機(jī)電一體化產(chǎn)品介紹

1、機(jī)電產(chǎn)品介紹，常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工學(xué)系，數(shù)控車床，數(shù)控銑床，焊接機(jī)器人，汽車防抱死系統(tǒng)(ABS )，機(jī)械一體化構(gòu)成要素，目錄，緒論機(jī)械系統(tǒng)介紹傳感系統(tǒng)介紹控制電動(dòng)機(jī)及其選擇工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和接口應(yīng)用實(shí)例， 引論第一節(jié)機(jī)電概念1、機(jī)電概念mechatronics=mechanics electronics機(jī)電工程與電子工程相結(jié)合的技術(shù)，以及應(yīng)用這些技術(shù)的機(jī)電裝置(產(chǎn)品)。 二、機(jī)電產(chǎn)品、錄像機(jī)數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)用機(jī)電產(chǎn)品柔性生產(chǎn)單元、自動(dòng)組合生產(chǎn)單元FMS、無(wú)人化工廠、CIMS微機(jī)控制汽車、機(jī)車等交通運(yùn)輸工具運(yùn)輸， 包裝及建設(shè)用機(jī)電一體化產(chǎn)品數(shù)控包裝機(jī)械及系統(tǒng)數(shù)控輸送機(jī)械

2、及建設(shè)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)藏、銷售用機(jī)電一體化產(chǎn)品自動(dòng)空調(diào)制冷系統(tǒng)及設(shè)備自動(dòng)稱量、篩選、銷售及現(xiàn)金處理系統(tǒng)自動(dòng)化辦公設(shè)備社會(huì)服務(wù)性機(jī)電一體化產(chǎn)品動(dòng)力、醫(yī)療、環(huán)保及公共服務(wù)自動(dòng)化設(shè)備文教、體育、 娛樂用機(jī)電一體化產(chǎn)品微機(jī)或數(shù)控型耐久消費(fèi)品家用機(jī)電一體化產(chǎn)品炊事自動(dòng)化機(jī)械家用信息、服務(wù)設(shè)備測(cè)試設(shè)備科研和過程控制用機(jī)電一體化產(chǎn)品控制設(shè)備信息處理系統(tǒng)農(nóng)、林、牧、漁及其他民用機(jī)電一體化產(chǎn)品航空、航天、 國(guó)防用武器裝備等機(jī)電一體化產(chǎn)品、三、機(jī)電一體化產(chǎn)品的表現(xiàn)形式、1 .機(jī)械的電子化(1)現(xiàn)有機(jī)械系統(tǒng)例如模糊控制洗衣機(jī)能夠根據(jù)衣物的清潔度自動(dòng)控制洗滌過程，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)時(shí)、節(jié)洗衣粉的功能的機(jī)床的(2

3、)用電子裝置部分代替機(jī)械傳動(dòng)裝置和機(jī)械控制裝置，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高控制的靈活性。 例如，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)采用伺服系統(tǒng)，簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈，提高進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，將傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的電刷置換為電子裝置而形成的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。 (3)用電子設(shè)備完全替換傳統(tǒng)的執(zhí)行信息處理功能的機(jī)構(gòu)，減少結(jié)構(gòu)，大大豐富信息傳播內(nèi)容，提高速度。 例如石英電子時(shí)間校正、電子秤、按鍵式電話等。 (4)用電子裝置代替機(jī)械的主要功能，形成特殊的加工能力。 例如放電加工機(jī)、電火花線切割機(jī)、激光加工機(jī)等。 2、機(jī)電技術(shù)完全融合檢測(cè)新型機(jī)電一體化產(chǎn)品在生產(chǎn)機(jī)械中形成激光快速成形機(jī)的信息機(jī)械中的傳真機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印

4、機(jī)中的計(jì)算機(jī)斷層掃描診斷裝置(CT )掃描診斷裝置、掃描隧道顯微鏡等。 C650臥式車床外形圖1主軸變速器殼體2滑板和刀架3尾臺(tái)4床5螺桿6滑桿7滑板8進(jìn)給箱9滑箱、效益分析、第二節(jié)機(jī)電一體化構(gòu)成要素及相關(guān)技術(shù)一、構(gòu)成要素、二、相關(guān)技術(shù)、機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與以往的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別，機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單機(jī)械功能更多的現(xiàn)代機(jī)械要求更新的結(jié)構(gòu)、更小的體積、更輕的重量、精度更高、剛性更大、動(dòng)態(tài)性能更好。 機(jī)械系統(tǒng)的修訂和制造除了考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度和熱變形等問題外，還應(yīng)考慮采用新的復(fù)合材料和新的結(jié)構(gòu)以及新的制造工藝和工藝裝置。2 .傳感技術(shù)研究傳感技術(shù)的內(nèi)容，一是研究將各種被測(cè)量(包括物理量、化學(xué)量、生物量等

