機(jī)電一體化復(fù)習(xí)

1、第一、二章1.機(jī)電一體化技術(shù)：是微電子技術(shù)、PC技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合型技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，。核心：機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品：是新型機(jī)械與電子部件特別是微處理器相結(jié)合而開發(fā)出來的新一代電子化機(jī)械產(chǎn)品。發(fā)展水平：功能附加型、功能替代型、機(jī)電融合型應(yīng)用范圍：民用，產(chǎn)業(yè)，辦公2.機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：機(jī)械本體：提供安裝場所。要求：機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝及幾何尺寸檢測傳感部分：對系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過分析和處理后產(chǎn)生相對應(yīng)的控制信息，要求：檢測的精度執(zhí)行結(jié)構(gòu)：在驅(qū)動(dòng)裝置下實(shí)現(xiàn)指定的動(dòng)作

2、，一般采用機(jī)械、電磁、電液等機(jī)構(gòu)。要求：剛度、重量、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化驅(qū)動(dòng)裝置：以步進(jìn)電機(jī)為主，也包括液壓、氣壓，強(qiáng)調(diào)快速、靈敏和反應(yīng)特性。要求：高效率、快速響應(yīng)、適應(yīng)性強(qiáng)控制及信息處理單元：一般由PC、PLC、NC裝置及邏輯電路，A/D、D/A轉(zhuǎn)換、I/O接口和PC外設(shè)等組成。要求：信息處理速度和可靠性、抗干擾性、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化。能源或動(dòng)力：按系統(tǒng)的要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力，使系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力，使系統(tǒng)正常和運(yùn)行。常用的能源有電源、液壓源、氣壓源等。3.機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)：機(jī)械技術(shù)、伺服技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、PC與信息處理技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)4.機(jī)電一體化的技術(shù)優(yōu)勢：（1）提

3、高精度（2）增強(qiáng)功能（3）提高生產(chǎn)效率，降低成本（4）節(jié)約能源，降低能耗（5）提高安全性，可靠性（6）改善操作性和使用性（7）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件（8）簡化結(jié)構(gòu)，減輕重量（9）降低成本（10）增加柔性發(fā)展趨勢：高性能化、智能化、微型化5.機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三種類型：開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變參數(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)過程：擬定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)，確定初步的技術(shù)規(guī)范收集資料、市場分析、可行性分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析初步設(shè)計(jì)（總體方案設(shè)計(jì)）初步設(shè)計(jì)方案的評審、評價(jià)（不滿意進(jìn)行修改）確定數(shù)學(xué)模型（理論分析）詳細(xì)設(shè)計(jì)（虛擬樣機(jī)或?qū)嶒?yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì)）詳細(xì)設(shè)計(jì)方案評審、評價(jià)（不滿意修改）試制樣機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)、測試 = 10 * GB3

4、 技術(shù)評價(jià)與審定（不滿意修改）（11）小批量身纏（12）試錯(cuò)（13）正常生產(chǎn)，收集用戶意見（14）銷售，收集用戶意見6.詳細(xì)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的分組機(jī)械本體及工具設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)后備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成詳細(xì)說明書及制造圖樣產(chǎn)品出廠及使用文件的設(shè)計(jì)7.機(jī)電一體化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)和評價(jià)指標(biāo)應(yīng)包括：系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、使用條件、經(jīng)濟(jì)效益8.機(jī)械技術(shù)包括：制造工藝學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、力學(xué)、控制機(jī)電一體化高精度的原因：使機(jī)械傳動(dòng)部件減少，因而使機(jī)械磨損、配合間隙以及受力變形等所引起的誤差大大減小，同時(shí)由于采用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測、控制，補(bǔ)償和校正因各種干擾因素造成的動(dòng)態(tài)誤差，從而可以達(dá)到單純機(jī)械裝備所無

