机电一体化技术第5章
电大机电一体化系统设计习题汇总(知识点复习考点归纳总结参考)
机电一体化系统设计习题汇总第一章:概论1.关于机电一体化的涵义,虽然有多种解释,但都有一个共同点。
这个共同点是什么?2.机电一体化突出的特点是什么?重要的实质是什么?3.为什么说微电子技术不能单独在机械领域内获得更大的经济效益?4.机电—体化对我国机械工业的发展有何重要意义?5.试列举20种常见的机电一体化产品。
6.试分析CNC机床和工业机器人的基本结构要素,并与人体五大要素进行对比,指出各自的特点。
7.机电一体化产品各基本结构要素及所涉及的技术的发展方向。
8.机电一体化设计与传统设计的主要区别是什么?9.试举例说明常见的、分别属于开发性设计、适应性设计和变异性设计的情况。
10.为什么产品功能越多,操作性越差?为何产品应向“傻瓜化”方向发展?11.试结合产品的一般性设计原则,分析和理解按“有限寿命”设计产品的目的和意义。
第二章:机械系统设计1. 机电一体化产品对机械系统的要求有哪些?2. 机电一体化机械系统由哪几部分机构组成,对各部分的要求是什么?3. 常用的传动机构有哪些,各有何特点?4. 齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙?5. 滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么方法消除它?6. 滚珠丝杠副的支承对传动有何影响?支承形式有哪些类型?各有何特点?7. 试设计某数控机床工作台进给用滚珠丝杠副。
己知平均工作载荷F=4000N,丝杠工作长度l=2m,平均转速=120r/min,每天开机6h,每年300个工作日,要求工作8年以上,丝杠材料为CrwMn钢,滚道硬度为58—62HRC,丝杠传动精度为±0.04mm。
8.导向机构的作用是什么?滑动导轨、滚动导轨各有何特点?9.请根据以下条件选择汉江机床厂的HJG—D系列滚动直线导轨。
作用在滑座上的载荷F=18000N,滑座数M=4,单向行程长度L=0.8m,每分钟往返次数为3,工作温度不超过120℃,工作速度为40m/min,工作时间要求10000h以上,滚道表面硬度取60HRC。
机电一体化资料(一到四章)
第一节机电一体化的定义传统机械:主要以力学为理论基础,以经验为实践基础;现代机械:以力学、电子学、计算机学、控制论、信息论等为理论基础,以经验、机、电、计算机、传感与测试等技术为实践基础。
机械:强度高、输出功率大、承载大载荷;实现微小复杂运动难。
电子:可实现复杂的检测和控制;但无法实现重载运动。
机电一体化和机械电气化的区别电气机械在设计过程中不考虑或较少考虑电气与机械的内在联系。
机械和电气装置之间界限分明装置所需的控制以基于电磁学原理的各种电器,属于强电范畴。
机电一体化涉及到许多相关的学科:机械学、电子学、控制论、计算机科学机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学技术的进步。
系统工程、控制论和信息论是机电一体化的理论基础,也是机电一体化技术的方法论。
微电子技术的发展,半导体大规模集成电路制造技术的进步,则为机电一体化技术奠定了物质基础;Mechtronics是一个综合的概念,包含技术和产品两方面。
机电一体化技术指包括技术基础、技术原理在内的使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。
机电一体化产品指采用机电一体化技术,在机械产品基础上创建出来的新一代机电产品。
第二节机电一体化系统设计的目标与方法机电一体化产品的优越性使用安全性和可靠性提高生产能力和工作质量提高调整和维护方便,使用性能改善具有复合功能,适用面广改善劳动条件,有利于自动化生产节约能源,减少耗材现代机械的机电一体化目标提高精度增强功能提高生产效率节约能源,降低能耗提高安全性、可靠性改善操作性和实用性减轻劳动强度,改善劳动条件简化结构,减轻重量降低价格增强柔性应用功能机电一体化技术方向在原有机械系统的基础上采用微型计算机控制装置,使系统的性能提高,功能增强用电子装置局部代替机械传动装置和机械控制装置,以简化结构,增强控制灵活性用电子装置完全代替原来执行信息处理功能的机构,即减化了结构,又极大地丰富了信息传输内容,提高了速度。
第5章(592)
第 5 章 计算机控制及接口技术
5.1 概 述
5.1.1 计算机控制系统的组成
将模拟式自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实 现,就组成了一个典型的计算机控制系统,如图5-1所示。因 此,简单地说,计算机控制系统就是采用计算机来实现的
第 5 章 计算机控制及接口技术
图 5-1 计算机控制系统的基本框图
第 5 章 计算机控制及接口技术
4. 分级计算机控制系统 生产过程中既存在控制问题,也存在大量的管理问题。 同时,设备一般分布在不同的区域,其中各工序、各设备同 时并行地工作,基本上是相互独立的,故全系统是比较复杂 的。这种系统的特点是功能分散,用多台计算机分别执行不 同的控制功能,既能进行控制又能实现管理。 图5-6是一个四级计算机控制系统。其中,过程控制级为最 底层,对生产设备进行直接数字控制; 车间管理级负责本车 间各设备间的协调管理; 工厂管理级负责全厂各车间的生产 协调, 包括安排生产计划、备品备件等; 企业(公司)管理级 负责总的协调,安排总生产计划,进行企业(公司)经营方向 的决策等。
