《机电一化技术讲》PPT课件

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1、复习2.5轴系部件的设计与选择一、轴系设计的基本要求—了解二、轴(主轴)系用轴承的类型与选择--静压轴承、磁悬浮轴承工作原理----掌握三、提高轴系性能的措施—熟悉2.6机电一体化系统(或产品)的机座或机架1机座或机架的作用及基本要求–了解2机座或机架的结构设计要点铸造机座的设计--保证自身刚度的措施焊接机架的设计本次课的任务1.了解执行元件的种类、特点及基本要求；了解步进电机技术指标；2.机电一体化系统(或产品)对执行元件的基本要求；控制用电机的基本要求、种类、特点及选用；3.掌握步进电机的工作原理-步进电机环形脉冲分配方式-步距角的计算4.步进电机的

2、运行特性及性能指标5.步进电机的驱动与控制驱动电源由脉冲分配器、功率放大器组成——(1)环形脉冲分配器第三章执行元件的分类及控制用电机的驱动http://www.suc-tech.com/technology/techinfo.htm3.1执行元件的种类、特点及基本要求3.1.1执行元件的种类及其特点1．电气执行元件电气执行元件包括控制用电机(DC、AC伺服电机、步进电机)、静电电机、磁致伸缩器件、压电元件、超声波电机以及电磁铁等。对控制用电机的要求：运转速度稳定；良好的加减速；伺服---动态性能；频繁使用的适应性和维修的方便性。控制用电机驱动系统由电源

3、供给电力，经电力变换器变换后输送给电机，使电机作回转(或直线)运动，驱动负载机械(执行机构)运动，并在指令器给定的指令位置定位停止。这种驱动系统具有位置(或速度)反馈环节的叫闭环系统，没有位置与速度反馈环节的叫开环系统。微量位移用器件：①电磁铁②压电驱动器③电热驱动器2．液压式执行元件包括执行往复运动的油缸、回转油缸、液压马达等，其中油缸占绝大多数。先进的液压元件：数字式液压执行元件：电-液伺服马达和电-液步进马达。优点：力矩大，可以直接驱动执行机构，力矩／惯量比大，过载能力强，适合于重载的高加减速驱动。具有强的驱动力和高的定位精度3．气压式执行元件气压

4、式执行元件除了用压缩空气作工作介质外，与液压式执行元件无什么区别。优点：气压驱动虽可得到较大的驱动力、行程和速度，缺点：由于空气粘性差，具有可压缩性，故不能在定位精度较高的场合使用。执行元件的特点及优缺点种类特点优点缺点电气式可使用商用电源；信号与动力的传送方向相同；有交流和直流之别，应注意电压的大小。操作简便，编程容易，能实现定位伺服；响应快，易与CPU相接；体积小、动力大；无污染。瞬时输出功率大；过载差，特别是由于某种原因而卡住时，会引起烧毁事故，易受外部噪音影响。气压式空气压力源的压力为（5~7）105Pa;要求操作人员技术熟练。气源方便，成本低；

5、无泄漏污染；速度快、操作比较简单。功率小，体积大，动作不够平稳；不易小型化；远距离传输困难；工作噪声大、难于伺服。液压式要求操作人员技术熟练，液压源的压力为（20~80）105Pa;输出功率大，速度快，动作平稳，可实现定位伺服，易与CPU相接；响应快。设备难于小型化；液压源或液压油要求严格（杂质、温度、油量、质量）；以泄漏且有污染。3.1.2机电一体化系统对执行元件的基本要求1．惯量小、动力大：表征执行元件惯量的性能指标：对直线运动为质量m，对回转运动为转动惯量J。表征输出动力的性能指标：推力F、转矩T或功率P。直线运动:F＝ma，a=F／m。回转运动:

6、P＝ωT，ε=T/J,T=Jε。综合性指标称为比功率。包含功率、加速性能和转速，即比功率=Pε／ω＝[ωT*T／J]*(1／ω)＝T2／J(kWs-1)。2．体积小、重量轻功率密度＝P／G(kWN-1)，比功率密度=(T2／J)／G(kWs-1N-1)。3．便于维修、安装4．宜于微机控制3.2机电一体化系统(或产品)常用的控制用电机控制用电机是电气伺服控制系统的动力部件。它是将电能转换为机械能的一种能量转换装置。控制用电机回转直线驱动控制用电机有：力矩电机脉冲电机变频调速电机开关磁阻电机AC电机DC电机电压电流频率控制伺服电动机的基本控制方式3.2.1对

7、控制用电机的基本要求(1)性能密度大：即功率密度和比功率大。电机的功率密度PG＝P／G(W／N)，电机的比功率(2)快速性好，即加速转矩大，频响特性好；(3)位置控制精度高、调速范围宽、低速运行平稳无爬行现象、分辨率高、振动噪声小；(4)适应启、停频繁的工作要求；(5)可靠性高、寿命长。3.2.2控制用电机的种类、特点及选用启停频率低、但要求低速平稳和扭矩脉动小、高速运行时振动、噪声小，在整个调速范围内均可稳定运动的机械，功率密度是主要的性能指标；启停频率高，但不特别要求低速平稳性的产品，主要的性能指标是高比功率。控制用电机的分类控制用旋转电机按其工作原

8、理可分为具体的可细分为：DC伺服电机(永磁)可分为：AC伺服电机步进电机同步型(