第三章 执行元件概论

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课件机电一体化系统设计第3章:执行元件分类及控制用电机驱动a

课件机电一体化系统设计第3章:执行元件分类及控制用电机驱动a
2、体积小,重量轻
3、便于维修、安装
4、易于微机控制
课件机电一体化系统设计第3章: 执行元件分类及控制用电机驱动a
3.2 机电一体化系统常用的控制用电机
• 控制用电机是将电能转换成机械能的一种 能量转换装置。
• 包括:力矩电动机、脉冲电动机、变频调
速电动机、开关磁阻电动机和各种AC/DC
电动机等。
第三章
机电一体化系统执行元件 的选择与设计
课件机电一体化系统设计第3章: 执行元件分类及控制用电机驱动a
3.1 执行元件
一、执行元件的种类及其特点
执 件行
电磁铁及其它 电磁式
电动机
油缸 液压式
液压马达
交流伺服电机 直流伺服电机 步进电机 其它电机

气缸 气压式
气压马达
双金属片
其它
形状记忆合金 与材料有关 课件机电一体化系统设计第3章: 压电元件 执行元件分类及控制用电机驱动a
执行元件的特点及优缺点
种 类
特点
优点
缺点
可使用商用电源,操作简便;编程容 瞬时输出功率 电 信号与动力的传 易;能实现定位伺 大;过载差; 气 送方向相同;有 服;响应快;易与 易受外部噪声 式 交流和直流之别,CPU相接;体积小,影响。
应注意电压大小。动 设备难于小型
4、接触换向部件需要维护
晶体管式无刷直 1、无接触换向部件
流伺服电机 2、需要磁极位置检测器
AC 永磁同步型 3、具有DC伺服电机的全部优点


1、对定子电流的励磁分量和转矩分
电 感应型 量分别控制

2课、件机具电一有体化D系统C设伺计第服3章电: 机的全部优点
执行元件分类及控制用电机驱动a

第三章 执行元件讲解

第三章 执行元件讲解

不相等,因此,活塞向右
运动。
特点:
差动连接时因回油腔的油液 利用两端面积差进行工作!
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
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液压缸的工作原理及设计计算
柱塞式液压缸
单活塞杆式液压缸
双活塞杆式液压缸
伸缩式液压缸
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
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液压缸的工作原理及设计计算
双活塞杆式液压缸
单活塞杆式液压缸
伸缩式液压缸
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
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液压缸的工作原理及设计计算
活塞式液压缸分类:
双杆
按伸出活塞杆不同 单杆
无杆
按固定方式不同
缸体固定 活塞杆固定
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
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液压缸的工作原理及设计计算
(1)双杆活塞缸
特点: 1) 两腔面积相等; 2) 压力相同时,推力相等,
流量相同时,速度相等。
即具有等推力等速度特性!
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
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液压缸的工作原理及设计计算
单杆活塞缸 由于只在活塞的一端有活塞杆,使两 腔的有效工作面积不相等,因此在两腔分别输入流 量相同的情况特下点,:活塞的往复运动速度不相等。 12) )压两力腔相面同积时不,等推,力A1不>单等A杆2 活塞缸的安装 流量相同时,速度不也等有缸筒固定和活 即不具有等推力等速度塞特杆性固!定两种,进、
d D v 1(5) v
由此可见,速比λv 越大,活塞杆直径d越大。
液压与气动技术
殷国栋 ygd@
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液压缸的工作原理及设计计算
差动液压缸
单杆活塞缸的左右腔同时接 通压力油,如右图所示, 称为差动连接,此缸称为 差动液压缸。

液压 执行元件ppt

液压 执行元件ppt

1. 活塞式液压缸1)双杆活塞缸图所示为缸筒固定的双杆活塞缸,活塞两侧的活塞杆直径相等它的进、出油口位于缸筒两端。

当工作压力和输入流量相同时,两个方向上输出的推力F和速度v是相等的。

其值为:图双杆活塞缸a)缸筒固定1)双杆活塞缸图所示为活塞杆固定的双杆活塞缸。

它的进、出油液可经活塞杆内的通道输入液压缸或从液压缸流出。

也可以用软管连接,进、出口就位于缸的两端。

它的推力和速度与缸筒固定的形式相同。

双杆活塞缸b)活塞杆固定这种安装式,占地面积大,适用于小型机械。

P 1P 1P3)单杆活塞缸的差动连接1 qm m π4F p A p d ηη2==V V 24πq q v A d ηη==式中d —柱塞直径伸缩式液压缸由两上或多个活塞套装而成,前一级缸的活塞杆是后一级缸的缸筒。

