机电一体化介绍_机电一体化简介

2020-02-28 其他范文下载本文

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1、机电一体化：是在机械的主功能，动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机集合而构成的总称。

2、机电一体化技术的突出特点：它在机械产品中注入了过去所没有的新技术，把电子器件的信息处理和自控等功能“柔和”到机械装置中去，从而获得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能和效果。

3机电一体化技术的重要实质：应用系统工程的观点和方法来分析和研究机电一体化产品的系统（以下系统称机电一体化产品），综合运用各种现代高新技术进行产品的设计与开发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理匹配和外部的整体效果最佳。4工业三大要素：物质、能量、信息

5机电一体化产品五种内部功能：主功能，动力功能、计划功能、控制功能、构造功能

6机电一体化基本结构要素：机械本体、动力源、检测与传感装置、控制与信息处理装置、执行机构、接口

7机电一体化产品分类：功能附加型、功能替代型、机电融合型

8机电一体化共性关键技术：机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术，系统总体技术

9机电一体化对机械系统的基本要求：高精度、快速响应、良好的稳定性

10机械系统的组成及各部分作用：传动机构，转速和转矩的变换器;导向机构，支撑和导向；执行机构，用以完成操作任务的11传动机构性能的要求：转动惯量小，刚度大，阻尼合适，摩擦小，间隙小滚珠丝杆副：

12传动机构工作原理和特点：丝杠和螺母的螺纹滚道间置有滚珠，当丝杆或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置。如反向器和特殊器，他们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。特点：传动效率高、运动具有可逆性、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长、不能自锁、制造工艺复杂

13轴向间隙：是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和

14、施加预紧力的方法：双螺母预紧的方法

15、双螺母预紧的方法应注意：预紧力大小必须合适，应不超过最大轴向负载的三分之一；应特别注意减小丝杠安装部分的间隙，这些间隙预紧的方法是无法消除的，而它对传动精度有直接影响

16、常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种：垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙

17、主要尺寸：（由高到低）C D E F G H18、安装：

1、支撑方式的选择（按其限制丝杠轴的轴向窜动情况分三种一端固定、一端自由F—O一端固定、一端游动F—S两端固定F—F2、制动装置：由于滚珠丝杠副的传动效率高，又无自锁能力，故需要安装制动装置的满足其传动要求，特别是其处于崔志传动时

19、同步齿形带传动机构：利用齿形带的齿形和带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力，它兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点导向机构设计：

1、导轨的作用和分类：支撑和导向；滑动导轨和滚动导轨

2、导轨的基本要求：承载能力大，刚性强‘寿命长、传动平稳可靠，具有结构自调整能力接口技术

1、接口：一个机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统（控制微机）两大部分组成，二者分别由若干要素构成。各要素和子系统的相接口必须具备一定的联系条件，这个联系条件通常称为接口

2、接口的分类：以控制微机为出发点，将接口分为人机接口与机电接口

3、人机接口：操作者与机电系统主要是控制微机之间进行信息交换的接口，按信息的传递方向输入接口和输出接口

4、静态：七段LED显示器的接口路设计有两个任务提供正确的驱动逻辑提供LED显示器的工作电流

5、静态工作的优缺点：优点：显示稳定，只有在需要更新显示内容设计时，微机才执行，显示更好的子程序，因而大大节省了微机时间，提高了工作效率。缺点：是扩展显示器位数较多时，需要占用较多的I/O口

动态工作的优缺点：与静态工作方式相比，动态方式大大减少了所占用I/O口的数量，节省了硬件费用，但是为得到稳定显示，微机必须定期对显示器进行刷新扫描，这将占用CPU大量时间，故动态显示方式主要使用于CPU相对并不繁忙的场

6、点阵式LED显示器及接口设计：显示较复杂时，选用点阵式LED显示器做输出设备，点阵式LED显示器在行线与列线的每个交点上都装有一个发光二极管，正极接行引线，负极接列线的称为共阳极LED点阵显示器；正极接列引线，负极接行引线的称为共阴极LED点阵显示器

7、机电接口：指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口，按信息传递的方向有信息采集接口和控制量输出接口

