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機電一體化：是微電子技術向機械工業(yè)滲透過程中逐漸形成的一種綜合技術，是一門集機械技術，電子技術，信息技術，計算機及軟件技術，自動控制技術互相融合而成的多學科交叉的綜合技術。 機電一體化系統(tǒng)的組成：①機械本體②動力與驅(qū)動單元③傳感與檢測單元④執(zhí)行機構(gòu)單元⑤控制及信息處理單元⑥系統(tǒng)接口 機電一體化的相關技術：①機械技術②傳感檢測技術③計算機與信息處理技術④自動控制技術⑤伺服驅(qū)動技術⑥系統(tǒng)總體技術 機電一體化技術的特點：①簡化機械結(jié)構(gòu)，提高精度②易于實現(xiàn)多功能和柔性自動化③產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，競爭能力增強④生產(chǎn)方式向高柔性，綜合自動化方向發(fā)展⑤促進經(jīng)營管理體制發(fā)生根本性的變化 傳動系統(tǒng)：是指把動力機產(chǎn)生的機械能傳送到執(zhí)行機構(gòu)上的中間裝置 伺服系統(tǒng)：是指以機械運動量作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，又稱為隨動系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的基本指標：①傳動精度②響應速度③穩(wěn)定性 爬行（低速進給爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生原因）：①靜摩擦力與動摩擦力之差，這個差值越大，越容易產(chǎn)生爬行②進給傳動系統(tǒng)的剛度越小，越容易產(chǎn)生爬行③運動速度太低 消除爬行現(xiàn)象的途徑：①提高傳動系統(tǒng)的剛度②減少摩擦力的變化 齒輪傳動副間隙消除的結(jié)構(gòu)形式①直齒圓柱齒輪傳動副②斜齒圓柱齒輪傳動副③錐齒傳動副④齒輪齒條傳動 消除間隙的方法： ①偏心套調(diào)整法：通過轉(zhuǎn)動偏心套2，就可以調(diào)整兩齒輪中心距，從而除去齒側(cè)間隙 ②錐度齒輪調(diào)整法：只要改變墊片3的厚度就能調(diào)整兩個齒輪的軸向相對位置，從而除。。。 ③雙片齒輪錯齒調(diào)整法：兩薄片齒輪可相對回轉(zhuǎn)，兩薄片齒輪在一起相互齒合，在兩個薄片齒輪1和2的端面均勻分布著四個螺孔，分別裝上凸耳3和8。齒輪1的端面還有另外四個通孔，凸耳8可以從其中穿過，彈簧4的兩端分別鉤在凸耳3和調(diào)節(jié)螺釘7上。通過螺母5調(diào)節(jié)彈簧4的拉力，調(diào)節(jié)完后用螺母6鎖緊。彈簧的拉力是薄片齒輪錯位，即兩個薄片齒輪的左右齒面分別貼在寬齒輪齒槽的左右齒面上，從而消除了齒側(cè)間隙 ④軸向墊片調(diào)整法：斜齒1和2的齒形拼裝在一起加工，裝配時在兩薄片齒輪間裝入已知厚度為t的墊片3，這樣它的螺旋錯開了，使兩薄片齒輪分別與寬齒輪4的左，右齒面貼緊，消除了間隙 ⑤軸向壓簧調(diào)整法：與上面相似，不同的是利用齒輪2右面的彈簧壓力使兩薄片齒輪的左右齒面分別與寬齒輪的左右齒面貼緊，以消除齒側(cè)間隙 ⑥軸向壓簧調(diào)整法：在錐齒輪1的轉(zhuǎn)動軸5上裝有壓簧3，錐齒輪1在彈簧力的作用下可稍作軸向移動，從而消除間隙。 ⑦軸向彈簧調(diào)整法：利用彈簧力使大，小齒輪稍錯開，從而消除間隙。 諧 固定 輸入 輸出 傳動比計算 功能 輸入與輸出運動法相關系 波計 剛輪2 波形發(fā)生器H 柔輪1 =-Zr/（Zg-Zr）減速 異向 齒算 剛輪2 柔輪1 波形發(fā)生器 =-（Zg-Zr)/Zr 增速 異向 輪 柔輪1 波形發(fā)生器 剛輪2 =Zg/(Zg-Zr) 減速 同向 柔輪1 剛輪2 波形發(fā)生器H =（Zg-Zr)/Zg增速 同向 Zg-柔輪齒數(shù) / Zr—剛輪齒數(shù) / 的2不是平方，代表剛輪，“1”代表柔輪 同步齒輪帶動傳動的特點：①傳動過程中無相對滑動，因而可以保持恒定的傳動比，傳動精度高②工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，無噪聲，有良好減震性能，無需潤滑油③無需緊張，故作用在軸和軸承上的載荷小，傳動效率高，高于V帶10％④制造工藝復雜，傳遞功率小，壽命低。 