机电传动与控制
机电传动与控制(华中科技大学第四版)
1．发电机原理 ： 将机械能转换为电能 。 直流发电机工作原理 ． 发电机原理：将机械能转换为电能。 如图所示： 图如图所示：c3-1.swf 作为发电机运行时： 作为发电机运行时：导体在磁场内 作切割磁力线运动， 作切割磁力线运动，导体中便感应出电 动势。 动势。
E = Keφ n
(3.1)
2．电动机原理：将电能转换为机械能。直流电动机工作原理图 ．电动机原理：将电能转换为机械能。 如图所示： 如图所示： C3-2.swf 作为电动机运行时： 作为电动机运行时：带电导体在磁 场中要受到电磁力（ 的作用。 场中要受到电磁力（矩）的作用。
T = Ktφ Ia
(3.2)
直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。 直流发电机和直流电动机的电磁转矩的作用是不同的。 发电机的电磁转矩是阻转矩， 发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的 是阻转矩 驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩T1必须 驱动转矩的方向相反。因此，在等速转动时，原动机的转矩 与发电机的电磁转矩T 及空载损耗转矩T 相平衡。 与发电机的电磁转矩 M及空载损耗转矩 0相平衡。 电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此，电动机 电动机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。因此， 是驱动转矩 的电磁转矩T 必须与机械负载转矩T 及空载损耗转矩T 相平衡。 的电磁转矩 M必须与机械负载转矩 L及空载损耗转矩 0相平衡。
四、直流电动机的分类 直流电动机按定子励磁绕组的励磁方式不同可分为四类： 直流电动机按定子励磁绕组的励磁方式不同可分为四类： 1．他励电动机：励磁绕组由外加电源单独供电，励磁电流的 ．他励电动机：励磁绕组由外加电源单独供电， 大小与电枢两端电压或电枢电流的大小无关。如图（ ）所示。 大小与电枢两端电压或电枢电流的大小无关。如图（a）所示。t35-1.swf
机电传动与控制教学大纲2023
机电传动与控制教学大纲2023一、课程基本信息课程名称：机电传动与控制课程代码：＿____课程类别：专业核心课学分：＿____总学时：＿____理论学时：＿____实践学时：＿____二、课程性质与目标（一）课程性质本课程是机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化等专业的一门重要的专业核心课程。
它是一门综合性较强的课程，涉及机械、电气、控制等多个学科领域的知识，旨在培养学生综合运用机电知识解决实际工程问题的能力。
（二）课程目标1、知识目标了解机电传动系统的基本组成和工作原理。
掌握常用电机的工作原理、特性及选择方法。
熟悉电气控制电路的基本原理和设计方法。
理解可编程控制器（PLC）的工作原理及编程方法。
掌握机电传动系统的调速方法和制动原理。
2、能力目标能够正确选择和使用电机，并能对其进行简单的维护和故障诊断。
能够设计和分析简单的电气控制电路。
能够运用 PLC 进行控制系统的设计和编程。
能够对机电传动系统进行调速和制动控制的设计与调试。
3、素质目标培养学生的工程意识和创新思维能力。
提高学生的团队协作和沟通能力。
增强学生的责任心和敬业精神。
三、课程内容与要求（一）机电传动系统概述1、机电传动系统的组成和发展了解机电传动系统的组成部分，包括动力装置、传动机构、执行机构和控制系统。
熟悉机电传动系统的发展历程和趋势。
2、机电传动系统的运动方程式掌握机电传动系统的运动方程式，理解其物理意义。
能够运用运动方程式分析系统的运行状态。
3、机电传动系统的稳定运行理解机电传动系统稳定运行的条件。
学会分析系统在不同负载特性下的稳定运行情况。
（二）直流电机1、直流电机的工作原理和结构了解直流电机的工作原理和基本结构。
熟悉直流电机的励磁方式。
2、直流电机的电枢绕组和磁场掌握直流电机电枢绕组的构成和连接方式。
理解直流电机磁场的分布和特点。
3、直流电机的基本方程和运行特性推导直流电机的基本方程，包括电动势方程、电磁转矩方程和功率方程。
机电传动控制(全套课件250P)
9.55F N vm / s TL c nr / min 2.对直线运动（上升）：
