机电一体化(3)

机电一体化：就是将机械技术与电子技术相结合，充分发挥各自的长处，弥补技术的不足。

技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

机电一体化的特点：能实现重载情况下的，微小、复杂运动。

追求目标：具有柔性化和智能化。

机电一体化概念：利用电子、传感器、计算机等技术使机械柔性化和智能化。

机电一体化产品一定要有运动机械，并且采用了电子技术使运动柔性化和智能化。

机电一体化技术的展望：传感器性能提高处理器高智能化自适应能力强化机械结构微型化组成：机械装置：能够实现某种运动的机构执行装置：驱动机械装置运动的部分。

能源：为执行装置提供能量的部分。

传感器：检测机械运动情况的传感器。

计算机：运动控制的计算和判断部分。

机电一体化产品举例：微机控制缝纫机自动对焦照相机机器人齿轮传动间隙的消除：（1）直齿圆柱齿轮传动副1.偏心轴套②锥度齿轮调整法③双片齿轮错齿调整法（2）斜齿轮传动副：①轴向垫片调整法②轴向压簧调整法（3）锥齿轮传动副：①轴向压簧调整法②周向弹簧调整法（4）齿轮齿条传动副：波形发生器、柔轮、钢轮刚轮与柔轮的齿数相差2，周长相差2个齿距的弧长滚珠丝杠的特点(1)运动效率高，一般可达90%以上，约为滑动螺旋传动效率的三倍。

在伺服控制系统中采用滚动螺旋传动，不仅可以提高传动效率，而且可以减小启动力矩、颤动及滞后时间。

(2) 运动精度高。

由于其摩擦力小，工作时螺杆的热变形小，螺杆尺寸稳定，并且经调整预紧后，可得到无间隙传动，因而具有较高的传动精度、定位精度和轴向刚度。

(3) 具有传动的可逆性，但不能自锁。

用于垂直升降传动时，需附加制动装置。

(4) 制造工艺复杂，成本较高，但使用寿命长，维护简单滚珠循环方式(1) 内循环。

滚珠在循环过程中始终与螺杆保持接触的循环叫内循环。

在螺母1的侧孔内，装有接通相邻滚道的反向器。

借助于反向器上的回珠槽，迫使滚珠2沿滚道滚动一圈后越过螺杆螺纹滚道顶部，重新返回到起始的螺纹滚道，构成单圈内循环回路。

(2) 外循环。

滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为外循环。

按结构的不同，外循环可分为螺旋槽式、插管式和端盖式三种4. 滚珠丝杠副间隙调整：双螺母预紧垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式滑动导轨：1）导向精度高2）耐磨性好及寿命长3）足够的刚度4）低速运动的平稳性5）工艺性好直线滑动导轨的截面形状有多种，常见的有：矩形、三角形、燕尾形和圆形在矩形和三角形导轨中，M面主要起支承作用，N面是保证直线移动精度的导向面，J面是防止运动附件抬起的压板面；在燕尾形导轨中，M面起导向和压板作用，J面起支承作用。

①双三角形导轨：两条导轨同时起着支承和导向作用，故导轨的导向精度高，承载能力大，两条导轨磨损均匀，磨损后能自动补偿间隙，精度保持性好。

但这种导轨的制造、检验和维修都比较困难，因为它要求四个导轨面都均匀接触，刮研劳动量较大。

此外，这种导轨对温度变化比较敏感。

②三角形—平面导轨：这种导轨保持了双三角形导轨导向精度高、承载能力大的优点，避免了由于热变形所引起的配合状况的变化，且工艺性较双三角形导轨大为改善，因而应用很广。

缺点是两条导轨磨损不均匀，磨损后不能自动调整间隙②三角形—平面导轨：由于截面不同，两根导轨的摩擦力不同，因此驱动运动件的驱动元件(螺旋副、齿轮—齿条或其他传动装置)的位置应随之不同。

对图中三角形—平面组合导轨，因三角形导轨上的摩擦力要比平面导轨大，摩擦力的合力作用在O点，且c>b，因此，驱动元件的位置应该设在O点，从而消除运动件移动时转动的趋势，使运动件移动平稳而灵活1.梯形齿应力集中在齿根部位，与带轮是圆弧形接触，当小带轮直径较小时，将使梯形齿同步带的齿形变形，影响与带轮齿的啮合，易产生噪声和振动，这对于速度较高的主传动来说是很不利的。

因此，梯形齿同步带在数控机床特别是加工中心的主传动中很少使用，一般仅在转速不高的运动传动或小功率传动的动力传动中使用。

圆弧齿同步齿形带克服了梯形齿同步带的缺点，均化了应力，改善了啮合。

因此，在加工中心上，无论是主传动还是伺服进给传动，当需要用带传动时，总是优先考虑采用圆弧齿同步齿形带2.一般联轴器：套筒联轴器凸缘联轴器（3）夹壳联轴器（4）十字滑块联轴器（5）滑块联轴器（6）十字轴式万向联轴器：十字轴式万向联轴器，由两个叉形接头、一个中间联接件和轴组成。

属于一个可动的联接，且允许两轴间有较大的夹角（夹角α可达35°-45°)。

结构紧凑、维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统。

（7）齿形联轴器（8）滚子链联轴器1.短行程电磁铁制动器：在图示状态中，电磁铁线圈3断电，弹簧6回复将左、右两制动臂2接近，两个瓦块1同闸紧制动轮7，此时为制动状态。

