机电一体化系统设计
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计一、概论1、机电一体化：是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
2、对检测传感器的要求：要求检测传感器具有高精度、高灵敏度和高可靠性。
3、检测传感技术的主要难点：提高可靠性、精度和灵敏度。
需要研究的问题有：①提高各种敏感材料和元件灵敏度及可靠性②改进传感器结构，开发温度与湿度、视觉与触觉同时存在的符合传感器③研究在线检测技术，提高抗干扰能力④研究具有自动诊断与自动补偿功能的传感器。
4、自动控制：自动控制是指在没有人参与的情况下，通过控制装置使被控制的对象或控制过程自动的按照预定的规律运行。
5、系统总体技术：系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统的观点和方法将总体分解成若干功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。
6、系统总体技术包括：插件、接口转换、软件开发、微机应用技术、控制系统的成套性和成套设备自动化技术。
7、系统总体技术需要研究的问题：①软件开发与应用技术，包括过程参数应用软件、实时精度补偿软件②研究接插件技术，体改可靠性③通过接口和数据总线标准化④控制系统成套性和成套设备自动化⑤软件的标准化。
8、机电一体化系统由机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统五个系统组成。
9、系统的五种内部功能：即主功能、动力功能、计策功能、控制功能、构造功能。
主功能是实现系统“目的功能”直接必须的功能，主要是对物质、能量、信息及其相互结合进行变换、传递和存储。
动力功能的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实时“目的功能”。
而构造功能则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必须的功能。
10、机电一体化系统设计的考虑方法同城有：几点互补法、融合法和组合法。
11、系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。
机电一体化系统的设计方法
机电一体化系统的设计方法
机电一体化系统的设计方法包括以下几个方面：
1. 概念设计：在机电一体化系统的设计初期，需要进行概念
设计，明确系统的功能、性能和结构等需求。
这个阶段需要进行需求分析、方案比较和选优等工作，确定系统的整体框架和设计指标。
2. 结构设计：在概念设计确定后，需要进行具体的结构设计，包括机械结构和电气结构的设计。
机械结构设计要考虑系统的运动学和动力学要求，选择合适的传动方式、机构和零部件等。
电气结构设计要考虑系统的电力和信号传输等需求，选择合适的电源、驱动器和控制器等。
3. 控制设计：机电一体化系统的控制设计是整个系统的关键，需要针对系统的工作原理和特点进行控制算法的设计。
根据系统的动态响应和稳态性能要求，选择合适的控制方法和参数调节方式，设计控制系统的结构和参数。
4. 效能设计：机电一体化系统的效能设计包括能量利用和噪
声控制等。
要在设计过程中考虑到能量的损失和转化效率，提高系统的能效。
同时，要对系统的噪声产生和传播进行分析和控制，减少系统产生的噪声。
5. 可靠性设计：机电一体化系统的可靠性设计是确保系统正
常工作和长期稳定运行的关键。
要进行可靠性分析和评估，识别可能的故障模式和失效原因，并采取相应的设计措施，提高
系统的可靠性和可维护性。
综上所述，机电一体化系统的设计方法涉及概念设计、结构设计、控制设计、效能设计和可靠性设计等方面，需要综合考虑系统的功能需求、结构特点、控制要求和效能指标，以实现系统的整体一体化和优化设计。
机电一体化系统设计
1. 机电一体化技术（或产品）的定义定义：在机械的主功能，动力功能，信息功能，控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机的结合所构成的系统的总称。
2. 机电一体化系统或产品设计的目的是什么？主要目的：增加机械系统或产品的附加值和自动化程度3. 机电一体化系统（产品）的主要构成单元或组成部分有哪些？机械系统，电子信息处理系统，动力系统，传感系统，执行控制系统4、简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计方法。
机电结合设计方法是将个组成要素有机的结合为一体而构成专用或通用的功能部件，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分5、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法，特点是什么？。
机电一体化系统的机电组合设计方法是将用结合法制成的功能部件，功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统，特点是可以缩短设计与研制周期，节约工装设备费用，且有利于生产管理，使用和维修。
6. 机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？机械传动系统在机电一体化系统中的基本功能是传递力/转矩和速度/转速。
实质上是一种转矩，转速变换器。
作用是使执行原件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。
7. 简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。
功能：传递力/转矩和速度/转速目的：使执行元件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。
基固本要求：转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，运动平稳，传动转矩大。
8. 机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比，应具备哪些特殊要求？1.较高的定位精度。
2.良好的动态响应特性－响应快，稳定性好，收敛时间合理。
3。
无间隙，低摩擦，低惯量，大刚度。
4。
高的消振频率，合理的阻尼比。
9. 简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。
滚珠丝杠传动装置的组成由带螺旋槽的丝杆，螺母，滚动元件，回珠装置组成。
结构：丝杆轻动时，带动滚珠螺纹滚道滚动，为阻止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端没有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠滚动的闭合通路。
机电一体化系统设计典型实例
1
优势
提高劳动效率，降低成本，增强品质和可靠性，利于维护和管理，并且有一定的 生态效益。
2
挑战
需要协调多个领域的专业技能和信息，需要对未来市场趋势和新技术有敏锐的洞 察力。
结论和总结
未来趋势
随着城市化进程加速，智慧城市崛起，机电一体 化技术将发挥更加重要的作用。
应用广泛
除了上述提到的几个行业，机电一体化技术还可 以广泛应用于医疗、农业、能源等领域。
利用机器视觉技术和高精度 地图，实现自动驾驶，减少 人为事故，提高交通规划的 效率。
智能设施
借助物联网技术和现代传感 器，交通设施变得更加智能 化，如自动收费、智慧路灯、 快速充电等。
流量管理
交通监测和分析系统可以帮 助城市管理者更好地解决交 通拥堵、路况状况和安全问 题。
机电一体化系统设计的优势和挑战
典型实例1：自动化生产线
质量控制
为了生产一致的高质量产品，生产线上使用了 各种传感器、机器视觉技术，以及即时数据处 理软件。
智能机械
生产线使用了各类高效率的机械装备，如机器 人和自动化部件来执行重复性工作。
实时监控
使用先进仪表和监控系统来跟生产量、质量， 及时发现和解决问题。
典型实例2：智能家居系统
提高质量
优秀的系统设计可以增加 可靠性和一致性，减少错 误率，提高产品质量。
机电一体化系统设计的基本原则
1
综合考虑
根据具体需求和环境条件，综合考虑
高效稳定
2
机械、电气、控制等因素。
设计系统要注重功能稳定性，保证机
电作用的高效协同。
3
安全实用
系统设计要符合安全要求，具有便于 维修、保养和更新升级的特点。
