【文章內(nèi)容簡介】 、機電一體化（Mechatronics）是機電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品的統(tǒng)稱，并把柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)等先進制造技術(shù)的生產(chǎn)線和制造過程也包括在內(nèi)，發(fā)展了機電一體化的含義。包括六大關(guān)鍵技術(shù)：精密機床技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素（或組成）：①機械本體；②動力部分；③傳感檢測部分；④執(zhí)行部分；⑤驅(qū)動部分；⑥控制與信息處理部分；⑦接口接口的三個作用：①交換；②放大；③傳遞機電一體化的相關(guān)技術(shù)：①機械技術(shù)；②傳感檢測技術(shù)；③信息處理技術(shù)；④自動控制技術(shù)；⑤伺服傳動技術(shù)；⑥系統(tǒng)總體技術(shù)機電一體化的設(shè)計方法：整體設(shè)計法、組合法、替代法機電一體化的設(shè)計類型：開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計機械移動系統(tǒng)的基本元件：質(zhì)量、阻尼器、彈簧影響機電一體化系統(tǒng)中傳動鏈的動力學(xué)性能的因素：①負載的變化；②傳動鏈慣性；③傳動鏈固有頻率；④間隙、摩擦、潤滑和溫升GD即動物體的重量G與回轉(zhuǎn)直徑D的平方的乘積。(GD2=4gJ)兩物體接觸面間的摩擦力在應(yīng)用上可簡化為粘性摩擦力、庫侖摩擦力與靜摩擦力三類1齒輪傳動齒側(cè)間的消除：①剛性消隙法；②柔性消隙法1電動機驅(qū)動的二級齒輪傳動系統(tǒng)，假定各主動小齒輪具有相同的轉(zhuǎn)動慣量J1,軸與軸承2i1轉(zhuǎn)動慣量不計，各齒輪均為實心圓柱體，且齒寬和材料均相同，效率為1，則i2187。22 或i1=2i（i1,i2為齒輪系中第一、二級齒輪副的傳動比；i為齒輪系數(shù)總傳動比，i=i1i2）1滾珠花鍵既是一種傳動裝置，又是一種直線運動支撐，可用于機器人、機床、自動搬運車等各種機械。1諧波齒輪傳動特點：①傳動比大；②承載能力強；③傳動精度高；④齒側(cè)間隙??；⑤傳動平穩(wěn)；⑥結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。H1諧波齒輪傳動的傳動比計算irg=wrwHzg式中：wg、wr、wH分別為剛輪、柔=wgwHzr輪和波形發(fā)生器的角速度；zg、zr分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。1滾珠絲桿副是將普通的絲桿加上滾珠，變滑動為滾動，是絲桿、螺母、滾珠等零件組成的機械元件。分為：外循環(huán)插線管式和內(nèi)循環(huán)反向器式1靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油或氣體介質(zhì)通入導(dǎo)軌的運動鍵與導(dǎo)向支撐鍵之間，運動鍵浮在壓力油和氣體薄膜之上，與導(dǎo)向支撐件脫離接觸，使之摩擦阻力大大減小的導(dǎo)軌。1傳感器：是借助于檢測元件接受一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。分類方法：①以被測參量來分；②以傳感器的工作原理來分。1衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)：線性度、靈敏度、遲滯性、重復(fù)性。光柵：是一種新型的位移檢測元件，它的特點是測量精度高（可達177。1um）、響應(yīng)速度快和量程范圍大等。光柵條紋密度一般為每毫米250、100、250條等。2感應(yīng)同步器分為：鑒相式和鑒幅式2接近式位置傳感器按工作原理分為：電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。2將放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗這種特點的放大器具有能利用計算機采用軟件控制的辦法來實現(xiàn)增益的自動變換功能的放大器叫做程控增益放大器；2隔離放大器特點：①能保護系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對低壓信號系統(tǒng)的損壞；②泄漏低電流，對于測量放大器的輸入端無須提供偏流返回通路；③共模抑制比高，能對直流和低頻信號進行準(zhǔn)確、安全的測量。2A/D轉(zhuǎn)換器的特性：分辨率、相對精度、輸入電壓、輸出電阻、轉(zhuǎn)換時間（孔徑時間）2A/D轉(zhuǎn)換器的孔徑時間：在對模擬信號進行模數(shù)變換時，從啟動變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出所需要的時間。2采樣頻率：（香儂定理）不失真檢測Ws(采樣頻率)≥2Wmax（信號最高頻率）2模擬信號經(jīng)過時間離散變換和幅值離散變換(近似值)后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。2用軟件進行“線性化”處理的方法：計算法、查表法、插值法。伺服系統(tǒng):以機械運動量為控制對象的反饋控制系統(tǒng)3伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及分類：①控制器；②功率放大器；③執(zhí)行機構(gòu)；④檢測裝置。3采用直流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱為直流伺服系統(tǒng)。3直流伺服系統(tǒng)種類繁多，按伺服電動機、功率放大器、檢測元件、控制器的種類以及反饋信號與指令比較方式等分為不同類型的直流伺服系統(tǒng)3相敏放大器也稱鑒幅器，它的功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的直流電壓，并使它的極性與輸入的交流電壓的相位相適應(yīng)。