8、信息采集通道中的A/D转换接口设计：分为双积分式和逐次比较式

9、常用电力电子器件：单向晶闸管：又称可控硅。单向晶闸管SCR，由三部分组成，阳极A、阴极K、门极(控制极G）。导通条件是指闸管从阻断到导通所需的条件，这个条件是在晶闸管的阳极加上正向电压，同时在控制极加上正向电压。关断条件是指晶体管从导通到阻断所需的条件。晶体管一旦导通，控制极对晶闸管就不起作用了。只有当流过晶闸管的电流小于保持晶闸管导通所需多的电流即维持电流时，晶闸管才关断功率

10、功率晶体管：指在大功率范围应用的晶体管，有事也称电力晶体管

11、功率晶体管：VD1加速晶体管，VD2 续流晶体管

12、功率晶体管的应用：功率晶体管做功放原件的步进电动机—相绕组的驱动电路

13、功率晶体管做功放原件的步进电动机—相绕组的驱动电路原理：功率晶体管工作在开关状态，当控制微机的I、O口输出高电平时，经7407进行电流放大，使VT1导通时从而使步进电机绕组W通电，当P1.0输出低电平时，VT1截止，W不通电，RC为限流电阻，ＶＤ１为续流二极管，因此步进电动机绕组Ｗ是一个感性负载，在晶体管ＶＴ１从饱和突然变成截止时，绕组会产生一个很大的反电动势，这个反电动势和电源ＶＣＣ叠加在一起加在晶体管VT1的集电极上，很容易事功率晶体管击穿，将续流二极管VD1反向接在VT1的集电极和电源VCC之间，使得功率晶体管ＶＴ１在截止瞬间，Ｗ上产生的反电动势通过ＶＤ１的续流作用回馈给电源，从而保护了晶体管ＶＴ１不受损害。

14、光电耦合器的结构和特点：光电耦合器是把发光二极管和光敏晶体管或者光敏晶闸管封装在一起，通过光信号实现电信号传递的器件，偶遇光电耦合器的输入与输出间没有直接的电气联系，电信号是通过光信号传递的所以也称是光电隔离器。

15、光电耦合器：发光源，受光器

16、８０３１电动机通过光耦控制步进电动机接口电路：考虑俩个参数电流传输比ＣＴＲ，时间延迟。当８０３１的Ｐ１.０端输出高电电平时，光电耦合器输入端电流为０，输出为开路，晶体管ＶＴ１不导通，步进电动机绕组俩端无电压，当Ｐ１.０输出低电平时，４Ｎ２５的输入电流为１０ＭＡ电流传输比比ＣＴＲ＞＝２０％，输出端可以流过大于２ＭＡ的电流，在经过晶体管放大，产生驱动步进电动机所需电流检测系统设计

１．机电一体化对检测系统的基本要求：精度灵敏度分辨率高线性稳定性和重复性好抗干扰能力强静动态特性好

伺服系统设计

１.伺服系统：也叫随动系统，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置，速度或力输出的自动控制系统

２.比较原件：将输入信号与反馈信号进行比较，以获得控制系统动作的偏差信号的环节，通常可通过电子电路或计算机软件获得

３.调节原件：又称控制器，对比较原件输出的偏差信号进行突变，放大以控制执行原件按要求动作

４.执行元件：在控制信号的作用下。将输入的各种形式的能量转化成机械能驱动被控对象工作

５.被控对象：是伺服系统中被控制的设备或装置，是直接实现目的功能或主功能的主体，其行为指令反应着整个伺服系统的性能

６.测量反馈原件：是指传感器及其信号检测装置，用于实时检测被控对象的输出量并将其反馈到比较原件

７.伺服系统的基本类型按被控制量分位置速度力等伺服系统最常见的是位置伺服系统按所采用的执行元件不同分电气液压气动等伺服系统，按控制方式不同分开环闭环半闭环等８.伺服系统的基本要求：稳定性，精度，快速响应性步进电动机

１．组成：定子，转子

２．工作原理：三相为例，定子有６个齿，转子有４个齿，直流电源供电ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ三相绕组轮流通电，通过电磁力吸引步进电动机转子一步一步的转

３．通电方式：单向通电方式，双相通电方式，单双向轮流通电方式Ａ－Ｂ—Ｃ－Ａ，ＡＢ－ＢＣ－ＣＡ－ＡＢ，Ａ－ＡＢ－Ｂ－ＢＣ－Ｃ－ＣＡ－Ａ，４．步距角：是指步进电动机每一拍转过的角度