机电一体化系统设计原则
机电一体化系统设计原则主要包括以下几个方面：1. 整体性原则：机电一体化系统的设计应从整体出发，将整个系统作为一个有机的整体进行综合考虑，包括系统的功能、性能、约束条件、成本等多个方面，以实现系统的最优性能。
2. 可靠性原则：机电一体化系统的设计应遵循可靠性原则，确保系统的稳定性和安全性。
在设计过程中，应充分考虑系统的硬件和软件，以及系统的维护和故障排除等方面，以提高系统的可靠性和稳定性。
3. 可维护性原则：由于机电一体化系统可能经常需要维护和检修，因此在设计时应遵循可维护性原则。
系统应具有简单易懂的界面和易于理解的故障模式，以便于维护人员进行故障排查和修复。
4. 标准化和模块化原则：为提高系统开发效率和质量，机电一体化系统的设计应遵循标准化和模块化原则。
系统中的硬件和软件应遵循统一的标准和规范，以便于系统的集成、调试和维护。
同时，系统中的各个功能模块应具有通用性和可替换性，以提高系统的灵活性和可扩展性。
5. 安全性原则：在任何情况下，安全性都是机电一体化系统设计的重要原则。
在设计过程中，应充分考虑系统的安全保护措施，包括硬件和软件两个方面。
硬件方面应选择安全性能较高的元器件，软件方面应设计安全可靠的控制算法和程序，以确保系统在运行过程中不会出现安全事故。
6. 经济性原则：在满足系统功能和性能要求的前提下，机电一体化系统的设计应遵循经济性原则。
在系统开发过程中，应合理配置资源、降低成本、提高效益，以达到最佳的经济效益和社会效益。
根据这些原则，在进行机电一体化系统设计时，应该根据具体的项目需求和约束条件进行综合分析和考虑。
下面列举一些具体的设计原则和建议：7. 系统分析：在开始设计前，应对系统的功能、性能、约束条件、成本等进行全面的分析和评估，以确定系统的总体设计方案。
8. 模块化设计：将系统划分为若干个功能模块，每个模块具有相对独立的功能和属性，以便于模块的独立开发和维护。
9. 优化控制算法：根据系统的实际需求，选择合适的控制算法，并进行优化设计，以提高系统的控制精度和效率。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计机电一体化系统设计是一种将机械结构、电气控制、传感器及计算机信息技术整合在一起，以实现自动化和智能化生产的工程设计。
机电一体化系统设计与传统的机械设计、电气设计有所不同，它要求设计人员具备广泛的专业知识，从机械、电气、传感器、控制、计算机等多个方面考虑，才能实现系统的各项性能指标。
机电一体化系统的设计过程通常包括系统需求分析、系统结构设计、电气控制设计、机械设计及系统软件编程等几个方面。
其中，系统需求分析是整个系统设计的关键，需要通过对用户需求、功能要求和性能指标等进行分析，来确定系统的技术方案和设计目标。
系统结构设计是机电一体化系统设计的第二个重要环节。
在系统结构设计阶段，设计人员需要考虑机械、电气、传感器、控制及计算机等相关因素，以确定最佳的系统结构和指标要求。
为了达到这个目标，设计人员通常需要运用多学科知识和专业技能，才能找到最佳的解决方案。
电气控制设计是机电一体化系统设计的关键部分，能够直接影响系统的性能指标和工作效率。
设计人员需要考虑不同的电气控制器和传感器，以实现针对不同工作条件和环境的多功能控制。
在进行电气控制设计时，设计人员需要先制定控制策略，然后选择适合的电气控制器和传感器设备，并设计相应的电路和软件程序，来实现系统的自动化、智能化和高效化。
机械设计是机电一体化系统设计的另一个重要环节。
在进行机械设计时，设计人员需要考虑机械结构的稳定性、刚度、精度、寿命等因素，并与电气控制和计算机等相关组成部分进行整合，以满足系统的各项性能指标。
设计人员还需要运用CAD软件等工具，完成机械结构的三维建模和分析等工作。
系统软件编程是机电一体化系统设计的最后一个环节。
在进行系统软件编程时，设计人员需要运用不同的编程语言，如C、C++、Java等，来实现系统的各种功能要求。
为了达到系统的高可靠性和高效率，设计人员还要进行功能测试和调试等相关工作，确保系统在生产环境下能够正常运行。
总之，机电一体化系统设计是一项复杂且综合性能强的工程设计，需要设计人员具备广泛的专业知识和多学科技能，以实现高效、精确、智能化的生产过程和产品。
机电一体化系统设计
1、先进制造技术
