【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)緊湊，但剛度差，摩擦阻力大、制造、檢驗(yàn)、維修不方便 。 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。 （ 2）常見(jiàn)導(dǎo)軌副組合與間隙調(diào)整、特點(diǎn) 特點(diǎn)： 兩導(dǎo)軌磨損均勻，能自動(dòng)補(bǔ)償垂直和水平方向下磨損，接觸剛度好，導(dǎo)向和精度保持性高，但工藝性差，熱敏感性較大。主要用于高精機(jī)床。 壓 板三角形導(dǎo)軌 V 形導(dǎo)軌1） 雙三角形組合導(dǎo)軌組合 2） 矩形與矩形導(dǎo)軌組合 特點(diǎn)： 承載面與導(dǎo)向面分離，制造調(diào)整簡(jiǎn)單、導(dǎo)向面間隙用調(diào)整鑲條保證，接觸剛度較抵。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。在導(dǎo)軌副同樣熱變形條件下， L1越大，導(dǎo)向間隙要求越大。 L1L1 L13 輔助導(dǎo)向面2 導(dǎo)向面 2 1 3 32 11 承載面3）三角形導(dǎo)軌與矩形或平面導(dǎo)軌組合 特點(diǎn)： 兼有三角形導(dǎo)軌導(dǎo)向精度好、矩形導(dǎo)軌制造方便、剛性好的優(yōu)點(diǎn)，可避免熱變形產(chǎn)生的配合間隙變化；但是，存在兩導(dǎo)軌導(dǎo)向平面磨損不均并使導(dǎo)軌產(chǎn)生位置變化；另外，兩導(dǎo)軌的摩擦阻力不同，因而布置驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)力應(yīng)與兩摩擦阻力的和力同向?yàn)橐?。?dāng)采用閉式壓板結(jié)構(gòu)時(shí)，可承受顛覆力矩 。 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。 （ 3） 導(dǎo)軌副材料的選擇 導(dǎo)軌副材料選擇的基本要求： 導(dǎo)軌副材料應(yīng)具有高的耐磨性、減振性、熱穩(wěn)定性以及易于生產(chǎn)制造。 導(dǎo)軌副材料選用與組合： 常用鑄鐵、鋼、有色金屬、塑料。 通常為軟 —硬材料組合。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。 1）鑄鐵的特點(diǎn) 2）鋼的特點(diǎn) 3）有色金屬的特點(diǎn) 4）塑料的特點(diǎn) （ 4） 提高導(dǎo)軌副耐磨性的措施 注意：除了考慮導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量、熱處理方法以及使用維護(hù)操作規(guī)范外，在導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還可采取下述措施進(jìn)一步提高導(dǎo)軌副的耐磨性。 1） 采用鑲裝導(dǎo)軌 2）提高導(dǎo)軌精度、改善導(dǎo)軌表面粗糙度、采取合理的潤(rùn)滑措施 3） 減少導(dǎo)軌單位面上的壓力（比壓）、采用必要的卸荷裝置 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的類(lèi)型與選擇 組成： 帶溝槽的靜導(dǎo)軌和動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)體以及滾動(dòng)體隔離元件等組成。 類(lèi)型： 按運(yùn)動(dòng)形式 —— 直線(xiàn)導(dǎo)軌和回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌。 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。 按滾道截面形狀 —— 平面導(dǎo)軌、三角形導(dǎo)軌、圓弧形（或鋼絲滾道）導(dǎo)軌等。 按滾動(dòng)體的循環(huán)方式 ——非循環(huán)導(dǎo)軌和循環(huán)導(dǎo)軌。 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的特點(diǎn)： 1） 低摩擦系數(shù)和動(dòng) /靜摩擦系數(shù)基本相等。 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。 3） 專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，質(zhì)量易于保證。 4） 滾動(dòng)體與滾道為點(diǎn)或線(xiàn)接觸，接觸應(yīng)力較大，抗振性較差。 