机电一体化技术(第二版)知识点.docVIP

*机电一体化技术的核心是机械技术和微电子技术。Mechatronics= Mechanics + Electronics *具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。 *五大构成要素与五大功能 *机电一体化技术的共性关键技术:1.精密机械技术2.传感检测技术 3.信息处理技术 4.伺服驱动技术5.自动控制技术 6.接口技术 7.系统总体技术 *机电一体化系统中的机械系统主要包括以下五大部分： 传动机构 导向机构 执行机构 轴系 机座或机架? *机械系统设计要求????1．高精度 2．动作响应快 3．稳定性好? *机械传动机构的基本要求：低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比~主要从以下几个方面采取措施：1采用低摩擦阻力的传动部件和导向部件2减小反向死区误差3选用最佳传动比4缩短传动链，提高传动与支承刚度，以减小结构的弹性变形 5通过刚度、质量和摩擦系数等参数的合理匹配得到适当的阻尼比 *减小传动链误差的措施1适当提高零部件本身的精度2合理设计传动链3采用消隙机构 *滚珠丝杠轴向间隙的调整和预紧~轴向间隙：承载时滚珠和滚道型面接触点的弹性变形所引起螺母轴向位移量和丝杠螺母副自身轴向间隙的总和。换向时，轴向间隙引起空回现象，这种空回是非连续的，既影响反向传动精度，又影响系统稳定性，应予以消除。消除方法：采用单螺母预紧或双螺母预紧方式。 *双螺母预紧原理：丝杠上装配两个螺母，通过给两个螺母施加预紧力以调整螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承载前以一定的压力分别压向丝杠螺纹滚道相反的侧面 *各级传动比的分配原则：1等效转动惯量最小原则2重量最轻3输出轴转角误差最小原则 上述三项原则的选择，应根据具体的工作条件而定： ① 对于以提高传动精度和减小回程误差为主的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小原则设计。② 对于要求运动平稳、启停频繁和动态性能好的伺服降速传动链，可按最小等效传动惯量和输出轴转角误差最小原则进行设计。③ 对于要求重量尽可能轻的降速传动链，可按重量最轻原则进行设计。④ 对于传动比很大的齿轮传动链，应把定轴轮系和行星轮系结合使用。对于相当大的传动比，并且要求传动精度高、功率大、效率高、传动平稳、体积小、重量轻等，可以选用新型的谐波齿轮传动。 *齿轮传动的消隙机构1偏心套（轴）调整法2轴向垫片调整法3双片薄齿轮错齿调整法 *机械导向机构功用：（导向）（支承） *塑料导轨是在滑动导轨上镶装塑料而成的，提高了导轨的抗振性、耐磨性、低速运动平稳性。分为：1、贴塑导轨2、金属塑料复合导轨板3、塑料涂层 *轴上传动件的布置1轴上传动件（如齿轮、皮带轮、轴承等）的布置是否合理对轴的受力变形、振动、热变形等影响较大。2皮带轮一般装在轴系尾部3传动齿轮应尽可能安装在靠近支承处，以减小轴的弯曲和扭转变形。4在传动齿轮的空间布置上，也应尽量避免弯曲变形的重叠。 *位移传感器：光栅是一种数字式位移检测元件，利用莫尔条纹现象将直线位移或角位移转换成数字脉冲。 W为光栅常数，n为莫尔条纹间距数 *莫尔条纹的特点① 运动对应关系移动大小：光栅尺相对移动过一个栅距W，莫尔条纹就移动过一个条纹间距B 。移动方向：光栅尺沿栅线垂直方向左右移动，莫尔条纹沿栅线方向上下移动。② 位移放大作用 莫尔条纹的间距B与两光栅条纹夹角θ（rad）之间关系B=W/ 放大倍数K=1/③ 均化误差作用 细分：提高测量分辨率4细分（倍频）原理:在光栅移动1个栅距的位移时，得到4个计数脉冲。 *光电编码器分为增量式、绝对式。增量式输出脉冲，绝对式输出数字量 *位置传感器与位移传感器区1用途：前者检测被测物是否达到某一位置；后者检测被测物位移变化量2输出信号形式：前者输出开关量；后者输出反映位移量变化的模拟量或数字量 *伺服系统的总体要求1稳定性好2精度高3快速响应性4灵敏度 *反应式步进电机运动的动力来自于电磁力。在电磁力的作用下，转子被强行推到磁导率最大（或磁阻最小）的位置，并处于平衡状态。错齿是步进电机能够旋转的前提条件 *步进电机特点：1步进电动机受数字脉冲信号控制，输出角位移与输入脉冲数（定子绕组通电切换次数）成正比=Nβ 2步进电动机的转速与输入脉冲频率（定子绕组通电切换频率）成正比n=f*β/6 3步进电动机的转向可以通过改变绕组通电顺序来改变 *步距角α：在一个电脉冲作用下，定子绕组通电切换一次，转子所转过的角度。 N－拍数，N= km；m－定子相数;k－通电方式系数：k=1，单相或双相通电（整步）k=2，单双相通电（半步） *惯频特性：带载起动频率主要取决于负载的转动惯量，随着转动惯量增加，频率下降 *动态转矩随连续运行频率的上升而下降原因：定子控制绕组有一定的电感量，回路有电时间常数，