3相敏放大器的任務(wù)①將輸入交流電壓變換成直流電壓；②當(dāng)輸入交流電壓相位變成相差∏時時，輸出的直流電壓極性亦隨之改變；③輸出直流電壓的數(shù)值與輸入交流電壓的幅值成正比3脈寬調(diào)制型（PWM）功率放大器的基本原理：利用功率器件的開關(guān)作用，將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，通過對方波脈沖寬度的控制，改變輸出電壓的平均值。3采用交流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱為交流伺服系統(tǒng)。按其選用不同的電動機而分為兩大類：同步型交流伺服電動機和異步型交流伺服電動機。3步進電動機（或脈沖電動機或脈沖馬達）；步進電動機多用于開環(huán)系統(tǒng)3三相步進電動機的三種分配方式：三相三拍、三相六拍、雙三拍步距角的計算b（步距角）=360176。，m為相數(shù)，z為轉(zhuǎn)量數(shù)，k為通電方式導(dǎo)數(shù)。mzk4細分驅(qū)動電路的作用是減少步距角4光電隔離電路的作用：1）通過光電轉(zhuǎn)換隔離輸入/輸出2）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換3）增加驅(qū)動能力4在工業(yè)環(huán)境中使用計算機控制系統(tǒng)，除去被控對象、檢測儀表和執(zhí)行機構(gòu)外，其余部分稱做“工業(yè)控制計算機”，簡稱“工業(yè)控制機”或“工控機”4PLC工作特點：順序掃描、循環(huán)執(zhí)行（工作可靠、可與工業(yè)現(xiàn)場信號直接連接、積數(shù)式組合、編程操作容易、易于安裝及維修）；PLC輸入掃描，計算，輸出控制。（三階段工作制）第四篇：機電一體化總結(jié)第一章機電一體化的含義：機電一體化是在微型計算機為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)和軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智能、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理、接口耦合、運動傳遞、物質(zhì)運動、能量變換機理進行研究使得整個系統(tǒng)有機結(jié)合與綜合集成，并在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實現(xiàn)多技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。機電一體化系統(tǒng)的組成：a機械本體：微型化、輕型化、美觀化b伺服驅(qū)動執(zhí)行：高精度、高速度、高可靠性c傳感檢測單元：提高數(shù)據(jù)精度及速度d計算機控制與信息處理 e動力源機電一體化相關(guān)技術(shù)：a機械技術(shù) b傳感檢測技術(shù) c信息處理技術(shù) d自動控制技術(shù) e伺服驅(qū)動技術(shù) f系統(tǒng)總技術(shù)機電一體化系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計思想： 機電一體化的優(yōu)勢，在于它吸收了各相關(guān)學(xué)科之長并加以綜合運用而取得整體優(yōu)化效果，因此在機電一體化系統(tǒng)開發(fā)的過程中，要特別強調(diào)技術(shù)融合，學(xué)科交叉的作用。機電一體化系統(tǒng)開發(fā)是一項多級別、多單元組成的系統(tǒng)工程。把系統(tǒng)的各單元有機的結(jié)合成系統(tǒng)后，個單元的功能不僅相互疊加，而且相互輔助、相互促進、相互提高，是整體的功能大于各單元功能的簡單的和，即“整體大于部分的和”。當(dāng)然，如果設(shè)計不當(dāng)，由于各單元功能的差異性，在組成系統(tǒng)后會導(dǎo)致單元間的矛盾和摩擦，出現(xiàn)內(nèi)耗，內(nèi)耗過大，則可能出現(xiàn)整體小于部分之和的情況，從而失去了一體化的優(yōu)勢。因此，在開發(fā)過程中，一方面要求設(shè)計機械系統(tǒng)時，應(yīng)選擇與控系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配的機械系統(tǒng)參數(shù)；同時也要求設(shè)計控制系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)機械系統(tǒng)的固有參數(shù)來選擇和確定電氣參數(shù)。綜合應(yīng)用機械技術(shù)和微電子技術(shù)，使二者密切結(jié)合、相互協(xié)調(diào)、相互補充，充分體現(xiàn)機電一體化的優(yōu)越性。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法： a取代法 b整體設(shè)計法 c組合法機電一體化發(fā)展趨勢：a微型化（大型化）b智能化 c集成化d模塊化 e綠色化第二章間隙1齒輪傳動齒側(cè)間隙的消除a剛性消隙法：在嚴格控制齒輪齒厚和齒距誤差的條件下進行的，調(diào)整后齒側(cè)間隙不能自動補償，但能提高傳動剛度。偏心軸套式消隙機構(gòu)如圖218所示。電動機1通過偏心軸套2裝在箱體上。轉(zhuǎn)動偏心軸套可調(diào)整兩齒輪中心距，消除齒側(cè)間隙b柔性消隙法：調(diào)整后齒側(cè)間隙可以自動補償。采用這種消隙法時，對齒輪齒厚和齒距的精度要求可適當(dāng)降低，但對影響傳動平穩(wěn)性有負面影響，且傳動剛度低，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。2絲杠螺母間隙的調(diào)整：絲杠螺母傳動系統(tǒng)的軸向間隙為絲杠靜止時螺母考慮軸向間隙又要考慮滾珠與滾道的接觸彈性變形。絲杠螺母傳動系統(tǒng)的調(diào)隙一般采用雙螺母結(jié)構(gòu)。絲杠螺母傳動系統(tǒng)的軸向間隙為絲杠靜止時螺母沿軸向的位移量S=L/z1z2。包括墊片式調(diào)隙機構(gòu)、螺紋式調(diào)隙機構(gòu)、齒差式調(diào)隙機構(gòu)第三章三傳感器傳感器是借助于檢測元件接受一切形式的信息，并按一定規(guī)律將他轉(zhuǎn)化成另外一種信息的裝置。2常用直線位移測量傳感器有：電感傳感器，電容傳感器，感應(yīng)同步器，光柵傳感器等。3常用角位移傳感器有：電容傳感器，光電編碼盤等4電容式傳