滾環(huán)的循環(huán)方式有二種：①內(nèi)循環(huán)②外循環(huán) 外循環(huán)的方式有三種:①螺旋槽式②插管式③端蓋式 聯(lián)軸器的種類：①套筒聯(lián)軸器②凸緣聯(lián)軸器③錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器④膜片彈性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器：包括固定式聯(lián)軸器和可移動式聯(lián)軸器（如套筒，凸緣） 彈性聯(lián)軸器：包括金屬彈性件聯(lián)軸器和非金屬彈性聯(lián)軸器（如錐環(huán)，膜片） 導軌;主要用來支撐和引導運動部件沿一定的軌道運動 對導軌要求：①導向精度高②耐磨性好壽命長③足夠的剛度④低速運動的平穩(wěn)性⑤工藝性好 直線滑動導軌的組合形式：①雙三角形導軌②雙矩形導軌③三角形—平導軌組合④三角形—矩形導軌組合⑤平—平—三角形導軌組合 貼塑滑動導軌特點:①摩擦因數(shù)小，且動靜摩擦因數(shù)的差別較小，可以防止低速爬行現(xiàn)象。②耐磨性，抗撕傷能力強③加工性和化學穩(wěn)定性好，工藝簡單，成本低，并有良好的自潤滑性和抗振性 系統(tǒng)總體設計類型：①接口設計②通道設計③操作控制臺設計 接口設計包括：①選用功能接口板②選用通用接口電路③用集成電路自行設計接口電路 通道設計定義：輸入/輸出通道是計算機與被控制對象相互交換信息的部件 通道設計中的開關輸入要解決電平轉(zhuǎn)換，去抖動及抗干擾等問題。 開關量輸出要解決功率驅(qū)動問題等 模擬量輸入輸出通道比較復雜。模擬量輸入通道主要由信號處理裝置，采樣單元，采樣保持器，放大器，A/D變換器等組成 模擬量輸出通道主要由D/A轉(zhuǎn)換，放大器等組成 軟件的設計方法有2種：1.模塊化程序2.結(jié)構(gòu)化程序 其中，細分為1.程序模塊化設計方法2.程序結(jié)構(gòu)化設計方法3.系統(tǒng)調(diào)試 單片機：在一塊集成電路芯片上裝有CPU,ROM,RAM以及輸入-輸出端口電路，該芯片被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。 單片機輸入輸出通道：1數(shù)字量檢測2模擬量檢測3開關量檢測4開關量控制5伺服驅(qū)動控制。 前向通道接口：將傳感器測量的被測對象信號輸入到單片機數(shù)據(jù)總線的通道。 后向通道接口：單片機與被控制對象練習的信號通道，包括功率驅(qū)動，干擾的抑制，D/A轉(zhuǎn)換等 D/A轉(zhuǎn)換器的指標：1分辨率2精度3線性誤差4轉(zhuǎn)換時間TS 5偏移量誤差 關于光電隔離的作用：1可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開2可進行電平轉(zhuǎn)換3提高驅(qū)動能力。 傳感器定義：是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。 傳感器一般特性（主要技術指標）：線性度，遲滯，重復性，分辨力，穩(wěn)定性，溫度穩(wěn)定性，各種抗干擾穩(wěn)定性。 位移傳感器包括：1光柵2磁尺3開關量位移傳感器4旋轉(zhuǎn)變碼器---其中1,2輸出的是模擬量。4輸出的是脈沖量。 速度傳感器包括：1旋轉(zhuǎn)變碼器2旋轉(zhuǎn)變壓器3測速發(fā)電機 伺服系統(tǒng)：指以機械量作為被控制量的一種自動控制系統(tǒng)。 