3.对直线运动（下降）： TL
ppt课件
9.55 c F N vm / s nr / min
13
2．3 生产机械的机械特性 在同一轴上，负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机 械的机械特性。 一、恒转矩型机械特性
速度。
ppt课件
18
二、机电系统稳定运行的条件
1. 必要条件
电动机的输出转矩T和负载转矩TL大小相等，方向相反。 n=f(T)和n=f(TL)必须有交点，交点被称为平衡点。
2. 充分条件 系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：
当干扰使速度上升时，有 T<TL ；
当干扰使速度下降时，有T>TL 。这是稳定运行的充分条件。 符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。
ppt课件 9
四、T、TL 、n的参考方向 以ω（或n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。
拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。 1. T的符号与性质 当T的方向与n同向时，符号与n相同；T为 拖动转矩 当T的方向与n反向时，符号与n相反；T为制动转矩 2. TL的符号与性质 当TL的方向与n同向时，符号与n相反；TL为 拖动转矩 当TL的方向与n反向时，符号与n相同；TL为制动转矩
1）可以实现无级调节 2）特性曲线互相平行，机械特
性硬度不变，调速范围较大；
3）恒转矩调速 4）U≤UN，n≤nN
ppt课件
47
3．改变电动机主磁通
UN Ra n T 2 K e 9.55( K e )
1）可以实现无级调节 2）随着Φ 的减小，n0增加，k 变大，特性变软； 3）恒功率调速 4）Φ ≤Φ N，n≥nN
机电传动第01~03章机电传动控制概述(江苏大学)
根据运动方程式可知，运动系统有两张不同 的运动状态：
1. 稳态（TM=TL时）
Td
Jd0,即d0
dt
dt
为常数，传动系统以恒速运动
2. 动态（TM≠TL时）
TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 加 速 运 动 TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 减 速 运 动
TL
a点： TM -TL =0
当负载由TL突然增加到T‘L时，由 于机械惯性，速度n和电动机的输
出转矩不能突变，此时有TMT‘L<0。由拖动系统的运动方程式 可知：系统要减速，即n要下降。
当n下降到n ‘ 时，系统在新的平
衡点a ‘
稳定运行，
T
‘
-
M
T‘L=0
当负载波动消除（ T‘L回到TL ）时，同样由于机械惯性，速 度n和电动机的输出转矩不能突变，此时有T‘M- TL>0。由拖 动系统的运动方程式可知：系统要加速，即n要上升。当n上
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
第二章：机电传动的动力学基础
学习要点：
❖ 机电传动系统的运动方程式； ❖ 多轴传动系统中转矩折算的基本原则和
方法； ❖ 了解几种典型生产机械的负载特性； ❖ 了解机电传动系统稳定运行的条件以及
TL Cn
直线型机械特性
十三、 恒功率型机械特性
如在车床加工过程中， 粗加工时，切削量大， 负载阻力大，开低速； 精加工时，切削量小， 负载阻力小，开高速。 但在不同转速下，切 削功率基本不变。即 呈现恒功率型机械特 性。
第一章 机电传动与控制ppt课件
身框架，机械连接等。材料，工艺，性能和水平的提高。
适应产品的高效，多功能，可靠，结构上，小型，轻量
和美观等要求。
（2）。能源部分
为系统提供能量和动力，使系统正常运行。常用
主要能源：电源，气压源和液压源等
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（3）。测试传感部分
对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数 及状态进行检测，变成可识别的信号。传输到信息处理 单元。经过分析和处理后，产生相应的控制信息。
11
（5）。控制及信息处理单元
将各传感信息和外部命令进行集中存储，分析，加工，并 按一定的程序和节奏发出相应的指令。控制整个系统有目 的运行。