第 5 章 计算机控制及接口技术
图 5-6 计算机分级控制系统
第 5 章 计算机控制及接口技术
5.1.3
1. 用计算机对温度、压力、流量、液面、速度等过程参数 进行测量与控制的系统称为计算机过程控制系统。图5-7介绍 了工业炉计算机控制的典型情况,其燃料为燃料油或者煤气, 为了保证燃料在炉膛内正常燃烧,必须保持燃料和空气的比 值恒定。图中描述了燃料和空气的比值控制过程,它可以防 止空气太多时,过剩空气带走大量热量; 也可防止当空气太 少时,由于燃料燃烧不完全而产生过多的一氧化碳或碳黑。 为了保持所需的炉温,将测得的炉温送入计算机计算,进而 控制燃料和空气阀门的开度。
机电一体化技术-机电一体化技术-5.2 机电一体化系统的电磁兼容技术
屏蔽技术用来抑制电磁噪声沿着空间的传播、切断辐射 电磁噪声的传输途径。用金属材料或磁性材料把所需屏蔽 的区域包围起来,使屏蔽体内外的“场”相互隔离。
屏蔽技术对于不同的辐射场分为三大类:电场屏蔽、磁 场屏蔽及电磁场屏蔽。
第五章 机电一体化系统的接口与电磁兼容技术
6
2. 接地技术
“地”可定义为一个等位点或一个等位面, 它为电路、系统提供一个参考点位,电路、系统 中的各部分电流都必须经“地线”或“地平面” 构成电流回路。
扰; 按耦合方式分为传导耦合方式和辐射耦合方式。
2. 电磁噪声耦合途径 电磁噪声传导耦合 电磁辐射耦合 串扰 浪涌
第五章 机电一体化系统的接口与电磁兼容技术
5
三、常用的干扰抑制技术
电磁干扰的抑制要从干扰干扰的影响也将被消除。
常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔 离等。
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4. 隔离技术
布线的隔离是通过加大受扰电路器件或装置与干 扰源之间的距离,来降低干扰的一种行之有效的措施。 因为干扰与距离的平方成反比,距离增加1倍则干扰降 低4倍。
布线时要正确使用“短”、“乱”、“辫”、“共 地”、“浮地”。
第五章 机电一体化系统的接口与电磁兼容技术
9
例:在对某一款塑料外壳的设备进行静电放电时,发现表
5.2 机电一体化系统的电磁兼容技术
一、电磁兼容技术基本概念
1.电磁兼容性(EMC): 是指“设备 (分系统、系统) 在共同的电磁环
境中能一起执行各自功能的共存状态,即该设备不 会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发 射导致或遭受不允许的降级;它也不会使同一电磁 环境中其它设备(分系统、系统)因受到其电磁发 射导致或遭受不允许的降级。”
第五章 机电一体化控制系统及其模块电路设计
图5-1 专用微机控制系统的组成
第二节 机电一体化控制系统微控制器的选择
一、微型计算机的系统构成: 人们经常提到“微机”这个术语,该术语是三个概念的 统称,即微处理器、微型计算机与微型计算机系统。 微处理器简称μP或MPU或CPU,它是一个独立的芯片,内 部含有数据通道、多个寄存器、控制逻辑部件、运算逻辑部 件以及时钟电路等。 微型计算机简称μC或MC,它是以微处理器为核心,加上 ROM、RAM、I/O接口电路、系统总线以及其他支持逻辑电 路所组成的计算机。如果以上各部分均集成在一个芯片,那 么这个芯片就叫微控制器,简称MCU,也就是人们常说的 单片机。 微型计算机系统简称MCS,一般将配有系统软件、外围设 备、系统总线接口的微型计算机称为微型计算机系统。 本节主要针对机电一体化设备专用微机控制系统,来讨 论微处理器与微控制器的选择。
集成稳压器的功能是将非稳定的直流电压变换成稳 定的直流电压。集成稳压器按工作方式可分为串联型 稳压器、并联型稳压器和开关型稳压器三种。其中开 关型稳压器的效率最高,可达70%以上,但其输出电 压的纹波较大;并联型稳压器输出电流小,但是电压 的稳定度高,主要用来作电压基准;串联型稳压器的 效率虽较低,但其输出电流范围较宽,主要用于低电 压、小电流的场合,比如,给控制系统的主机电路供 电等。
1)三端固定正电压稳压器 常用型号为7800系列。图5-2是7800稳压器的 外观图和元件符号,图a为金属封装,输出 电流较大;图b为塑料封装,输出电流较小; 图c是7800稳压器的电路符号。7800系列正 稳压器常见的标称输出电压有+5V、+6V、 +8V、+9V、+12V、+15V、+18V、+20V、 +24V等。
《机电一体化技术与系统》各章作业答案
第二部分各章作业答案第一章绪论★1、机电一体化的基本概念和涵义是什么?★机电一体化的英文名词如何拼合?(P1) 【参考答案】机电一体化是从系统的观点出发,将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合,实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术。
机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的,它是用英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词,意思是机械技术和电子技术的有机结合。
