【正文】 控制用電動機的基本要求：開環(huán)系統(tǒng)：步進電機。簡述步進電機距角大小的計算方法：步距角的大小與通電方式和轉子齒數(shù)有關，其大小可用下式計算：步距角＝360176。它是一個大規(guī)模集成電路(LSI)器件或超大規(guī)模集成電路(VLSI)器件，器件中有數(shù)據(jù)通道、多個寄存器、控制邏輯和運算邏輯部件，有的器件還含有時鐘電路，為器件的工作提供定時信號。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設備、系統(tǒng)總線接口的微型計算機稱為微型計算機系統(tǒng)，簡稱MCS。然而，這類產(chǎn)品處理速度不高、處理數(shù)據(jù)量不大、處理過程又不太復雜，故主要采用4位或8位微機。由于單片機的迅速發(fā)展，它的功能更強，性能更完善，逐漸滿足各種應用領域的要求，應用范圍不斷擴大，不但用于簡單小系統(tǒng)，而且不斷被復雜大系統(tǒng)所采用。當控制信號為低電平時，發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導通，于是輸出端的電平幾乎等于零?！巴瓿梢?guī)定功能”就是能夠連續(xù)地保持產(chǎn)品(或系統(tǒng))的工作能力，使各項技術指標符合規(guī)定值。冗余技術又稱儲備技術。平時，由各個單元平均負擔工作應力，因此工作能力有冗余。這種系統(tǒng)必須設置失效檢測與轉換裝置，不斷檢測工作單元的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)失效就啟動轉換裝置，用后備單元代替失效的工作單元。診斷的過程是：首先對診斷對象進行特定的測試，取得診斷信號(輸出參數(shù))，再從診斷信號中分離出能表征故障種類和位置的異常性信號，即癥兆；最后將癥兆與標準數(shù)據(jù)相比較，確定故障的種類和故障位置。例如，系統(tǒng)(產(chǎn)品)的主要性能參數(shù)異?；蛴嘘P機械零件的磨損量、變形量等參數(shù)變化的信號。其缺點是，間接癥兆與系統(tǒng)(產(chǎn)品)輸出信號之間往往存在某種隨機關系，此外，一些干擾因素也會影響間接癥兆的有效性。癥兆與故障之間的對應關系，可根據(jù)理論分析或模擬仿真試驗來建立，這種關系用列表形式來表示時，稱為故障診斷表，有時稱為故障字典。下圖表示干擾信號進入控制器的各種渠道。這些設備在起動時使電網(wǎng)電壓瞬時降低，在停止時又產(chǎn)生過電壓和沖擊電流。這些干擾信號不僅影響驅動電路本身，還會通過電磁感應干擾其他信號線路。圖a是由于接地點遠而形成的環(huán)路，因為不同位置的接地點一般不可能電位相同，因此形成圖中所示的地電位差；圖b是采用公用地線串聯(lián)接地而形成的環(huán)路，由于各設備負載不平衡、過載或漏電等原因，可能在設備之間形成電位差；無論哪種情況形成的電位差，都會產(chǎn)生一個顯著的電流而干擾電路的低電平。在靜電場中，導體表面的不同部位會感應出不同的電荷，或導體上原有的電荷經(jīng)感應而重新分配，這些都將干擾控制系統(tǒng)的正常運行。增加電子交流穩(wěn)壓器：在直流穩(wěn)壓電源的交流進線側增加電子交流穩(wěn)壓器、用來穩(wěn)定220V單向交流進線電壓，可以進一步提高電源電壓的穩(wěn)定性。接口電路的抗干擾措施：在控制器與執(zhí)行元件之間的驅動接口電路中，少不了由弱電轉強電的電感性負載，以及用來通、斷電感負載的觸點，這些都是產(chǎn)生強電干擾的干擾源。采用RC電路或二極管和穩(wěn)壓二極管吸收在電感負載斷開時產(chǎn)生的過電壓，以消除強電干擾。這種放大器的輸出信號決定于兩個輸入端的電位差，即UPUi，而干擾信號的相位及大小對兩個輸入端來說是相同的，因此干擾信號就被抵消了。接地系統(tǒng)的抗干擾措施：要防止從接地系統(tǒng)傳來的干擾，主要方法是切斷接地環(huán)路，通常采用以下措施?！