5） 為保證傳動(dòng)精度，滾道表面硬度、形狀 /位置精度，滾動(dòng)體尺寸精度、形狀 /位置精度均有嚴(yán)格的要求。 6）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難，生產(chǎn)成本高。 綜上所述，滾動(dòng)導(dǎo)軌副應(yīng)達(dá)到的基本要求： 高的導(dǎo)向精度 、 高的耐磨性 、 足夠的剛度 、 良好的工藝性 。 （ 1）直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副 1） 滾動(dòng)體循環(huán)工作方式的基本工作原理 組成： 動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)體與隔離元件組成動(dòng)導(dǎo)軌副，并在定導(dǎo)軌副上移動(dòng)。 特點(diǎn)： 可實(shí)現(xiàn)無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)軌的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 （ 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。 （ 3）滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌副 目前已標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選用原則： 依據(jù)傳動(dòng)部件的 承載能力、導(dǎo)向精度、耐磨性、剛度（結(jié)構(gòu) /接觸）、工藝性 等要求。綜合評(píng)價(jià)合理選用。 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(lèi) 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(xiàn)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。 此外，要求體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、便于安裝與維修，耐環(huán)境性能好等。 三、傳感器特性： 靜態(tài)特性： 線(xiàn)性度 ：傳感器實(shí)際特性曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)之間的偏差 靈敏度 ：輸出變化對(duì)輸入變化的比值 遲滯性 ：在正反行程期間輸入 — 輸出特性曲線(xiàn)不重合程度 重復(fù)性 ：輸入量按同一方向多次測(cè)試時(shí)所得特性曲線(xiàn)的不重合程度 動(dòng)態(tài)特性：傳遞函數(shù)、時(shí)間響應(yīng)函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)。 四、傳感器選用原則 快速、準(zhǔn)確、可靠、經(jīng)濟(jì) 的獲取信號(hào) 1）足夠的量程 2）與測(cè)量或控制系統(tǒng)匹配、轉(zhuǎn)換靈敏度高 3）精度適當(dāng)、穩(wěn)定性高 4）反應(yīng)速度快、工作可靠 5）實(shí)用性和適應(yīng)性強(qiáng) 6）使用經(jīng)濟(jì) 第二節(jié) 位移測(cè)量傳感器 一、電容傳感器 1. 變極距型電容傳感器 ： 當(dāng)動(dòng)極板因被測(cè)量變化而向上移動(dòng)使減小時(shí)，電容量增大 。 注意： 傳感器輸出特性是非線(xiàn)性的，規(guī)定在較小間隙變化范圍內(nèi)工作。 2. 變面積型電容傳感器 ： 原理： 它與變極距型不同的是，被測(cè)量通過(guò)動(dòng)極板移動(dòng)，引起兩極板有效覆蓋面積 A改變，從而得到電容的變化。 這種傳感器的輸出特性呈線(xiàn)性。因而其量程不受線(xiàn)性范圍的限制，適合于測(cè)量較大直線(xiàn)位移和角位移。 3．變介質(zhì)型電容傳感器 原理 結(jié)構(gòu)如圖 。 圖中兩平行極板固定不動(dòng) ， 極距為 ， 相對(duì)介電常數(shù)為的電介質(zhì)以不同深度插入電容器中 ， 從而改變電容 。 應(yīng)用： 這種電容傳感器有較多的結(jié)構(gòu)形式 ， 可以用來(lái)測(cè)量紙張 、 絕緣薄膜等的厚度 ，也可以用來(lái)測(cè)量糧食 、 紡織品 、 木材或煤等非導(dǎo)電固體的物質(zhì)的濕度 。 二、電感式傳感器 將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電感量變化的裝置。 變換原理： 電磁感應(yīng)原理。 