★2、机电一体化的发展趋势包括哪几个方面?(P2)【参考答案】机电一体化的发展趋势可概况为以下三个方面:(4-3-2)(1)性能上,向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展;(2)功能上,向小型化、轻型化、多功能方向发展;(3)层次上,向系统化、复合集成化的方向发展。
★3、一个较完善的机电一体化系统包括哪几个基本要素?★其核心部分是什么?(P4-P5) 【参考答案】一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素:机械本体、动力部分、检测部分、执行机构、控制器和接口。
其核心部分是控制器。
★4、什么是接口?接口的功能有哪些?(P5)【参考答案】为实现各子系统或要素之间物质、能量或信息交换而进行的连接就是接口。
接口的基本功能有交换、放大、传递。
5、机电一体化的相关技术有哪些?(P2-P4)【参考答案】机械技术、检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统总体技术。
第二章机械传动与支承技术1、熟练掌握以数控机床进给传动为例说明机械传动系统建模的步骤、方法。
重点在传动惯量折算的推导过程。
(P13-P15)★【举例说明】在图1所示的数控机床进给传动系统中,电动机通过两级减速齿轮Z1、Z2、Z3、Z4及丝杠螺母副驱动工作台作直线运动。
设J l为轴I部件和电动机转子构成的转动惯量;J 2、J 3为轴Ⅱ、Ⅲ部件构成的转动惯量;K1、K2、K3分别为轴I、Ⅱ、Ⅲ的扭转刚度系数;K为丝杠螺母副及螺母底座部分的轴向刚度系数;m为工作台质量;C为工作台导轨粘性阻尼系数:T1、T2、T3分别为轴I、Ⅱ、Ⅲ的输入转矩。
2025江苏中职职教高考《机电一体化-电工技术基础》讲义知识考点复习资料
江苏职教高考机电一体化类(电工技术基础)课程知识框架电子电工机械基础30%电工技术基础35%液压与气动10%机械制图10%电子技术基础15%考试大纲:考查目标第二部分《电工技术基础》1.电路的基本概念2.简单直流电路3.复杂直流电路4.电容和电容器5.磁场和磁路6.电磁感应7.正弦交流电路的基本概念8.正弦交流电路9.三相正弦交流电路10.变压器11.电机与控制12.非正弦周期电路13.过渡过程第五部分《电子技术基础》一、模拟电路部分二、数字电路部分第二部分《电工技术基础》第一章电路的基本概念本章重难点分析一、了解电路的组成以及作用二、理解电路的基本物理量的概念及其单位三、熟练掌握电动势、电流、电压的参考方向和数值正负的意义四、理解电功和电功率的概念,掌握电功、电功率和焦耳定律的计算五、理解电阻的概念和电阻与温度的关系,熟练掌握电阻定律。
六、了解电气设备额定值的意义。
一、电路的基本组成电路是为实现某种应用目的,由若干电气设备或器件按一定方式用导线联接而成的电流通路。
手电筒电路电风扇电路电路的组成电路由电源、负载、控制装置及导线组成。
电源是把其他形式的能量转换为电能的装置。
负载是消耗电能的装置,也称为用电器。
负载的作用是把电能转换为其他形式的能量。
控制装置及导线用于连接电源和负载,使它们构成电流的通路,把电源的能量输送给负载,并根据需要控制电路的通、断。
保护装置保证电路的安全运行。
二、电路的基本功能电路的功能(1)电力系统中:电路可以实现电能的传输、分配和转换。
(2)电子技术中:电路可以实现电信号的传递、存储和处理。
三、电路模型和电路图什么是模型?物理学中的质点、刚体以及点电荷等都是模型。
1、理想电路元件实际的电路是由一些按需要起不同作用的元件或器件所组成,如发电机、变压器、电动机、电池、电阻器等,它们的电磁性质是很复杂的。
何为电路元件?用于构成电路的电工、电子元器件或设备统称为实际元件。
例如:一个线圈在有电流通过时为了便于分析与计算实际电路,在一定条件下常忽略实际部件的次要因素而突出其主要电磁性质,把它看成理想电路元件。
机电一体化系统设计;课后答案-
目录机电一体化技术第1章习题-参考答案 (1)1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。
(1)1-4 何谓机电一体化技术革命? (1)1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成?分别实现哪些功能? (1)1-8.工业三大要素指的是什么? (1)1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种? (1)1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法? (1)机电一体化技术第2章习题-参考答案 (2)2-1 设计机械传动部件时,为确保机械系统的传动精度和工作稳定性,常常提出哪些要求? (2)2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么? (2)2-3 机电一体化系统(产品)对传动机构的基本要求是什么? (2)2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠,其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98,当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2 个齿时,试问:两个螺母之间相对移动了多大距离? (2)2-16 各级传动比的分配原则是什么?输出轴转角误差最小原则是什么? (2)2-17 已知:4 级齿轮传动系统,各齿轮的转角误差为∆φ1=∆φ2=∆φ3=...=0.005 ra d,各级减速比相同,即ί1=ί2=...=ί4=1.5。