耙?guī)定條件”是指使用時的應力條件(工作條件)、環(huán)境條件和存儲時的存儲條件等，“規(guī)定條件”不同，系統(tǒng)（產(chǎn)品）的可靠性也不同。第二篇：機電一體化系統(tǒng)設計機電一體化系統(tǒng)設計動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動機）等五個子系統(tǒng)組成。5擦、低慣量、高強度、高諧振頻率、適當?shù)淖枘岜鹊纫蟆?如選用復合材料等來提高剛度和強度，減輕重量、縮小體積使結構緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化、高速化和高可靠性化。常見的原動力有：交流電機、直流電機、壓縮空氣和壓力油。普通齒輪減速器具有效率高、適應性強等優(yōu)點，缺點是外形尺寸較大，適用于場地空間不受限制、長期或連續(xù)大功率工作的場合。當電機勻速轉動時，被驅動件的直線運動也是勻速運動時，稱為線性直線運動。按輸出信號的種類可分為開關量傳感器、模擬量傳感器和數(shù)字量傳感器。分辨率是指傳感器能檢測出的被測信號的最小變化量。編碼器屬于數(shù)字傳感器，將角位移或線位移轉換成數(shù)字量，角度數(shù)字編碼器按照測量數(shù)據(jù)的特點可分為絕對編碼器和增量編碼器。熱電阻負溫度系數(shù)：溫度升高，電阻減小。識讀電氣原理圖的步驟：先看主電路，后看輔助電路。根據(jù)電氣接線圖中的線號研究主電路的線路方向。伺服電機可以把輸入的電壓信號變換成電機軸上的角位移和角速度等機械信號輸出，改變輸入電壓的大小和方向，就可以改變轉軸的轉速和轉向。第六章可編程控制器的組成包括中央處理器、存儲器、輸入接口和輸出接口。其包含的技術：（1）檢測傳感技術（2）信息處理技術（3）自動控制技術（4）伺服驅動技術（5）精密機械技術（6）系統(tǒng)總體技術（機構）信息處理技術（計算機）動力系統(tǒng)（動力源）傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）執(zhí)行元件系統(tǒng)（如動力機）五個子系統(tǒng)組成。其目的是綜合運用機械技術和微電子技術各自的特長設計出最佳的機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）。第二章。，基本傳動形式有四種類型：（1）螺母固定、絲杠轉動并移動（2）絲杠轉動，螺母移動（應用最多）（3）螺母轉動，絲杠移動（4）絲杠固定，螺母轉動并移動。3）端蓋式：公稱直徑d0 基本導程Ph 行程（）導程Ph（或螺矩t）指滾珠螺母相對滾珠絲杠旋轉()弧度時的行程（或螺母上基準點的思向位移）公稱導程Ph0通常指用做尺寸標識的導程值P288滾珠絲杠副軸向間隙的調整與預緊滾珠絲杠副在此負載時，滾珠與滾道面接觸點處將產(chǎn)生彈性變形，換向時其軸向間隙會引起空回，這種空回是非連續(xù)性既影響傳動精度又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，單螺母絲杠副的間隙消除相當困難，實際應用中常采用以下幾種預緊調整方法：1）雙螺母螺紋預緊調整方式，特點：結構簡單剛性好，預緊可靠，使用中調整方便，但不能精度定量地進行調整2）雙螺母墊片預緊調整式，特點：可實現(xiàn)定量調整可進行精密微調使用中調整較方便。（2）輸出軸轉角誤差最小原則：為了提供機電一體化系統(tǒng)傳遞運動精度，各級傳動比應按先小后大的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉誤對輸出轉角精度的影響。：雙三角形、矩形和矩形組合、三角形和矩形組合、三角形和平面組合、燕尾形導軌及其組合。：（1）慣量小、動力大（2）體積小重量輕（3）便于維修安裝（4）易于微機控制。：在額定輸出功率相同的條件下，比功率（），交流伺服電機得比功率最高，直流伺服電機次之步進電機最低。