按變換方式的不同分為 自感型（可變磁阻式與渦流式 ) 與互感型 (差動(dòng)變壓器） 。 自感型 （一）可變磁阻式 1—— 線(xiàn)圈 2—— 鐵心 3—— 銜鐵 由此可見(jiàn)：只要 改變空氣隙厚度或改變氣隙截面積 ，即可改變線(xiàn)圈的電感量。 注意：改變空氣隙厚度 傳感器輸出特性是非線(xiàn)性的，規(guī)定在較小間隙變化范圍內(nèi)工作。 ??20022 AWRWLm??（二）渦流式 原理：金屬板在交變磁場(chǎng)中的渦電流效應(yīng)。 金屬板置于一線(xiàn)圈附近，相互間距為 ?。當(dāng)線(xiàn)圈中有高頻交流電流通過(guò)時(shí)，便產(chǎn)生磁通 ?。此交變 磁通通過(guò)相鄰近的金屬板，金屬板上便產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，稱(chēng)為渦流。這種渦流將產(chǎn)生交變磁通 ?1，根據(jù)楞次定律，渦流的交變磁場(chǎng)與線(xiàn)圈的磁場(chǎng)變化方向相反。由于渦流磁場(chǎng)的作用使原線(xiàn)圈的等效阻抗發(fā)生變化，變化程度與距離有關(guān)。 影響因素： 線(xiàn)圈與金屬板間距離；金屬板的電阻率；磁導(dǎo)率；線(xiàn)圈激磁園頻率等。 變化線(xiàn)圈與金屬板間距離，可作為位移、振動(dòng)測(cè)量。變化金屬板的電阻率、磁導(dǎo)率，可作為材質(zhì)鑒別或探傷等。 應(yīng)用： 可用于動(dòng)態(tài)非接觸測(cè)量。用作渦流式位移計(jì)、振動(dòng)測(cè)量?jī)x、無(wú)損探傷儀、測(cè)厚儀等。 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不受油污等介質(zhì)的影響。 互感型： 差動(dòng)變壓器式 原理： 將被測(cè)位移轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈互感變化。 注意 ： 輸出交流電壓、幅值與鐵心位移成正比。只反映鐵心位移大小，不反映移動(dòng)極性。 零點(diǎn)殘余電壓。原因：兩次級(jí)線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)；初級(jí)線(xiàn)圈銅損電阻、鐵磁材質(zhì)不均勻、線(xiàn)圈間分布電容等形成。鐵心處在中間位置時(shí)，輸出不為零。 解決辦法： 后接電路。 應(yīng)用： 位移測(cè)量?jī)x。 光柵 光柵是一種新型的位移檢測(cè)元件，它的持 點(diǎn)是測(cè)量精確高、響應(yīng)速度快和量程范圍大等。 把指示光柵平行地放在標(biāo)尺光柵上面，并且使它們的刻線(xiàn)相互傾斜 一 個(gè)很小的角度，這時(shí)在指示光柵上就出現(xiàn)幾條較粗的明暗條紋，稱(chēng)為莫爾條絞。它們是沿著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列，如圖 318所示。 主光柵和被測(cè)物體相連，他隨被測(cè)物體的直線(xiàn)位移而產(chǎn)生位移。當(dāng)主光柵產(chǎn)生位移時(shí)，莫爾條紋便隨著產(chǎn)生上、下位移，若用光電器件記錄下莫爾條紋通過(guò)某點(diǎn)的數(shù)目，便可知主光柵移動(dòng)的位移，也就測(cè)得了被測(cè)物體的位移量。 感應(yīng)同步器 在兩個(gè)相對(duì)放置的板上刻有如圖所示的繞組，當(dāng)在滑尺的兩個(gè)繞組中分別加上激勵(lì)電壓時(shí)，則在定尺繞組中就產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其幅值決定于繞組的相對(duì)位置。 光電編碼器 將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的模擬量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)角度的數(shù)字電信號(hào)，進(jìn)行角位移檢測(cè)的傳感器稱(chēng)為編碼器。編碼器的種類(lèi)很多，根據(jù)檢測(cè)原理，它可以分為電磁式、電刷式、電磁感應(yīng)式及光電式等。由 于光電編碼器具有非接觸和體積小的特點(diǎn)，且分辨率很高，在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)已能產(chǎn)生數(shù)百萬(wàn)個(gè)脈沖，因此，它是目前應(yīng)用最為廣泛的一種編碼器。