组成：计算机，可编程控制器PLC，数控装置，逻辑电路， I/O,A/D，D/A。
要求：处理速度快，可靠性高，抗干扰能力强。完善的系 自我诊断功能。 智能化，小型化，轻量化，标准化等。
（4）。驱动机构执行机构
提供动力，驱动各种执行机构，来完成各种动作 和功能。 要求：高效率，快速响应特性。对外部适应性和可靠性。
根据控制信息和指令，完成要求的动作。 执行机构是运动部件：机械，电磁，电液等。
要考虑匹配性，改善性能，提高刚度，减轻重量， 实现模块化，标准化和系列化。提高整体的可靠性。
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软件程控和微电子电路的逻辑，有目的信息流向导引下， 相互协调，有机融合和集成。形成物质，能量和信息 的有序规则运动。在高功能，高质量，高可靠性，低 能耗的意义上，实现特定功能价值的系统工程技术。
A.机电一体化技术
它是微电子技术，计算机技术，信息技术与机械 技术相结合的，新兴的综合性的高新技术与微电子技 术的有机结合。
机电传动与控制(华中科技大学第四版)
特点：机械特性软；稳定度低； 特点：机械特性软；稳定度低； 在空载或轻载时，调速范围小； 在空载或轻载时，调速范围小； 实现无极调速困难；在调速电阻 实现无极调速困难； 上消耗大量电能。 上消耗大量电能。 应用：起重机、卷扬机等低速运 应用：起重机、 转时间短的传动系统中使用。 转时间短的传动系统中使用。
3.6 直流他励电动机的制动特性
反接制动 电枢电压或电枢电势中的任一个在外 部条件下改变了方向，电机处于反接制动状态。 部条件下改变了方向，电机处于反接制动状态。 反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制动 反接制动分为电源反接制动和 分为电源反接制动 电源反接制动:改变电枢电压的方向所产生的反接 电源反接制动: 制动 倒拉反接制动：改变电枢电动势的方向所产生的反 倒拉反接制动： 接制动
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3.5 直流他励电动机的调速特性 2. 改变 U时的调速特性
U Ra n= − T = n0 − ∆n 2 KeφN KeKtφN 特点： 特点： 1) 当电压连续变化时，转速可以平滑 当电压连续变化时， 无级调节； 无级调节； 2) 机械特性硬度不变，调速的稳定度 机械特性硬度不变， 较高，调速范围较宽； 较高，调速范围较宽；
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机电传动与控制
§ 3.5直流他励电动机的调速特性 3.5直流他励电动机的调 速度调节：在一定的负载条件 速度调节： 下，人为地改变电动机的电路 参数，以改变电动机的稳定转 参数， 速的过程。 速的过程。 速度变化：由于负载的变化而 速度变化： 引起的电动机的速度的改变。 引起的电动机的速度的改变。
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3.6 直流他励电动机的制动特性 1）电源反接制动
正常工作 时： U = E + I（ a + Rad） a R
机电传动控制绪论
JZ
JM
J1 j12
JL jL2
GDZ2 GDM 2 GjD 1212 GjD L2L2
JM、J1、JL—电机轴、中间轴、生产 机械轴的转动惯量； GDM2、GD12、GDL2—电机轴、中 间轴、生产机械轴的飞轮转矩； j1=ωM/ω1 —电机轴与中间轴速比； jL=ωM/ωL —电机轴与生产机械轴速比。
构等
n
特点 转矩TL具有
固定的方向
不随转速方
TL
向变而改变 如起重类型
负载的重物
绪论
２）恒功率负载特性
３）泵与风机类负载特性
恒功率负载特点是：负载转
负载的转矩T L基本上与转
矩与转速的乘积为一常数，即T L与 速 n的平方成正比。负载特性
成反n比，特性曲线为一条双曲线。 为一条抛物线。
n
n
理想的通 风机特性
直线运动匀速时
F=FZ v a F=ma P=Fv E=mv2/2
对 照
旋转运动匀速时 T=TZ ω ε T=Jε P=Tω E=Jω2/2
记 忆
绪论
运动方程的实用形式：
TemTL
GD2 375
dห้องสมุดไป่ตู้ dt
系统旋转运动的三种状态
1)当Tem 或TL 时dn ,系 0统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态。 dt
应保证干扰消除后，系统能恢复原速。
绪论
控制设备
电动机
传动机构
生产负载
机电传动的目的，是将电能转变为机械能，实现生产机械 的启动、停止以及速度调节，完成各种生产工艺过程的要求， 保证生产过程的正常进行。
绪论
机电传动与控制
交流电动机的常用电气制动方法有能耗制动和电源反接制动两种。
晶闸管的三个极分别叫阳极，阴极和控制极。
可编程序控制器一般采用对用户程序循环扫描的工作方式，工作时分读入现场数据、执行用户程序和刷新输出阶段三个阶段。
晶闸管的触发电路主要由同步电路、移相电路、脉冲形成电路和功率放大电路几部分子电路构成。
直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变Φ ，若想采用恒转矩调速，则可改变U 。
机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。
生产机械的机械特性指电动机轴上的负载转矩和转速之间的函数关系。
直流电动机的结构包括定子和转子两部分。
直流发电机按励磁方法来分类，分为他励、并励、串励和复励四种。
直流他励电动机的制动状态分为反馈制动、反接制动和能耗制动三种形式。
三相鼠笼式异步电动机的启动方式有全压启动和降压启动。
电气控制系统中常设的保护环节是短路保护、过电流保护、长期过载保护、零电压与欠电压保护和弱励磁保护。
晶闸管的导通条件是阳极加正向电压与控制极加正向电压。
交流异步电动机常用的调速方法有调压、改变极对数、变频。
异步电动机，运行在正向电动状态，现采用电源反接制动停车，则应把电动机三相电源的相序改变，当转速接近零时，应将电源切断。
伺服电动机是将电信号转换成轴上的转角或转速信号的控制电机。
可编程控制器硬件的核心部分是中央处理单元，存储器用来存放程序和数据，它分为系统程序存储器和用户程序存储器两大部分。
生产机械的典型机械特性恒转矩、离心通风机、直线和恒功率等几种。
实现多地点控制一台电动机启动停止时，应把启动按钮并联连接，停止按钮串联连接。
电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和动态转矩之和所平衡。
机电传动系统中如果T M<T L，电动机旋转方向与TM相同，转速将产生的变化是减速。
起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性是位能型恒转矩。
励磁绕组是属于直流电动机的定子部分。
位能转矩的作用方向恒定，与运动方向无关。
机电传动与控制课程设计
系统可靠性与安全性考虑
机电传动与控 制系统的集成 与优化需要考 虑系统的可靠
性和安全性
系统的可靠性 是指系统在规 定的条件下和 规定的时间内 完成规定功能
的能力
系统的安全性 是指系统在运 行过程中不会 对人员、设备、 环境造成危害
系统的可靠性和 安全性可以通过 设计、制造、安 装、调试、运行、 维护等环节来保
机电传动与控制课
程设计的成果展示
07
与评价
设计成果展示要求与方法
成果展示内容：包括设计思路、设计方 案、设计过程、设计结果等
展示形式：可以是PPT、视频、实物模型 等
展示时间：控制在10-15分钟
展示要求：清晰、准确、有条理，能够 充分展示设计成果和创新点
评价方法：包括自我评价、小组评价、教师评价等， 评价标准包括设计思路、设计方案、设计过程、设 计结果等
01
添加章节标题
机电传动与控制课
02
程设计概述
课程设计的目的和意义
培养实践能力： 通过课程设计， 提高学生的实践 操作能力和解决 问题的能力。
理论联系实际： 将理论知识与实 际应用相结合， 加深学生对专业 知识的理解和掌 握。
创新思维培养： 鼓励学生发挥创 新思维，提高创 新能力和实践能 力。
散热：考虑电机的散热问 题，选择合适的散热方式
传动元件设计
传动元件类型：齿轮、皮带、链条等 传动元件选择：根据负载、速度、精度等要求选择合适的传动元件 传动元件参数：传动比、转速、扭矩等 传动元件安装：确保传动元件安装正确、牢固，避免振动、噪音等问题
传动系统动力学分析
动力学模型：建立 机电传动系统的动 力学模型
案例对比：将不 同案例进行对比， 分析其优缺点和 适用场景
机电传动控制应用场景
机电传动控制应用场景
机电传动控制是指通过电气和机械元件的协同工作，实现对机械设备运动和位置的控制。
这种控制方式在各种工业和日常生活中的应用非常广泛。
以下是一些机电传动控制应用场景的例子：