（PWM）脈寬調制交流電動機的矢量控制是交流伺服系統(tǒng)的關鍵，可以利用微處理器和計算機數(shù)控（CNC）對交流電動機作磁場的矢量控制，從而獲得對交流電動機的最佳控制。單拍：勵磁繞組依次單獨通電運行。15。總線的組成:：最大（MN/MX接地）和最?。∕N/MX接+5V電壓）工作模式。ROM只讀存儲器。（1）邏輯電路法（2）譯碼器：動態(tài)和靜態(tài)兩種。作用：1）可將輸入與輸出央兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電。校準：用戶在使用前或在使用過程中或擱置一段時間后再使用時必須對其性能參數(shù)進行復測或作必要的調整與修正。PID調節(jié)：不但能改善系統(tǒng)穩(wěn)定性能也能改善起動態(tài)性能，噪聲大或響應快的系統(tǒng)不適用。在設計時應結合具體機床進行分析，一般應滿足下述基本要求:(1)滿足機床使用性能要求。主電動機和傳動機構能提供和傳遞足夠的功率和轉矩，具有較高的傳動效率。無級調速交流電動機通常采用變頻調速的原理。數(shù)控機床的變速是按照控制指令自動進行的，因此變速機構必須適應自動操作的要求。(2)電動機經(jīng)同步齒形帶帶動主軸。如圖1一1(c)所示，主軸電動機經(jīng)二級齒輪傳動變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉速，從而使之實現(xiàn)分段無級變速，這種方式在大、中型數(shù)控機床中采用較多。如圖1一1(d)所示，將調速電動機與主軸合成一體(電動機轉子軸即機床主軸)，其優(yōu)點是主軸部件結構緊湊、剛度高、質量輕、慣量小，且可提高調速電動機啟動、停止的響應特性。能在負載下變速，便于車削大端面時保持恒定的切削速度，以提高生產(chǎn)效率和加工質量。電氣無級變速器有由直流電動機或交流調速電動機驅動的兩種，由于它可以大大簡化機械結構，便于實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負載下變速，故其應用越來越)’一泛，尤其在數(shù)控機床上目前幾乎全都采用電氣無級變速器。另一方面調速電動機的功率和轉矩特性一也難以直接與機床的功率和轉矩要求安全匹配。1)變速電動機。為了擴大恒功率變速范圍，可在變速電動機和主軸之間串連一個分級變速箱。由于它的變速范圍小，多數(shù)是恒轉矩傳動，通常較少單獨使用，而是與分級變速機構串聯(lián)使用，以擴大變速范圍。它的特點是變速范圍較大，變速方便，傳動平穩(wěn)，在運動換向時沖擊小。在無級變速系統(tǒng)裝置單獨使用時，其調速范圍都較小，遠遠不能滿足現(xiàn)代通用機床變速范圍的要求。直流電動機是采用調壓和調磁方式來得到主軸所需轉速的。交流調速電動機靠調節(jié)供電頻率的方式來調速，所以其常被稱為調頻主軸電動機。交流調速電動機由于體積小、轉動慣性小、動態(tài)響應快、沒有電刷且能達到的最高轉速比同功率的直流電動機高，故磨損和故障也少。數(shù)控車床用于加工回轉體零件。將原來的主傳動系統(tǒng)改裝為主變速系統(tǒng)。目前采用多速電動機對主傳動系統(tǒng)進行改裝，一般是將主電動機更換為雙速或四速電動機，由微機系統(tǒng)信號自動控制切換電動機的轉速。改裝后，機床主軸由直流主軸電動機(或交流主軸電動機)通過皮帶直接帶動，并通過電氣系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速。拆下原操縱手柄，裝上齒輪2。自動變速過程如下:當變速電動機接到S指令后，便開始轉動，通過傳動裝置使手柄軸帶動撥叉滑塊使變速齒輪移位。 ，草擬轉速圖 擬定轉速圖的一般步驟如下:(i)確定變速組數(shù)及各變速組的傳動副數(shù)。若模數(shù)不同，則齒數(shù)和S與模數(shù)m,成反比，即:對于三聯(lián)滑移齒輪，當采用標準齒輪且模數(shù)相同時，最大齒輪與次大齒輪的齒數(shù)差應大于4，以避免滑移過程中的齒頂干涉。