当电磁铁线圈通电时，电磁铁4绕O点逆时针转动，迫使推杆5向右移动，弹簧6被压缩，左、右两制动臂2的上端距离较大，两瓦块1离开制动轮7，制动器则处于开启状态。

特点：简单可靠，散热好，外形尺寸大，杠杆系统复杂。

在起重运输机械中应用较广，适用于工作频繁及空间较大的场合3. 爬行：左下图）当丝杠1作极低的匀速运动时，工作台2可能会出现—快一慢或跳跃式的运动，这种现象称为爬行。

（右上图）匀速运动的主动件1，通过压缩弹簧推动静止的运动件3，当运动件3受到的逐渐增大的弹簧力小于静摩擦力F时，3不动。

直到弹簧力刚刚大于F时，3才开始运动，动摩擦力随着动摩擦系数的降低而变小，3的速度相应增大，同时弹簧相应伸长，作用在3上的弹簧力逐渐减小，3产生负加速度，速度降低，动摩擦力相应增大，速度逐渐下降，直到3停止运动，主动件1这时再重新压缩弹簧，爬行现象进入下一个周期产生：①静摩擦力与动摩擦力之差，这个差值越大，越容易产生爬行。

②进给传动系统的刚度K越小、越容易产生爬行。

③运动速度太低。

消除爬行现象的途径（实际做法）：①提高传动系统的刚度（提高组件刚度、减小各传动轴的跨度、合理布置轴上零件的位置、缩短传动链，减小传动件数和弹性变形量、合理分配传动比、采用整体螺母结构）②减少摩擦力的变化（用滚动摩擦、流体摩擦代替滑动摩擦、选择适当的摩擦副材料，降低摩擦系数、降低作用在导轨面的正压力、提高导轨的制造与装配质量）①、推力＜最大静摩擦力静止②、推力＞最大静摩擦力运动③、推力＞动摩擦力加速运动④、推力＜动摩擦力减速运动、静止阻尼阻尼是系统的固有特性，而不仅仅可以认为是材料的特性，对于一个振动系统，我们定义所有消耗系统机械能的因素都为阻尼。

三相异步电动机的调速：1 变频调速 2.变极调速(有级调速) 3.变转差率调速三相异步电动机的制动：》1 能耗制动 2 反接制动 3 发电反馈制动三相异步电动机的工作原理：三相异步电机是感应电机，定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。

短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场。

通电启动后，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，实现能量变换。

直流三相异步电动机调速方法：（1）电枢回路串电阻调速（2）降压调速（3）弱磁调速反转;电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定/方法：（1）改变励磁电流的方向。

（2）或改变电枢电流的方向。

(不能同时改变)制动：反接制动、能耗制动、发电回馈制动液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵由电动机带动将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件推动负载作功。

液压泵的工作原理由于这种泵是依靠泵的密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的，因而称为容积式泵。

容积式泵的流量大小取决于密封工作腔容积变化的大小和次数。

若不计泄漏，流量与压力无关。

液压泵的分类方式很多，它可按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵。

也可按流量是否可调节分为定量泵和变量泵。

又可按泵的结构分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，其中齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统，柱塞泵多用于高压系统。

液压泵正常工作的三个必备条件1.必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；2.密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大——吸油，由大变小——压油；3.密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。

气压传动系统组成：能源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存储、净化的辅助装置。

为系统提供合乎质量要求的压缩空气。

1.执行元件：将气体压力能转换成机械能的元件，如气缸、气马达。

2.气动控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类、气动逻辑元件、气动信号处理元器件等。

3.辅助元件：系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。

4.工作介质：系统的工作媒介分三种系统：气阀控制系统、逻辑元件控制系统、射流元件控制系统气压传动特点工作介质经济易取，方便使用，不回收；传输压损小，速度快，效率高，适用集中远距离供气，动作速度快；反应迅速，调节方便、维护简单，故障率低；环境适应性好，污染少，防火防爆，安全性好；但是传力较小，噪声较大，速度负载特性差，运动精度较低。

后冷却器：把空压机排出的压缩空气的温度降低；将其中大部分的水汽、油汽转化成液态。

油水分离器：利用回转离心、撞击、等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。

气液阻尼缸：以压缩空气为动力，以液压油作为阻力，来控制调节气缸的运动速度，即利用液体不可压缩的特性来获得的稳定的运动速度。

活塞的移动速度可由节流阀来调节，油杯起补油作用。

膜式气缸：压缩空气推动非金属膜片推动活塞杆作往复运动，一般是单作用式气缸。

冲击气缸：分为复位、储能、冲击三个工作阶段：当气源由孔A 供气孔B 排气时，活塞上升至密封垫封住喷嘴；当气源由孔B 进气孔A排气时，由于上腔气压作用在喷嘴上面积较小，使上腔贮存很高的能量；上腔压力升高当上下腔压力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔气体迅速充入活塞与中盖间的空间。

活塞将以极大的加速度向下运动。

（A下B上）回转气缸：气缸的缸体连同缸盖及导气头阀芯可被携带回转，活塞及活塞杆只能作往复直线运动，导气头体外接管路而固定不动。

减压阀：压缩空气从阀左端输入，经节流减压后从右端输出，经阻尼管进入膜片气室的部分气流，作用在膜片下面产生向上推力，此力能把阀口关小，使输出压力下降；作用在膜片上的推力与弹簧力互相平衡，使阀的输出压力保持稳定顺序阀：当压缩空气由P口输入时，单向阀在压力差及弹簧力的作用下处于关闭状态，作用在活塞上输入侧的空气压力如超过弹簧的预紧力时，活塞被顶起，顺序阀打开，压缩空气由A输出；当压缩空气反向流动时，输入侧变成排气口，输出侧变成进气口，其进气压力将顶开单向阀，由O口排气。