5、法達(dá)到的工作精度9.總體方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)控制方案設(shè)計(jì)人機(jī)工程設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)。作用：對假設(shè)的目標(biāo)作大致意義上的分析10.驅(qū)動(dòng)方式：家用，醫(yī)療：無污染、低噪聲、體積小、重量輕，盡量選用電子能源食品、醫(yī)療生產(chǎn)：避免污染，不。水下設(shè)備：密封問題：用液壓一般工業(yè)設(shè)備：電、氣、液均可，具體情況具體分析11.機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成：（動(dòng)力件、傳動(dòng)件、控制件、外圍設(shè)備）（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：變換和傳遞轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，要求：伺服特性好，傳動(dòng)精度高，質(zhì)量輕，高速，低噪聲，高可靠性和高穩(wěn)定性（2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（支撐面和導(dǎo)向面不是同一個(gè)面）：準(zhǔn)確的導(dǎo)向精度、耐磨損、對熱不敏感（膨脹系數(shù)?。?，剛度好，工藝性好

6、，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：較高的系統(tǒng)精度，良好的重復(fù)性和可靠性，高剛度，輕重量，模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化12.對機(jī)械系統(tǒng)的要求：精密化、小型化、高速化，穩(wěn)定性好，快速響應(yīng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好對伺服系統(tǒng)的要求：高傳動(dòng)精度、高響應(yīng)速度、穩(wěn)定性好及足夠大的功率對機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：估算載荷選擇傳動(dòng)比，選擇伺服電動(dòng)機(jī)選擇傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)的形式確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)，分配各級(jí)傳動(dòng)比配置傳動(dòng)鏈，估算傳動(dòng)鏈的精度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算裝置的剛度K和結(jié)構(gòu)的固有頻率wn做必要的工藝分析和經(jīng)濟(jì)性分析13.機(jī)電一體化系統(tǒng)，要求有良好的伺服特性，這就要求其中的傳動(dòng)與導(dǎo)向裝置的慣量小，。，。K大，振動(dòng)。，間隙小，

7、還要求機(jī)械部分的動(dòng)態(tài)特性與伺服電機(jī)速度環(huán)的動(dòng)態(tài)特性相匹配14.聯(lián)軸器：傳遞轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、同時(shí)起過載保護(hù)的作用，還可以保證不同軸時(shí)的錯(cuò)軸，有一定的自調(diào)節(jié)特性。分類：彈性膜片聯(lián)軸器：用球面墊球面接觸面來調(diào)節(jié)不同軸，用不同數(shù)量的彈性膜片來傳遞不同大小的轉(zhuǎn)矩帶脹緊連接套的彈性聯(lián)軸器（配合連接電機(jī)軸與絲杠軸）：不使用鍵連接，內(nèi)外連接套變形脹緊，不同軸靠彈性內(nèi)外套變形來調(diào)節(jié)。15減速器：（1）作用：降速增矩、慣量匹配、試湊脈沖當(dāng)量（2）種類：（1）諧波齒輪減速器：傳動(dòng)比大，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)效率高，體積小，回差小，工作噪聲小，適用于減速比大，體積要求緊湊的場合。（2）RV擺線針輪減速器：傳動(dòng)剛度大，精度高，適

8、用于重載高速，高精度的場合以及機(jī)器人和要求高的工程機(jī)械16.同步帶：無打滑，傳動(dòng)比準(zhǔn)確傳動(dòng)效率高，達(dá)0.98以上傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸收振動(dòng)，噪聲小使用廣泛，功率幾瓦到幾千瓦速度達(dá)50m/s，傳動(dòng)速比可達(dá)10維護(hù)保養(yǎng)方便，不需要潤滑缺點(diǎn)：安裝要求高、中心距嚴(yán)格、帶與帶輪制造工藝復(fù)雜，成本高17.絲杠螺母傳動(dòng)：（一）形式：螺母固定，絲杠旋轉(zhuǎn)，兩端支承，剛度好限制絲杠的移動(dòng)（止推軸承），螺母移動(dòng)限制絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，只進(jìn)行移動(dòng)；限制螺母移動(dòng)，只進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，單點(diǎn)支承剛度差，絲杠較短，多用于電動(dòng)伸縮桿螺母既旋轉(zhuǎn)又移動(dòng)滑動(dòng)：功率（效率）低，能量大，易爬行，變滑動(dòng)為滾動(dòng)可以改善這一情況，滾珠絲杠的特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高運(yùn)動(dòng)具有可