先进制造技术（AMT－Advanced Manufacturing Technology）先进制造 技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理 等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、 使用Байду номын сангаас服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产， 并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
系统的五个子系统及其功能
• 1 计算机（微机） • 2 执行元件 • 3 机构 • 4 传感器 • 5 动力源
控制功能 操作功能 构造功能 检测功能 动力功能
2、机电一体化相关技术
机械技术、微电子技术、信息技术、 控制技术、传感器技术、驱动技术、 计算机技术、软件技术
等多种学科的技术融合在一起，紧密结合在一起。
机电一体化系统设计步骤：
• 1明确任务 • 2调研 • 3方案拟定（设计） • 4机械部件设计 • 5电气控制硬件设计 • 6控制软件设计 • 7组织生产、调试 • 8改进设计 • 9整理资料
机电一体化机械系统（特点）要求
• 1低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件。 • 2缩短传动链，提高传动与支承刚度。 • 3最佳传动比，减少系统等效转动惯量，提高加
• 1)单推一单推式 • 2)双推一双推式 • 3)双推一简支式 • 4)双推一自由式
1)单推一单推式
• 止推轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧 力。其特点是轴向刚度较高，预拉伸安装时， 预紧力较大，但轴承寿命比双推一双推式低。
2)双推一双推式
• 两端分别安装止推轴承与深沟球轴承的组合，并施加 预紧力，其轴向刚度最高。该方式适合于高刚度、高 转速、高精度的精密丝杠传动系统。但随温度的升高 会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不 对称。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计一、引言机电一体化系统是指将机械和电气控制系统相结合，实现自动化控制和监测，以提高生产效率和产品质量。
在现代制造业中，机电一体化系统已经成为不可或缺的重要部分。
本文将探讨机电一体化系统设计的重要性、原则和实施步骤。
二、机电一体化系统设计的重要性1.提高生产效率机电一体化系统可以实现自动化生产，减少人为操作，提高生产效率。
通过优化机械和电气系统的配合，可以实现更高的生产速度和稳定性。
2.优化产品质量机电一体化系统可以实现精准控制和监测生产过程，减少因人为因素引起的错误，提高产品质量和一致性。
3.节约能源资源机电一体化系统可以实现能源的合理利用和分配，优化能源消耗结构，降低生产成本。
4.提升生产安全性机电一体化系统可以实现安全监测和自动报警，减少生产过程中的安全隐患，提高生产操作的安全性。
5.降低维护成本机电一体化系统可以实现在线监测和故障诊断，及时发现和排除问题，减少维护和维修成本。
三、机电一体化系统设计的原则1.整体性原则机电一体化系统设计要以整体性为原则，全面考虑机械和电气系统之间的协调和配合，确保系统各部分之间的一致性和稳定性。
2.可靠性原则机电一体化系统设计要考虑到系统的可靠性，选择高品质的机械和电气元器件，确保系统长期稳定运行。
3.灵活性原则机电一体化系统设计要具有一定的灵活性，能够根据生产需求进行调整和改进，适应市场的变化。
4.通用性原则机电一体化系统设计要具有一定的通用性，可以适用于不同的生产场景和环境，提高系统的适用性和可扩展性。
5.安全性原则机电一体化系统设计要考虑到系统的安全性，确保生产过程中的操作安全和人员安全，防止事故的发生。
四、机电一体化系统设计的实施步骤1.需求分析首先进行生产需求分析，明确机电一体化系统的功能和性能要求，确定系统的基本架构和设计方案。