伸出时,可以获得很长的工作行程,缩回时可保持很小的结构尺寸。

图所示为一种双作用式普通伸缩缸,在各级活塞依次伸出时,液压缸的有效面积是逐级变化的。

在输入流量和压力不变的情况下,则液压缸的输出推力和速度也逐级变化。

其值为:2m π4ii iF p D η=24πV ii i q v D η=式中i —第i 级活塞置和排气装置五个部分。

图单杆活塞式液压缸结构16、19—反衬密封圈1—活塞杆2—防尘圈3—活塞杆密封4—活塞杆导向环5、7、1618—O型密封9—活塞前缓冲11—活塞12—活塞密封1313、15—低摩10、1717、186、8、10密封14—螺钉止动销20—止动销21—密封圈22—前缸盖23—法兰24—可调缓冲器25—螺纹止动销26—缸筒27—后缓冲套28—后止动环29—后缸盖1.缸体组件1.缸体组件(1)缸体组件连接形式常见如图:缸筒和缸盖结构1—缸盖2—缸筒3—压板4—半环5—防松螺母6—拉杆(C )螺纹式。

螺纹连接有外螺纹和内螺纹连接两种,体积小、质量小、结构紧凑,但端部结构较复杂。

一般用于要求外形尺寸小、质量小的场合。

chapter执行元件

chapter执行元件
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活塞和活塞杆
a)螺母连接:适用负载较小,无冲击的液压缸。结构 简单,安装方便,但螺纹将削弱杆强度 b)和c)卡环式连接: 结构较复杂,装拆不便,工作可靠
d)径向销式连接 :适用于双出杆式活塞。
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密封装置
a) 间隙密封 : 靠微小间隙防止泄漏 . 结构简单 , 摩擦 阻力小 , 耐高温 , 但泄漏大 . 在尺寸小 \ 压力低 \ 运动 速度较高的缸筒和活塞间使用. b)摩擦环密封 :靠摩擦环贴紧缸壁而防止泄漏 .效果 较好 , 摩擦阻力较小且稳定 , 耐高温 , 磨损后有自动 补偿能力 , 加工要求高 , 装拆不便 . 适用于缸筒和活 塞之间的密封.
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液压马达工作原理
叶片式液压马达 结构:叶片径向放置 特点 : 体积小 , 转动惯
A3
压力油
量小 , 动作灵敏 , 泄漏
大,低速时不稳定.
应用场合 : 转速高 , 转
A1
矩小和动作要求灵敏
的场合.
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径向柱塞式液压马达 适用场合:多用于低速大转矩的情况


分类
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液压缸与其他机构相配合可以完成各种运动
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活塞式液压缸 双杆式:活塞两端都有一根直径相等活塞杆伸出. 缸体固定 : 工作台往复运动范围为活塞有效行程
的三倍, (占地面积较大).常用于小型设备.
差动连接广泛应用于滑台等设备的快速运动中

3、执行元件

3、执行元件
第三章 执行元件
学习目标: 1. 掌握液压缸的类型、结构和工作原理; 2. 掌握液压缸的连接方式及其特点; 3. 掌握液压缸的缓冲结构和工作原理; 4. 掌握液压缸、摆缸和液压马达的职能符号。 5. 了解摆缸和液压马达的结构,掌握它们的工作
原理。
1
一、液压缸
液压缸是将液压能转换为机械能的作直线往复 运动的液压执行元件。
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3. 应用:两个方向力和速度一样的场合。 职能符号:
4.安装方式:
{ 缸筒固定 L=3l 活塞杆杆固定 L=2l
l——活塞有效工作行程。
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缸筒固定,活塞杆移动: L = 3 l
Q
Q
L
19
活塞杆固定,缸筒移动: L = 2 l
Q
Q
L
20
6、伸缩臂油缸 单作用多级油缸
作用面积大的活塞最早伸出 缩回时与伸出的顺序相反即面积小的先收回
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6、伸缩臂油缸 双作用多级油缸
作用面积大的活塞最早伸出 缩回时环型作用面积大的先收回
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7、液压缸的缓冲
(1)液压缸的缓冲结构
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(2)液压缸的缓冲
缓冲目的:为了避免活塞在行程 两端撞击缸盖,产生噪音,影响工 作精度以至损坏机件。
缓冲位置:接近液压缸行程终端。
缓冲结构:缓冲柱塞、缓冲腔、 单向阀和节流阀。
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缸体与缸盖的连接
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(1)双作用液压缸的工作原理
无杆腔
有杆腔
进油腔
回油腔
Q Q
工作原理:因两侧有效作用面积或油液压力不等,活塞 在液压力的作用下,作直线往复运动。
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(2)单活塞杆双作用液压缸的连接方式
Q