5、)轉(zhuǎn)換為與其成比例的電量的方法，二是研究轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)的加工處理，如放大、補(bǔ)償、比例轉(zhuǎn)換等。 機(jī)電系統(tǒng)要求感測(cè)裝置能夠快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息，3信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息處理的主要工具是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)以及數(shù)據(jù)技術(shù)。 機(jī)電系統(tǒng)主要使用工業(yè)控制機(jī)(包括可編程控制器、單環(huán)調(diào)節(jié)器、單芯片微控制器、總線式工業(yè)控制機(jī)、分布式計(jì)算機(jī)校正測(cè)量系統(tǒng))進(jìn)行信息處理。 信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性、智能化的程度。 人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于修訂機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。 4自動(dòng)控制技術(shù)的自動(dòng)控制所依據(jù)的理論是自動(dòng)控制原理(包括古典控制

6、理論和現(xiàn)代控制理論)，自動(dòng)控制技術(shù)在該理論的指導(dǎo)下對(duì)具體的控制裝置或控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置修改后進(jìn)行系統(tǒng)仿真，實(shí)地調(diào)試最后開發(fā)的系統(tǒng)確實(shí)運(yùn)行。 機(jī)電系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最佳控制、自適應(yīng)控制和模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。 5伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)、氣壓、液壓等各種類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一般的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括電氣伺服(例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)等)和液壓伺服(例如液壓電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)等) 6系統(tǒng)整體的技術(shù)機(jī)電系統(tǒng)是技術(shù)集成體，利用系統(tǒng)整體的技術(shù)協(xié)調(diào)各相關(guān)技術(shù)，綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的優(yōu)化。三、學(xué)科構(gòu)成、四、機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)定修正方法、1、

7、置換法置換法是將原系統(tǒng)中的機(jī)械控制機(jī)構(gòu)置換為電氣控制。 此法既是改造舊產(chǎn)品、開發(fā)新產(chǎn)品、技術(shù)改造原系統(tǒng)的常用方法，也是改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的常用方法。 2 .整體設(shè)定修訂法整體設(shè)定修訂法主要用于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)定修訂。 設(shè)定修正時(shí)從系統(tǒng)整體的目標(biāo)，完全考慮各子系統(tǒng)的設(shè)定修正。 3 .組合方法的組合方法是組合各種標(biāo)準(zhǔn)功能模塊以修改機(jī)電系統(tǒng)。 例如，設(shè)置一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，根據(jù)機(jī)床的性能要求，通過對(duì)不同廠家的修正機(jī)控制單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、位移和速度測(cè)試單元以及主軸、導(dǎo)軌、刀架、傳動(dòng)系統(tǒng)等產(chǎn)品的評(píng)價(jià)分析，確定各單元之間的接口關(guān)系和第三節(jié)機(jī)電一體化的發(fā)展方向，一、機(jī)電一體化的特征1、體積小、輕量2、速度快、精度高

8、3、可靠性高4、靈活性好2、發(fā)展方向1、復(fù)合化2、小型化、輕量化3、高速化4、移動(dòng)化5、智能化6功能上：小型化、輕量化、多功能化機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)電系統(tǒng)最基本的要素，主要包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐部件。 機(jī)器的主要功能是完成機(jī)械運(yùn)動(dòng)，一個(gè)機(jī)器必須完成相互協(xié)調(diào)的幾個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 每個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)可以由多個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，分別控制電機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，多個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)調(diào)整和控制。第一節(jié)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性1、對(duì)機(jī)械一體化機(jī)械傳動(dòng)的要求1、高精度2、高速響應(yīng)3、良好的穩(wěn)定性2、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性慣性矩小摩擦阻尼適當(dāng)剛性大耐振性能良好的間隙小慣性矩大會(huì)由于機(jī)械負(fù)荷增大、系統(tǒng)響應(yīng)性能遲緩、靈敏度降低、固有頻率降