2.系统设计根据需求分析的结果，进行系统设计，包括机械结构设计、电气控制系统设计、传感器和执行器的选择等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机电一体化设计练习主要思路一、机电一体化基本概念用常见例子区别模拟信号和数字信号;实质：时间-强度表达形式时间是横坐标,强度是纵坐标,强度连续为模拟信号,强度离散为数字信号,光盘0101数字信号“机电一体化”的含意P1：从系统观点出发,将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合,实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术;6个相关技术P3：分析信息处理技术、伺服传动技术1、信息处理技术计算机数据处理包括信息的变换、存取、运算、判断和决策,信息处理大都是依靠计算机来进行的,因此计算机技术与信息处理技术是密切相关的;主要采用工业控制机可编程控制器、单多回路调节器、单片微机控制器、总线式工业控制机、分布式计算机测控系统等进行信息处理;2、伺服传动技术在控制指令的指挥下,控制驱动元件,使机械执行机构按指令要求进行运动,并具有良好的动态性能;液压伺服系统工作稳定、响应速度快、输出力矩大,特别是在低速运行时的性能更具有突出的优点;缺点：增加液压动力源,设备复杂、体积大、维修费用大,污染环境;大部分采用电气伺服系统,采用电动机作为伺服驱动元件,具有控制灵活、费用较小、可靠性高等优点,缺点：低速时输出力矩不够大;实例：温度控制系统图解,联系伺服控制系统说明各环节功能;见书上机电一体化系统4个分类伺服、数字、顺序、过程举例说明：1、伺服传动系统工业机器人、数控机床、坐标测量机机械设备位置和速度的动态控制;工业机器人的关节伺服传动系统2、数字控制系统CNC机床由数控装置生成数字形式指令驱动机器运动;CNC计算机数控机械3、顺序控制系统自动制造单元自动洗衣机按规定的生产时序或现场输入信号为条件,按预定规律或顺序完成动作的控制系统;继电器逻辑电路、PLC可编程控制器、通用微机4、过程控制系统柔性制造系统机械、电力、冶金、化工、建材的工业控制,如CIMS、FMS是典型的机械制造过程控制系统; 机电一体化的四视图设计方法功能、结构、控制、信息举例电动自行车,全自动洗衣机：功能视图：是对机电一体化系统的基本功能和为实现基本功能的辅助功能的描述与设计结构视图：选取已系列化的机电部件以及设计制作适当的元器件和零件,围绕实现主功能,来实现设计的集成化,以及创新的总体结构、部件结构和零件结构控制视图：描述及设计这些机电一体化单元的原理组成及协调控制的方法,同时描述信息系统的组成及接口信息视图：描述机电一体化系统中的信息流的工具例1全自动洗衣机的设计功能：洗涤+漂洗+脱水+烘干;机构：双筒,外盛水,内可旋;机架支承弹性悬挂系统;偏心稳定系统;洗涤脱水机械换档;开盖联动安全系统;控制：电机调速系统;洗涤顺序控制;洗涤信息采集和反馈控制;安全报警;信息：与控制系统匹配的人机界面;选择输入开关,工作状态显示,声、光、图象显示;例2电动助力车设计功能：电机驱动前进,安全制动,转向等;机构：双轮,前驱动,后驱动;机架支承弹性避振系统;有阻尼转向系统;机械换档;机械制动;安全系统;控制：电机调速系统;启动停车顺序控制;速度和里程信息采集,电池充放电控制;安全报警;信息：与控制系统匹配的人机界面.电机速度选择开关,工作状态显示,声、光、图象显示; 现代设计方法：现代机械系统五个特点规划P3：1.由数字化信息网络包括通信和远程传感器检测监控等协调和控制;2.以创新构思和创新技术方案处理包括所有适用的物理量和先进技术的物质流,能量流和信息流;3.以功能分析方法来开发创新产品;4.以现代设计方法和先进制造技术开发生产;5.快速响应市场个性化需求的最优化集成系统;“绿色设计”的主要内容是什么规划P5以保护环境资源为核心;要求在产品整个寿命周期内把产品的基本属性和环境属性紧密结合;在进行设计决策时,除满足产品的物理目标外,还应满足环境目标,达到优化设计要求;在产品整个生命周期内,优先考虑环境属性可拆卸、回收、维护、重复利用等“反求工程设计”指怎样的设计过程规划P7以先进产品设备的实物、软件图样、程序、技术文件等、或影像图片、照片等作为研究对象,应用现代设计理论与方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入地分析和研究,掌握其功能原理、参数、尺寸、材料和结构,特别是关键技术,进而开发出同类的先进产品;反求设计思想和组成;包括：设计思想分析,原理方案分析,结构分析,形体尺寸,精度分配,材料分析,工作性能分析,造型设计分析,工艺分析,使用维护分析,包装技术;“摩擦学设计”的特点是什么规划P10摩擦学是研究相对运动表面的科学及有关的应用技术;由于摩擦损耗约占世界能源总损耗量的1/2~1/3,一般机械中磨损失效的零件约占全部报废零件的4/5,摩擦学研究发展迅速;主要内容：摩擦与摩损机理,润滑理论,新型耐磨减磨材料与表面处理工艺,新型润滑材料,和测试技术;二、机械传动机械结构中阻尼比和摩擦力对伺服系统性能的影响;P181、阻尼的影响：1ξ=0,无阻尼,系统处于等幅持续振荡状态;2ξ≥1,系统为临界阻尼或过阻尼,过渡过程无振荡,响应时间较长;30<ξ<1,系统为欠阻尼系统,在过渡过程中处于减幅振荡状态,幅值衰减快慢取决于衰减系数ξωn ;ωn为常数,ξ越小,振荡剧烈,稳定前的过渡过程长,ξ越大,振荡小,过渡过程平稳,系统稳定性好,但响应时间长,灵敏度低;2、摩擦引起动态滞后和系统误差当驱动力矩小于静摩擦力矩为传动死区摩擦引起低速爬行低速运动在临界转速前后产生非连续的爬行静摩擦力：物体相对静止,刚要启动时的阻力非线性;动摩擦力：相对运动时,接触面对运动物体的阻力常数;粘性摩擦力：运动速度改变时接触面对运动物体的阻力;线性机械变速系统传动比的确定的主要三原则;P261．精度要求高的减速传动,选级数较少,按转角误差最小原则设计; 减速传动比“前小后大”;增速传动要“前大后小”;2．传动要求平稳,启停频繁,动态性能要好的减速传动,按转等效动惯量最小或转角误差最小原则设计,惯性小;传动比分配“前小后大”;对负载变化大的齿轮传动,传动比应采用不可约的比数,避免同时啮合,磨损加剧;3．质量和体积要求尽量小的减速传动,按质量最小原则设计;传动比分配小功率取相等,大功率要“前大后小”;谐波齿轮传动工作原理、特点和传动比公式P36表谐波齿轮传动工作原理：依靠柔性齿轮所产生的可控制的弹性变形波,引起齿间的相对位移来传递动力和运动的;柔轮的变形是一个基本对称的和谐波,故称为谐波传动;柔轮与刚轮齿距相同,齿数不同,相差2齿为二波,波形发生器有二个触头,也称双波发生器;波发生器转动,迫使柔轮与刚轮上的齿依此进入啮合,接触处为纯滚动,由于两轮圆周相差二个齿距弧长,所以波发生器转360度,柔轮相对刚轮位移2个齿距,如柔轮有200齿,就实现了1:100的传动比;特点：优点：传动比大、承载能力大、传动精度高、可向密封空间传递动力、传动平稳、效率较高、机构简洁,体小质轻举例说明结构设计三个方面规划P771、功能设计：以各种具体的结构实现机电一体化系统的功能要求;2、质量设计：兼顾各种要求和限制,提高机电一体化系统的质量和性能；3、优化设计和创新设计：充分应用现代设计方法系统地构造设计优化模型,用创造性设计思维方法进行机电一体化系统设计的优化和创新;并联运动机床布局基本特点,与传统机床比较有何特点规划P86并联运动机床布局基本特点：1、机床床身框架为固定平台,由若干个杆件把固定平台与运动平台联系起来,组成空间并联机构;2、主轴部件安装在并联机构的运动平台上;3、通过改变并联机构中杆件的长度或移动杆件的支点,按照并联运动学原理形成刀具的加工轨迹;并联运动机床与传统机床相比：1.以并联结构方式共同承受切削力和部件的重力载荷,结构刚性提高,构件截面尺寸可大幅度的缩减；运动部件质量明显减小；运动件惯性载荷减轻,动态性能好；2.并联机构使各运动环节的运动误差不会直接叠加,工作精度应比传统机床高；3.并联机构便于机床比较容易实现电主轴、滚珠丝杠、直线电动机等机电一体化部件组成结构简单、模块化程度高、变化灵活、易于重构的加工设备;是新一代机床结构的重要发展方向;λ型并联机构三、伺服系统伺服系统的基本组成框图和功能说明P58,用温度控制系统相比框图见P58控制器：决策控制方案;功率放大器：放大控制信号,来驱动执行机构;执行机构：执行指令,完成动作;检测装置：测量被控量,实现反馈控制;4种变流器类型与功能P61DC变流器整流器——把交流变换成固定的或可调的直流电AC变流器逆变器——把固定的直流电变成固定或可调的交流电AC变流器固定交流—频率电压可调交流——把固定的交流电变成可调的交流电DC变流器斩波器：固定直流—可调直流——把固定的直流电变成可调的直流电晶闸管和IGBT的符号和特点;晶闸管导通条件P62晶闸管导通条件：符号：不加电压,A不论正反向,SCR不导通正反向阻断;、G同时加正电压,SCR导通导通的两个条件;3.导通后,G失去控制作用,当A电压降至很小,恢复阻断IGBT：输出级具有GTR的高电流密度、低饱和电压输入级具有MOSFET的高输入阻抗、高速特性的一种新型符合功率开关器件直流：相敏放大器的主要任务P681将输入交流电压变换成直流电压；2当输入交流电压相位变成相差π时,输出的直流电压极性亦随之改变;或者说输出直流电压的极性反映了输入交流电压的相位；3输出直流电压的数值与输入交流电压的幅值成正比鉴幅型占空比ρ定义和数学表达式：ρ=τ/T=U d/Us ;当T不变时,只要改变导通时间τ,就可以改变电枢两端的平均电压U d PWM电机调速的基本机理：脉冲宽度变化—平均电压变化—转速变化利用大功率器件的开关作用,将直流电压转换成一定频率的方波电压,通过对方波脉冲宽度的控制,改变输出电压的平均值;用于直流电机调速一个周期UAB正负变化一次,正负脉冲的宽度比决定电机的正反转;1、如正脉冲宽ton>T/2,,平均电压为正, 电机正转; ρ>02、如正脉冲窄ton<T/2,平均电压为负, 电机反转; ρ <03、如正负脉冲等宽ton=T/2,平均电压为零, 电机不转; ρ=0鉴幅型直流伺服系统功能框图图解和说明P65图见书P65相敏放大器：将输入交流电压变换成直流电压,输出直流电压的数值与输入交流电压的幅值成正比位置调节器：输入位置指令信号与反馈的位置检测信号比较后,输出相应位置控制信号速度调节器：输入速度指令信号与反馈的速度检测信号比较后,输出相应速度控制信号PWM功放器：改变脉冲宽度,改变平均电压,改变电动机的输出转速减速器：让输入速度经变速后达到需要的速度速度检测：利用传感器检测速度,用作反馈信息位置检测：利用传感器检测位置信息,用作反馈双极H型PWM变换器占空比ρ数学表达式P70ρ=2t on/T-1PWM调制器3个输入信号和调制波形的关系,和转速转向的关系P71图解3个输入信号：一个输入信号是锯齿波调制信号Usa,另一个是控制电压Uc,第三个输入信号—负偏移电压Ub;图见P71 3-19交流：交流异步电动机的转速公式;书P80n=60f11-s/p=n11-s SPWM变频器的主电路结构和功能说明P81图解图见P81 a主电路：二极管整流器+滤波器+逆变器变脉宽、变频1载波是等腰三角波,基准信号是光滑正弦波,调制成等幅且脉冲宽度随时间按正弦规律变化的矩形脉冲;2输出基波的电压和频率,可通过改变正弦调制信号的幅值和频率来改变;3双极式控制时,逆变器同一桥臂上下二开关管交替通断,互补工作;4用三相正弦波调制成三相SPWM波形;可双极或单极5等腰三角形载波,三相共用,分别调制成三相SPWM波形;基频上下如何处理压频比P801.基频以下的恒磁通变频调速同时升降U1和f1,电压频率比为常数,恒磁通,恒转矩;但U1和f1都很小时,定子有漏阻抗压降,要适当补偿,使磁通恒定;磁通太大,电机铁芯发热,造成电机损失,磁通太小,使电机效率很低；如何实现公式U/f=常数,保证实现恒定的磁通量2.基频以上的弱磁通变频调速U1不能超过U1n,磁通随f1上升而减小;近似恒功率调速;UI=P避免电动机耐压受损坏恒压频比SPWM变频调速系统的原理框图P83图见书P83 3-35绝对值运算器正反转要求函数发生器电压频率的协调关系逻辑控制器按要求送信号到逆变器,各保护功能步进电机：工作原理和使用特性P84频率与转矩的关系工作原理见书P84 定子依次对绕组通电,吸引转子转动;使用特性：步距误差：反映分齿精度,与加工精度、电机电流大小和磁路性能有关;最高启动频率fg：fg空载突然启动,不失步进入稳速运行的最高频率;负载J大fg下降最高工作频率：步进电机连续运行能接受的最高频率;输出转矩—频率特性：定子绕组为电感性负载,输入频率高,励磁电流小；频率高,由于磁通量的变化加剧,铁心涡流损失加大;频率高,输出力矩降低;高频时转矩是低频时的40-50%转矩应按高频时选取步进电机的转速和转向控制,环形分配器的3种形式P86步进电机的转速和转向控制见书P84-85环形分配器的3种形式：一种是采用计算机软件分配,另一种是采用小规模集成电路搭接一个硬件分配器,第三种即采用专用的环形分配器单电源功率驱动器P88电机绕组电流脉冲三个具体问题,限流电阻等三个改善措施图见 