第3章执行元件-媒

第3章执行元件-媒

3)混合(HB)型 )混合(HB)型
• 是永磁型和可变磁阻型相结合的一种形式。 • 这种电动机转子上嵌有永久磁铁,可以说 是永磁型式;但从定子和转子的导磁体来 看,又和可变磁阻型相似;所以称为混合 型步进电动机。 • 其结构如图3.5所示。
• 优点:具有vR型步距角小、响应频率高的优 点,而且还具有PM型励磁功率小、效率高的 优点。 • 这种类型的电动机由转子铁心的凸极 数和定子的副凸极数决定步距角的大小,可 制造出步距角较小(0.9度一3.6度)的电动 机。 • HB和PM型能够实现较低的速度,用作 超低速同步电动机,如用60Hz驱动每步1.8 度的电动机可作为72r/min的同步电动机使 用。
• 1、转动原理: 如果先将电脉冲加到A相励磁绕组, 定子A相磁极就产生磁通,并对转子产生磁拉力,使 转子的l、3两个齿与定子的A相磁极对齐。…… 如 …… 果按照A—B—C—A的顺序通电,转子则沿反时针方 向一步步地转动,每步转过30度,这个角度就叫步 距角。 • 如果按A一C—B—A 的顺序通电,步进电动机将沿顺 时针方向一步步地转动。
二、执行元件的基本要求
• • • • • • (1)惯量小、动力大 表征执行元件惯量的性能指标: 直线运动--质量m, 回转运动--转动惯量J。 表征输出动力的性能指标为推力F、转矩T或功率P。 直线运动:推力 F=ma; a--加速度 回转运动:P=ωT.,T=Jε ;ω--角速度, ε--角 加速度为,. • 另一种表征动力大小的综合性指标称为比功率。它包 含了功率、加速性能与转速三种因素, • 比功率=Pε/ω =T/J
• • •
• •
• •
步进电动机具有以下特点: 1)工作状态不易受干扰 (如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、 温度等),只要在它们的大小未引起步进电动机产 生“丢步”现象之前,就不影响其正常工作; 2)步距角有误差不会长期积累 转子转过一定步数以后也会出现累积误差,但转 子转过一转以后,其累积误差变为“零”,因此 不会长期积累; 3)控制性能好 在起动、停止、反转时不易“丢步”。

