机电一体化课件.ppt

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1、机电一体化课程总结2012年5月考试题型简答题：64分（6题）基本概念和原理应用题：36分（3题）计算、分析及应用考试时间：120分钟考试形式：闭卷第一章绪论1机电一体化的定义2机电一体化的特点3机电一体化的构成4机电一体化的关键技术1机电一体化的定义机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术、信息技术、自动控制技术等相关技术的综合“机电一体化”被称为“Mechatronics”，是日本人在20世纪70年代提出来的，它取机械学（Mechanics）的前半部分和电子学（Electronics）的后半部分组合起来构成的新词，意思是机械技术和电子技术的有

2、机结合机电一体化信息科学机械学电子学2机电一体化的特点本质：将电子技术引入机械控制中，也就是“利用传感器检测机械运动，将检测信息输入到计算机，经计算得到能够实现预期运动的控制信号，由此来控制执行装置”。综合性与系统性：电子技术、信息技术、自动控制与机械技术结合小型化、轻型化、微型化高精度、多功能高可靠性柔性化、智能化知识密集3机电一体化的基本构成机械本体机身、框架、机械联接等产品支持机构，实现构造功能要求：高效、多功能、节能、可靠、小型、美观动力与驱动为执行装置提供能量并转换成需要的形式，实现动力功能要求：高功率密度比，可靠性好检测与传感检测产品内部状态和外部

3、环境，实现计测功能要求：体积小、精度高、抗干扰控制及信息处理存储、分析、运算、决策，实现控制功能要求：高可靠性、柔性、智能化执行机构包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现主功能机械本体：执行装置：动力：检测与传感：控制：手臂的连接部分和安装支架等气缸气压系统的气压源接近传感器、磁性传感器、手爪传感器系统的基本组成？各包含哪些部分？4机电一体化关键技术机械技术计算机与信息处理技术传感器与检测技术自动控制技术伺服驱动技术系统总体技术系统工程的观点和方法，将系统各个功能模块有机的结合起来，以实现整体最优。其重要内容为接口技术。接口包括电气接口、机

4、械接口、人机接口第二章机电一体化设计基本原理及方法1机电一体化设计的一般步骤2详细设计的主要内容3结构设计的基本原理1设计步骤市场调研概念设计详细设计功能原理方案设计结构设计控制系统设计2详细设计的基本内容机械本体设计线性传动部件非线性传动部件特殊传动部件支撑部件机械传动设计负载的变化传动链惯性传动链固有频率间隙、摩擦、润滑和温升传感与检测系统设计接口设计微控制器的设计3结构设计的基本原理1任务分配原理相同功能的任务分配不同功能任务分配2自补偿原理:自增强，自平衡，自保护3结构实际变元：数量变元；形状变元；材料变元；顺序变元4力传递原理：力流路线直接、最短；力

5、流转向平缓5力平衡原理6等强度原理7稳定性原理8降低噪声原理第三章数学模型的建立机械传动系统控制电机传递函数方框图例1：齿轮传动的动力学分析如图所示齿轮传动链，有电机M输入扭矩为Tm,L为输出端负载，TL为负载扭矩。图示Z1、Z2、Z3、Z4为各齿轮齿数；J1、J2、J3及θ1、θ2、θ3分别为各轴及相应齿轮的转动惯量和转角。B1、B2、B3为传动中各轴及齿轮的阻尼系数。设各轴均为绝对刚性，即扭转弹簧常数建立系统微分方程模型。14Z1Z2Z3Z4TLTmT2T2J2T4T3T1θ2L齿轮传动系统M可得动力学方程式：将各轴转动惯量、阻尼及负载转换到电机轴，列出T

6、m与θ1间的微分方程，由齿轮传动的基本关系可知：MLTmTeqBeqJeqθ1①②③令加到电枢两端的电压ua为输入信号，电机有一个固定磁场，if为磁场电流，电枢回路中的电阻、电感分别为Ra，La，电枢电流为ia，M为电动机轴上产生的转矩，J、B分别为换算到电机轴上的等效转动惯量和等效圆周粘性阻尼系数，eb为反电动势。当系统输出信号为电动机的转角θ，求系统传递函数。JRaLaiaBebifMθua+-例2：求电枢控制式直流电动机系统的传递函数当激磁磁场不变时，转矩M正比于电枢电流，即M=Kia，式中K为转矩常数。电机轴上的转矩平衡方程为：当电枢转动时，电枢中会感

7、应反电势eb，其值正比于转动的角速度，即式中：Kb为反电势常数。电枢回路的微分方程为：JRaLaiaBebifMθua+-对以上各式进行拉氏变换，得：三式联立求得传递函数：JRaLaiaBebifMθua+-反电动势方程：电枢回路电压方程：转矩平衡方程：电枢控制直流电机的传递函数可看作由比例、积分和惯性环节组成由于电枢回路中的电感La很小，忽略不计，即La≈0，传递函数简化为：式中第四章机械传动与驱动系统的设计1轮系传动的基本原理以及传动比的推导（行星轮系、谐波齿轮）2丝杠螺母传动（基本传动形式滚珠丝杠副的相关定义）3挠性传动系统（同步带传动特点与分类）4步进

8、运动机构（种类）5步进电机原理（拍、步