P88 3-41三个具体问题：1、尽快建立励磁绕组工作电流感性负载电流按指数曲线增大2、保持绕组工作电流绕组直流电阻小,高压快启动,电流增大3、断电绕组快速消除剩余电流惯性电流使磁场残留主要措施：R0限流电阻：额定电压为快速达到电流取值较高,到直流持续时,电压全在R0上;时间常数τ=L/ r+R0 ,r为绕组内阻,r+ R0大τ小,跳变快,截止时电流下降快,但R0使功耗增大 ; VD续流二极管：有保护管子防绕组反电势击穿作用;又利于消除惯性电流;VD耐压2倍工作电压C加速电容：导通瞬间,交流通道,电流上升加快; R0和C使波形向矩形改善步进电机“失步”产生原因和改善措施补充失步原因：1转子转速滞后励磁脉冲频率,慢于换相速度;2转子转速大于换相速度,指制动和突然换向;改善：改善转矩频率特性,额定转矩与实际转矩相配合否则失步,使用合理的启动工作频率,考虑用小步距角,减小振幅,避开共振,削弱振荡;或采用机械和电子阻尼变频变压、细分法、反向阻尼等电液伺服系统实例：钢板卷制的跑偏纠正控制系统,液压控制图,系统功能框图,控制系统主电路图Ｐ92工作原理：光电检测器检测钢板跑偏程度,作为位置反馈,放大后控制电液伺服阀,驱动主液压缸纠偏;液压换向阀使主液压缸和辅助液压缸互锁;卷板时M2通电,辅助液压缸锁紧,主液压缸工作;卷板结束时M1通电,主液压缸锁紧待钢板切断,辅助液压缸使传感器退出;电液张力伺服控制系统,控制系统原理图,画出张力控制系统功能框图Ｐ94工作原理：在转向辊左右两轴承座下各装一力传感器5作为检测装置,两传感器检测所得信号的平均值与给定信号值相比较;出现偏差是时,信号经伺服放大器放大后输入伺服阀,若实际张力与给定值相等,则偏差信号为零;伺服阀无输出,液压缸1向上移动,抬起浮动辊6,张力减小到额定值;反之,张力减小时,则产生的偏差信号使伺服阀控制液压缸向下运动,浮动辊下移张紧钢带,张力升高到额定值,因此系统是一个恒值控制系统;它保证带钢张力符合要求,提高了钢材质量;四、微机控制计算机控制系统典型结构图解Ｐ96四种主要计算机控制系统的类型和特点图解Ｐ98-991、操作指导控制系统操作人员按计算机输出的状态信息,改变控制系统给定值或人工直接操作2、直接数字控制系统DDC,计算机按传感器采集信息运算处理后直接控制对象3、监督控制系统SCC,为下一级DDC提供最佳给定值4、分布式控制系统DCS,集散系统,集中操作,分级管理,分而自治,综合协调工业控制机的性能比较和选用Ｐ112表评定的主要指标：系统组成,系统功能,通信功能;都可,只是难度不同硬件、软件工作量,适用程序语言; PLC硬件工作量少执行速度;PC机和大型PLC很快承载能力;PLC最强,单片机最差抗电干扰,可靠性,环境适应性;PLC好,单片机较差应用场合;后两者用于大规模工业控制价格;单片机最低,PLC高五、可靠性可靠性定义和解释Ｐ114定义：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力;包括四项内容：产品：可靠性研究的对象,零件、设备、系统;规定的条件：运输、储存和使用条件;也关系到使用方法、维修方法、操作人员的技术水平等的影响规定的时间：可靠性的时间要求;也可是应力循环数、转数、里程数等规定的功能：连续地保持产品的工作能力,使各项技术指标符合规定要求;不能完成规定功能—失效,可修复的称“故障”可靠性主要五项指标和定义Ｐ115-1161、可靠度 Rt：产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率.0≤ Rt≤12、失效率λt：产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率;3、平均寿命：产品寿命：从使用开始到发生故障经历的时间;平均寿命：一批产品的寿命平均值;分两种MTTF平均失效前时间用于不可修复产品；MTBF平均无故障工作时间用于可修复产品4、平均维修时间MTTR：产品每次故障后所需维修时间的平均值;5、有效度At：在可维修系统中、在规定工作条件和维修条件下、在某一特定的瞬时,系统正常工作的概率;注意几个补充实例微机温度控制系统图解,与伺服系统联系用电动助力车与全自动洗衣机说明“四视图”的表达方式。