第三章执行元件的选择与设计

第三章执行元件的选择与设计
的转向和转速。
二、 交流(AC)伺服电动机及其驱动
同步型和感应型伺服电动机称为交流 伺服电动机,其基本原理是检测SM(同步) 型和IM(感应)型的气隙磁场的大小和方向, 用电力电子变换器代替整流子和电刷,并通 过与气隙磁场方向相同的磁化电流和与气隙 磁场方向垂直的有效电流来控制其主磁通量 和转矩。
第三章 执行元件的选择与设计
第一节 执行元件的种类、特点及基本要求
第二节 常用的控制用电动机 第三节 直流(DC)与交流(AC)
伺服电动机及驱动
第四节 步进电动机及驱动
习题与
执行元件是工业机器人、CNC机床、各种自动机械、计算机外围 设备、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、各种光学装置、家用电 器(音响设备、录音机、摄像机、电冰箱)等机电一体化系统(或产品)必 不可少的驱动部件,如数控机床的主轴转动、工作台的进给运动以及工 业机器人手臂的升降、回转和伸缩运动等所用驱动部件即执行元件。
第三节 直流(DC)与交流(AC) 伺服电动机及驱动
一、直流(DC)伺服电动机及其驱动
1. 直流伺服电动机的特性及选用
直流伺服电动机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电 枢电流磁动势正交,从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。
直流伺服电动机具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性等 优点。但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需要定期维修。
2. 直流伺服电动机与驱动
直流伺服电动机为直流供电,为调节电动机转速和方向,
需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶体管 脉宽调速驱动和晶闸管直流调速驱动两种方式。
晶闸管直流驱动方式,主要通过调节触发装置控制晶闸 管的触发延迟角(控制电压的大小)来移动触发脉冲的相位, 从而改变整流电压的大小,使直流电动机电枢电压的变化易 于平滑调速。由于晶闸管本身的工作原理和电源的特点,导 通后是利用交流(50Hz)过零来关闭的,因此,在低整流电压 时。其输出是很小的尖峰值(三相全波时每秒300个)的平均值, 从而造成电流的不连续性。而采用脉宽调速驱动系统,其开 关频率高(通常达2000~3000Hz),伺服机构能够响应的频带范 围也较宽,与晶闸管相比,其输出电流脉动非常小,接近于 纯直流。

第3章液压执行元件

第3章液压执行元件
思考题
1、试述叶片液压马达的工作原理。液压马达的转速由什 么决定?
2、叶片马达与叶片泵在结构上有哪些区别?
3、试述活塞油缸与柱塞油缸的结构特点。
参考资料
许福玲、陈尧明主编 《液压与气压传动》机械工业出版 社 章宏甲主编《液压与气压传动 》机械工业出版社
作业
1、如图所示,如果液
压缸两腔的面积A1 =100 cm2, A2=40 cm2,泵的 供油量q=40l/min,供油 压力p=20×105Pa,所 有损失均忽略不记,试 求:1)液压缸在该工况 下可能产生的最大推力 (N);2)差动快进管 内允许流速为4m/s,管
液压传动
第三章 液压执行元件
第一节 液压马达
液压能 p及特点
液压马达的工作原理正好与液压泵的工作原理相反。
液压泵和液压马达具有可逆性。从原理上讲,任何一台
液压泵都可以作为液压马达使用。但实际上马达与泵的 结构稍微有些差别。
1、液压马达的分类
液压马达的分类

安全象只弓,不拉它就松,要想保安 全,常 把弓弦 绷。20. 11.701:15:2501 :15Nov -207-N ov-20

重于泰山,轻于鸿毛。01:15:2501:15:2 501:15 Saturday , November 07, 2020

安全在于心细,事故出在麻痹。20.11. 720.11. 701:15:2501:1 5:25No vember 7, 2020
齿轮齿条机构组成的复合 式缸。它将活塞的直线往 复运动转变为齿轮的旋转 运动,用在机床的进刀机 构、回转工作台转位、液 压机械手等。
•齿条活塞缸的速度推力特性
–输出转矩 TM=Δp(π/ 8)D 2 D iηm –输出角速度 ω=8 qηv / πD 2 D I 式中 Δp 为缸左右两腔压力差,D 为活塞直径,D i为齿轮

机电一体化(第3章 执行元件)

机电一体化(第3章 执行元件)

