【正文】 在較小間隙變化范圍內(nèi)工作。 傳感檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 傳感器 一、傳感器分類 被測(cè)對(duì)象 傳感器 信號(hào)調(diào)理 傳輸 信號(hào)處理 顯示記錄 控制系統(tǒng) 二、機(jī)電一體化對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的基本要求： 精度、靈敏度、分辨率高； 線性、穩(wěn)定性和重復(fù)性好； 抗干擾能力強(qiáng)； 靜、動(dòng)態(tài)特性好。 （ 2） 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副 工作原理基本與滾動(dòng)軸承相似，只是在滾道直徑和滾道截面形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上與滾動(dòng)軸承有所不同。 6）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難，生產(chǎn)成本高。 2） 可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和支承預(yù)緊，無(wú)間隙傳動(dòng)精度高和結(jié)構(gòu)剛度好，易于消除正反轉(zhuǎn)傳動(dòng)誤差。 按滾動(dòng)體形狀 ——滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌副、圓柱（滾針） 滾動(dòng)導(dǎo)軌副、圓錐滾動(dòng)導(dǎo)軌副等。如：鑄鐵 —鑄鐵、鑄鐵 —鋼導(dǎo)軌、有色金屬 —鋼導(dǎo)軌、塑料 —鋼導(dǎo)軌等。 4） 燕尾形導(dǎo)軌與矩形導(dǎo)軌組合 特點(diǎn)： 整體式燕尾導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，調(diào)整方便，承載能力強(qiáng)，制造困難；裝配式導(dǎo)軌，制造調(diào)整方便，承載能力與整體式燕尾導(dǎo)軌相比較弱；燕尾導(dǎo)軌與矩形導(dǎo)軌相比，兼有調(diào)整方便，承載能力較強(qiáng)等。閉式結(jié)構(gòu)時(shí)，有輔助導(dǎo)向面，間隙由調(diào)整壓板保證。 4） 圓形導(dǎo)軌的特點(diǎn) 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)、配合方便，精度易于保證，但摩擦后很難調(diào)整，結(jié)構(gòu)剛度較差。 非對(duì)稱導(dǎo)軌 —— 主要用在載荷不對(duì)稱的時(shí)候，通過調(diào)整不對(duì)稱角度，使導(dǎo)軌左右面水平分力相互抵消，提高導(dǎo)軌剛度。 特點(diǎn)： 在垂直載荷作用下，具有磨損量自動(dòng)補(bǔ)償功能，無(wú)間隙工作，導(dǎo)向精度高。 4） 具有合理的誤差自動(dòng)補(bǔ)償或調(diào)整裝置，在導(dǎo)軌長(zhǎng)期使用后（超過導(dǎo)軌規(guī)定的平均無(wú)故障工作時(shí)間 ——MTBF可靠性指標(biāo)），通過調(diào)整進(jìn)一步的保持導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。 注意：以上這些導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副應(yīng)達(dá)到的要求僅是導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中最基本的要求，在導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中，還應(yīng)依據(jù)導(dǎo)軌應(yīng)用的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施，盡可能的滿足。 靈活性 —— 指對(duì)系統(tǒng)控制指令的反映能力。 初期耐磨性 ——摩擦副初期磨損階段特性。 每一類剛度都包括：結(jié)構(gòu)剛度、接觸剛度、局部剛度。 裝配質(zhì)量以及液體動(dòng)壓和靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度、油膜剛度等。 導(dǎo)軌和機(jī)架的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度。 導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)配合精度（間隙）。 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)類型。 （ 3） 導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求 基本要求 ： 導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好，熱溫變形小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。 （ 1）導(dǎo)軌副的種類 按運(yùn)動(dòng)方式可分為：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。 3） 諧波齒輪傳動(dòng) 工作原理 主要組成元件 工作過程 實(shí)用產(chǎn)品 諧波齒輪傳動(dòng)過程 諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比 同步齒形帶傳動(dòng) 同步帶是一種兼有鏈、齒輪、三角膠帶優(yōu)點(diǎn)的傳動(dòng)零件。 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算或校核 壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算或校的基本要求是不影響滾珠絲杠副的精度和變形附加載荷產(chǎn)生的摩擦阻力超過極限值。 滾珠絲杠副的選擇設(shè)計(jì)驗(yàn)算步驟 依據(jù)最大工作載荷 (N)或平均工作載荷 (N)作用下的使用壽命 T(h)、絲桿有效工作行程 (mm)、絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)或平均轉(zhuǎn)速 (r/min)、滾道硬度 HRC以及工況等實(shí)際工作條件，進(jìn)行一系列的驗(yàn)算。 單圓弧螺紋滾道的雙螺母絲杠副 ——主要用在傳遞輕載荷 、 對(duì)傳遞動(dòng)力的平穩(wěn)性和絲桿剛度要求比高 （ 預(yù)緊力較小 ） 的小型設(shè)備上 。 防塵與防護(hù)： 折疊式防塵套、伸縮式防塵套、伸縮擋板防塵裝置等?？啥空{(diào)整（），精度高、方便。 a）內(nèi)循環(huán)方式 浮動(dòng)式反向器內(nèi)循環(huán)方式 24 31 5b） 外循環(huán)方式 端蓋式外循環(huán) 插管式外循環(huán) 14 3 2 43）消除軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式 無(wú)論是滑動(dòng)絲杠還是滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)，由于在結(jié)構(gòu)上均存在一定的軸向間隙，以及磨損間隙的存在，為了保證運(yùn)動(dòng)傳遞的連續(xù)性和可靠性，消除軸向間隙并實(shí)施一定預(yù)緊，有利于提高絲杠的傳遞精度和一定的承載能力。 1） 按螺紋滾道截面形狀分類： 分單圓弧型和雙圓弧型兩類。 滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高 ， 表面粗糙度也要求高 ， 故制造成本高 。 3） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) ， 無(wú)爬行現(xiàn)象 ， 傳動(dòng)精度高 。 滾珠絲杠副的特點(diǎn) 1） 傳動(dòng)效率高 ， 摩擦損失小 。圖中絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個(gè)圓弧形的螺旋槽對(duì)合起來(lái)就形成螺旋線滾道，在滾道內(nèi)裝有滾珠。 分類：滑動(dòng)和滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)。 圖730 斜 齒薄片齒輪軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法調(diào)壓螺母寬齒輪薄片斜齒輪2薄片斜齒輪1軸向壓簧同步齒形帶傳動(dòng) 同步齒形帶傳動(dòng)，是一種新型的帶傳動(dòng)，如圖所示，它利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次相嚙合傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，因而兼有帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，即無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高，而且齒形帶的強(qiáng)度高，厚度小，重量輕，故可用于高速傳動(dòng)；齒型帶無(wú)需特別張緊，故作用在軸和軸承等上的載荷小，傳動(dòng)效率高，在數(shù)控機(jī)械上亦有應(yīng)用。斜齒輪1和 2的齒形拼裝在一起加工。 1. 圓柱齒輪傳動(dòng) (1) 雙片薄齒輪錯(cuò)齒法 圖 7 28 圓 柱薄片齒輪可調(diào)拉簧錯(cuò)齒調(diào)整法 2 齒輪 3 、8 凸耳 4 彈簧 5 、6 螺母 7螺 釘3 54 6 72138(2) 偏心軸套調(diào)整法 電機(jī) 1是通過偏心軸套 2裝到殼體上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸套的轉(zhuǎn)角，就能夠方便地調(diào)整兩嚙合齒輪的中心距，從而消除了圓柱齒輪正、反轉(zhuǎn)時(shí)的齒側(cè)隙。提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，使電氣驅(qū)動(dòng)部件諧振頻率降低，阻尼增大。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的最基本要素，主要包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和支承部件。 組合法就是選用各種標(biāo)準(zhǔn)功能模塊組合設(shè)計(jì)成機(jī)電一體化系統(tǒng) 。 三、學(xué)科構(gòu)成 四、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 1. 取代法 取代法就是用電氣控制取代原系統(tǒng)中的機(jī)械控制機(jī)構(gòu) 。 4 自動(dòng)控制技術(shù) 自動(dòng)控制所依據(jù)的理論是 自動(dòng)控制原理 （包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論），自動(dòng)控制技術(shù)就是在此理論的指導(dǎo)下對(duì)具體控制裝置或控制系統(tǒng)進(jìn)行 設(shè)計(jì) ；設(shè)計(jì)后進(jìn)行系統(tǒng) 仿真 ， 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 ；最后使 研制 的系統(tǒng)可靠地投入運(yùn)行。 機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能 快速、準(zhǔn)確、可靠 的獲取信息 3 信息處理技術(shù) 實(shí)現(xiàn)信息處理的主要工具是 計(jì)算機(jī) ，計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)、硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)。 C650臥式車床外形圖 1— 主軸變速箱 2— 溜板與刀架 3— 尾座 4— 床身 5— 絲杠 6— 光杠 7— 溜板箱 8— 進(jìn)給箱 9— 掛輪箱 效益分析 第二節(jié) 機(jī)電一體化構(gòu)成要素及相關(guān)技術(shù) 一、構(gòu)成要素 二、相關(guān)技術(shù) 1. 機(jī)械技術(shù) 機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于： 機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。例如，石英電子鐘表、電子秤、按鍵式電話等。例如，模糊控制洗衣機(jī)能根據(jù)衣物的潔凈度自動(dòng)控制洗滌過程，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)時(shí)、節(jié)洗衣粉的功能；機(jī)床的數(shù)控化是另一個(gè)典型的例子。 