

需求分析從需求識(shí)別開始，認(rèn)識(shí)需求是一種創(chuàng)造性工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深人實(shí)際，細(xì)致觀察，敏銳捕捉市場(chǎng)的需求，并及時(shí)完成產(chǎn)品的開發(fā)和試制工作。(2)市場(chǎng)預(yù)測(cè)。

市場(chǎng)預(yù)測(cè)是產(chǎn)品的前期調(diào)研工作，調(diào)研內(nèi)容主要有以下三方面: 1)面向用戶的產(chǎn)品市場(chǎng)調(diào)研:主要有產(chǎn)品銷售對(duì)象的可能銷售量，用戶對(duì)產(chǎn)品的功能、性能、質(zhì)量、使用維護(hù)、包裝及價(jià)格等方面的要求。此外，還應(yīng)了解競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的種類、優(yōu)缺點(diǎn)和市場(chǎng)占有率等情況。

2)面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)調(diào)研:主要有行業(yè)和專業(yè)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，相關(guān)理論的研究成果和新材料、新器件的發(fā)展動(dòng)態(tài)，競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)、競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)分析等。此外，還要了解本單位的生產(chǎn)基礎(chǔ)條件。

3)面向產(chǎn)品生命周期的社會(huì)環(huán)境調(diào)研:主要有產(chǎn)品生產(chǎn)和目標(biāo)市場(chǎng)所在地的經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策(如產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、投資動(dòng)向、環(huán)境保護(hù)及安全法規(guī)等)，產(chǎn)品的種類、規(guī)模及分布，社會(huì)的風(fēng)俗習(xí)慣，社會(huì)人員構(gòu)成狀況及消費(fèi)水平、消費(fèi)心理和購買能力等。

通過調(diào)研應(yīng)確定開發(fā)產(chǎn)品的必要性、種類和生命周期，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等，確定用戶對(duì)產(chǎn)品的功能、性能、質(zhì)量、外觀和價(jià)格等方面的要求，即形成產(chǎn)品的初步概念，然后進(jìn)行技術(shù)可行性分析。(3)技術(shù)可行性分析。

技術(shù)可行性分析包括以下幾個(gè)方面: 1)關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)線路:研究本產(chǎn)品需要的關(guān)鍵技術(shù)，指明產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個(gè)新概念汽車，采用什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)、什么樣的控制總線和什么樣的人機(jī)接口等。所使用的關(guān)鍵性技術(shù)應(yīng)該是比較成熟的、成本和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)容易控制的。如果要采用比較前沿的新技術(shù)，則需要在市場(chǎng)和成本方面多做考慮。

2)可選技術(shù)方案:同樣的產(chǎn)品可能有多種技術(shù)方案可選擇，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)一定的準(zhǔn)則從中選擇一個(gè)最合適的方案或?qū)⑦@些方案進(jìn)行綜合處理。

3)主要性能指標(biāo)及技術(shù)規(guī)格的可行性:產(chǎn)品的性能指標(biāo)及技術(shù)規(guī)格對(duì)產(chǎn)品的成本和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。性能指標(biāo)和技術(shù)規(guī)格越高，產(chǎn)品的成本就越高，價(jià)格也就越高。但市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不完全由技術(shù)性能決定，還與其價(jià)格、品牌等許多因素有關(guān)。用戶往往追求性價(jià)比高的產(chǎn)品。因此制定產(chǎn)品的規(guī)格和性能指標(biāo)需要綜合考慮各方面的因素，突出產(chǎn)品的特色，力爭(zhēng)做到高性能、低價(jià)格。在制定主要產(chǎn)品的規(guī)格和性能指標(biāo)時(shí)還要充分參考競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品及發(fā)展趨勢(shì)，制定最合理的參數(shù)。