伺服电动机的特点及应用实例
伺服电动机的性能比较
伺服电动机优缺点比较
三、直流(DC)伺服电动机
1、直流伺服电动机的特性及选用 直流伺服电动机通过电刷和换向器产生的整流作用,使 磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从而产生转矩。其电枢大 多为永久磁铁。 直流伺服电动机具有较高的响应速度、精度和频率,优 良的控制特性等优点。但由于使用电刷和换向器,故寿命较低, 需要定期维修。 加在电动机轴上的有两种负载,即负载转矩和负载惯量。 当选用电动机时,必须正确地计算负载,即必须确认电动机能 满足下列条件:①在整个调速范围内,其负载转矩应在电动机 连续额定转矩范围以内;②工作负载与过载时间应在规定的范 围以内;③应使加速度与希望的时间常数一致。一般讲,由于 负载转矩起减速作用,如果可能,加减速应选取相同的时间常 数。
伺服电动机控制方式的基本形式
1、对控制用电动机的基本要求
2、控制电动机的种类、特点及选用 在机电一体化系统(或产品)中使用两类电动机: (1)一类为一般的动力用电动机,如感应式异步电动机和同 步电动机等; (2)另一类为控制用电动机,如力矩电动机、脉冲电动机、开 关磁阻电动机、变频调速电动机和各种AC/DC电动机等。 不同的应用场合,对控制用电动机的性能密度的要求也 有所不同。 对于起停频率低(如几十次/分),但要求低速平稳和扭 矩脉动小,高速运行时振动、噪声小,在整个调速范围内均可 稳定运动的机械,如NC工作机械的进给运动、机器人的驱动 系统,其功率密度是主要的性能指标; 对于起停频率高(如数百次/分),但不特别要求低速平 稳性的产品,如高速打印机、绘图机、打孔机、集成电路焊接 装置等主要的性能指标是高比功率。 在额定输出功率相同的条件下,交流伺服电动机的比功率 最高、 直流伺服电动机次之、步进电动机最低。

第3章 液压执行元件

第3章  液压执行元件

从能量转换的观点来看,液压泵与液压马达是可逆工作的液压元 件,向任何一种液压泵输入工作液体,都可使其变成液压马达工况; 反之,当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时,也可变为液压泵工况。 因为它们具有同样的基本结构要素--密闭而又可以周期变化的容积和 相应的配油机构。 但是,由于液压马达和液压泵的工作条件不同,对它们的性能要 求也不一样,所以同类型的液压马达和液压泵之间,仍存在许多差别。 首先液压马达应能够正、反转,因而要求其内部结构对称;液压马达 的转速范围需要足够大,特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因 此,它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承;其次液压马达由于在输 入压力油条件下工作,因而不必具备自吸能力,但需要一定的初始密 封性,才能提供必要的起动转矩。由于存在着这些差别,使得液压马 达和液压泵在结构上比较相似,但不能可逆工作。
3.液压马达的转速和低速稳定性
在工程实际中,液压马达的转速和液压泵的转速一样,其计量单位多用r/min(转/ 分)表示。 当液压马达工作转速过低时,往往保持不了均匀的速度,进入时动时停的不稳定 状态,这就是所谓爬行现象。若要求高速液压马达不超过10r/min低速大转矩液压马达 不超过3r/min的速度工作,并不是所有的液压马达都能满足要求的。 一般地说,低速大-转矩液压马达的低速稳定性要比高速马达为好。低速大转矩马 达的排量大,因而尺寸大,即便是在低转速下工作摩擦副的滑动速度也不致过低,加 之马达排量大,泄漏的影响相对变小,马达本身的转动惯量大,所以容易得到较好的 低速稳定性。
由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的,因此它左、右两腔的有效 面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时,液压缸左、 右两个方向的推力和速度相等,当活塞的直径为D,活塞杆的直径为d,液压缸 进、出油腔的压力为p1和p2,输入流量为q时,双杆活塞缸的推力F和速度v为

第3章 执行元件

第3章 执行元件

机电一体化
8、步进电机的升降速控制
如要求步进电动机运行速度低,运行脉冲频率低于它本 身的起动频率时,步进电动机可以用运行频率直接起动,并 以该频率连续运行; 停止的时候,可以从运行频率直接降到零速,无需升降 频控制。 如要求运行速度较高,脉冲 频率选择不当,步进电机或者不 能正常启动,或者由于惯性不能 准确地移到新的位置,即发生失 步或过冲现象。 在步进电机开环控制系统中, 如何防止失步或过冲是步进电机 开环控制系统能否正常运行的关 键。
机电一体化
三、步进电动机及其驱动
将电脉冲信号转换成机械角位移的 执行元件。 每当电动机绕组接受一个电脉冲, 转子就转过一个相应的步距角。 转子角位移的大小及转速分别 与输入的电脉冲数及频率成正比, 并在时间上与输入脉冲同步。 只要控制输入电脉冲的数量、 频率以及电动机绕组的通电顺序, 电动机即可获得所需的转角、转速 及转向,很容易用微机实现数字控 制。
机电一体化
6、步进电机驱动电源
单电压驱动
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机电一体化
单电压驱动(3相功放)
回首页
机电一体化
高、低压双电压驱动电路
回首页
机电一体化
高、低压双电压驱动电路
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机电一体化
斩波恒流驱动电路
回首页
机电一体化
7、步进电机的细分驱动
基本步距角的大小只有两种,即整步或半步工作(如三相三 拍,三相六拍工作方式:1.5°/0.75°)。步距角已由步进电 动机结构所确定。 如果要求步进电动机有更小的转角(实际步距角)或者为减 小电动机振动、噪声等原因,可以在每次脉冲切换时,不将绕 组电流全部通入或切除,而是只改变相应绕组中额定电流的一 部分,电动机转过的每步运动也只是基本步距角的一部分。 绕组电流不再是一个方波,而是阶梯波,额定电流是台阶式 的投入或切除。电流分成多少个台阶,则转子就以同样的个数 转过一个步距角。这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法 被称为细分驱动。 细分驱动的特点:在不改动电动 机结构参数的情况下,可使运行平稳, 提高匀速性,减弱或消除振荡。但细 分后的步距角精度并未提高,功率放 大驱动电路也相应复杂。 回首页