9、逆性（立起使用時(shí)需自鎖或增加剎車裝置）高剛度傳動(dòng)精度高使用廣泛（二）a)單圓弧截面滾道：一般為45，接觸點(diǎn)處存在彈性變形，存在反向間隙b)雙圓弧截面滾道：潤滑好，但不易加工循環(huán)形式：（1）內(nèi)循環(huán)：體積小，無噪音，但導(dǎo)向槽加工精度要求高，且裝配時(shí)要保證相切（相鄰兩軌道在圓周方向的四個(gè)孔布置四個(gè)導(dǎo)向器，不改變落幕的外觀，但制造安裝精度要求高）（2）外循環(huán)：螺母上開滾珠的回程滾道，螺母體積變大，滾珠有一段脫離了絲杠，噪音大，不平穩(wěn)，很難保證相切，易卡珠，但制造、安裝成本低，還可避免導(dǎo)向器的磨損：螺旋式插管式矩形格式，滾珠一般2.53.5排，且不超過150個(gè)。（三）公稱直徑d0：通過滾珠中心的包絡(luò)圓柱

10、的直徑基本導(dǎo)程l0：伺服特性，傳動(dòng)精度高，則要求l0小行程l：一般小于4m（四）支承方式：一端固定，一段自由：唯一可垂直安裝的四個(gè)那個(gè)，要加預(yù)緊裝置，向心球軸承，止推球軸承，剛度差，螺母形成范圍內(nèi)剛度點(diǎn)點(diǎn)變化，行程短但結(jié)構(gòu)簡單。一端固定，一端游動(dòng)：要求螺母和兩端同軸，但游動(dòng)端可自適應(yīng)絲杠的熱脹冷縮，可應(yīng)用于較長的絲杠兩端固定：應(yīng)用最多，剛度最好，需預(yù)緊（中間有撓性）（軸向需預(yù)拉伸）（五）軸承：徑向有約束而軸向無約束：深溝球、圓柱滾子均有約束：雙向推力球與深溝球組合，角接觸球，圓錐滾子（六）墊片式、螺紋式、齒差式（可以計(jì)算F0的大小）18.傳動(dòng)方式的選擇：為保證精度和穩(wěn)定性，是系統(tǒng)剛度越大越好，

11、慣性越小越好：滾珠絲杠齒輪齒條渦輪蝸桿直連：大慣量、寬調(diào)速、大功率減速器：小功率，大轉(zhuǎn)矩，調(diào)速范圍窄19.傳動(dòng)比分配：（1）最小慣量原則：小功率：前大后小大功率：前小后答（2）質(zhì)量最小原則：小功率：全部相等大功率：前大后?。?）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則：傳動(dòng)比前小后大，且末端兩級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)盡量大，齒輪副精度應(yīng)提高。減少齒輪的固有誤差，安裝誤差，回轉(zhuǎn)誤差對輸出軸精度的影響20.動(dòng)力計(jì)算：折算負(fù)載力矩折算Je電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇21.低速爬行：傳動(dòng)件的剛度不夠大動(dòng)摩擦力靜摩擦力相差大改善：提高傳動(dòng)件的剛度改善導(dǎo)軌表面的摩擦特性，使動(dòng)靜摩擦力相差不大（滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌、卸

12、荷導(dǎo)軌）22.各影響機(jī)械系統(tǒng)的參數(shù)及如何影響：（1）慣量：慣量大，使得機(jī)械負(fù)載增加，能耗增加使系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，穩(wěn)定性下降，伺服特性變差使穩(wěn)定性和系統(tǒng)固有頻率降低，容易產(chǎn)生諧振使電氣驅(qū)動(dòng)部件的諧振頻率降低，阻尼增加（2）剛度：隨著系統(tǒng)剛度的增加，失動(dòng)量變小固有頻率增加，超出系統(tǒng)的頻寬不易產(chǎn)生共振可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗擾動(dòng)性，但是如果高度的增加伴隨著慣量的增加，摩擦和成本都會(huì)增加，綜合考量，選擇多個(gè)方案進(jìn)行比較，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)（3）摩擦：影響傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。機(jī)械傳動(dòng)部件的摩擦特性應(yīng)為：動(dòng)摩擦力應(yīng)為盡可能小的正斜率，若為負(fù)斜率則易產(chǎn)生爬行，降低精度，減少壽命（4）諧振頻率：在固有