求:该传动系统的最大转角误差∆φmax;为缩小∆φmax,应采取何种措施? .. (2)2-18 谐波齿轮传动有何特点?传动比的计算方法是什么? (3)2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为 100,柔轮齿数为 100.当刚轮固定时,试求该谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向(与输入轴的转向相比较) (3)2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? (3)2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些? (4)机电一体化技术第3章参考答案 (5)3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。
(5)I3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么? (5)3-3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。
机电一体化系统设计 第5章 特性分析
第 5 章 机电一体化系统元、部件的特性分析
§ 5-2
机电一体化系统元件力学特性
用D-H方法建立运动学方程
假定Z轴垂直于纸面向里,从C0 到C1的齐次旋转变换矩阵为:
从C1 到C2的齐次旋转变换矩阵为:
第 5 章 机电一体化系统元、部件的特性分析
§ 5-2
机电一体化系统元件力学特性
用D-H方法建立运动学方程
单自由度振动系统
m1
第 5 章 机电一体化系统元、部件的特性分析
§ 5-1
机电一体化系统与自动控制理论
二、系统的过渡过程特性
当系统受到外部干扰时,其输出量必将发生变化,但由于系统总含有惯性 或者储能元件,其输出量不可能立即变化到干扰响应的值,而是需要一个 过程,这个过程就是过渡过程。
一阶系统收敛
机构
y(t)
fx(t)
f(x)=y
fy(t)
线性: • 考虑传动系统转动惯量 • 考虑负载转动惯量 • 同时考虑情况
非线性
负载
第 5 章 机电一体化系统元、部件的特性分析
§ 5-2
机电一体化系统元件力学特性
一、机械系统特性及变换机构
常见齿轮传动机构
第 5 章 机电一体化系统元、部件的特性分析
对被控对象来说,系统的各构成要素的特性参数比较容易掌握,而
随操作条件和环境条件变化的过程控制较难掌握,为此以反馈控制 理论为基础的控制理论是机电一体化系统不可缺少的理论基础。 经典控制理论研究机电一体化系统的动态特性是以传递函数为基础 的,而传递函数是通过数学中的拉普拉斯变换定义的。
第 5 章 机电一体化系统元、部件的特性分析
拉格朗日一生才华横溢,在数学、物理和 天文等领域做出了很多重大的贡献。他的 成就包括著名的拉格朗日中值定理,创立 了拉格朗日力学等等。
机电一体化技术第5章计算机控制及接口技术
1
安全性
解释计算机控制系统面临的安全挑战,如网络攻击、数据泄露等,以及相应的解 决方案。
2
可靠性
讨论计算机控制系统的可靠性问题,如故障率、备份策略等,以及提高可靠性的 方法。
3
维护与升级
介绍计算机控制系统的维护和升级,如软件更新、硬件维修等的注意事项。
自动化
自动化程度高,能够减少人 力投入,提高生产效率。
计算机控制系统的应用领域
工厂自动化
解释计算机控制系统在工业生产 中的应用,如流水线控制、机器 人控制等。
家庭自动化
讨论计算机控制系统在家庭中的 应用,如智能家居控制、安防系 统等。
交通控制
介绍计算机控制系统在交通管理 中的应用,如智能交通信号控制 等。
1
传感器检测
解析传感器如何检测物理量,并将其转换为电信号。
2
控制算法计算
说明控制器如何根据传感器反馈的信号,进行计算并生成控制命令。
3
执行设备控制
阐述控制命令如何驱动执行设备,实现自动控制。
计算机控制系统的优势
高精度
计算机控制系统能够实现高 精度的控制,提高机电一体 化系统的性能。
灵活性
计算机控制系统具有较强的 灵活性,可以根据需求进行 快速调整和改变。
计算机控制系统的未来发展趋势
1 人工智能
讨论计算机控制系统与人工智能的结合,以及对未来发展的影响。
2 互联网 of Things (IoT)
解释计算机控制系统与物联网的融合,打造智能化的生活和工作环境。
3 虚拟现实
探讨计算机控制系统与虚拟现实技术的结合,创造更加沉浸式的交互体验。
计算机控制系统的挑战及解决方案
机电一体化技术第5章计 算机控制及接口技术
机电一体化系统设计
图2.6 锥齿轮轴向压簧调整
图2.7 锥齿轮周向弹簧调整 1.大片锥齿轮 2.小片锥齿轮 3.锥齿轮 4.镶块 5.弹簧 6.止动螺钉 7.凸爪 8.槽
(四)齿轮齿条传动机构
结构如图2.8所示。用于行程较长的大型机床上,易于得 到高速直线运动。 1.双片簿齿轮调整法 分别与齿条齿槽的左、右两侧贴紧, 从而消除齿侧间隙(传动负载小时采用)。 2.双厚齿轮传动的结构 进给运动由轴5输入,该轴上装有
