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一、绪论

1、机电一体化的定义及其主要作用:

在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。

机电一体化一般包含机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。

2、机电一体化的组成及其功能:

(1)执行器(执行功能)

(2)机械本体(构造功能):起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。

(3)动力源(动力功能):为系统提供能量和动力,使系统正常运行。

(4)传感检测单元(计测功能):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。

(5)控制与信息处理单元(控制功能):按照一定的程序和节奏发出相应的指令,控制整个系

统有目的地运行。

3、机电一体化的接口:

将各组成单元或子系统连接成一有机的整体。

接口包括:

电气接口—实现系统间电信号的连接。

机械接口—完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接。

人机接口—提供人与系统间的交互界面。

4、机电一体化的主功能:

(1)变换(加工、处理)功能；

(2)传递(移动、输送)功能；

(3)储存(保存、存储、记录)功能。

主功能是系统的主要特征部分,完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。

第二章

1、机械系统的组成及作用:

(1)传动结构:主要功能是传递能量和运动,是一种力、速度变换器。

(2)导向机构:支撑和限制运动部件按给定的运动要求和给定的运动方向运动,为机械系统

中各运动装置安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。

(3)支承件:机座或机架是支承其他零部件的基础部件。它既承受其它零部件的重量和工作

载荷,又起保证零件相对位置的基准作用。

三者功能总结:实现传递运动和动力,支撑和导向,联系机电一体化系统各部件并实现其构造功能。

2、丝杠类型、分类、支撑方式、间隙消除和预紧方式:

丝杠螺母传动的类型与特

点:

1)螺母固定、丝杆转动并移动如图a所示,该传动形式因螺母本身起着支承作用,消除了丝杆轴承可能产生的附加轴向窜动,结构较简单,可获得较高的传动精度。但其轴向尺寸不易太长,刚性较差。因此只适用于行程较小的场合。

2)丝杆转动、螺母移动如图b所示,该传动形式需要限制螺母的转动,故需导向装置。其特点是结构紧凑、丝杆刚性较好。适用于工作行程较大的场合。

3)螺母转动、丝杆移动如图c所示,该传动形式需要限制螺母移动和丝杆的转动,由于结构较复杂且占用轴向空间较大,故应用较少。

4)丝杆固定、螺母转动并移动如图d所示,该传动方式结构简单、紧凑,但在多数情况下,使用极不方便,故很少应用。

5)差动传动方式

该方式的丝杆上有基本导程(或螺距) 不同的(如l01、l02)两段螺纹,其旋向相同。当丝杆2转动时,可动螺母1的移动距离为S=n×(l01－l02),如果两基本导程的大小相差较少,则可获得较小的位移S。因此,这种传动方式多用于各种微动机构中。

丝杠分类:滑动丝杠螺母机构、滚动丝杠螺母机构。

滚珠丝杠副支撑方式:1)单推——单推式止推轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力。

2)双推一双推式两端分别安装止推轴承与深沟球轴承的组合,并施加

预紧力,其轴向刚度最高。

3)双推——简支式一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合,另一端仅安装深沟球轴承

4)双推——自由式一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合,另一端悬空呈自由状态

滚珠丝杠副的间隙消除和调整预紧:1)、双螺母螺纹预紧调整式；2)、双螺母齿差预紧调整式；3)、双螺母垫片调整预紧式；4)、弹簧式自动调整预紧式；5)、单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式

3、齿轮传动总传动比的分配原则:

在伺服系统中,通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比,以提高伺服系统的响应速度。根据传动关系有

式中:

——电动机的角位移、角速度、角加速度；

——负载的角位移、角速度、角加速度。

传动链的级数和各级传动比的分配a、等效转动惯量最小原则；b、质量最小原则；3、输出轴转角误差最小原则；

4、齿轮传动间隙的消除措施:

(1)、圆柱齿轮传动:(a)偏心轴套调整法；(b)轴向垫片调整法(锥度齿轮调整法)；(c) 双片薄齿轮错齿调整法A、周向弹簧式(不用于功率驱动)B、周向可调拉簧式

(2)斜齿轮传动:(a)垫片调整法；(b)轴向压簧调整法

(3)锥齿轮传动:(a)轴向压簧调整法；(b)轴向弹簧调整法

第三章

1、伺服系统的组成及作用:

2、步进电动机的定义、分类及特点:

定义:步进电机是一种将脉冲信号变换成相应的直线位移(或角位移)的数字/模拟变换器。特点:1)、输出转角与输入脉冲严格成正比,且在方向上与输入脉冲同步。每输入一个电脉冲,电机就转动一个角度(步距角),当连续不断地输入脉冲,就一步一步不断转动。

若控制输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的通电顺序可以控制电机转角、转速与转向(很容易用微机实现数字控制)。

2)、输出转角的精度高,虽有(相邻)步距角误差,但无累积误差,有步距角误差,但转子转速转过一转以后,其(一转内)累积误差为“0”,不会长期积累。

3)、可实现平滑无级调速。调速范围较宽。

4)、步进电机的工作状态不易受各种干扰因素影响(如电压波动,负载变化,环境误差的影响),只要干扰因素不引起“丢步”,就不影响正常工作。

5)、其它:启停时间短,一般在信号输入几毫秒后就使电动机达到同步转速,信号切断后电机立即停止转动。

分类:(一) 按运动形式:有旋转式和直线步进电机；

(二) 从励磁相数分有(3、4、5、6相等)。

(三) 就常用的旋转式步进电机的转子结构来说可分为三种:反应式(可变磁阻型)；永

磁式(PM)；混合式(HB)

3、步进电动机的驱动原理图及工作原理:

略；见书P71

4、环形分配器,功率分配器:

略；见书P72

5、直流伺服系统的组成:

直流电动机、位置或速度反馈装置、直流电源及控制驱动电路

6、直流电机分类:

永磁式、它激式、串激式和并激式

7、直流系统的调速:

(1)通过改变电枢电压Ua进行调理；

电枢电压调速具有起动力矩大,阻尼效果好,响应速度快且线性较好等特点,所以在伺