13、頻率wn處會(huì)諧振（共振），影像系統(tǒng)的正常工作機(jī)械部件的wn必須大于電氣驅(qū)動(dòng)部件的wn（5）機(jī)械系統(tǒng)誤差：傳動(dòng)誤差回程誤差：間隙減小傳動(dòng)誤差：提高零部件的制造精度和裝配精度合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)形式、傳動(dòng)級(jí)數(shù)、傳動(dòng)比合理布置傳動(dòng)鏈：傳動(dòng)精度地的傳動(dòng)鏈應(yīng)置于后端采用消隙機(jī)構(gòu)：螺旋傳動(dòng)消隙、彈簧加載消隙、軸套消隙、錐度齒輪消隙、斜齒輪消隙、雙齒輪錯(cuò)齒消隙絲杠螺母消隙：墊片式、螺紋式、齒差式直齒輪：偏心軸套消隙法、雙齒輪錯(cuò)齒式消隙法斜齒：墊片消隙法，蝶型彈簧消隙法錐齒：墊片消隙法、壓力彈簧消隙法第三章1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成：外設(shè)：提供與外界交互的信息，主機(jī)：3.5V以下，幾毫安，減速器：物理參數(shù)的輸入輸出，工

14、業(yè)I/O口：信號(hào)的變換電壓電流的變換，控制現(xiàn)場設(shè)備，用它來適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備：如，機(jī)床、流水線、傳輸機(jī)、挖掘機(jī)、執(zhí)行設(shè)備：電氣，液壓，氣壓主要分為3部分：PC、人機(jī)交互的外設(shè)、與工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備之間的變換接口和傳感器2.微型PC在機(jī)電一體化中的作用：對機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)過程的直接控制對機(jī)械生產(chǎn)過程的監(jiān)控和控制對機(jī)械生產(chǎn)過程參數(shù)的自動(dòng)檢測對生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)度和管理形成智能性的機(jī)電一體化產(chǎn)品3.工控機(jī)與信息處理機(jī)的區(qū)別：實(shí)時(shí)性，高可靠性，豐富的輸入輸出功能，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)綜合性強(qiáng)，豐富的應(yīng)用軟件4.機(jī)電一體化系統(tǒng)對控制計(jì)算機(jī)的要求：（1）接口功能及可擴(kuò)展性（2）數(shù)據(jù)處理精度（可處理字長）（3

15、）運(yùn)算速度（4）電磁兼容性和可靠性5.常用工控機(jī)：（一）PLC：由CPU、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、編程設(shè)備和電源組成，本身為一臺(tái)PC，與外界有輸入輸出交互能力特點(diǎn)：高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)通用性強(qiáng)，使用方便程序設(shè)計(jì)簡單采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組成靈活方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短安裝簡單，調(diào)試方便對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)小型：256點(diǎn)一下，中型：2561024點(diǎn)，大型：1024點(diǎn)以上應(yīng)用：開關(guān)邏輯控制模擬量控制閉環(huán)控制定時(shí)控制技術(shù)控制順序控制數(shù)據(jù)與處理聯(lián)網(wǎng)與通訊（二）單片機(jī)：將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、CTR/TMR和多種I/O接口集成于一片芯片上，構(gòu)成芯片級(jí)PC。特點(diǎn)：優(yōu)異的性價(jià)比集成度高，體

16、積小，可靠性高具有專用性低電壓、低功耗。無I/O擴(kuò)展的最小系統(tǒng)很少應(yīng)用，一般在其基礎(chǔ)上，通過I/O擴(kuò)展成應(yīng)用系統(tǒng)，32位的為頂級(jí)單片機(jī)。其中：光耦：開關(guān)量（數(shù)字量）檢測的I/O口，A/D：模擬量輸入并運(yùn)算，D/A:控制伺服系統(tǒng)，EPROM：電可編程只讀存儲(chǔ)器（三）DSP：運(yùn)算量大，快速、高速運(yùn)算，復(fù)雜算法，要求快速信號(hào)實(shí)時(shí)處理的場合，常作為輔助芯片，為主控附屬裝置特點(diǎn)：允許程序在程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間傳輸高度的操作“并行性”支持流水處理片內(nèi)有專門的硬件乘法器和高性能的運(yùn)算器和累加器DMA總線及其控制器：高速的并行數(shù)據(jù)傳送豐富的片內(nèi)存儲(chǔ)硬件和靈活的存儲(chǔ)方式集成度高接口能力強(qiáng)適用于機(jī)電系統(tǒng)的伺

17、服控制6.典型工業(yè)控制系統(tǒng)由：工控機(jī)、I/O接口模塊、通信接口模塊、和信息調(diào)理模塊組成工控機(jī)：結(jié)構(gòu)上與個(gè)人PC類似，但所有總線均接在一條總線上，所用部件通過總線連接，總線運(yùn)行速度用無緣底板機(jī)箱加固，可適應(yīng)各種場合，總線作于無源底板上，成本高。（1）ISA總線：16位（2）PCI總線：32位，可擴(kuò)展為64位（3）PC10-4總線：小尺寸、體積小模塊化設(shè)計(jì)、層疊封裝，針孔方式連接，穩(wěn)定可靠，可用于軍用設(shè)備減小總線驅(qū)動(dòng)器，功耗小（4）STD總線：8或16位，成為小插件板系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)總線。特點(diǎn)：小板結(jié)構(gòu)，高度的模塊化嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化，廣泛的兼容性無源底板為總線接口，面向I/O設(shè)計(jì)，適合工業(yè)控制應(yīng)用可靠性高工

18、作模式：獨(dú)立工作模式作為其他PC機(jī)的前端控制機(jī)構(gòu)成分布式組合7.控制系統(tǒng)的選用：（1）單片機(jī)和DSP：大批量生產(chǎn)成本低，用戶需個(gè)人設(shè)計(jì)軟硬件，開發(fā)周期長，通用性差，用于簡單的邏輯控制或模擬量控制，用于智能儀表，單機(jī)簡單控制中，硬件制作量大，可靠性差，抗干擾性差，需專門設(shè)計(jì)防護(hù)隔離電路（2）PC擴(kuò)展系統(tǒng)：軟件資源豐富，較為靈活，但環(huán)境適應(yīng)性差，一般用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境（3）STD總線PC控制系統(tǒng)：可靠性高，通用型號(hào)，在惡劣的工作環(huán)境中使用，模塊小板化設(shè)計(jì)，靈活性高，互換性好，抗干擾能力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，一般用于工業(yè)現(xiàn)場控制（4）工業(yè)PC：模塊化設(shè)計(jì)，可靠性高，用于惡劣的工業(yè)環(huán)境中，用于較大規(guī)模的工業(yè)現(xiàn)場

19、控制（5）PLC：首選應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計(jì)，高可靠性結(jié)構(gòu)小巧，適應(yīng)性強(qiáng)，功能強(qiáng)，以邏輯控制為主，可實(shí)現(xiàn)。8.工業(yè)PC與個(gè)人PC的特點(diǎn)：（1）個(gè)人PC無A、D量I/O接口功能不可直接用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，提供的功能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中更無法直接使用（2）個(gè)人PC工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性查，而工業(yè)PC則相反（3）個(gè)P使用有源底板，底板壞了，則整個(gè)報(bào)廢，功率損耗大，工P使用無源底板，模塊化設(shè)計(jì)，靈活性強(qiáng)（4）個(gè)人PC擴(kuò)展插槽少，而工P采用總線結(jié)構(gòu)，為用戶提供了足夠多的擴(kuò)展插槽9.機(jī)電一體化系統(tǒng)的兩大部分（1）以PC機(jī)為核心的電力電子系統(tǒng)：用于信息的獲取及處理和功率的放大（2）機(jī)械系統(tǒng)：運(yùn)動(dòng)及能量的變換

20、（物理變換），完成機(jī)械的3大類動(dòng)力學(xué)任務(wù)PC，機(jī)械系統(tǒng)，電力電子系統(tǒng)，三者之間的各種物理量與信息的轉(zhuǎn)換利用借口來實(shí)現(xiàn)，如：插頭、插座、導(dǎo)線的兩端PC與人：人機(jī)接口PC與機(jī)械設(shè)備：機(jī)電接口人機(jī)接口：分類：輸入接口：開關(guān)、BCD，二十進(jìn)制碼撥盤，鍵盤輸出接口：狀態(tài)燈，LED，LCD顯示屏，揚(yáng)聲器上拉電阻：高電平輸入：開關(guān)輸入接口：將物理狀態(tài)（開關(guān)量）變?yōu)殡娦盘?hào)，由于機(jī)械開關(guān)在啟閉瞬間有510ms的抖動(dòng)，消抖電路：軟件、硬件。消抖電路用觸發(fā)器或者74LS121，延時(shí)10ms再測，兩次狀態(tài)相同則觸發(fā)光耦：實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和輸出之間的隔離，防止誤觸發(fā)，還可以控制電磁閥，用作電平轉(zhuǎn)換第四章1.為檢測轉(zhuǎn)向，一般