1.垫片调整法 结构如图2.4所示。在两薄片斜齿轮1、2中间 加垫片3,改变两薄片斜齿轮之间的轴向距离,使薄片斜齿 轮1、2的螺旋线错位。
特点:1)结构简单;2)齿侧间隙不能自动补偿。3) 使用时需 要反复测试齿轮的啮合情况,反复调节垫片的厚度。
图2.4 斜齿薄片齿轮垫片调整
(二)斜齿轮传动机构
功用: 转矩匹配; 惯量匹配;脉冲当量匹配;降速
消除传动间隙
作用:消除反向间隙,提高传动精度 方法:使啮合状态轮齿的两侧均处于接触状 实现:偏心轴调整、轴向垫片调整 (刚性)
轴向压簧调整、周向压簧调整(柔性)
径向(中心矩)调隙法;轴向调隙法;周向(切向)调隙法
(一)直齿圆柱齿轮传动机构
1.偏心轴套调整法 结构如图2.1所示。转动偏心轴套2调整 两啮合齿轮的中心距,消除齿侧间隙及其造成的换向死区。 特点:结构简单,侧隙调整后不能自动补偿。
此外,还要求机械系统具有较大的刚度、良好的可靠性和重量轻、 体积小、寿命长。
三、机械系统的组成
1.传动机构 :如,齿轮传动机构、蜗杆蜗轮传动机构、丝杠传动机 构、链传动、带传动等。
要求:满足整个机械系统良好的伺服性能;要满足传动精度的要求; 满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性的要求。
机电一体化5课后复习解答
第一章作业解答1、机电一体化系统包括那些关键技术?机电一体化系统发展趋势是什么?答:机电一体化系统包括的关键技术有:机械技术,检测与传感技术,计算机与信息处理技术,自动控制技术,伺服驱动技术,系统总体技术。
机电一体化系统发展趋势是:1)智能化。
模拟人类智慧,具有推理、逻辑思维、自主决策的能力。
2)网络化。
利用网络将各种独立的机电一体化系统联系起来。
3)微型化。
4)系统化、复合集成化。
2、试列举10种常见的机电一体化产品,并对其中一种分析其所构成的5大要素。
常见的机电一体化产品有:数控机床,机器人,全自动洗衣机,傻瓜照相机,自动物料搬运机,自动取款机,自动售货机,智能水表,电子调速器,智能冰箱等。
(一般的洗衣机、冰箱、电风扇、电子秤、电脑、空调不是机电一体化产品,因为它们不包含机电一体化系统所包括的6项关键技术及5个构成要素。
)第二章作业解答1、机电一体化系统对机械部分的要求是什么?答:机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有如下要求:1)高精度;2)快速响应性,即,机械系统从接到指令到执行指令任务的时间应短;3)稳定性要好。
2、齿轮传动为何要消除齿侧间隙?答:机电一体化系统对机械部分的要求是必须具备高精度,以满足自动控制的需要。
消除齿轮的齿侧间隙就是为了保证双向传动精度。
3、滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么办法消除它?答:滚珠丝杠副轴向间隙影响反向传动精度。
消除滚珠丝杠副轴向间隙通常采用的方法有:1)采用双螺母结构调整两螺母轴向相对位置实现预紧消除间隙。
具体措施有:垫片调隙,螺纹预紧调隙,齿差预紧调隙等方式。
2)采用单螺母结构用增大钢球直径的方式实现预紧以消除间隙。
4、导向机构的作用是什么?滑动导轨、滚动导轨各有何特点?答:导向机构是起支承、导向作用,并准确地完成特定方向的运动。
滑动导轨的特点有:摩擦系大,定位精度差(受摩擦力及温升影响),不能预紧刚度一般,磨损大,结构较简单,稳定性较好。
机电一体化系统第5章 常用控制方式-精选文档
上例皮带运输机控制线路是一个典型的顺序控制与时间 控制系统。它由五部分构成: ①控制器。这是系统的核心部件,它接受输入控制信号, 进行处理,产生完成各种控制作用的输出控制信号。它们完 成状态的记忆和动作顺序控制。顺序控制与时间控制的二个 特点就都体现在控制器上。 ②输入接口。输入接口的作用是接受来自现场的开关信 号,并将信号进行电平转换后传送给控制器。 ③输出接口。输出接口的作用是将控制器的输出信号传 递给外部设备,还要承担控制器电平信号与外部设备电平信 号的转换作用。
步进电机的特点如下: ①快速起动及停止,但起动频率比运行频率要低得多; ②转速与输入脉冲频率成正比; ③由于励磁方法不同,可以使其进行步进角和半步进角旋转; ④控制精度高。每步所传动的角度可由0.36°~90°/步,无论哪一 种步进电机,它们都能精确地返回到原来位置。 因为步进电机有以上特点,精确步进并直接接受数字量,因而使步进 电机的应用领域愈来愈广泛.如在绘图机、打印机和光学仪器中都采用 步进电机来定位。随着微型计算机的推广,步进电机成了计算机应用项 目中的主要执行元件之一.尤其是在精确定位场合和速度控制系统中得 到了广泛的应用。 由于单片机有较强的控制能力,所以用单片机组成控制单元,很容 易实现步进电机的启停、正反转,自动加减速,变速和多坐标联动等智 能化控制,所以在本节中将主要介绍步进电机的单片机控制。
5.2 速度控制
5.2.1 步进电机的速度控制 步进电机是将电脉冲信号变成直线位移或角位移的执行 元件,在工业控制系统中,步进电机在驱动功率、高速旋转 特性,转矩波动,噪声等方面均劣于直流电机和交流电机。 因此,步进电机仅用于打印机,录音机,PPC、HDD以及 FDD的磁头转动装置。然而,步进电机是一种可以开环使用 的数字传动装置,它可以接受计算机发出的数字信号.在数 控机床等自动控制系统中,它可以由速度设定和转向设定信 号来控制电机的回转,并且在保持静止转矩的基础上实现定 位,加之步进电机价格低,因而步进电机在许多设备和装置 中常被采用。