一、数控机床：在制造业中，数控机床广泛使用机电传动控制。
通过电机、传感器和控制系统的协同作用，数控机床可以实现精确的刀具运动、工件加工和雕刻。
二、自动化生产线：工业生产线中的各种机械装置通常采用机电传动控制，以实现自动化生产。
这包括装配线、包装线、食品加工线等。
三、电梯和升降机：电梯和升降机系统采用电机和传感器来实现楼层的精确控制，保障乘客的安全和舒适。
四、汽车控制系统：现代汽车的各种系统，如发动机控制、刹车系统、悬挂系统等，都采用了机电传动控制技术，提高了车辆的性能、安全性和燃油效率。
五、航空航天应用：飞机、卫星和宇宙飞船中使用了许多机电传动控制系统，用于飞行、导航、着陆和其他关键操作。
六、家用电器：家用电器如洗衣机、洗碗机、空调等也采用了机电传动控制，以实现不同工作模式、速度和温度的调节。
七、医疗设备：医疗领域中的一些设备，如手术机器人、影像设备等，也常常利用机电传动控制技术，以提高手术精度和医疗设备的性能。
这些应用场景表明了机电传动控制在现代社会中的关键作用，不仅提高了生产效率和工业制造的精度，还改善了日常生活和医疗领域的各种方面。
《机电传动与控制》教学大纲
《机电传动与控制》教学大纲修订单位：机械工程学院机电工程系执笔人：李维军一、课程基本信息1．课程中文名称：机电传动与控制2．课程英文名称：The Mechanical &Electric Movement and Control3．适用专业：机械设计制造及其自动化专业4．总学时：48学时（其中理论44学时，实验4学时）5．总学分：3学分二、课程在教学计划中的地位、作用和任务“机电传动与控制”是机械设计制造及自动化专业的专业技术基础课。
该课程涉及数学、物理学、电子学、控制理论等多方面知识，是机电一体化人才所需电知识结构的驱体。
通过本课程的学习，使学生了解机电传动控制的一般知识，掌握电机、电器、晶闸管等的工作原理、特性、应用和选用的方法，掌握常用的开环、闭环控制系统的工作原理、特点、特性及应用场合，了解最新控制技术在机械设备中的应用。
三、理论教学内容与教学基本要求1、概述(1学时)了解机电传动控制系统的发展概况。
2、机电传动系统的动力学基础（2学时）掌握机电传动系统的运动方程式及其含义；掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法；了解几种典型生产机械的负载特性；了解机电传动系统稳定运行的条件，并学会用它来分析系统的稳定平衡点。
3、直流电机的工作原理及特性（6学时）掌握直流电机的基本工作原理及特性；特别是直流电动机的机械特性；掌握直流电动机启动、调速、制动的各种方法以及各种方法的优缺点和应用场所。
4、机电传动系统的过渡过程（2学时）在了解过渡过程产生的原因和研究过渡过程的实际意义的基础上，掌握机电传动系统在启动、制动过程中转速、转矩和电流的变化规律，掌握机电时间常数的物理意义以及缩短过渡过程的途径。
5、交流电动机的工作原理及特性（8学时）在了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生等基础上，着重掌握异步电动机的工作原理，机械特性，以及启动、调速和制动的方法，学会用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态；掌握单相异步电动机的启动方法和工作原理；了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法；掌握各种异步电动机和同步电动机的使用场所。
《机电传动与控制》期末参考复习题
《机电传动与控制》期末参考复习题一、填空题1、机电传动就是指以电动机为原动机驱动生产机械，实现生产机械的启动、停止及调速，完成各种生产工艺过程的要求，实现生产过程的自动化。
(p1)2、直流电机由定子和转子两大部分组成。
3、生产机械的机械特性指：同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系。
典型的机械特性有：恒转矩型、通风机型、直线型、恒功率型等。
4、他励直流电动机降压启动的方法有：降低电枢回路电压、逐级切除电阻。
5、他励直流电动机三种基本的电气调速方法为：电枢回路串接电阻、改变电枢电压、减弱磁通。
6、他励直流电动机制动运转状态可以分为能耗制动、反接制动、再生发电制动三种形式。
7、三相异步电动机的转子有鼠笼式和绕线式两种。
8、鼠笼式三相异步电动机的启动方法有直接启动和降压启动两种。
9、三相异步电动机的调速方法有调压调速和转子电路串接电阻调速、改变极对数调速、变频调速。