液压与气动技术)第3章液压执行元件

液压与气动技术)第3章液压执行元件
马达的输出转速和转矩与输入液压油的流量和压力有关,可以通过调节液压油的流量和压力来控制齿轮马达的 输出。 • 总结词:齿轮马达适用于低速、大转矩的场合,如挖掘机的回转机构、起重机的起升机构等。 • 详细描述:由于齿轮马达具有较大的启动转矩和较高的传动效率,因此在低速、大转矩的场合表现优异。同时, 齿轮马达的结构简单、工作可靠,使得它在许多工程领域中得到了广泛应用。
液压马达的维护与保养
液压马达的润滑
定期为液压马达添加适当的润滑油,以减少 摩擦和磨损。
工作温度的检查
定期检查液压马达的工作温度,防止过热导 致损坏。
密封件的检查与更换
定期检查液压马达的密封件,如发现有磨损 或老化,应及时更换。
工作压力的检查
定期检查液压马达的工作压力,确保其在规 定的范围内。
常见故障及排除方法
THANKS
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柱塞式液压缸
总结词
柱塞式液压缸是一种特殊类型的液压 缸,其特点是缸筒固定,柱塞在缸筒 内作往复运动。
详细描述
柱塞式液压缸的结构紧凑,输出力矩 大,但密封性能要求较高,通常用于 需要较大推力和拉力的场合,如压力 机、起重机等。
摆动式液压缸
总结词
摆动式液压缸是一种能够实现旋转运动的液压缸,通常用于 各种机械臂、回转台等装置。
液压执行元件的维护与保养
液压缸的维护与保养
液压缸的清洁
定期清洗液压缸,保持其内部 的清洁,防止杂质的积累。
密封件的检查与更换
定期检查液压缸的密封件,如 发现有磨损或老化,应及时更 换。
润滑油的添加
定期为液压缸添加适当的润滑 油,以减少摩擦和磨损。
工作压力的检查
定期检查液压缸的工作压力, 确保其在规定的范围内。

第三章下执行元件及控制用电机

第三章下执行元件及控制用电机
第三章下执行元件及控制用电机
•五、步进电机种类及其工作原理
n 3)步进电机特点: n ①步进电机的工作状态不易受各种干扰因
素(如电源电压的波动、电流的大小与波形 的变化、温度等)的影响; n ②步进电机的步距角的累积误差,在转子 转过一圈以后,其变为“零”; n ③控制性能好。
第三章下执行元件及控制用电机
•二、机电系统常用控制电机
n 1、直流(DC)伺服电机 n 直流(DC)伺服电机的结构和工作原理与一般普
通直流电机相同,只是转子的转动惯量比普通直流 电机小,即转子做得细长。
第三章下执行元件及控制用电机
n 直流电机转矩平衡方程:T=CTΦIa
第三章下执行元件及控制用电机
•二、机电系统常用控制电机
第三章下执行元件及控制用电机
•五、步进电机种类及其工作原理
n (1)可变磁阻型(VR型)
n 定子绕组产生的反应电磁力吸
引用软磁钢制的齿形转子作步进 驱动,故又称作反应式步进电机。
n
转子结构简单、转子直径
小,有利于高速响应。
n 由于其铁芯无极性,常有吸引力,
故不需改变电流极性,为此,多 为单极性励磁。
•常用的是前面2种调速方式。
第三章下执行元件及控制用电机
•二、机电系统常用控制电机 n 直流伺服电机接线原理图。
第三章下执行元件及控制用电机
n 2.直流伺服电机驱动 n (1 )可控硅直流调速原理
第三章下执行元件及控制用电机
(2)脉宽调制 (PWM)直流调速驱 动控制
•称导通率或占空比 •续流二级管
第三章下执行元件及控 制用电机
2020/12/6
第三章下执行元件及控制用电机
n 一、执行元件类型、特点及要求 n 二、机电系统常用控制电机 n 三、步进电机及其控制