课后答案
第一章:1 试说明机电一体化的涵义。
2 什么是工业三大要素?3 机电一体化系统的主要组成、作用是什么?4 机电一体化系统的构成要素是什么?它们各有什么作用?其主体和核心技术是什么?5 传统机电产品与机电一体化产品的主要区别是什么?6 机电一体化各要素及其与外界是通过什么连接的?有什么重要性?7 为什么说精密机械技术是机电一体化的基础?8 发展机电一体化的共性关键技术有那些?它们的作用如何?9 试举出几个机电一体化的家电产品。
10 试论述机电一体化的发展趋势。
第二章:1 简述机电一体化系统设计流程。
2 简述开发性设计、适应性设计、变型设计的异同?3 何谓概念设计?简述概念设计的具体设计步骤。
4 简述功能—行为—结构三者的关系。
5如何进行设计任务的抽象化,其作用是什么?6总功能为什么要分解,应如何进行分解?7什么是功能结构,三种基本结构形式是什么?7 何谓功能元,常用的基本功能元有哪些?8 举例说明什么是物理效应和功能载体?9 什么是艺术造型三要素?10 人机接口和机电接口各有哪些分类?并举例说明。
11 为什么要进行系统的评价?简述其步骤。
12 为什么要进行系统的决策?简述其步骤。
13 如何确定系统的评价指标体系?14 常用的系统评价方法是什么?15 系统调试的一般规律是什么?16 简述各种现代设计方法的内涵。
17 如何进行机电一体化系统的可靠性设计?18 传统产品设计与绿色产品设计有何区别与联系?第三章:1 试对数控机床的主轴功能进行分解,列出其形态学矩阵。
2 试以一种你熟悉的机电一体化产品为例,对其总功能进行分解。
第四章:1机电一体化的机械系统主要内容有哪些?2对机械传动机构的性能要求是什么?3常用无侧隙齿轮传动机构有哪几种?4滚珠丝杠副有哪些特点?5滚珠丝杠副常用的支承方式有哪几种?各有什么特点?6滚珠丝杠副为何要预紧?预紧力常为多少?7常用的直线运动导轨有哪些?8对机座机架的基本要求是什么?9简述花岗岩的特点及应用?10 当工作台重量为400kg,夹具和工件重量为400kg,最大工作行程为1000mm,其它条件和4.5.2节相同时,试选择设计滚珠丝杠副。
《机电一体化技术》课程读书笔记
第一章绪论1.机电一体化包括哪六大共性关键技术(相关技术)?p1答:机电一体化包括六大共性关键技术:(1)精密机械技术,(2)伺服传动技术,(3)检测传感技术,(4)信息处理技术,(5)自动控制技术,(6)系统总体技术。
2.一个较完善的机电一体化系统,应具有哪六个基本功能要素?p2答:机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素:(1)机械本体,(2)动力部分,(3)传感检测部分,(4)执行机构,(5)驱动部分,(6)控制及信息处理、各要素和环节之间相联系的接口.3.何谓机电一体化系统中的接口?接口的作用和基本功能是什么?p3答:机电一体化系统中的接口,是机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。
接口的作用使各要素或子系统联接成为一个有机整体,使各个功能环节有目的地协调一致运动,从而形成机电一体化的系统工程。
接口的基本功能主要有三个:一是交换,通过接口完成使各要素或子系统之间信号模式或能量的统一;二是放大,在两个信号强度相差悬殊的环节间,经接口放大,达到能量的匹配;三是传递,变换和放大后的信号在环节间可靠、快速、精确地交换,必须遵循协调一致的时序、信号格式和逻辑规范。
接口具有保证信息传递的逻辑控制功能,使信息按规定模式进行传递。
4.简述执行部分的功能和分类。
P3答:执行机构的功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。
执行部分是运动部件,一般采用机械、电磁、电液等机构。
它将输入的各种形式的能量转换为机械能。
5.何谓机械本体?P2答:机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。
其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。
6.何谓动力部分?p2答:部分动力部分的功能是按照机电一体化技术系统的控制要求,为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。
7.何谓传感检测部分?p2答:传感检测部分的功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境和各种参数及状态进行检测,并转换成可识别信号,传输到信息处理单元,经过分析、处理后产生相应的控制信息。
机电一体化系统设计 张建民版
1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成?分别实现哪些功能?
答: 机电一体化系统(产品)要素 控制器(计算机等) 检测传感器 执行元件 动力源 机构 功能 控制(信息存储、处理、传送) 计测(信息收集与变换) 驱动(操作) 提供动力(能量) 构造
1-8.工业三大要素指的是什么?