10、反馈制动运行的条件是电磁转矩与转速的方向相反和转速应高于理想空载转速或旋转磁场的同步转速。
11、鼠笼式异步电动机拖动反抗型恒转矩负载，如采用能耗制动停车，当n=0时，电磁转矩等于0，所以能够停车，如采用反馈制动停车，必须在n=0时及时切断电源才能停车。
12、电动机的电磁力矩对发电机来说是阻转矩，而对电动机来说是驱动转矩。
13、电动机的机械特性是指电动机的转速与电动机的转矩之间的变化关系。
14、一台选定的他励电动机的反电动势的大小取决于转速，电枢电流的大小取决于负载。
15、他励直流电动机的反接制动期间，因为E和U的极性相同，所以必须在电枢绕组中串接电阻来限制电枢电流。
16、三相异步电动机的制动方式有：能耗制动、反接制动、反馈制动三种形式。
17、步进电动机转过的角度和转速分别与输入脉冲的数量和频率成正比。
18、一台三相反应式步进电机的齿数为40，采用三相单三拍的通电方式运行时，脉冲频率f=600Hz，其步距角的大小为3O 、转子转速为300 r/min。
机电传动与控制 教学大纲
《机电传动与控制》课程教学大纲一、课程的地位、目的和任务本课程地位：机电传动与控制是机械设计制造及其自动化专业的平台课，是机械设计制造及其自动化专业适用的专业方向和专业特色课程之一，是机械设计制造及其自动化专业学生了解机电传动与控制的应用知识的入门课程，是机电一体化人才所需电知识结构的驱体。
本课程目的：通过本课程的学习，使学生了解机电传动与控制系统的发展动向及最新技术，开阔学生的视野，使其适应不断发展的现代化生产的需要；掌握机电传动控制必须的基础理论知识，如：电动机、电器、电力半导体等的工作原理、特性、应用和选用方法；掌握由继电器-接触器、PLC等组成的常用机电传动控制系统的工作原理、特点、分析与设计方法；掌握常用的直流调速、交流调速以及伺服控制等各种开环、闭环控制系统的工作原理、特点、性能以及应用；通过具体的应用实例和试验环节，提高学生分析和解决实际问题的能力。
本课程任务：1.了解机械设备电气传动及控制的作用、特点、历史、现状和未来发展方向，对机电传动控制技术有一个全面、系统的认识。
2.掌握电气传动与控制系统及装置的构成器件的有关必备知识，主要包括各种电动机、电器、PLC控制器、晶闸管等的工作原理、结构特点和工作特性及选用方法。
3.掌握开环和闭环控制系统的实现方法和工作原理，学会分析和使用一般难度的电气传动控制系统和装置的基本方法，初步掌握选用电器元件、装置，设计电气传动控制系统的步骤和方法。
二、本课程与其它课程的联系本课程的先修课是高等数学、普通物理、理论力学、机械原理、电工技术、电子技术和机械设计。
这些课程的学习,为本课程学习奠定数学基础和机电传动控制必需的基本机械学与电学基础。
其后续课程为数控技术、微机控制系统。
三、教学内容及要求第一章概述教学要求：（一）了解机电传动控制系统的发展概况、掌握机电传动控制的目的和任务。
重点：机电系统的目的和任务难点：机电系统的发展教学内容：（一）机电传动控制的目的与任务（二）机电传动控制的发展第二章机电传动系统的运动学基础教学要求：（一）了解单轴拖动系统的运动方程式与多轴拖动系统的简化；（二）掌握生产机械的机械特性明确机电系统稳定运行的条件。
《机电传动控制》课件第1章
自20世纪70年代以来，单片机发展很快。由于单片机的 结构和指令系统都是针对工业控制的要求而设计的，其成本 低、集成度高，可灵活地组成各种智能控制装置，解决从简 单到复杂的各种任务，实现较佳的性能价格比，而且从单片 机芯片的设计制造开始，就考虑了工业控制环境的适应性， 因而它的抗干扰能力较强，特别适合于在机电一体化产品中 应用，在机电传动与控制中也有许多应用。
5. 信息处理与控制装置(控制功能) 机电传动控制系统的核心是信息处理与控制。机电传动 控制系统的各个部分必须以控制论为指导，由控制器(继电器、 可编程控制器、微处理器、单片机、计算机等)实现协调与匹 配，使整体处于最优工况，实现相应的功能。在现代机电一 体化产品中，机电传动系统中控制部分的成本已占总成本的 50%。特别是近年来随着微电子技术、计算机技术的迅速发 展， 越来越多的控制器使用具有微处理器、计算机的控制系 统，输入/
机械制造自动化的高级阶段是实现设计、制造一体化， 即利用计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助制造(CAM)形成 产品设计和制造过程的完整系统，对产品构思和设计直至装 配、试验和质量管理这一全过程实现自动化。为了实现制造 过程的高效率、高柔性、高质量，研制计算机集成生产系统
