《机电一体化系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化系统设计（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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
2、用工业控制机（可编程控制器、单（多）回路调盯器、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左、响应速度快、输岀力矩大，特别是在低速运行时的 性能更具有突岀 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、可靠性髙等优点，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
3、（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 il算机数控机械）3、 顺序控制系统自动制造单元（自动洗衣机）按规九的生产时序或现场输入信号为条件，按预立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CIHS、FMS是典型的机械制造过程控制系统。机电 体化的四视图设计方法（功能、结构、控制、信息）举例电动自行
4、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 樂理一选取已系列化的 机电部件以及设计制作适当的元器件和零件，圉绕实现主功能， 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 揑制业_描述及设计这些机电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。偏心稳泄系统。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
5、全报警。 信息：与控制系统匹配的人机界而。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而电机速度选择开关，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疑和先进技术的物质流
6、，能疑流和信 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。在进行设讣决策时，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
7、程学、材料学和有关专业知识进行系统深 入地分析和 研究，掌握苴功能原理、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1/21/3,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而处理工艺，新型润滑材料,和
8、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。（P18）1、阻尼的影响：1）0,无阻尼，系统处于等幅持续振荡状态。2）系统为临界阻尼或过阻尼，过渡过程无振荡，响应时间较长。3）0Cl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 如正脉冲宽tonT/2平均电压为正，电机正转。p0电2、 如正脉冲窄tonvT/2，平均电压为负，机反转。pvO电机3、 如正负脉冲等宽ton=T/2,平均电压为零，不转。p=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,输出宜流电压的数值与输入交流电压的幅值成正比 位宜调肖器:输入位宜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肖器：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
