2023年机电一体化总结.docx
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1、2023年机电一体化总结 第一章 1、机电一体化的含义： 机电一体化是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术和软件编程技术等群体技术，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究使得整个系统有机结合与综合集成，并在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。 2、机电一体化系统的组成： a机械本体：微型化、轻型
2、化、美观化 b伺服驱动执行：高精度、高速度、高可靠性 c传感检测单元：提高数据精度及速度 d计算机控制与信息处理 e动力源 3、机电一体化相关技术： a机械技术 b传感检测技术 c信息处理技术 d自动控制技术 e伺服驱动技术 f系统总技术 4、机电一体化系统开发的设计思想： 机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长并加以综合运用而取得整体优化效果，因此在机电一体化系统开发的过程中，要特别强调技术融合，学科交叉的作用。机电一体化系统开发是一项多级别、多单元组成的系统工程。把系统的各单元有机的结合成系统后，个单元的功能不仅相互叠加，而且相互辅助、相互促进、相互提高，是整体的功能大于各单元功能的
3、简单的和，即“整体大于部分的和”。当然，如果设计不当，由于各单元功能的差异性，在组成系统后会导致单元间的矛盾和摩擦，出现内耗，内耗过大，则可能出现整体小于部分之和的情况，从而失去了一体化的优势。因此，在开发过程中，一方面要求设计机械系统时，应选择与控系统的电气参数相匹配的机械系统参数；同时也要求设计控制系统时，应根据机械系统的固有参数来选择和确定电气参数。综合应用机械技术和微电子技术，使二者密切结合、相互协调、相互补充，充分体现机电一体化的优越性。 5、机电一体化系统设计方法： a取代法 b整体设计法 c组合法 6、机电一体化发展趋势： a微型化（大型化）b智能化 c集成化d模块化 e绿色化
4、第二章 间隙 1齿轮传动齿侧间隙的消除 a刚性消隙法：在严格控制齿轮齿厚和齿距误差的条件下进行的，调整后齿侧间隙不能自动补偿，但能提高传动刚度。 偏心轴套式消隙机构如图2-18所示。电动机1通过偏心轴套2装在箱体上。转动偏心轴套可调整两齿轮中心距，消除齿侧间隙 b柔性消隙法：调整后齿侧间隙可以自动补偿。采用这种消隙法时，对齿轮齿厚和齿距的精度要求可适当降低，但对影响传动平稳性有负面影响，且传动刚度低，结构也较复杂。 2丝杠螺母间隙的调整： 丝杠螺母传动系统的轴向间隙为丝杠静止时螺母考虑轴向间隙又要考虑滚珠与滚道的接触弹性变形。丝杠螺母传动系统的调隙一般采用双螺母结构。 丝杠螺母传动系统的轴向间
5、隙为丝杠静止时螺母沿轴向的位移量 S=L/z1z2。包括垫片式调隙机构、螺纹式调隙机构、齿差式调隙机构 第三章 三传感器 1 传感器是借助于检测元件接受一切形式的信息，并按一定规律将他转化成另外一种信息的装置。 2常用直线位移测量传感器有：电感传感器，电容传感器，感应同步器，光栅传感器等。 3常用角位移传感器有：电容传感器，光电编码盘等 4电容式传感器是将被测非电量的变化转化为电容量变化的一种传感器。 5电感式传感器利用电磁感应原理，把被测位移量变化成线圈自感或互感变化的装置。 1、传感器的性能： 量程、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、分辨力（率）、阀值等 1、线性度：传感器实际特性曲线与拟合直
6、线之间的偏差 2、灵敏度：输出变化对输入变化的比值 3、迟滞性：在正反行程期间输入输出特性曲线不重合程度 4、重复性：输入量按同一方向多次测试时所得特性曲线的不重合程度 2、传感器的选用原则： a足够的容量 b与测量或控制系统的匹配性好 c精度适当，且稳定性高 d反应速度快，工作可靠性好 e使用性和适应性强 f使用经济 光栅由主光栅、指示光栅、电源盒光电器件组成，两者的光刻密度相同，但体长相差很多。光栅条纹密度一般为每毫米25条、50条、100条、250条等。把指示光栅平行地放在主光栅侧面，并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度，这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。它们是沿