(1)CAK4085數(shù)控車床6(2)《機床設計手冊》若干。(3)根據(jù)任務實施方案，學生將任務實施過程填入記錄表1一2中。1)雙三角形導軌。例如絲杠車床、單柱坐標鎖床的導軌副等。如圖2一2(a)所示，用兩外側面做導向面時，間距大、熱變形大、間隙大，因而導向精度低、承載能力大。如圖23(a)和圖23(b)所示，三角形與矩形組合導軌兼有三角形導軌的良好導向性及矩形導軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。如圖2一4(a)所示，它的高度較小，可以承受顛覆力矩，是閉式導軌中接觸面最少的一種結構。如圖2一4(b)所示，由于它兼有調整方便、能承受較大力矩的優(yōu)點，故多用于橫梁、立柱和搖臂的導軌副。1)計算額定動載荷Ca’(單位N)。KC—接觸系數(shù)，按表2一6選取。1)導軌材料選擇。在選材時，支撐導件與運動件應選不同的材料，其熱處理的方式一也有所不同。①鑲條。平鑲條調整方便，制造容易，圖2一5(a)和圖2一5(b)所示的鑲條較薄，而且只在與螺釘接觸的幾個點上受力，容易變形，剛度較低，日前較少使用。鑲條上的溝槽a在刮配好后加工，這種方法構造簡單，但螺釘頭凸肩和鑲條上溝槽之間的間隙會引起鑲條在運動中竄動。壓板用來調整輔助導軌面的間隙和承受的顛覆力矩，如圖2一7所示。則:表2一7為JSA一KL型直線滾動導軌副(寬型螺孔)尺寸參數(shù)，圖2一8所示為其外形圖。而通過降低成本，并且使系統(tǒng)功能達到穩(wěn)、準、快，又增強了產(chǎn)品的市場競爭力。需求分析從需求識別開始，認識需求是一種創(chuàng)造性工作，設計人員應深人實際，細致觀察，敏銳捕捉市場的需求，并及時完成產(chǎn)品的開發(fā)和試制工作。2)面向產(chǎn)品設計的技術調研:主要有行業(yè)和專業(yè)技術發(fā)展動態(tài)，相關理論的研究成果和新材料、新器件的發(fā)展動態(tài)，競爭企業(yè)、競爭產(chǎn)品的技術特點分析等。(3)技術可行性分析。如果要采用比較前沿的新技術，則需要在市場和成本方面多做考慮。但市場競爭力不完全由技術性能決定，還與其價格、品牌等許多因素有關。4)主要技術風險:綜合分析產(chǎn)品功能、技術規(guī)格及性能指標實現(xiàn)的可能性，分析產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)中可能存在的各種問題和風險，以及這些問題與風險的解決和規(guī)避方法。6)結論和建議:根據(jù)產(chǎn)品的成本分析和技術風險分析，對產(chǎn)品的技術規(guī)格、性能指標和市場定位等參數(shù)提出修改建議，確定產(chǎn)品是否立項。(3)，而帶輪最小許用齒數(shù)Z min可查表3一3獲得。(6)計算實際中心距a。Kz—小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表96可查得K, = 。(11)結果整理。 m/s，查表3一8可確定錐齒輪精度等級為7級)(2)確定模數(shù)及齒數(shù)。 在啤酒、汽水和罐頭等灌裝生產(chǎn)線上，常常需要對隨傳送帶傳送到包裝處的成品瓶進行自動計數(shù)，以便統(tǒng)計產(chǎn)量或為計算機管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。有工件經(jīng)過時，其將擋住光電路使發(fā)射器發(fā)出的紅外線信號反射到接收器上，接收器接收到反射來的紅外線信號便輸出一個脈沖信號到運算累加器進行計數(shù)。本設計中的計數(shù)器、光電開關、磁性開關均需外購，其外形如圖3一18所示。每組學生自行設計同步帶系統(tǒng)和計數(shù)系統(tǒng)。(2)兩位指導教師及各組組長審