【正文】 第六章1機(jī)電一體化產(chǎn)品典型設(shè)計進(jìn)程準(zhǔn)備階段理論設(shè)計階段產(chǎn)品的設(shè)計實施階段設(shè)計定型階段 2性能參數(shù)運(yùn)動參數(shù)動力參數(shù)品質(zhì)參數(shù)環(huán)境參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)界面參數(shù) 3系統(tǒng)總體方案文件的內(nèi)容系統(tǒng)的主要功能控制策略及方案個功能模塊的性能要求方案比較和選擇的初步確定為保證系統(tǒng)性能指標(biāo)所采用的技術(shù)措施抗干擾機(jī)可靠性設(shè)計策略外觀造型方案及機(jī)械主題方案人員組織要求經(jīng)費和進(jìn)度計劃的安排 4常用設(shè)計策略減少機(jī)械傳動部件注意選用標(biāo)準(zhǔn)充分運(yùn)用硬件功能軟件化原則以微機(jī)系統(tǒng)為核心的設(shè)計策略。當(dāng)電流降至額定值一下是，R12采樣電壓US低于UP，OP1輸出高電平，二極管VD2截止，晶體管VV1導(dǎo)通，V2截止、VV4導(dǎo)通。R1VD3；另一個回路是L、RL、R1VDU、VD3。同時，uIN使晶體管VVV8導(dǎo)通，加在繞組L上的電源U是繞組中的電流上升，當(dāng)繞組中的電流升到額定值以上時，恒流采樣電阻R12上產(chǎn)生的壓降US高于運(yùn)算放大器OP1的正輸入端參考電壓UP，是OP1輸出低平，VD2導(dǎo)通，而使VV1截止，V2導(dǎo)通，VV4截止，即關(guān)閉了電源U。前者應(yīng)用較為廣泛斬波恒流功放是利用斬波方法使電流恒定在額定值附近，典型電路如圖所示。在V1截止時，由于VD1正向偏置而向步進(jìn)電動機(jī)繞組提供低電源U2；VD2是續(xù)流二極管，在V1，V2都截止時向繞組提供放電電路。b雙電壓功率放大電路電路結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中使用U1和U2兩個直流電源，U1為高電壓（80150V）U2為低電壓（520V），V1，V2為兩個大功率晶體管。工作時，晶體管V基極輸入的脈沖信號必須足夠大，使其在高電平是保證V過飽和，在地電平是V充分截止。單極性電壓輸出 雙極性電壓輸出工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)的基本要求： a具有完善的過程輸入/輸出功能 b具有實時控制功能 c具有可靠性d具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)和抗干擾能力 e具有豐富的軟件脈沖分配A并行 B串行：a硬件 b程序 c專用芯片步進(jìn)電動機(jī)的功率驅(qū)動接口電路a單電壓功率放大圖圖為該電路的原理圖，是步進(jìn)電動機(jī)控制中最簡單的一種驅(qū)動電路，在本質(zhì)上他是一個簡單的功率反相器。人機(jī)接口包括輸出接口與輸入接口兩類，通過輸出接口，操作者對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測；通過輸入接口，操作者向系統(tǒng)輸入各種命令及控制參數(shù)，對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制。（4）對于傳動比很大的傳動鏈，可把定軸輪系和行星輪系結(jié)合使用。對于負(fù)載變化的齒輪傳動裝置，各級傳動比最好采 用不可約的比數(shù)，避免同時嚙合。若為增速傳動鏈，則應(yīng)在開始幾級就增速。質(zhì)量最小原則：小功率傳動裝置傳動比分配結(jié)果為“等傳動比分配”；大功率傳動裝置傳動比分配結(jié)果為“前大后小”。qL182。LFcm=J2=Jmi+JLmi2+JL令 amp。i2LTmiTiT qamp。ii2)qaJL =(Jm+)iqamp。LTL=TmTLF=(Jm+JLamp。Lqamp。amp。平板型直線電動機(jī)僅在次級的一側(cè)具有初級，這種結(jié)構(gòu)形式稱單邊型，單邊型除了產(chǎn)生切向力外，還會在初、次級間產(chǎn)生較大的法向力，這在某些應(yīng)用中是不希望的，為了更充分地利用次級和消除法向力，可以在次級的兩側(cè)都裝上初級，這種結(jié)構(gòu)形式稱為雙邊型直線電動機(jī)A基本結(jié)構(gòu)：初級、次級、行波磁場 B分類：感應(yīng)、直流、步進(jìn) 總傳動比的確定i=qm=qamp。