第三章下执行元件及控制用电机(12-2-29)

第三章下执行元件及控制用电机(12-2-29)

(2)SM型伺服电机控制原理:
(3)IM型伺服电机控制原理
矢量控制框图
五、步进电机种类及其工作原理
三、步进电动机及其控制
1).定义:是一种将电脉冲信号转换成角 位移的电磁执行元件。
2)、步进电机工作时的两种状态: 转动状态:输入脉冲时,即可转动 。 定位状态:在电源的激励下,气隙磁场能
2.体积小、重量轻
既要缩小执行元件的体积、减轻重量,同时又
要增大其动力,故通常用执行元件的单位重量所能 达到的输出功率或比功率,即用功率密度或比功率 密度来评价这项指标。设执行元件的重量为G,则
功率密度=P/G(kWN-1) ,
比功率密度=(T2/J)/G(kWs-1N-1)
3.便于维修、安装
一、执行元件类型及特点、基本要求
一、执行元件类型及特点、基本要求
1.惯量小、动力大 表征执行元件惯量的性能指标:对直线运动为质量m,
对回转运动为转动惯量J。 表征输出动力的性能指标为推力F、转矩T或功率P。
表征动力大小的综合性指标称为比功率。它包含了功
率、加速性能和转速三种因素: 比功率=Pε/ω=ωT2/J(kWs-1)
第三章 执行元件
3.1 执行元件的种类、特点及基本要求 3.2 机电系统常用控制电机
一、执行元件类型、特点及要求 二、机电系统常用控制电机 三、步进电机及其控制
一、执行元件类型及特点、基本要求
机电系统中离不开执行机构提供动力。
如数控机床的主轴转动、工作台的进给运动以及工业机器 人手臂升降、回转和伸缩运动等所用驱动部件又称执行元 件,是处于执行机构与电子控制装置的接点部位的能量转 换部件。它能在电子控制装置控制下,将输人的各种形式 的能量转换为机械能,例如电动机、液动机、气缸、内燃 机、电磁铁、继电器等分别把输入的电能、液压能、气压 能和化学能转换为机械能。

第三章执行元件

第三章执行元件

山 科
布置在缸筒两端的最高处,使缸
学 技
中的空气随油液的流动而排走 与
第一节 直线往复运动执行元件


传 动
二、气缸 气缸以压缩空气为动力,驱动机
构作直线往复运动。
第 三
气缸是气动系统中使用最多的执行元件。

执 (一) 气缸的类型



佛 山 科 学 技 术 学 院

压 与
(二) 普通气缸

行 元
效行程的三倍。

进、出油口在活塞杆上,或
佛 山
用软管连接在缸筒两端;


工作台移动范围约为活塞有

术 学
效行程的二倍。



双杆活塞缸


压 传
当活塞左右运动对应的油

压和输入流量相同时,两个
第 三
方向上输出的推力和速度就

是相等的。

行 元
设:A - 活塞的有效面积;D、d—活塞和活塞杆的直径;







缓冲装置




利用活塞或缸筒移动到接近终点时,将活塞

和缸盖之间的一部分液体封住,迫使液体从小
第 三
孔或缝隙中挤出,从而产生很大的阻力,使工
章 执
作部件制动,避免活塞和缸盖的相互碰撞。
行 元
常用的缓冲装置有:

节流口可调式缓冲装置



节流口变化式缓冲装置






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复习:
1、我们所讲的能源装置包括哪两大部分?
2、我们所讲的液压泵为什么叫容积式液压泵?
3、哪些液压泵能变量?哪些不能变量? 4、气动三联件由哪三大部分组成?安装在什么地
方?起什么作用?
第3章 液压执行元件
本章学习目标: ❖ 掌握液压缸和液压马达的工作原理,熟悉其
图形符号; ❖ 掌握液压缸的推力、速度及液压马达的输出
5. 排气装置
3.2 旋转运动执行元件
3.2.1液压马达(图形符号)(动画)
作用:将液压能转化为旋转或摆动的机械能的执行元件。 (一)工作原理 下图是轴向柱塞式液压马达
T Fy r Fy R sin FR tan sin
T=∑FRtanδsinθ
3.2.2 液压马达的主要性能参数
❖ 工作压力和额定压力 ❖ 排量和理论流量 ❖ 效率和功率
(四)摆动液压马达(工作原理)
第三章 思考题
• 液压缸有哪些种类?各有什么特点? • 差动连接应用在什么场合? • 液压缸缓冲装置、排气装置的作用是什么?如
何实现? • 液压马达的工作条件是什么? • 液压马达与液压泵可逆吗?有何异同? • 简述齿轮式、叶片式、轴向柱塞式液压马达的
工作原理,它们和同种型式的液压泵有何异同?
2.液压缸缸筒和缸盖的结构
3. 活塞和活塞杆的结构
4.缓冲装置
❖ 目的:活塞或缸筒移动到接近终点时,将活塞和缸盖 之间的一部分油液封住,迫使油液从小孔或缝隙中挤出, 从而产生很大的阻力使工作部件制动。理想的缓冲装置应 在其整个工作过程中保持缓冲压力恒定不变。
容积效率
v
qt q
机械效率
m
T Tt
总效率 vm
输入功率 Pi pq
输出功率 Po T 2nT
转矩和转速
1
理论转矩Tt Tt 2 PV
实际转矩
转速
T
1
2
PVm
n qv
V
3.2.3 液压马达的分类和结构
1.高速液压马达 (1)外啮合齿轮马达(图) (2)双作用叶片马达(图) (3)轴向柱塞马达 2.低速液压马达 (1)连杆型单作径向柱塞马达(图,工作原理) (2)内曲线多作用径向柱塞马达(结构,原理)
v v1
②单杆活塞缸的差动连接(动画)
其推力和速度计算如下:
F3
p1 A1
A2 m
p1 4
d 2m
A1v3 q A2v3
v3
A1
q A2
q
d2
4
如果要求v3=v2,则必须使 D 2d 。
动画演示
2.柱塞式液压缸(动画)
❖ 单柱塞缸只能实现一 个方向运动,反向要 靠外力。若用两个柱 塞缸组合,也能用压 力油实现往复运动。
❖ 缸筒内壁不需要精加 工
❖ 特别适用于行程较长 的场合。
❖ 推力和速度
动画演示
3.伸缩式液压缸
由两个或多个活塞套装而成,前一级活塞杆是后一 级活塞缸的缸筒,可以获得很长的工作行程。 普通伸缩缸(动画演示)
3.1.2 液压缸的结构
1.空心活塞杆式液压缸的结构(液压缸的结构可以分 为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排 气装置五个部分)
(2)单杆活塞缸(结构)(动画) ①推力和速度计算如下:
F1 p1 A1 p2 A2 m F2 p1 A2 p2 A1 m
v1
q A1
V
4qV D 2
v2
q A2
V
4qV
D2 d 2
在下液,压活缸塞的杆活直塞 径往d通复常运根动据速液度压有缸一速定度要比求的情况v2
的要求以及缸内径D来确定。
转矩、转速、效率的计算; ❖ 熟悉液压缸、液压马达的典型结构;
3.1 液压缸
3.1.1常用液压缸及其速度推力特性
(一)液压缸的类型 活塞缸、柱塞缸和伸缩
缸等。它们输入为压力和 流量,输出为力和速度。 1.活塞式液压缸 (1)双杆活塞缸 (结构)(动画1,2)
有两个活塞杆,且直径相等,工当作压力和输入流 量相同时,两个方向上输出的推力和速度是相等的。
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