輸入指令的五大環(huán)節(jié)：1檢測裝置2轉(zhuǎn)換電路3放大裝置4執(zhí)行電動機5被控對象 步進電動機的分類：按輸出轉(zhuǎn)矩大小分1快速步進電動機2功率步進電動機 按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理分1電磁式2反應式3混合式 步進電動機的工作原理：當A相通電，B，C-[斷電時，電動機鐵心AA方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力作用下，轉(zhuǎn)子1,3齒與A-相磁極對齊。2,4齒與B.C兩磁極相對錯開30度。當B相通電，CA相斷電，電機鐵心的BB方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力的作用下。轉(zhuǎn)子沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)30度。24齒與B磁極對齊，13齒與CA兩磁極相對錯開30度。當C相通電，AB斷電時，電機鐵心CC方向產(chǎn)生磁通，在磁拉力作用下，轉(zhuǎn)子沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)30度，13齒與C相磁極對齊。2,4齒與AB兩磁極相對錯開30度。 步距角：θ=360/kmz 步機轉(zhuǎn)速 n=θ/360*60f=θf/6 直流伺服電動機特點：具有較高的響應速度，精度和頻率優(yōu)良的控制特性等，但由于所用的電刷和轉(zhuǎn)換器是使用壽命較低，需要定期更換。 直流伺服電動機工作原理：通過電刷和轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的整流作用，使磁場磁動勢和電樞電流磁動勢正交，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，使用直流供電，實現(xiàn)速度和方向調(diào)節(jié)控制，主要通過對直流電壓電流的大小和方向進行調(diào)節(jié) 直流伺服電動機按功能分類：①普通型直流伺服電動機②盤形電樞直流伺服電動機③空心杯直流伺服電動機④無槽直流伺服電動機 直流伺服電動機轉(zhuǎn)速關系式：n=U/ke - RaTem/KeKt ， 三種調(diào)速方式為： ①調(diào)壓→調(diào)速②調(diào)磁→調(diào)速③改變電樞回路電阻→調(diào)速 對直流電動機速度和方向控制的方式是： f大，P小，晶體管直流脈寬調(diào)制驅(qū)動 ； f小，P大，晶閘管直流脈寬調(diào)制驅(qū)動 常用可控直流電源：1旋轉(zhuǎn)變流機組2靜止可控整流裝置3脈寬調(diào)制變換器 直流脈寬調(diào)制伺服驅(qū)動裝置的基本原理（脈寬調(diào)速）：是利用脈寬調(diào)制器對大功率晶體管開關時間進行控制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的方波電壓，加到直流電動機電樞兩端，通過對“方波”的脈沖寬度的控制，改變電樞兩端的平均電壓，從而達到調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的。 交流伺服電動機的控制方式：1幅值控制2相位控制3幅相控制 改變交流電動機轉(zhuǎn)速的方法：1變頻調(diào)速2變極調(diào)速3變轉(zhuǎn)差率 矢量變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)（矢量控制系統(tǒng)）：是通過對電流的空間矢量進行坐標變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)。 交流伺服電動機的工作原理：把異步電動機經(jīng)過坐標變換等直流電動機，設法在交流電動機上模擬直流電動機控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，以使交流電動機具有同樣產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的能力。 交流伺服電動機其原理基本思路：按照產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁場這一等效原則建立起來的。