4)主要技術(shù)風(fēng)險(xiǎn):綜合分析產(chǎn)品功能、技術(shù)規(guī)格及性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的可能性，分析產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)中可能存在的各種問題和風(fēng)險(xiǎn)，以及這些問題與風(fēng)險(xiǎn)的解決和規(guī)避方法。如果不充分考慮這些問題和風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間則可能拖延，從而錯(cuò)過市場(chǎng)最佳時(shí)機(jī)，使產(chǎn)品的成本過高、質(zhì)量和成品率低或者大規(guī)模地更換生產(chǎn)設(shè)備等。因此，必須提前對(duì)這些問題進(jìn)行充分的評(píng)估，使產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)能順利進(jìn)行。

5)成本分析:根據(jù)所制定的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格和技術(shù)路線，綜合分析產(chǎn)品成本，包括技術(shù)成本、原材料成本、制造成本和人力成本等，為產(chǎn)品的立項(xiàng)提供決策支持。

6)結(jié)論和建議:根據(jù)產(chǎn)品的成本分析和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格、性能指標(biāo)和市場(chǎng)定位等參數(shù)提出修改建議，確定產(chǎn)品是否立項(xiàng)。產(chǎn)品立項(xiàng)應(yīng)給出生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求表，表中所列要求分為特征指標(biāo)、優(yōu)化指標(biāo)和尋常指標(biāo)，各項(xiàng)要求應(yīng)盡可能量化，并按重要程度分出等級(jí)。2.概念設(shè)計(jì)階段

在概念設(shè)計(jì)階段輸人生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求表，輸出總體方案。該方案主要包括產(chǎn)品外觀和結(jié)構(gòu)布置方案、產(chǎn)品部件或子系統(tǒng)劃分以及設(shè)計(jì)目標(biāo)、各部件或子系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)等三個(gè)方面，并制訂詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)書、驗(yàn)收規(guī)范及進(jìn)度計(jì)劃。

3.3案例導(dǎo)入

(3)確定小帶輪齒數(shù)Z1和小帶輪節(jié)圓直徑d1.應(yīng)使小帶輪齒數(shù)，而帶輪最小許用齒數(shù)Z min可查表3一3獲得。當(dāng)帶速和安裝尺比寸允許時(shí)，Z1盡可能選用較大值，初步選取Z1=12。(4)確定大帶輪齒數(shù)Z2和大帶輪節(jié)圓直徑d2(5)初選中心距久ao、帶的節(jié)線長(zhǎng)度Lop、帶的齒數(shù)Zb。

根據(jù)表9-4選取接近標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)線長(zhǎng)度Lp=381mm，相應(yīng)齒數(shù)Zb= 40。(6)計(jì)算實(shí)際中心距a。

設(shè)計(jì)同步帶傳動(dòng)時(shí)，中心距a應(yīng)該可以調(diào)整，以便獲得適當(dāng)?shù)膹埦o力。(7)校驗(yàn)帶與小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm 嚙合齒數(shù):(8)計(jì)算基準(zhǔn)額定功率P0

(9)確定實(shí)際所需的同步帶寬度bs。

式中bs0—選定型號(hào)的基準(zhǔn)寬度，由表9-5可查得bs0 = 25.4mm;Kz—小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表9-6可查得K, = 0.8。10)帶的工作能力驗(yàn)算。

根據(jù)下式計(jì)算同步帶額定功率P的精確值，若結(jié)果滿足 率)，則帶的工作能力合格。

帶的設(shè)計(jì)功

同步帶傳動(dòng)示意簡(jiǎn)圖如圖3-9所示。(11)結(jié)果整理。

同步帶:選用L型同步帶，訂購型號(hào)為150 L100

最后，經(jīng)過廠家訂購與協(xié)商，確定帶輪及帶，零件如圖3一

10、圖3一11所示，同步帶傳動(dòng)效果如圖3一12所示。3.3.3錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)

(1)確定齒輪材料及精度等級(jí)。

錐齒輪材料選擇45 #鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217~225 HBS。經(jīng)過計(jì)算齒輪傳動(dòng)的最大圓周速度為4.19 m/s，查表3一8可確定錐齒輪精度等級(jí)為7級(jí))(2)確定模數(shù)及齒數(shù)。(3)計(jì)算相關(guān)參數(shù)。