9、低而容易共振。 同時(shí)，降低電驅(qū)動(dòng)部件的共振頻率，增大阻尼。 衰減越大，最大振幅越小，衰減越快。 但是，定位精度降低，容易發(fā)生蠕變，穩(wěn)態(tài)誤差大，精度降低。 剛性大，運(yùn)動(dòng)量小。 通過提高剛性可以提高閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第二節(jié)機(jī)械傳動(dòng)裝置、1齒輪2同步帶傳動(dòng)3滾珠絲杠4滾珠花鍵5諧波齒輪減速機(jī)、提高傳動(dòng)精度的構(gòu)造措施、提高傳動(dòng)精度的構(gòu)造措施，包括： (1)適當(dāng)?shù)靥岣吡慵陨淼木龋?2)合理地修改傳動(dòng)鏈，減少零件的制造、組裝誤差對(duì)傳動(dòng)精度的影響合理地設(shè)定傳動(dòng)鏈的方法(1)合理地選擇傳動(dòng)模式(2)合理地決定傳動(dòng)模式(3)合理地配置傳動(dòng)鏈、合理地決定級(jí)數(shù)、合理地配置傳動(dòng)鏈，因此，為了提高數(shù)控裝置的進(jìn)給系統(tǒng)

10、的驅(qū)動(dòng)精度1 .圓筒齒輪傳動(dòng)(1)2片薄齒輪偏移法、(2)偏心軸套調(diào)整法、馬達(dá)1經(jīng)由偏心軸套2安裝在外殼上，通過旋轉(zhuǎn)偏心軸套的旋轉(zhuǎn)角能夠容易地調(diào)整兩嚙合齒輪的中心間距離，能夠消除圓筒齒輪的平、逆旋轉(zhuǎn)時(shí)的齒隙。 (3)錐齒輪調(diào)整法在加工齒輪1和2時(shí)，將假想的分度圓柱面變更為具有小錐度的圓錐面，使其齒厚在齒輪的軸向上稍微變化(其外形類似刀片)。 在組裝時(shí)只需改變墊圈3的厚度就能夠調(diào)整兩齒輪的軸向相對(duì)位置，能夠消除齒側(cè)間隙。 2 .斜齒輪傳動(dòng)，圖7-29是間隔件的齒偏移調(diào)整法，薄板齒輪與平鍵用軸連接，不能相互相對(duì)旋轉(zhuǎn)。 組合加工斜齒輪1和2的齒形。 組裝時(shí)，將墊片的厚度增減t，用螺母擰緊。 此時(shí)，兩

11、齒輪的螺旋線產(chǎn)生偏移，其左右兩齒面分別與廣角齒輪的齒面緊貼，間隙消失。 軸向壓縮彈簧的偏齒調(diào)整法的特征是齒隙能夠自動(dòng)補(bǔ)償，但軸向尺寸大，不緊湊。 同步同步帶傳動(dòng)、同步同步帶傳動(dòng)是一種新型的帶傳動(dòng)，如圖所示，利用同步帶的齒形與帶輪的齒依次嚙合來傳動(dòng)傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，因此兼具帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)相對(duì)折動(dòng)，平均傳動(dòng)比正確、傳動(dòng)而且齒形皮帶的強(qiáng)度高，厚度小的齒形皮帶不需要特別張緊，所以作用在軸和軸承等上的負(fù)荷小，傳動(dòng)效率高，在數(shù)控機(jī)械上也有應(yīng)用。 滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)，(1)滾珠絲杠副的工作原理和特點(diǎn)滾珠絲杠副是一種新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在具有螺紋槽的螺母之間安裝滾珠作為中間傳動(dòng)部件以

12、減少摩擦。 在圖中的螺桿和螺母上磨削有圓弧狀的螺旋槽，將這兩個(gè)圓弧狀的螺旋槽合起來形成螺旋軌道，在軌道內(nèi)內(nèi)置球。 當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠相對(duì)于螺母上的軌道滾動(dòng)，因此螺桿與螺母之間基本上成為滾動(dòng)摩擦。 為了防止?jié)L珠從螺母滾出，在螺母的螺旋槽的兩端設(shè)置了門導(dǎo)向裝置，使?jié)L珠能夠循環(huán)流動(dòng)。 滾珠絲杠副的特點(diǎn)，1 )傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為0.920.96，比普通的絲杠螺母副提高了34倍。 因此，功耗相當(dāng)于通常的螺母對(duì)的1/41/3。2 )通過給予適當(dāng)?shù)呐R時(shí)緊固，可以消除螺桿和螺母的螺紋間隙，反方向則可以消除空行程的死角，定位精度高，剛性好。 3 )運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)蠕變現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。

