2023年机电一体化基础.docx

2023年机电一体化基础 1、机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一种综合技术，其主要的相关技术可以归纳成机械技术、传感检测技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术和系统总技术。 2.传感器是能够检测出自然界中的各种物理量(或者化学量)，并转换成相应非电量或电量的装置，又称为变送器、换能器或探测器。 3.当某些材料沿某一方向施加压力或拉力时，会产生变形，并在材料的某一相对表面产生符号相反的电荷;当去掉外力后，它又重新回到不带电的状态。这种现象被称为压电效应。 4 PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。5.自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使被控对象的被控量准确地按照预期的规律变化。 6.，硬件是指计算机本身及其外围设备，一般包括中央处理器、内存储器、磁盘驱动器、各种接口电路、以A/ D转换和D/ A转换为核心的模拟量I/O通道、数字量I/O通道以及各种显示、记录设备、运行操作台等。 7.伺服就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。 8机器人技术是综合了计算机、控制理论、机构学、信息和传感技术、人工智能等多学科而形成的高新技术，是目前国际研究的热点之一，其应用情况是衡量一个国家工业自动化水平高低的重要标志。 9电磁干扰是指在工作过程中受环境因素的影响，出现的一些与有用信号无关的，并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。 10MPS是模拟活塞自动送料、检测、搬运、加工、安装、安装搬运、分类存储的全过程，MPS体现了机电一体化的技术实际应用 二！ 1.机电一体化的发展趋势 （1）.智能化 智能化是机电一体化技术的一个重要发展方向。 2.模块化 无论是对生产标准机电一体化单元的企业，还是对生产机电一体化产品的企业，模块化都将对其带来好处。3.网络化 网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育以及人们日常生活都带来了巨大变革。 4.微型化 微型化指的是机电一体化向微型化和微观领域发展的趋势。 5.绿色环保化6.人性化 未来的机电一体化更加注重产品与人类的关系， 7.集成化 集成化既包括各种分技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包括在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。 2、机电一体化技术的组成 1.机械技术2.传感与检测技术 3.伺服驱动技术 4.信息处理技术 5.自动控制技术6.接口技术 7.系统，洛体技术 3、为什么说机电一体化技术是其他技术发展的基础 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础，机电一体化的发展依赖于其他相关技术的发展，可以预料，随着信息技术、材料技术、生物技术等新兴学科的高速发展，在数控机床、机器人、微型机械、家用智能设备、医疗设备、现代制造系统等产品及领域，机电一体化技术将得到更加蓬勃的发展 题：机电一体化中对机械系统的基本要求 机电一体化中的机械系统除了满足一般机械设计的要求外，还必须满足以下几种特殊要求。 1.高精度 精度是机电一体化产品的重要性能指标，对其机械系统设计主要是执行机构的位置精度2.小惯量传动件本身的转动惯量会影响系统的响应速度及系统的稳定性3.大刚度机电一体化机械系统要有足够的刚度，弹性变形要限制在一定范围之内 题： 2、对机械传动机构的基本要求 机构满足以下几个方面:转动惯量小、刚度大、阻尼合适，此外还要求摩擦小、抗振性好、间隙小，特别是其动态特性与伺服电动机等其他环节的动态特性相匹配。 题：提高传动精度的结构措施有以下几种。 适当提高零部件本身的精度。 合理设计传动链，减少零部件制造、装配误差对传动精度的影响。首先，合理选择传动形式;其次，合理确定级数和分配各级传动比;最后，合理布置传动链 采用消隙机构，以减少或消除空程 题;双向薄齿轮错齿调整法。采用这种消除齿侧隙的一对啮合齿轮中，其中一个是宽齿轮，另一个由两相同齿数的薄片齿轮套装而成，两薄片齿轮可相对回转。装配后，应使一个薄片齿轮的齿左侧和另一个薄片齿轮的齿右侧分别紧贴在宽齿轮的齿槽左、右两侧，这样错齿后就消除了齿侧隙，反向时不会出现死区。 