21、用兩個(gè)光敏元件A、B，相距1/4節(jié)距，因此，A、B輸出正弦波在相位上相差90，用檢測相位差的方法辨別方向，有些脈沖編碼器有C相（基準(zhǔn)相）用于檢測整圓和計(jì)數(shù)。C相作用：用于給定螺紋加工的起始點(diǎn)（同步位、啟停位）機(jī)械手換刀的位置給定2.正反轉(zhuǎn)：決定計(jì)數(shù)器是加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)，并用兩計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)來擴(kuò)大計(jì)數(shù)范圍。需讀數(shù)時(shí)，發(fā)出命令與地址：輸出經(jīng)過LSxx鎖存器，輸入經(jīng)過LS273鎖存器，用于提高總線利用率，與CPU之間的緩沖，先將數(shù)據(jù)置于鎖存器，騰出總線3.安裝方法：（1）內(nèi)裝：直接與電機(jī)裝在一起，裝于電機(jī)尾部，需加大聯(lián)軸器的精度，裝配的精度（2）外裝：碼盤裝于與電機(jī)軸相連軸的另一端，外裝占空間大，內(nèi)裝因

22、無法檢測變形，對機(jī)械系統(tǒng)剛度要求高，需加大剛度；外裝則不必過分強(qiáng)調(diào)機(jī)械因素，傳感器檢測誤差，進(jìn)而進(jìn)行控制，但需獨(dú)立購買傳感器，成本高，體積大，因?yàn)橥庋b式包含的進(jìn)給鏈誤差比前者多，因此，在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，外裝式的位置控制精度高于內(nèi)裝式4.直接測量：通過在執(zhí)行機(jī)構(gòu)末端安裝傳感器，直接測量輸出物理量測量精度取決于傳感器的精度和信號(hào)采樣進(jìn)度，不受傳動(dòng)機(jī)構(gòu)精度的影響。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的誤差可通過控制得到補(bǔ)償對傳感器的精度要求高，成本較高傳感器的選擇需要受安裝幾何條件和環(huán)境條件的限制，需要加以保護(hù)5.間接測量：通過在輸出物理量相關(guān)的部件上安裝傳感器，測量得到與輸出物理量相關(guān)的信息，然后通過計(jì)算得到輸出物理量；特

23、點(diǎn)：測量精度不但取決于傳感器的精度和信號(hào)的采樣精度，還要受到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)精度的影響。半閉環(huán)之外的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的誤差無法得到控制補(bǔ)償對傳感器的精度要求低，成本較低傳感器安裝方便，環(huán)境適應(yīng)性好6. 施密特電路的用途是：整形：將不好的矩形波，變?yōu)檩^好的矩形波；波形轉(zhuǎn)換：將三角波、正弦波和其它波形轉(zhuǎn)換為矩形波；轉(zhuǎn)換后的輸出波形與輸入波形相同；幅度鑒別：可以將輸入信號(hào)中的幅度大于某一數(shù)值得信號(hào)檢測出來。7.傳感器的選擇（1）測轉(zhuǎn)角（2）測線位移（3）測速度8.機(jī)電一體化計(jì)算題（1）解：（1）高速端間接測量通過對伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角的測量實(shí)現(xiàn)對工作臺(tái)位移的間接測量。設(shè)傳感器的脈沖數(shù)為，則每個(gè)脈沖對應(yīng)的位移（脈沖當(dāng)量）為可以推出參照樣本選擇增量式光電編碼器，沒轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為100 p/r。（2）低速端間接測量在絲杠軸上連接增量式編碼器，通過對絲杠轉(zhuǎn)角的測量實(shí)現(xiàn)對工作臺(tái)位移的間接測量。可以推出參照樣本選擇增量式光電編碼器，沒轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為100 p/r。（3）低速端直接測量低速端直接測量采用直線式傳感器直接測量工作臺(tái)的位移。根據(jù)測量精度的要求，可以選擇分辨率高于0.005mm的直線式光柵尺或者感應(yīng)同步器作為測量元件。設(shè)傳感器的線性度