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机电一体化课程设计_PPT幻灯片机电一体化课程设计
目的:
把在机电一体化课程及其它有关先修课程中所学到的知识在实际设计中综合地加以应用,使这些知识得到巩固、加深和扩展。
机电一体化系统(以开环控制的伺服系统为例)设计的主要步骤和方法:

确定控制形式,绘制总体方案图。
(1)执行元件选择;
(2)传动机构方案的选择;
(3)执行机构方案的选择;
(4)控制系统方案的选择。

(1)执行元件参数及规格的确定;
(2)传动机构的具体结构及参数设计;
(3)执行机构的具体结构及参数设计。

内容:控制系统的硬件设计和软件设计
其中硬件电路设计主要包括:
(1)微机的选用、存储器的选用与扩展、译码电路设计、接口电路设计等
(2)绘制控制系统硬件电路原理图
开环伺服系统结构原理图
机械传动原理图
一、系统方案确定
微机
驱动器
执行元件
传动机构
执行机构
方案确定实质是对上述各构成环节的选择设计
执行元件的选择
开环伺服系统中可以采用步进电机、液压伺服阀控制的液压马达和液压缸、气压伺服阀控制的气压马达和气压缸等作为执行元件,其中步进电机应用最广泛,当负载能力不够时,考虑后者。
总之,要考虑负载能力、调速范围、运行精度、可控性、可靠性以及体积、成本等因素。
传动机构实质上是执行元件和执行机构之间的一个机械接口,用于对运动和力进行变换和传递。
伺服系统中执行元件以输出转速和转矩为主,而执行机构多为直线运动,将旋转运动转换为直线运动的传动机构有:
传动机构方案的选择
执行机构方案的选择
丝杠螺母传动
齿轮齿条传动
最常用
步进电机与丝杠螺母间的运动传递可能有多种形式:
采用同步齿型带传动丝杠:中心距较大
通过减速器传动丝杠:减速器作用是配凑脉冲当量、转矩放大、
惯量匹配等
通过联轴器直接相连:结构简单,可获得高速,对电机负载能
力要求较高
执行机构是伺服系统中的被控对象,是进行实际操作的机构,执行机构
中一般含有导向机构,执行机构方案的选择主要是指导向机构的选择,即
控制系统方案的选择
导轨的选择:
滚动导轨
气浮导轨、液体导轨
塑料贴面滑动导轨
包括微机、步进电机控制方式、驱动电路等的选择和设计
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二、机械系统设计计算
.移动部件的重量估算
.外力负载的计算
.导轨副的计算,选型,效核
.丝杠螺母副的计算,选型,效核
.减速器的选用
.步进电动机的计算,选型,效核
机械传动原理图
,初选步进电动机
根据系统精度要求确定,对于开环伺服系统,一般取
=-
初选步进电机指:选择步进电机的类型和步距角
混合式:兼以上二者优点,但价格高
反应式: 小、f 高、价格低,功耗大
永磁式: 大、f 低,功耗小,断电后仍有制动力矩
按产品样本中给出的主要技术参数选用
图A 传动级数选择曲线
图B 传动比分配曲线