若初級移動的速度用V表示，那滑差率s=(vsv)/vs，次級移動速度v=（1s）vs，上式表明，直線感應(yīng)電動機(jī)的速度與電動機(jī)極距及電源頻率成正比，因此改變極距或電源頻率都可以改變電動機(jī)的速度。在行波磁場切割下，次級導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場相互作用，便產(chǎn)生切向電磁力。直線感應(yīng)電動機(jī)工作原理：當(dāng)初級的多相繞組中通入多相電流后，會產(chǎn)生一個氣隙基波磁場，但是這個磁場的磁通密度Bδ是直線移動的，故稱為行波磁場?！鱥i=1=0 182。b=0則：b=n 229。229。△i=229。另外，對于不同的物體表面．信躁比也不一樣．因此，設(shè)定限幅電平就顯得非常重要圖3，22表示這種傳感器的典型應(yīng)用，它的電路和透射型傳感器大致相同，只是接收器的發(fā)射極電阻R：用得較大且為可調(diào)，這主要是因為反射型傳感器的光電流較小且有很大分散性。這種傳感器的接口電路如圖321所示。這種傳感器具有體積小、可靠性高、檢測位置精度高、響應(yīng)速度快、易與TTL及CMOS電路兼容等優(yōu)點，它分透光型和反射型兩種。電磁感應(yīng)式傳感器只能檢測電磁材料，對其它非電磁材料則無能為力。當(dāng)被檢測物體接近鹼游電攝時，由于檢測電極加有電壓，檢測物體就會受到靜電感應(yīng)而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，被酒物體越靠近檢測電極，檢測電極上的電荷就越多，由于檢測電極的靜電電釋C= Q/u．所以電荷的增多，使電容C隨之增大，從而有使振蕩電路的振減弱，甚至停止震蕩。2．電容式傳感器電容式接近傳感器是一個以電極為檢測端的靜電電容式接近開關(guān)，它由高頻振蕩電路、檢波電路、放大電路、整形電路及輸出電路組成。因此，對此電壓進(jìn)行積分便可得出一個二值信號。接近式傳感器 1．電磁式傳感器當(dāng)一個永久磁鐵或一個通有高頻電流的線圈接近一個鐵磁體時，它們的磁力線分布將發(fā)生變化，因此，可以用另一組線圈檢測這種變化。兩平行極板固定不動，極距為δ0，相對介電常數(shù)為ε的電介質(zhì)以不同深度插入電容器中，從而改變電容。因而其量程不受線性范圍的限制，適合于測量較大直線位移和角位移。 ：原理：它與變極距型不同的是，被測量通過動極板移動，引起兩極板有效覆蓋面積A改變，從而得到電容的變化。 ：當(dāng)動極板因被測量變化而向上移動使減小時，電容量增大。電容傳感器C=ε將被測非電量的變化轉(zhuǎn)0εrA/δ換為電容量變化的一種傳感器。當(dāng)縫隙圓盤隨被測軸轉(zhuǎn)動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測量時間t內(nèi)的脈沖數(shù)N，則可測出轉(zhuǎn)速為n=60N/Zt.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物體是否已經(jīng)接觸的信息的一種傳感器；而接近式傳感器是用來判別在某一范圍內(nèi)是否有一物體的一種傳感器。光柵莫爾條紋的特點是起放大作用，用W表示條紋寬度（mm），P表示光柵距離（mm），θ表示光柵條文間的夾角，則有：W≈P/θ 光電式轉(zhuǎn)速傳感器光電式轉(zhuǎn)速傳感器是由裝在被測軸（或與被測軸相連接的輸入軸）上的帶縫隙圓盤，光源，光電器件和指示縫隙盤組成。當(dāng)主光柵產(chǎn)生位移時，莫爾條紋便隨著產(chǎn)生上下移動。它們是沿著與光柵條紋幾乎成垂直的方向排列。光柵條紋密度一般為每毫米25條、50條、100條、250條等。5電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理，把被測位移量變化成線圈自感或互感變化的裝置。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。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。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。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(bǔ)償。偏心軸套式消隙機(jī)構(gòu)如圖218所示。綜合應(yīng)用機(jī)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(bǔ)充，充分體現(xiàn)機(jī)電一體化的優(yōu)越性。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。機(jī)電一體