答:物质、能量、信息。
复习资料 机电一体化设计课后习题 部分
目 录
机电一体化技术第 1 章习题-参考答案 ................................................................................. 1 1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 ............................................................ 1 1-4 何谓机电一体化技术革命? ........................................................................................ 1 1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成?分别实现哪些功能? ................................. 1 1-8.工业三大要素指的是什么? ........................................................................................ 1 1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种? .................................................................. 1 1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法? .................................................................. 1 机电一体化技术第 2 章习题-参考答案 ................................................................................. 2 2-1 设计机械传动部件时,为确保机械系统的传动精度和工作稳定性,常常提出哪些 要求? ................................................................................................................................. 2 2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么? ................................................................ 2 2-3 机电一体化系统(产品)对传动机构的基本要求是什么? ..................................... 2 2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠,其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿 数为 100、另一端的齿轮齿数为 98,当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过 2 个齿时,试问:两个螺母之间相对移动了多大距离? ................................................... 2 2-16 各级传动比的分配原则是什么?输出轴转角误差最小原则是什么? ............... 2 2-17 已知:4 级齿轮传动系统,各齿轮的转角误差为∆φ1=∆φ2=∆φ3=…=0.005 rad,各 级减速比相同,即 ί1=ί2=…=ί4=1.5。求:该传动系统的最大转角误差∆φmax; 为缩小 ∆φmax,应采取何种措施?............................................................................................... 2 2-18 谐波齿轮传动有何特点?传动比的计算方法是什么? ....................................... 3 2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为 100,柔轮齿数为 100.当刚轮固定时,试求该 谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向(与输入轴的转向相比较)......................... 3 2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? ................................................................ 3 2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些? .......................................................................... 4 机电一体化技术第 3 章参考答案 .......................................................................................... 5 3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。 ........................................................ 5
第5章 并条
(4)电源接口:电源接口包括滤波器和直流变换器等。 电源接口:电源接口包括滤波器和直流变换器等。
新型并条机的计算机控制系统配有触模屏人机界面,使用方便, 新型并条机的计算机控制系统配有触模屏人机界面,使用方便, 并配有大容量的记忆功能, 并配有大容量的记忆功能,适于记忆生产数据及各种品种变化的数 据。
第 5 章 并 条
3、成条机构 1) 喇叭口 2) 紧压罗拉 3) 圈条器
圈条盘
南通纺院 机电系纺ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电教研室 版权所有
5.1.2 并条机工艺过程
第 5 章 并 条
5、辅助机构 (1)自停装置 ①机后条筒中棉条用完或棉条断头时 ②发生绕皮辊或绕罗拉时 ③喇叭头堵塞或断头时 ④定长满筒时 (2)满筒定长装置 (3)自动换筒装置
南通纺院 机电系纺机电教研室 版权所有
实例:立达D1/2A型并条机微机控制系统 实例:立达D1/2A型并条机微机控制系统 D1/2A
输出单元( (3)输出单元(输出单元可分两类) 第 5 章 并 条
执行机构驱动输出:包括主电动机、主电路保护、 ①执行机构驱动输出:包括主电动机、主电路保护、条桶变速电机高低 速传动、空桶电机传动、满桶电机传动、上罗拉加压电磁阀、 速传动、空桶电机传动、满桶电机传动、上罗拉加压电磁阀、旋转 臂开与闭电磁阀、主传动离合器、 臂开与闭电磁阀、主传动离合器、主传动制动器等十多路输出信号 ②信号指示输出:棉条输入系统故障及一般故障的信号灯装于机器上方, 信号指示输出:棉条输入系统故障及一般故障的信号灯装于机器上方, 另有机器模拟控制板上的指示灯直观显示机器状态。 另有机器模拟控制板上的指示灯直观显示机器状态。 输出驱动接口的作用是: 输出驱动接口的作用是:完成计算机接口与输出元件之间的电平转 抗干扰、对每个输出回路状态给出发光二极管(LED)信号指示。 (LED)信号指示 换、抗干扰、对每个输出回路状态给出发光二极管(LED)信号指示。
第5章轴测图
回答教师提问
进入本课学习
问答法
二、新授
组合体的正等轴测图的画法
教师举例讲解,然后请学生练习
边听讲边练习
例解法
练习法
三、小结
组合体的正等轴测图的画法
对本课内容小结
在理解和记忆的基础上进行小结
问答法
四、布置
作业
习题册P30
布置作业
复习巩固
完成作业
教学效果反馈ຫໍສະໝຸດ 学生已经能够比较好地画出轴测图。
教后记
反馈
由于学习内容较简单,学生的反映较好。
教后记
“死板”的内容学生容易接受,这说明学生的运用能力不足。
本课题目
正等轴测图的画法
课的类型
新授课
教学班级
06机电一体化(高职)
授课时间
2007年12月3日(周一)
教学目标
掌握组合体的正等轴测图的画法
教学重点
组合体的正等轴测图的画法
教学难点
组合体的正等轴测图的画法
学情分析
学生有接受能力。
板
书
设
计
3.平行于基本投影面的圆角的正等轴测图的画法:
先画直角,再以R为边长找切点,然后作垂线找到圆心,最后画出
4.组合体的正等轴测图的画法:
切割型组合体,先画出基本体,再进行切割;
叠加型组合体,先分析形体,再逐个绘制。
教学程序
教学内容
教师活动
学生活动
方法手段
一、复习
轴测图的基本知识和正等轴测图的画法
Z1
Y1
二、斜二轴测图的画法:
教学程序
教学内容
教师活动
学生活动
方法手段
一、复习,导入新课
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机电一体化技术——陈刚
第5章 升降电梯机电传动与控制
岗位责任体系概述
自1857年,世界第一台载人电梯问世 以来,电梯作为高楼的重要垂直运输工具, 已运用越来越广泛。我国的电梯制造业经 历了从无到有,从小到大的发展过程。中 国目前已经成为世界上最大的电梯生产国 和最大的电梯需求国家之一。同时,电梯 技术也在不断发展,传动效率高、低能耗、 智能变频技术、智能群控技术及蓝牙技术 等新技术的应用为电梯的发展提供更新的 动力。电梯的种类繁多,有乘客电梯、载 货电梯、病床电梯、杂物电梯、住宅电梯、 客货电梯以及特种电梯等,而与我们生活 息息相关的乘客电梯即升降电梯是怎样实 现其机械运动呢?
