機(jī)電一體化概論

1、機(jī)電一體化概論第一章機(jī)電一體化概述2?機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì): 智能化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化，微型化, 綠色化，系統(tǒng)化 . 3?機(jī)電一體化的基本含義: 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)徽電子技術(shù)，并將機(jī)核裝置與電子設(shè)備以及相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)總稱。5?機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)：機(jī)械技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。6.機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本要素及其功能：基本要素功能機(jī)械本體將構(gòu)成系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系安置在一定的位置上，并保持特定的關(guān)系。動(dòng)力部分按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以保證系

2、統(tǒng)正常運(yùn)行。檢測(cè)部分對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)娇刂菩畔⑻幚韱卧?jīng)分析、處理產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)單元在控制信息作用下，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各自動(dòng)作和功能?？刂婆c信息處理單元將來自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、儲(chǔ)存、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過輸出接口送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制整個(gè)紫銅有目的地運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的性能要求。接口將各要素或各子系統(tǒng)連接成為一個(gè)有機(jī)整體，使各個(gè)功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動(dòng)，從而形成機(jī)電一體牝的系統(tǒng)工程。變換；放大；傳

3、遞8?機(jī)電一體化一詞最早于1971年出現(xiàn)在日本。它是取機(jī)械學(xué)的前半部和電子學(xué)的后半部拼合而成，但是，機(jī)電一體化并非機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是有著自身體系的新型學(xué)科。第二章機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)l機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)：傳動(dòng)部分、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、軸系、機(jī)座或機(jī)架。2.機(jī)電一體化中機(jī)械系統(tǒng)的基本要求：高精度、小慣量、大剛度、快速響應(yīng)性、良好的穩(wěn)定性。9?傳感器的定義：傳感器是一種能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用的輸出信號(hào)的器件或裝置。13?常見的接近開關(guān)及其應(yīng)用：電渦式接近開關(guān)（金屬）、電容式接近開關(guān)（導(dǎo)體和非導(dǎo)體）、霍爾接近開關(guān)（磁性物件）、光電開關(guān)：透射型，反射型（

4、統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，檢測(cè)包裝，精確定位等）。16.在控制系統(tǒng)中根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)相對(duì)于時(shí)間的連續(xù)性，通常分為連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)（連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)）。18?計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型及計(jì)算機(jī)擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧翰僮髦笇?dǎo)控制系統(tǒng)（助手）、宜接數(shù)字控制系統(tǒng)（ddc,決策者，操作者）、監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（scc, 操作指導(dǎo)系統(tǒng)與ddc系統(tǒng)的綜合與發(fā)展，決策人）、分級(jí)控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)（dcs）、工廠自動(dòng)化（fa）系統(tǒng)。25?接口的分類（1）根據(jù)接口的變換和調(diào)整功能特征：零接口、被動(dòng)接口、主動(dòng)接口、智能接口。（2）根據(jù)接口的輸入輸出功能的性質(zhì)：信息接口、機(jī)械接口、物理接口、環(huán)境接口。（3）按照所聯(lián)系的子系統(tǒng)不同：人機(jī)接

5、口、機(jī)電接口。27?專用輸入輸出接口電路：數(shù)字信號(hào)一數(shù)字信號(hào)接口、數(shù)字信號(hào)一模擬信號(hào)接口、模擬信號(hào)一數(shù)字信號(hào)接口、模擬信號(hào)一一、模擬信號(hào)接口。29.執(zhí)行裝置的特點(diǎn)及性能種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電動(dòng)執(zhí)行裝置以電源為能源，容易得到；容易控制；可靠性、穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性好；與計(jì)算機(jī)等控制裝置的接口簡(jiǎn)單為了實(shí)現(xiàn)一定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，必須使用齒輪等運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)和變換機(jī)構(gòu)；容易受載荷的影響；獲得大功率比較困難（液壓執(zhí)行裝置容易獲得大功率；功率/ 質(zhì)量 比大，可以減小執(zhí)行裝置的體積；剛度高，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度的位置控制；通過流量控制可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速必須對(duì)油的溫度和污染進(jìn)行控制，穩(wěn)定性較差；有因漏油而發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)；液

6、壓油源和進(jìn)油、回油管路等附屬設(shè)備占空間較大氣動(dòng)執(zhí)行裝置利用氣缸可以實(shí)現(xiàn)高速直線運(yùn)動(dòng)；利用空氣的可壓縮性容易實(shí)現(xiàn)力控制和緩沖控制；無火災(zāi)危險(xiǎn)和環(huán)境污染；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低由于空氣的可壓縮性，高精度的位置控制和速度控制都比較困難；在任意位置上停止的動(dòng)作速度很慢；能量效率低30?直流伺服電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造及工作原理：永磁體定子、轉(zhuǎn)子（電樞）、電刷、換向器。原理：當(dāng)電流通過電刷、換向器流入處于永磁體磁場(chǎng)中的電樞繞組時(shí)，就會(huì)在左手定則確定的方向上產(chǎn)生電磁力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。31?交流伺服電動(dòng)機(jī)的種類：同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)。32.液壓執(zhí)行裝置：液壓系統(tǒng)（液壓泵、減壓閥、管路、控制閥、執(zhí)行裝置）、液壓缸、液壓馬