根據(jù)以上尺寸畫出小錐齒輪零件(見圖3一13)和大錐齒輪零件圖(見圖3一14)。錐齒輪傳動(dòng)嚙合部分三維造型如圖3一15所示。3.3.4計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在啤酒、汽水和罐頭等灌裝生產(chǎn)線上，常常需要對(duì)隨傳送帶傳送到包裝處的成品瓶進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，以便統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量或?yàn)橛?jì)算機(jī)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。光電計(jì)數(shù)器是通過紅外線發(fā)射和接收進(jìn)行計(jì)數(shù)的，有直射式和反射式兩種。直射式的發(fā)射、接收分體，發(fā)生器和接收器分別置于流水線兩邊，中間沒有阻擋時(shí)發(fā)射器的紅外線反射到接收器上，接收器收到發(fā)射來的紅外線，經(jīng)相反處理使之沒有信號(hào)輸出，有工件經(jīng)過時(shí)擋住光路，接收機(jī)失去紅外線信號(hào)便輸出一個(gè)脈沖信號(hào)到運(yùn)算累加器進(jìn)行計(jì)數(shù)。發(fā)射式是發(fā)射、接收同體，置流水線一邊，前面沒有工件往下流時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的紅外線直接射出沒有反射，接收器沒有接收到反射來的紅外線信號(hào)則沒有輸出。有工件經(jīng)過時(shí)，其將擋住光電路使發(fā)射器發(fā)出的紅外線信號(hào)反射到接收器上，接收器接收到反射來的紅外線信號(hào)便輸出一個(gè)脈沖信號(hào)到運(yùn)算累加器進(jìn)行計(jì)數(shù)。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)日的是每推一個(gè)料，計(jì)數(shù)器顯示一個(gè)數(shù)，逐次遞增。整體方案是:通過傳感器(光電開關(guān)或磁性開關(guān))檢測(cè)到推桿動(dòng)作，將信號(hào)傳到單片機(jī)，單片機(jī)輸出，并令數(shù)碼管顯示推出工件個(gè)數(shù))其結(jié)構(gòu)如圖3一16所示。

本設(shè)計(jì)是兩種傳感器均可，接線圖如圖3一17所示。

本設(shè)計(jì)中的計(jì)數(shù)器、光電開關(guān)、磁性開關(guān)均需外購，其外形如圖3一18所示。

3.4.1實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備

1.項(xiàng)目目的

(1)使學(xué)生具備一般機(jī)電產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)能力。(2)熟練掌握同步帶設(shè)計(jì)方法。(3)學(xué)會(huì)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》。2.項(xiàng)目要求

每組學(xué)生自行設(shè)計(jì)同步帶系統(tǒng)和計(jì)數(shù)系統(tǒng)。3.儀器與設(shè)備

(1)電腦若干(二維設(shè)計(jì)軟件、三維設(shè)計(jì)軟件必有)。(2)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》若干。4.實(shí)訓(xùn)步驟(1)學(xué)生分組設(shè)計(jì)方案。

(2)兩位指導(dǎo)教師及各組組長(zhǎng)審核方案。

(3)方案通過后，具體設(shè)計(jì)，學(xué)生將項(xiàng)目實(shí)施過程填入記錄表3-9中。3.4.2項(xiàng)目評(píng)價(jià)

項(xiàng)目的整體評(píng)價(jià)見表3一10。

圖3一1機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

圖3一2常用電子類組裝工具

圖3一4方案一草圖

圖3一5風(fēng)能供料裝置結(jié)構(gòu)示意

圖3一6風(fēng)能供料裝置主要部件示意

圖3一7同步帶

表3-1同步帶載荷修正系數(shù)KA

表3一3帶輪最小許用齒數(shù)Zmin

表3一4同步帶節(jié)線長(zhǎng)度L P

表3-5同步帶在基準(zhǔn)帶寬下的許用工作拉力和線密度

表3一6小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)

圖3-9同步帶傳動(dòng)示意簡(jiǎn)圖

圖3一10小帶輪零件

圖3一11大帶輪零件

圖3一12同步帶傳動(dòng)效果

表3-10項(xiàng)目評(píng)價(jià)表