题;(1)滑动螺旋传动的形式及应用 螺母固定，螺杆转动并移动 因此仅适用于行程短的情况。螺杆转动，螺母移动。适用于工作行程较长的情况差动螺旋传动。这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中 题； 2.导轨的基本要求 (1)导向精度高。 (2)运动轻便、平稳、低速时无爬行现象。(3)耐磨性好。4)对温度变化的不敏感性。 (5)足够的刚度。(6)结构工艺性好。 题：传感器的组成 传感器一般由敏感元件、转换元件和其他辅助部件组成，如图3-1所示。 (1)敏感元件是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置，而输入、输出间具有确定的数学关系(最好为线性)。如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出。 (2)传感元件是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号(如电阻、电感、电容等)形式。例如将温度转换成电阻变化，位移转换为电感或电容等传感元件状态的变化。(3)基本转换电路是将电信号量转换成便于测量的电量 题：步进电动机的工作原理。步进电动机的工作原理是:当某相定子绕组通电励磁后，吸引转子转动，使转子的齿与该相定子磁极上的齿对齐，实际上就是电磁铁的作用原理 步进电机的特点。步进电动机是一种可将电脉冲信号转换为机械角位移的控制电动机， 利用它可以组成一个简单实用的全数字化伺服系统，并且不需要反馈环节。概括起来它主要有如下特点。 步进电动机定子绕组每接收一个脉冲信号，控制其通电状态改变一次，它的转子便转过一定角度，即步距角。 改变步进电动机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变。 步进电动机定子绕组通电状态的变化频率越高，转子的转速越高，但脉冲频率变化过快，会引起失步或过冲(即步进电机少走或多走)。 定子绕组所加电源要求是脉冲电流形式，故也称之为脉冲电机。 有脉冲就走，无脉冲就停，角位移随脉冲数的增加而增加。 输出转角精度较高，一般只有相邻误差，但无累积误差。 步距角与定子绕组相数m、转子齿数z、通电方式k有关， 题；2.气压系统与液压系统的比较 (1)空气可以从大气中取之不竭且不易堵塞;将用过的气体排入大气，无需回气管路处理方便;泄漏不会严重的影响工作，不污染环境。 (2)空气钻性很小，在管路中的沿程压力损失为液压系统的千分之一，易于远距离控制。 (3)工作压力低，可降低对气动元件的材料和制造精度要求。 (4)对开环控制系统，它相对液压传动具有动作迅速、响应快的优点。 (5)维护简便，使用安全，没有防火、防爆问题;适用于石油、化工、农药及矿山机械的特殊要求。对于无油的气动控制系统则特别适用于无线电元器件生产过程，也适用于食品和医药的生产过程。3.气压系统与电气、液压系统比较有以下缺点 (1)气动装置的信号传递速度限制在声速范围之内，所以它的工作频率和响应速度远不如电气装置，并且信号产生较大失真和延迟，也不便于构成十分复杂的回路。但这个缺点对生产过程不会造成困难。 (2)空气的压缩性远大于液压油的收缩性，精度较低。 (3)气压传动的效率比液压传动还要低，且噪声较大 题； 2、PLC的硬件系统主要由哪几部分组成，各有什么作用？p120 PLC的硬件组成 主要由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成 (1)中央处理器。(2)存储器。3)输入单元。(4)输出单元。5)电源部分。6) I/0扩展端口。(7)外设接口。通过外设接口，PLC可与外部设备相连接PLC的外部设备有编程器、计算机、打印机、EPROM写入器、外存储器以及监视器、变频器等，以在各种不同的场合实现多种不同的应用 3、PLC控制系统的设计步骤一般分为哪几步？p138 1、形成干扰的三个要素有哪些？ 干扰的形成包括三个要素:干扰源、传播途径和接受载体。 2、抗供电干扰的措施有哪些？p193 1.配电系统的抗干扰 2.利用电源监视电路 3.过程通道抗干扰措施抑制过程通道上的干扰，主要措施有光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输以及合理布线等。.（省略） 3、机电一体化的设计方法哪些？ 目前所采用的现代设计方法有以下几种。 (1)科学类比设计法。2)信号分析设计法3)模块化设计方法。4)可靠性设计法5)动态设计法6)优化设计法。7)计算机辅助设计法 机电一体化基础 机电一体化技术基础 机电一体化 机电一体化 机电一体化 机电一体化 机电一体化 机电一体化 机电一体化 机电一体化