7、達(dá)（徑向活塞式、軸向活塞式）。33.液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)統(tǒng)稱為流體傳動(dòng)，利用有壓流體（液體或氣體）作為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力或控制信號(hào)的一種傳動(dòng)方式，是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。34?氣壓與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成：能源部件. 控制元件、執(zhí)行元件、輔助裝置。35?可靠性定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。內(nèi)容：產(chǎn)品、規(guī)定的條件、規(guī)定的時(shí)間、規(guī)定的功能。36 ：可靠性指標(biāo)：可靠度r （t）、失效率x （t）、平均使用周期、平均維修時(shí)間1ttr、有效度a （t）。39?提高系統(tǒng)可靠性的途徑：1）提高系統(tǒng)各組成元件的設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量及系統(tǒng)的裝配質(zhì)量2）容錯(cuò)法設(shè)計(jì)3）采用故障診

8、斷技術(shù)，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性40?干擾的定義：電磁干擾一般是指系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)的一些與有用信號(hào)無關(guān)的，并且對(duì)系統(tǒng)性能或信號(hào)傳輸有害的電氣變化現(xiàn)象。42?產(chǎn)生電磁干擾必須同時(shí)具備三個(gè)條件：干擾源、干擾傳播途徑、干擾接收器。43?干擾傳播途徑：1）傳導(dǎo)方式，干擾信號(hào)通過各種線路傳入2）輻射方式，干擾信號(hào)通過空間感應(yīng)傳入44?電磁干擾的抑制方法：屏蔽、隔離、濾波、接地、浪涌吸收器、設(shè)備的合理布局、軟件抗干擾技術(shù)。第三章機(jī)電一體化系統(tǒng)1.工業(yè)機(jī)器人的定義：一種能自動(dòng)定位控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)。能搬運(yùn)材料、零件或操作工具，用以完成各種作業(yè)。2.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展：1）第一代工業(yè)機(jī)

9、器人，“示教再現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人”2）第二代工業(yè)機(jī)器人，“智能機(jī)器人”3）第三代工業(yè)機(jī)器人，“自治式工業(yè)機(jī)器人”3.工業(yè)機(jī)器人的組成：操作機(jī)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)4.工業(yè)機(jī)器人的分類1）按操作機(jī)坐標(biāo)形式分類種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)特點(diǎn)直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人軸向的移動(dòng)距離可直接讀出，直觀性強(qiáng)；易于位置和姿態(tài)的變成計(jì)算，定位精度最高，控制無耦合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單機(jī)體所占空間體積大，動(dòng)作范圍小，靈活性較差，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人與直角坐標(biāo)型機(jī)器人相比，在相同的工作空間條件下，機(jī)體所占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大，其位置精度僅次于直角坐標(biāo)型，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)緊湊、工

10、作空間范圍大的特點(diǎn)，能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作，其位置精度上課，位置誤差與臂長(zhǎng)成正比多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)最緊湊，靈活性大，占地面積最小，工作空間最大，能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作位置精度較低，有平衡問題，控制耦合平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人a結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配2）按控制方式分類：點(diǎn)位（ptp）控制工業(yè)機(jī)器人、連續(xù)軌跡（cp）控制工業(yè)機(jī)器人。3）按驅(qū)動(dòng)方式分類：氣動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人、液壓式工業(yè)機(jī)器人、電動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人。5.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類1）按控制運(yùn)動(dòng)的方式：關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制、笛卡兒空間運(yùn)動(dòng)控制、自適應(yīng)控制2）按軌跡控制方式：點(diǎn)位控制、連續(xù)控制3）按速度控

11、制方式：速度控制、加速度控制、力控制4）按發(fā)展階段不同：程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)6.數(shù)字控制技術(shù)：是一種自動(dòng)控制技術(shù)，它用數(shù)字指令來控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。7.數(shù)控機(jī)床的組成：信息載體、數(shù)控系統(tǒng)（核心）、機(jī)床本體。8. 9.數(shù)控系統(tǒng)的組成：輸入輸出裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（核心）、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、位置檢測(cè)裝置。15?數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：高速化和高精度化、高可靠性、智能化、具有更高的通信功能、開放性。16?數(shù)控系統(tǒng)的兩個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)：速度和精度。17?全自動(dòng)洗衣機(jī)的類型：波輪式和滾簡(jiǎn)式。18?滾筒式洗衣機(jī)的組成：洗滌脫水系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)

12、。19?程序控制器的類型：電動(dòng)式程序控制器、計(jì)算機(jī)式程序控制器。20?自動(dòng)生產(chǎn)線：按輕工工藝路線排列的若干自動(dòng)機(jī)械，用自動(dòng)輸送裝置連成一個(gè)整體, 并用控制系統(tǒng)按要求控制的、具有自動(dòng)操縱產(chǎn)品的輸送、加工、檢測(cè)等綜合能力的生產(chǎn)線。24.柔性：一個(gè)制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力。25.柔性主要包括：機(jī)器柔性、工藝柔性、產(chǎn)品柔性、維護(hù)柔性、生產(chǎn)能力柔性、擴(kuò)展柔性、運(yùn)行柔性。26?柔性制造單元：在制造單元的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由一臺(tái)或數(shù)臺(tái)數(shù)控基礎(chǔ)或加工中心構(gòu)成的加工單元。29?計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims）：在信息技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)與制造的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)把分散在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中各種孤立的自動(dòng)化子系統(tǒng)有機(jī)地集成起來，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)整體效益的集成化和智能化制造系統(tǒng)。30?計(jì)算機(jī)集成制造(cim) ：一種組織、管理與企業(yè)運(yùn)行的新哲理。它借助與計(jì)算機(jī)軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫，集成各部門產(chǎn)生的信息，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、