(CIMS)
近些年来，许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、 高功率-重量比、大功率和低成本控制系统提出的要求，促使 了液压、气动控制系统的迅速发展。液压、气动控制系统和 电气控制系统一样，由于各自的特点，在不同的行业得到了
所谓单电动机拖动，就是用一台电动机拖动一台生产机 械，它虽较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动 部件较多时，机械传动机构仍十分复杂。多电动机拖动即一 台生产机械的每一个运动部件分别由一台专门的电动机拖动。 例如，龙门刨床的刨台、左右垂直刀架与侧刀架、横梁及其 夹紧机构，均分别由一台电动机拖动。这种拖动方式不仅大 大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械 的自动化提供了有利的条件。所以，现代化机电传动基本上
机电传动与控制课程标准
《机电传动与控制》课程标准一、课程概述（一）课程的性质与定位《机电传动与控制》课程是数控设备应用与维护专业的核心课程之一，全面系统地介绍了数控机床常用电机的类型和电机的传动与控制原理以及方法，通过本课程的学习，使学生理解并掌握数控机床电机传动和控制原理，初步具备数控机床伺服系统故障的分析和诊断能力，数控机床主轴和进给传动系统故障的分析和诊断能力，为数控机床故障诊断与维修奠定必需的理论基础。
（二）与相关课程的关系1.先修课程学习本课程前应具备一定的《电工电子技术基础》等基本知识，做过电工基本操作等实训。
它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科，为后续课程准备必要的基础知识，又可以作为一门独立的基础应用课，直接为工农业生产服务。
电机与拖动课程的理论性与实践性都很强，通过本课程学习，使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理，独立分析电力拖动系统各种运行状态，掌握有关计算方法，合理地选择和使用电动机，为后续电力拖动自动控制系统等专业课打下坚实基础，为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼。
2.后续课程学习《机电传动与控制》是为了掌握各种电机的工作原理及应用方法，为以后数控设备的应用与维护打下基础。
后续课程可安排《数控机床电气与PLC》、《变频器原理与应用》、《数控机床故障诊断与维修》等课程。
（三）课程改革的理念由于现在社会自动化的程度越来越高，各类电机的应用日益广泛，该课程可实现一体化教学，加强实训。
同时在上《检测技术》、《数控机床电气与PLC》、《变频器原理及应用》、《数控机床故障诊断与维修》等相关课程时，把有关电机控制的实训项目加进去。
同时到工厂车间和参观和实习，了解各类电机的控制及应用。
（四）课程设计的思路课程设计的总体思路是使学生掌握了解各类电机的工作原理及应用。
先使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理，然后结合相应的实训，更加深入的掌握各种电机的启动、制动、正反转以及调速的特点。
二、课程目标（一）知识目标（1）掌握各类电机的工作原理；（2）掌握各类电机的启动、制动、正反转控制的方法；（3）理解各类电机的调速方法及特点；（4）了解各类电机的应用特点。
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机电传动与控制 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
“机电传动与控制”课程设计
三面铣组合机床机电控制系统的设计
目录
一、课程设计的目的
1.进一步的巩固本课程所学知识；
2.掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法；
3.掌握一般生产机械电气线路的施工设计；
4.培养查阅图书资料、工具书的能力；
5.培养工程绘图、书写技术报告的能力。
二、课程设计的内容概述
1、三面铣组合机床概述
三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的Φ80、Φ90孔端面及定位面进行铣削加工的一种自动加工设备。
下图1为加工工件的示意图。