二、機(jī)電一體化產(chǎn)品 錄像機(jī) 數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備 生產(chǎn)用機(jī)電一體化產(chǎn)品 柔性生產(chǎn)單元、自動(dòng)組合生產(chǎn)單元 FMS、無(wú)人化工廠、 CIMS 微機(jī)控制汽車、機(jī)車等交通運(yùn)輸工具 運(yùn)輸、包裝及工程用機(jī)電一體化產(chǎn)品 數(shù)控包裝機(jī)械及系統(tǒng) 數(shù)控運(yùn)輸機(jī)械及工程機(jī)械設(shè)備 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù) 儲(chǔ)存、銷售用機(jī)電一體化產(chǎn)品 自動(dòng)空調(diào)與制冷系統(tǒng)及設(shè)備 自動(dòng)稱量、分選、銷售及現(xiàn)金處理系統(tǒng) 自動(dòng)化辦公設(shè)備 社會(huì)服務(wù)性機(jī)電一體化產(chǎn)品 動(dòng)力、醫(yī)療、環(huán)保及公共服務(wù)自動(dòng)化設(shè)備 文教、體育、娛樂用機(jī)電一體化產(chǎn)品 微機(jī)或數(shù)控型耐用消費(fèi)品 家庭用機(jī)電一體化產(chǎn)品 炊事自動(dòng)化機(jī)械 家庭用信息、服務(wù)設(shè)備 測(cè)試設(shè)備 科研及過程控制用機(jī)電一體化產(chǎn)品 控制設(shè)備 信息處理系統(tǒng) 農(nóng)、林、牧、漁及其它民用機(jī)電一體化產(chǎn)品 航空、航天、國(guó)防用武器裝備等機(jī)電一體化產(chǎn)品 三、機(jī)電一體化產(chǎn)品的表現(xiàn)形式 （ 1）在原有機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用微型計(jì)算機(jī)控制裝置，使系統(tǒng)的性能提高，功能增強(qiáng)。 （ 3）用電子裝置完全替代原來(lái)執(zhí)行信息處理功能的機(jī)構(gòu)，既減化了結(jié)構(gòu)，又極大地豐富了信息傳輸?shù)膬?nèi)容，提高了速度。 生產(chǎn)機(jī)械中的激光快速成形機(jī)；信息機(jī)械中的傳真機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)；檢測(cè)機(jī)械中的 CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描診斷裝置）掃描診斷儀、掃描隧道顯微鏡等。 2 .傳感檢測(cè)技術(shù) 傳感檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量（包括物理量、化學(xué)量和生物量等）轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理，如放大、補(bǔ)償、標(biāo)度變換等。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。 6 系統(tǒng)總體技術(shù) 機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。 在設(shè)計(jì)時(shí)完全從系統(tǒng)的整體目標(biāo)出發(fā) ,考慮各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 層次上：向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化方向發(fā)展。 第一節(jié) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性 一、機(jī)電一體化對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的要求 高精度 快速響應(yīng) 良好的穩(wěn)定性 二、 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 摩擦小 阻尼合適 剛度大 抗振性能好 間隙小 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)是機(jī)械負(fù)載增大、系統(tǒng)響應(yīng)性能變慢、靈敏度降低、固有頻率下降，容易諧振。 剛度大，失動(dòng)量小。因此必須采取措施消除齒輪傳動(dòng)中的間隙，以提高數(shù)控設(shè)備進(jìn)給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)精度。 圖727 帶 錐度齒輪的消除間隙結(jié)構(gòu) 2 齒輪 3 墊 片2132. 斜齒輪傳動(dòng) 圖 729是墊片錯(cuò)齒調(diào)整法，薄片齒輪由平鍵和軸連接，互相不能相對(duì)回轉(zhuǎn)。 圖729 斜齒薄片齒輪墊片錯(cuò)齒調(diào)整法薄片斜齒輪2寬齒輪薄片斜齒輪1墊片tΔβ軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法 ， 其特點(diǎn)是齒側(cè)隙可以自動(dòng)補(bǔ)償，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)不緊湊。 作用：用于機(jī)構(gòu)之間能量的傳遞和運(yùn)動(dòng)形式的傳遞。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、絲桿剛性較高d) 絲桿 固定，螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的類型與特點(diǎn) 0102S絲杠螺母機(jī)構(gòu)差動(dòng)傳動(dòng)的工作原理 滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu) （ 1） 滾珠絲杠副的工作原理及特點(diǎn) 滾珠絲杠副是一種新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動(dòng)件，以減少摩擦，如圖所示。 圖713 滾 珠絲杠螺母內(nèi)滾道外滾道2） 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的基本條件： 應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑儲(chǔ)油空間和熱脹冷縮彈性補(bǔ)償能力，可實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙工作；因而，存在一定的表面應(yīng)力；為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需一滾珠的回珠裝置（內(nèi)或外）。 2） 給予適當(dāng)預(yù)緊 ， 可消除絲杠和螺母的螺紋間隙 ， 反向時(shí)就可以消除空行程死區(qū) ， 定位精度高 ， 剛度好 。 6） 制造工藝復(fù)雜 。 bba) 單 圓弧型滾道bb) 雙 圓弧型滾道b（ 3） 滾珠絲杠副的典型結(jié)構(gòu)類型 主要按螺紋滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式、消除軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式三