机电一体化概论(1)

（1）螺旋微动机构
万能工具显微镜工作台的螺旋微动装置
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
2.1.2 执行元件
（2）蜗轮-凸轮微动机构
（3）齿轮-杠杆微动机构
扇形齿轮 （杠杆）
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
2. 轮系
2.1.3 传动与导向元件
（1）齿轮传动（Gear transmission） （2）齿轮齿条传动（Gear-rack transmission）
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
2. 轮系
2.1.3 传动与导向元件
（3）同步带传动（Timing-belt transmission）
线性传动元件：减速装置、丝杠螺母副、蜗 轮蜗杆副等； 非线性传动元件：连杆机构、凸轮机构等； 导向支承元件、旋转支承元件 轴系及架体等
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
2.1.1 机械单元（Mechanical unit）基础
基本要求：精度高，惯量小，刚度大
2.1.3 传动与导向元件
1. 杆系（Bar-linkage system）
示意图
缝纫机下针机构 平面杆系
空间杆系
空间杆系，若干个连杆机构按照一定的方式组合在一起， 可以实现更为复杂的平面平移、角度倾斜、回转等复合运动。
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
④ 磨损小，寿命长，精度保持性好。 ⑤ 不能自锁，能实现旋转运动与直线运动的可逆转换，但
在立式使用时应增加制动装置。 ⑥ 制造工艺复杂，成本高。
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2.1.3 传动与导向元件
4. 凸轮传动（Cam transmission）
由凸轮、从动件、机架这三个基本构件组成
原理图
结构示意图
特点： 结构简单、紧凑；
发动机配气机构的凸轮传动结构
高副接触，易磨损，传力不大；
可实现任意要求的从动件运动规律。
机座元件
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An Introduction to Mechatronics
2.1.2 执行元件
机械执行元件是机器的直接工作部分，它是将动力和运动转 化为克服有效外载、对外做功、完成人们设计任务的元件。 如，汽车驱动轮、夹持机器人手指等。
机电一体化系统中，执行元件主要包括机械执行元件、 电磁执行元件、机械手末端执行器等。
பைடு நூலகம்
同步带实物
打印机上的字车结构
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An Introduction to Mechatronics
2.1.3 传动与导向元件
3. 螺旋传动（Helix transmission）
螺纹传动
结构原理图 滚珠丝杠传动
实物
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2.1.2 执行元件
（4）热变形式微动机构
机构原理示意图
热变形微动机构
《机电一体化概论》
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2.1.2 执行元件
（5）磁致伸缩式微动机构
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2.1.2 执行元件
2. 电磁执行元件（Electromagnetic actuator）
《机电一体化概论》
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2.1.2 执行元件
1. 机械执行元件 微动机构是机电一体化系统中广泛应用的执行元件
➢ 机械式：精密丝杠、精密杠杆、齿轮机构、凸轮机构以及 弹性机构等。 ➢ 机电式：电热式、电磁式、压电式、电致伸缩式、磁致伸 缩式等。
2.1 机械单元
2.1.1 机械单元基础 2.1.2 执行元件 2.1.3 传动与导向元件
手表的精确定时是靠机械传动实现的
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
2.1.1 机械单元（Mechanical unit）基础
机械单元是机电一体化系统的基础，是系 统中所有功能单元的安装骨架和支撑结构，同 时还具有传递动力和运动的作用。
基本组成： 执行元件（Executive component） ➢ 机械执行元件，液压缸、气缸等；
➢ 电气执行元件，如电动机、电磁阀、电磁开关、电磁离合器等
传动与导向元件（Transmission and guide components） ➢ 传动带、传动链、传动齿轮、传动轴等。
➢ 导轨、导向键等
－－参考教材：第2章
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
第2章 机电一体化的系统组成
2.1 机械单元 2.2 伺服与驱动单元 2.3 检测单元 2.4 控制单元 2.5 接口技术
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
An Introduction to Mechatronics
第2章 机电一体化的系统组成
机电一体化系统主要由机械单元、检测单元、 控制单元、伺服与驱动单元组成。
这些单元具有怎样的结构和工作原理? 单元能够完成哪些功能? 单元之间是如何连接的? 单元之间如何接受前一级元件的信号，将做 出怎样的处理，又如何向下一级元件传递输 出呢？
利用电磁感应现象驱动被控对象。
电磁阀
电磁马达
电磁离合器
《机电一体化概论》
An Introduction to Mechatronics
2.1.2 执行元件
2. 电磁执行元件（Electromagnetic actuator）
左端电线圈通电
右端电线圈通电
二位五通电磁阀工作原理
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2.1.3 传动与导向元件
滚珠丝杠传动特点
① 摩擦损失小，传动效率高达0.92~0.96，而普通滑动丝 杠的传动效率为0.20~0.40。
② 丝杠螺母之间预紧后，可以完全消除间隙，传动精度高 ，刚度好。
③ 摩擦阻力小，且几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差 极小，不易产生低速爬行现象。保证了运动的平稳性。