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述 5.2.1 升降电梯的机械结构
电梯是机械电气结合紧密而又复杂的产品,一般包括曳 引系统、导向系统、门系统、轿箱系统、重量平衡系统、电 力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。
其中曳引机、限速器、极限开关、控制柜与型号柜、机 械选层设备、电源接线板及排风设备一般安装在机房中。导 轨、对重装置、缓冲装置、钢丝绳张紧装置、随行电缆和分 线盒等安放在井道中。门系统主要包括桥箱门、层门、开门 机构、联动机构、门锁等。桥箱用以运送乘客或货物的电梯 组件。
限速器是在桥箱或对重快速坠落时停止限速器绳的运动,安全钳是 在出现桥箱或对重坠落的情况下,将它们固定在导轨上,避免发生坠落。
3 超速保护装置——安全钳 电梯安全钳的作用是:当桥箱(或对重)高速下坠时,对其进行刹 车,以保证安全。
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述 5.2.2 升降电梯的安全装置
4 轿厢和对重用缓冲器 缓冲器是电梯极限位置的安全装置。当电梯超越底层或顶层时,
轿厢或对重撞击缓冲器,由缓冲器吸收或消耗电梯的能量,从而使轿 厢或对重安全减速至停止。
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述
5.2.3 升降电梯的驱动系统
电梯的电力驱动系统对电梯的启动加速,稳速运行,制动减速起 着控制作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动,制动加减速度, 平层精度,乘座的舒适性等指标。
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述
5.2.2 升降电梯的安全装置
1 电梯运行的安全措施实施要求 (1)有限速器、安全钳等超速保护装置。 (2)有相序保护断电器对供电系统断相和错相进行保护。 (3)有缓冲器等防撞底缓冲装置。 (4)有强迫减速开关、终端限位开关、终端极限开关等进行超越上、 下极限工作位置时的保护装置。 (5)有门锁和联锁装置等厅门门锁与桥门电气联锁装置,确保门不 关闭,电梯不能运行。 (6)井道底坑有通道时,对重应有防止超速或端绳下落的装置。 (7)停电或电气系统发生故障时,应有能使桥箱缓慢移动的装置。 (8)桥箱内应设有警铃和电话设备,一旦发生故障,能及时报警求 援。 (9)不正常状态处理系统有手动盘车、自备发电机等装置。桥箱应 有安全窗、桥门应设有手动开门设备等。 (10)门的安全装置有厅门、桥门应设门光电装置、门电子检测装 置或门安全触板等,确保门开启闭合时的安全。
在曳引电梯中,轿厢和对重悬挂于曳引轮两侧,轿厢是运送 乘客或货物的承载部件,也是唯一乘客看到的电梯结构部件。 使用对重的目的是为了减轻电动机的负担,提高曳引效率。卷 筒驱动和液压驱动的电梯很少用对重,因为这两种电梯轿厢均 可以靠自重作用下降。
6 电梯门系统
电梯有层门和轿厢门。层门设在层站入口处。轿厢门与轿 厢随动,是主动门,层门是被动门
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述 5.2.1 升降电梯的机械结构
1 电梯曳引机
电梯曳引机通常由电动机,制动器,减速箱及底座等组成。
图5-2 升降电梯结构示意图 1-惯性轮;2-电动机;3-联轴器;4-制动器;
5-减速机;6-曳引轮 机电一体化技术——陈刚
1 变极调速系统 变极调速系统,一般采用开环方式控制,线路简单,电动机的造
价较低,因而总成本较低。但是电梯的舒适感稍差,一般只适用于额定 速度不大于1m/s的电梯。
2 交流调压调速系统 调压调速电梯也常以制动方式来划分,有如下几种:
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概 5.2.1 升降电梯的机械结构
2 曳引轮和曳引绳
电梯曳引轮是悬挂曳引钢丝绳的轮子,由曳引电动机通过减速机 带动旋转。曳引轮运转时,通过曳引绳和曳引导轮之间的摩擦力, 驱动桥箱和对重装置的上下运动。
3 制动器
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述 5.2.1 升降电梯的机械结构
4 减速机
图5-5 蜗杆下上置 式减速机
1-下箱体;2-蜗杆; 3-轴承挡盖;4-蜗 轮;5-上箱体;6主轴;7-连接套; 8-曳引轮;9-轴承;
10-机座
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述 5.2.1 升降电梯的机械结构
5 桥箱、平衡系统与导引系统
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述 5.2.2 升降电梯的安全装置
电梯的安全性除了在结构的合理性、可靠性,电气控制和 拖动的可靠性方面充分考虑外,还应具有防范各种可能发生的 危险的安全装置。首先应把乘客的保护作为首先考虑的因素, 同时也要对电梯本身和所载货物以及电梯所在的建筑结构进行 保护。
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识岗位责任体系概述 5.2.2 升降电梯的安全装置
2 超速保护装置——限速器 电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足,超载 断绳等原因会造成桥箱超速和坠落。防超速和端绳的保护装置是安全 钳——限速器系统,二者成对使用。