7、着与光栅条纹几乎成垂直的方向排列。主光栅和被测物相连，它随被测物体的直线位移而产生位移。当主光栅产生位移时，莫尔条纹便随着产生上下移动。若用光电器件记录下莫尔条纹通过某点的数目，便可知主光栅移动的距离，也就测得了被测物体的位移量。光栅莫尔条纹的特点是起放大作用，用W表示条纹宽度（mm），P表示光栅距离（mm），表示光栅条文间的夹角，则有：WP/ 光电式转速传感器 光电式转速传感器是由装在被测轴（或与被测轴相连接的输入轴）上的带缝隙圆盘，光源，光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘
8、每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量时间t内的脉冲数N，则可测出转速为n=60N/Zt .位置传感器分接触式和接近式两种，所谓接触式传感器就是能获取两个物体是否已经接触的信息的一种传感器；而接近式传感器是用来判别在某一范围内是否有一物体的一种传感器。 2.接触式传感器按其工作原理主要分为：电磁式、光电式、静电容式、气压式和超声波式。 电容传感器C=将被测非电量的变化转0rA/ 换为电容量变化的一种传感器。这种传感器具有结构简单、高分辨力、可实现非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点，因此在自动检测中得到普遍应用。1.变极距型电容传感器 ： 当动极板因被
9、测量变化而向上移动使减小时，电容量增大 。 注意：传感器输出特性是非线性的，规定在较小间隙变化范围内工作。 2.变面积型电容传感器 ： 原理：它与变极距型不同的是，被测量通过动极板移动，引起两极板有效覆盖面积A改变，从而得到电容的变化。 这种传感器的输出特性呈线性。因而其量程不受线性范围的限制，适合于测量较大直线位移和角位移。3变介质型电容传感器 原理结构如图。两平行极板固定不动，极距为0，相对介电常数为的电介质以不同深度插入电容器中，从而改变电容。 应用：这种电容传感器有较多的结构形式，可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，也可以用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体的物质的湿度。 接近式
10、传感器 1电磁式传感器 当一个永久磁铁或一个通有高频电流的线圈接近一个铁磁体时，它们的磁力线分布将发生变化，因此，可以用另一组线圈检测这种变化。当铁磁体靠近或远离磁场时，它所引起的磁通量变化将在线圈中感应出一个电流脉冲，其幅值正比于磁通的变化率，图3-20给出了线圈两端的电压随铁磁体进入磁场的速度而变化的曲线，箕电压极性取决于物体进入磁场还是离开磁场。因此，对此电压进行积分便可得出一个二值信号。当积分值小于特定的阈值时，积分器输出低电平；反之，则输出高电平，此时表示已接近某一物体。2电容式传感器 电容式接近传感器是一个以电极为检测端的静电电容式接近开关，它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整
11、形电路及输出电路组成。平时检测电极与大地之间存在一定的电容量，它成为振荡电路的一个组成部分。当被检测物体接近硷游电摄时，由于检测电极加有电压，检测物体就会受到静电感应而产生极化现象，被酒物体越靠近检测电极，检测电极上的电荷就越多，由于检测电极的静电电释C= Q/u所以电荷的增多，使电容C随之增大，从而有使振荡电路的振减弱，甚至停止震荡。震荡电路的振荡与停振这两种状态被检测电路转换为开关信号后向外输出。电磁感应式传感器只能检测电磁材料，对其它非电磁材料则无能为力。而电容传感器却能克服以上缺点，它几乎能检测所有的固体和液体材料。 3.光电式传感器 这种传感器具有体积小、可靠性 高、检测位置精度高、
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