（1）基本结构
三面铣组合机床主要由底座、床身、铣削动力头、机械动力滑台、工件松紧油缸等组成。
机床底座上安放有床身，床身上一头安装有动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上，床身的两边各安装有铣销头，上方有立铣头
（2）机械动力滑台
机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成。
快速进给电动机用来拖动滑台快进和快退运动，工进电动机拖动滑台工作进给运动，在工进时，只允许工进电机单独工作，快速进给电机由制动器制动。
滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杆来实现的。
（3）液压系统
三面铣组合机床中工件松紧是由液压系统实现的。
下图为液压系统的原理图
液压系统原理图
（4）工件的加工过程
操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令。
工件夹紧后，动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时启动左和有1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。
待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。
操作者取下加工好的的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作
过程
（5）主要电气参数
①左、右2铣削头电动机： J02-41-4,,1440r/min,380V,；
②立、右1铣削头电动机： J02-32-4,,1430r/min,380V,;
③液压泵电动机：J02-22-4,,1410r/min,380V,；
④机械动力滑台的电机：J02-22-4,,1410r/min,380V,；
⑤电磁阀:二位四通阀Z24 DW-25,直流24V。
2、三面铣组合机床的控制要求
①有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式。
②单循环自动工作过程如图3所示，油泵电机在自动工作一个循环后不停机。
③单铣头自动循环工作包括：左铣头单循环工作，右1铣头单循环工作，右2铣头单循环工作，立铣头单循环工作。
单铣头自动循环工作时，要考虑各铣头的加工区间。
④点动工作包括：四台主轴电动机均能点动对刀、滑台快速点动调整、松紧液压缸的调整。
⑤五台电动机均能单向旋转。
⑥要求有电源、液压泵工作、工件夹紧、加工等信号指示。
⑦要求有照明电路和必要的连锁环节与保护环节。
3、课程设计的任务和要求
（1）确定输入/输出设备，选择PLC；分析确定系统方案，设计合理PLC控制系统；
（2）绘制PLC外部接线图；
（3）编制PLC梯形图程序并调试；
（4）绘制电气接线图，接线并调试；
（5）整理技术资料，编写使用说明书。
三、课程设计的主要内容
1、硬件设计
（1）I/O分配表
(2)PLC外部接线图（3）、电气元件一览表
（4）、主电路及照明电路2、程序设计
(1)、单循环自动工作
○1、单循环功能表图
○2单循环工作梯形图
(2)左铣头循环工作
○1左铣头功能表图
○2左铣头工作梯形图
(3)立铣头循环工作
○1立铣头功能表图
○2立铣头工作梯形图
3、调试过程及模拟调试电路
（1）实际点与代替点的关系图
（2）电路连接
（3）测试梯形图
四、控制面板及使用说明
使用说明书：
三面组合机床电控系统介绍：具有自动、手动、单循环启动、左铣头单循环、右1铣头单循环、立铣头单循环、和右2铣头单循环7种工作方式，用转换开关进行控制。
手动方式时，用各操作按钮来点动执行相应的动作，单循环时，每按一次启动按钮，向前执行一个循环动作，自动时首先机床回原位，再按下启动按钮就会执行一个周期，换回原位工作方式时，按下“回原位”按钮工件自动回到原位状态。
五、课程设计心得与体会
1、对以前多学到的知识进行了复习运用，并且有了更加深入的理解，也了解到了有关PLC的相关的设计；
2、通过查阅课外的书本资料，学到了很多额外的东西，也锻炼了查阅资料，搜寻信息的能力；
3、与同学共同努力，学会了如何更好的团结合作更好的完成任务；
4、最后的书写书面报告，也提高了报告书写能力。
六、参考资料
《可编程控制器技术与应用》陈艳主编清华大学出版社；《机电传动与控制》程宪平主编华中科技大学出版社；。