光電編碼器在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人的位置控制、機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的控制以及角度的測(cè)量、通訊及自動(dòng)化控制等方面部發(fā)揮著重要的作用。 第三節(jié) 速度、加速度傳感器 一、直流測(cè)速機(jī) 直流測(cè)速機(jī)是一種測(cè)速元件，實(shí)際上它就是 — 臺(tái)微型的直流發(fā)電機(jī)。直流測(cè)速機(jī)的持點(diǎn)是輸出斜率大、線(xiàn)性好，但由于有電刷相換向器，構(gòu)造和維護(hù)比較復(fù)雜，摩擦轉(zhuǎn)矩較大。 測(cè)速機(jī)的結(jié)構(gòu)有多種，但原理基本相同。圖所示為永磁式測(cè)速機(jī)原理電路圖。 恒定磁通由定子產(chǎn)生，當(dāng)轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中即產(chǎn)生交變的電勢(shì)，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)子速度成正比的直流電勢(shì)。 直流測(cè)速機(jī)在機(jī)電控制系統(tǒng)中，主要用作測(cè)速和校正元件。在使用中， 為提高檢測(cè)靈敏度、盡量把它連接到電機(jī)軸上 ，有的電機(jī)本身就已安裝了測(cè)速機(jī)。 U sRP1R 0R 0R bU fn+U+R 1I dRP2GU cU d+U aML圖 4 － 7 帶有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖二、光電式轉(zhuǎn)速傳感器 光電式轉(zhuǎn)速傳感器是由裝在被測(cè)軸 (或與被測(cè)軸相連接的輸入軸 )上的帶縫隙圓盤(pán)、光源、光電器件及指示縫隙盤(pán)組成，如圖 325所示。光源發(fā)出的光通過(guò)縫隙圓盤(pán)和指示縫隙照射到光電器件上。 當(dāng)縫隙圓盤(pán)隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于圓盤(pán)上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤(pán)每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與指示縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測(cè)量時(shí)間 t內(nèi)的脈沖數(shù) N，可測(cè)出轉(zhuǎn)速為 n=60N/Zt Z一一圓盤(pán) 上的縫隙數(shù)； n—— 轉(zhuǎn)速 (r／ min)； t—— 測(cè)量時(shí)間 (s)。 第四節(jié) 位置傳感器 位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測(cè)量的不是一段距離的變化量，而是通過(guò)檢 測(cè)，確定是否已到某一位置。 因此、它只需要產(chǎn)生能反映某種狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量就可以了。位置傳感器分 接觸式和接近式 兩種。 所謂接觸式傳感器就是能獲取兩個(gè)物體是否己接觸的信息的一種傳感器；而接近式傳感器是用來(lái)判別在某一范圍內(nèi)是否有某 — 物體的一種傳感器。 一、接觸式位置傳感器 這類(lèi)傳感器用微動(dòng)開(kāi)關(guān)之類(lèi)的觸點(diǎn)器件便可構(gòu)成。 二、接近式位置傳感器 接近式位置傳感器按其上作原理主要分： ①電磁式；②光電式；③靜電容式；④氣壓 式；⑤超聲波式 。其基本工作原理可用圖 3— 38表示出來(lái)。 接近傳感器在工業(yè)自動(dòng)化控制、航天、航海技術(shù)、日常生活中都有廣泛的應(yīng)用。在安全防盜方面，如資料、財(cái)會(huì)、倉(cāng)庫(kù)、博物館、金庫(kù)等重要場(chǎng)合也都裝有各式各樣的接近傳感器。在一般工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制中大都采用渦流式或電容式接近傳感器。在環(huán)境比較好的場(chǎng)合，可采用光電式接近傳感器。而在防盜系統(tǒng)中，大都使用紅外熱釋電接近傳感器、超聲波接近傳感器和微波接近傳感器。有時(shí)為了提高識(shí)別的可靠性，幾種接近傳感器可以復(fù)合使用。 圖 3— 25是生產(chǎn)線(xiàn)工件計(jì)數(shù)裝置的示意圖。接近傳感器設(shè)置在工件傳送帶的一側(cè)，當(dāng)傳送帶運(yùn)行時(shí)，一個(gè)個(gè)工件經(jīng)過(guò)接近傳感器，當(dāng)工件靠近接近傳感器時(shí)