13、 4 )運(yùn)動(dòng)具有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 也就是說，螺桿和螺母都可以是主動(dòng)件。 5 )磨損少，使用壽命長(zhǎng)。 6 )制造工序復(fù)雜。 由于要求滾珠絲杠和螺母等部件的加工精度，還要求表面粗糙度，因此制造成本高。 7 )不能自鎖。 特別是對(duì)于垂直絲杠，由于自重習(xí)慣力的作用，如果在下降時(shí)傳動(dòng)被切斷，則無(wú)法立即停止運(yùn)動(dòng)，因此大多追加制動(dòng)裝置。滾珠絲杠副軸方向間隙的調(diào)整、(a )墊片間隙式(圖7-18 )通常是用螺釘連接滾珠絲杠的2個(gè)螺母的法蘭，在法蘭之間插入墊片。 目的是調(diào)整墊片的厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移，消除間隙，產(chǎn)生預(yù)緊力。 該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性

14、高、剛性高、裝卸方便。 但是，調(diào)整需要時(shí)間，除非更換厚度不同的墊圈，否則在作業(yè)中不能隨意調(diào)整。 (b )螺紋間隙式(圖7-20 )一個(gè)螺母的外端有法蘭，另一個(gè)螺母的外端沒有法蘭，有螺釘，它伸出套筒外，用2個(gè)圓形螺母固定。 旋轉(zhuǎn)圓形螺母后，間隙消失，產(chǎn)生預(yù)緊力，調(diào)整后可用其他圓形螺母鎖定。(c )齒隙式(圖7-20 )在兩螺母的法蘭上分別制作圓筒齒輪，兩者的齒數(shù)各不相同，組裝在內(nèi)齒圈上，內(nèi)齒圈用螺釘或定位銷固定在套筒上。 在調(diào)整時(shí)，如果先卸下兩端的內(nèi)齒圈，兩個(gè)滾珠螺母相對(duì)于套筒旋轉(zhuǎn)相同的齒數(shù)，則一個(gè)滾珠螺母相對(duì)于另一個(gè)滾珠螺母產(chǎn)生相對(duì)角位移，使?jié)L珠螺母相對(duì)于滾珠絲杠的螺紋軌道移動(dòng)，消除間隙而施加

15、作用力滾珠絲杠副的表示方法、循環(huán)方式施力方式公稱直徑基本導(dǎo)程負(fù)荷滾珠總匝數(shù)精度等級(jí)螺旋浮動(dòng)式f雙螺母齒差施力c內(nèi)循環(huán)雙螺母齒差施力d固定式g施力方式雙螺母施力l雙螺母施力l雙螺母施力導(dǎo)程僅施力b插管式c外循環(huán)螺紋槽式l螺旋左、右、左符號(hào)l 例CTC63103.53.5/20001600顯示了插管突出式外循環(huán)(CT )、雙螺母齒差預(yù)緊器(c )的滾珠絲杠副、公稱直徑63mm、基本導(dǎo)程10mm、負(fù)荷滾珠總轉(zhuǎn)速3.5轉(zhuǎn)、精度等級(jí)3.5級(jí)。傳感系統(tǒng)設(shè)定修訂、第一節(jié)傳感器一、傳感器分類、二、對(duì)機(jī)電一體化檢測(cè)系統(tǒng)的基本要求：精度、靈敏度、分辨率高，線性、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性好，抗干擾性強(qiáng)，靜動(dòng)態(tài)特性好。 另外，

16、還要求小型、輕量、廉價(jià)、安裝和維護(hù)方便、耐環(huán)境性能好等。 三、傳感器特性：靜態(tài)特性： 1，線性：傳感器實(shí)際特性曲線與擬合直線的偏差2，靈敏度：輸出變化與輸入變化之比3，滯后：正反沖程期間中輸入輸出特性曲線不重疊的程度4， 重復(fù)性：輸入量在同一方向多次測(cè)試得到的特性曲線不重疊的程度動(dòng)態(tài)特性：傳遞函數(shù)，四，傳感器選擇的原則，快速，正確，可靠性，經(jīng)濟(jì)的取得信號(hào)1 )充分的范圍2 )測(cè)量和控制系統(tǒng)相匹配，變換靈敏度高3 )精度適當(dāng)，穩(wěn)定性高工作可靠性高5 )實(shí)用性和適應(yīng)性強(qiáng)6 )經(jīng)濟(jì)性，第二節(jié)位移注意：傳感器輸出特性為非線性，規(guī)定在小間隙變化范圍內(nèi)工作。2 .可變面積型靜電電容傳感器：原理：與可變極距型不同，可動(dòng)極板的移動(dòng)改變了兩極板的有效復(fù)蓋面積a，得到了靜電電容的變化。 該傳感器的輸出特性是線性的。 因此，