云南农业大学机电一体化系统设计期末复习资料学长倾情巨献1、机电一体化的概念:是在机械的主要功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与微电子装置相关的软件有机结合而构成系统额总称。2、机电一体化系统的五大要素和五大功能:五大要素○1机械系统(机构)、○2信息处理系统(计算机)、○3动力系统(动力源)、○4传感检测系统(传感器)、○5执行元件系统五大功能○1主功能○2动力功能○3计测功能○4控制功能○5构造功能3、接口按变换和调整功能进行分类:(1)零接口:不进行任何变换和调整、输出即为输入等,仅起连接作用的接口(2)无源接口:只用无源要素进行变换、调整的接口(3)有源接口:含有有源要素、主动进行匹配的接口(4)智能接口:含有微处理器,可进行程序编制或可适应性地改变接口条件的接口。4、并行工程:是把产品(系统)的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合(并行)协调的一种工作模式。并行工程的目标:提高产品(系统)的生命全过程(包括设计、工艺制造、应用售后服务)中的全面质量,降低产品(系统)全生命周期内的成本,缩短产品(系统)研制开发的周期。并行工程与串行工程的差异:就在于产品的设计阶段就要按照并行、交互、协调的工作模式进行系统设计,就是说在设计过程中对系统生命周期内的各个阶段的要求要尽可能的同时进行交互式的协调。5、虚拟产品设计虚拟产品是虚拟环境中的产品模型,是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像。虚拟产品设计:是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计,是在基于多媒体的交互的渗入式或入侵式的三维计算机辅助设计环境中设计者不仅能够直接在三维空间通过三维操作、语言指令、手势高度等交互的方式进行三维实体建模和装配建模,并且最终生成精确的系统模式以支持详细设计与变型设计,同时能在同一环境中进行一些相关分析,从而满足工程设计和应用的需要。6、绿色设计:是在新系统的开发阶段就考虑其整个生命周期内对环境的影响,从而减少对环境的污染、资源的浪费,使用安全和人类健康等方面的所产生的副作用。7、反求工程:反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维,对已有的系统进行剖析重构再创造的设计。8、六种共性关键技术;○1检测传感技术○2信息处理技术○3伺服驱动技术○4自动控制技术○5精密机械技术○6系统总体技术9、对机械系统部件的要求和采取的措施;要求:低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比措施:○1低摩擦○2短传动链○3最佳传动比○4反向死区误差小○5高刚性10、滚珠外循环的结构形式;○1螺旋槽式○2插管式○3端盖式11、滚珠丝杆的主要尺寸参数;公称直径d0(通常与节园直径Dpw相等),基本导程Ph(或螺距t),行程λ,此外,还有滚珠丝杆螺纹外径d1、滚珠丝杆螺纹底径d2、滚珠直径Dw、滚珠螺母体螺纹底径D2、滚珠螺母螺纹内径D3、滚珠丝杆螺纹全长λ1等。12、各种传动比的最佳分配原则(转角误差计算);P40(1)重量最轻原则(2)输出轴转角误差最小原则(3)等效转动惯量最小原则n1iknki/MAX四级齿轮传动角误差84764354432321maxiiiiiii13、谐波齿轮传动的特点,传动比计算;特点:结构简单、传动比大、传动精度高、回程误差小、噪音低、传动平稳、承载能力强、效率高等传动比计算:设Wg、Wr和Wh分别为刚轮、柔轮和波发生器的角速度则rggrrgiZZ○1当柔轮固定时0rrggrgiZZHHHgrggrgZZ-ZZ1ZHrgggHHgZ-ZZi设200rZ202Zg则101200202202igH说明了刚轮与波发生器转向相同○2当刚轮固定时0g则rgHHrZZrgHrZZ1grrrHHrZ-ZZi设200Zr、202Zg100202200200iHr说明柔轮与波发生器的转向相反14、直线运动导轨的几何精度内容:○1导轨在垂直平面内的额直线度○2导轨在水平平面内的直线度○3两导轨面间的平行度也叫扭曲度15、滑动导轨的截面形状;○1三角形○2矩形○3燕尾型○4圆形每种分为凸型凹形两种16、滚动导轨的基本要求;○1导向精度:导向精度是导轨副最基本的性能指标○2耐磨性:导轨副应在预定的使用期内保持其导向精度○3刚度:为了保证足够的刚度,应选用最合适的导轨类型、尺寸、组合○4工艺性:导轨副要便于装配调整、测量、防尘、润滑和维修等17、常见执行元件的优缺点;电动式优点:操作简便;编程容易;能实现定位与伺服;响应快,易与CPU相接;体积小,动力大;无污染。电动式缺点:瞬间输出功率大;过载能力差,特别是由于某种原因卡住时,会引起烧毁事故。易受外部噪声影响。气动式优点:气源方便成本低;无泄漏污染;速度快操作比较简单。气动式缺点:功率小,体积大,动作不平稳;不易小型化;远距离传输困难,工作噪音大,难以伺服。滚动式优点:输出功率大,速度快,动作平稳。可实现定位伺服,一遇CPU相接;响应快。滚动式缺点:设备难以小型化;液压源或液压油要求严格;易泄漏且有污染。18、功率密度和比功率;功率密度GP比功率JTJTTP//1/2比功率密度GJT/)/(219、PWM的工作原理和换向原理(画图解释);PWM系统的主回路电气原理20、步进电机的种类;旋转式步进电动机;直线步进电动机,从励磁相数来分组有:三相,四相,五相,六相等步进电动机。常用旋转式步进电动机可分为:○1可变磁阻型VR○2永磁型PM○3混合型HB21、步进电机驱动的供电顺序和换向:步进电动机的运行特性与驱动电源(驱动器)有密切关系驱动电源由脉冲分配器、功率放大器等组成。驱动电源是将变频信号源送来的脉冲信号和方向信号按要求的配电方式自动的循环供给电动机各项绕组,以驱动电动机转子正方向旋转。步进电动机的各项绕组必须按一定顺序通电才能正常工作这种使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化的部分称脉冲分配器。实行环形分配的方法有三种:一种是计算机软件简称软环分(01H03H02H06H04H05H)正向。另一种是采用小规模集成电路搭接而成的三相六拍环形脉冲分配器。第三种采用专用环形分配器器件。22、步进电机的性能指标;步距角最大静转矩,空载启动频率,空载运行频率,额定电流,额定电压,响应频率。23、步进电机的步距角计算,开环系统的脉冲单量计算;步距角计算:)M/(3600ZZ:转子齿数M:运行拍数m=KN(N为电机的相数,单拍时K=1,双拍时K=2)脉冲单量计算:003606.0P24、步进电机的细分驱动及其特点;细分驱动:这里绕组电流不是方波,而是梯形波,额定电流是台阶式的投入或切除,电流分成多少个台阶,则转子就以同样的个数转过一个步距角。这个将一个步距角细分成若干步的驱动方法称细分驱动。特点:1.在不改变电动机结构参数的情况下能使步距角减小,2.能使步进电机运行平稳,提高匀速性,并能减弱或削除振荡,3.但细分后的步距角精度不高,功率放大驱动电路也相应复杂。25、步进电机的串行控制示意图;26、步进电机的微机控制原理图;27、简单的PLC控制程序设计(含硬件连接图和梯形图或状态转移图)如: