機(jī)電技術(shù)概論（第2版）電子課件

機(jī)電技術(shù)概論目錄CONTENTS02機(jī)電產(chǎn)品的主要制造技術(shù)簡(jiǎn)介03機(jī)電產(chǎn)品與系統(tǒng)的應(yīng)用與維護(hù)簡(jiǎn)介01機(jī)電技術(shù)概述04機(jī)電技術(shù)應(yīng)用的職業(yè)面向與職業(yè)發(fā)展01機(jī)電技術(shù)概述1.1機(jī)電技術(shù)的基本概念機(jī)電技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。如圖1.1.1所示，現(xiàn)代化的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備都是機(jī)電一體化的設(shè)備，機(jī)電一體化設(shè)備廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，企業(yè)為了在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，大量引進(jìn)高新技術(shù)設(shè)備，因此，對(duì)人才的需求量大增，尤其是機(jī)電技術(shù)應(yīng)用的人才需求量更大。1.2機(jī)電一體化設(shè)備的構(gòu)成與主要特點(diǎn)1.2.2動(dòng)力單元?jiǎng)恿卧饕菫閳?zhí)行機(jī)構(gòu)提供能量。它是機(jī)電一體化產(chǎn)品的能量供應(yīng)部分，其作用就是按照系統(tǒng)控制要求向機(jī)器系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。提供的能量類型包括電能、氣壓能和液壓能。以電能為例，除了要求可靠性好以外，機(jī)電一體化產(chǎn)品還要求動(dòng)力源的效率高，即用盡可能小的動(dòng)力輸入獲得盡可能大的功率輸出。1.2.3傳感檢測(cè)單元傳感檢測(cè)單元包括各種傳感器組成的信號(hào)檢測(cè)電路，其作用就是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作過(guò)程中本身和外界環(huán)境有關(guān)的參量的變化，并將檢測(cè)信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)檢測(cè)到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制指令。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感器及其信號(hào)檢測(cè)電路的精度、靈敏度、響應(yīng)速度和信噪比高，而且需要設(shè)備漂移小，穩(wěn)定性、可靠性好；不易受被測(cè)對(duì)象特征（如電阻、磁導(dǎo)率等）的影響；對(duì)抗惡劣環(huán)境的能力強(qiáng)；體積小、量小、對(duì)整機(jī)的適應(yīng)性好；受外部環(huán)境干擾的影響小；操作性能好，便于現(xiàn)場(chǎng)維修；價(jià)格低廉。1.2機(jī)電一體化設(shè)備的構(gòu)成與主要特點(diǎn)1.2.4執(zhí)行單元執(zhí)行單元是驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，作用是根據(jù)電子控制單元的指令來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器是運(yùn)動(dòng)部件，通常采用電力電子執(zhí)行裝置、氣動(dòng)執(zhí)行裝置和液壓執(zhí)行裝置幾種方式。機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行器的要求一方面要響應(yīng)速度快、效率高；另一方面對(duì)溫度、油、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性好、可靠性高。電力電子執(zhí)行裝置可實(shí)現(xiàn)高速、高精度控制；氣動(dòng)執(zhí)行裝置適用于對(duì)較輕的物體進(jìn)行推拉等簡(jiǎn)單操作；液壓執(zhí)行裝置適用于實(shí)現(xiàn)大功率驅(qū)動(dòng)。1.2.5控制單元機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)控制和信息處理單元的基本要求是：提高信息處理速度，提高可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力以及完善系統(tǒng)自診斷功能，實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和小型、輕量、標(biāo)準(zhǔn)化等。1.2機(jī)電一體化設(shè)備的構(gòu)成與主要特點(diǎn)1.2.6驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)單元的功能是在控制信息作用下，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作和功能。機(jī)電一體化技術(shù)一方面要求驅(qū)動(dòng)單元具有高頻率和快速響應(yīng)等特性，同時(shí)又要求其對(duì)水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境具有適應(yīng)性和可靠性；另一方面由于受幾何上動(dòng)作范圍狹窄等限制，還需考慮維修方便，并且盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。隨著電力電子技術(shù)的高度發(fā)展，高性能步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)將大量應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)。1.2.7接口機(jī)電一體化系統(tǒng)由許多組成部分或子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)之間要能順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞和交換，必須在各組成部分或各子系統(tǒng)的相接處具備一定的連接部件，這個(gè)連接部件稱為接口。接口的作用是將各組成部分或子系統(tǒng)連接成為一個(gè)有機(jī)整體，使各個(gè)功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動(dòng)，從而形成機(jī)電一體化的系統(tǒng)工程。接口的基本功能主要有三個(gè)：一是變換，在需要進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)之間，由于信號(hào)的模式不同（如數(shù)字量與模擬量、串行碼與并行碼、連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)信息或能量的交流，必須通過(guò)接口完成信號(hào)或能量的轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一；二是放大，在兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度相差懸殊的環(huán)節(jié)間，經(jīng)接口放大，達(dá)到能量匹配；三是傳遞，變換和放大后的信號(hào)要在環(huán)節(jié)間能可靠、快速、準(zhǔn)確地交換，必須遵循協(xié)調(diào)一致的時(shí)序、信號(hào)格式和邏輯規(guī)范。接口具有保證信息傳遞的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定模式進(jìn)行傳遞。1.3典型機(jī)電一體化產(chǎn)品簡(jiǎn)介如圖1.3.1所示，浙江亞龍公司YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置包含了機(jī)電專業(yè)所涉及的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、氣動(dòng)、觸摸屏控制、可編程控制器、傳感器，變頻調(diào)速等多項(xiàng)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，模擬了當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)在企業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。它為學(xué)生提供了一個(gè)典型的、可進(jìn)行綜合訓(xùn)練的工程環(huán)境，為學(xué)生構(gòu)建了一個(gè)可充分發(fā)揮潛能和創(chuàng)造力的實(shí)踐平臺(tái)。1.3典型機(jī)電一體化產(chǎn)品簡(jiǎn)介如圖1.3.2所示，天煌THMDZW-2型機(jī)電設(shè)備安裝與維修綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是一臺(tái)典型的機(jī)電技術(shù)應(yīng)用設(shè)備。本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)包括電氣控制部分和機(jī)械裝調(diào)部分，主要由實(shí)訓(xùn)臺(tái)、電氣控制柜（包括電源控制模塊、可編程控制器模塊、變頻器模塊、觸摸屏模塊、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電氣擴(kuò)展模塊等）、動(dòng)力源（包括三相交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)等）、氣動(dòng)定位裝置、二維送料機(jī)構(gòu)（十字滑臺(tái)）、轉(zhuǎn)塔部件、模具、自動(dòng)沖壓機(jī)構(gòu)、自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)（倉(cāng)庫(kù)）、裝調(diào)工具、常用量具、鉗工臺(tái)、型材電腦桌等組成。1.3典型機(jī)電一體化產(chǎn)品簡(jiǎn)介如圖1.3.3所示，工業(yè)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。1.4機(jī)電產(chǎn)品的主要技術(shù)與要求1.4.1檢測(cè)傳感技術(shù)檢測(cè)傳感技術(shù)是指與傳感器及其信號(hào)檢測(cè)裝置相關(guān)的技術(shù)。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，傳感器就像人體的感覺(jué)器官，將各種內(nèi)、外部信息通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)裝置感知并反饋給控制及信息處理裝置，因此檢測(cè)與傳感是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)電一體化要求傳感器能快速、精確地獲取信息并經(jīng)受各種嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)。由于目前檢測(cè)與傳感技術(shù)還不能與機(jī)電一體化的發(fā)展相適應(yīng)，不少機(jī)電一體化產(chǎn)品不能達(dá)到滿意的效果或無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，因此，大力開展檢測(cè)與傳感技術(shù)的研究對(duì)發(fā)展機(jī)電一體化具有十分重要的意義。

1.4.2信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策等，實(shí)現(xiàn)信息處理的主要工具是計(jì)算機(jī)，因此計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息處理技術(shù)密切相關(guān)。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，計(jì)算機(jī)與信息處理裝置指揮整個(gè)產(chǎn)品的運(yùn)行，信息處理是否正確、及時(shí)，直接影響產(chǎn)品工作的質(zhì)量和效率。因此，計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息處理技術(shù)已成為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的最活躍的因素。人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)。1.4機(jī)電產(chǎn)品的主要技術(shù)與要求1.4.3自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)范圍很廣，包括自動(dòng)控制理論、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、可靠運(yùn)行等。由于被控對(duì)象種類繁多，所以控制技術(shù)的內(nèi)容極其豐富，包括高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷、校正、補(bǔ)償、示教再現(xiàn)、檢索等控制技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)的難點(diǎn)在于自動(dòng)控制理論的工程化與實(shí)用化，這是由于現(xiàn)實(shí)世界中的被控對(duì)象往往與理論上的控制模型之間存在較大差距，使得從控制設(shè)計(jì)到控制實(shí)施往往要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)調(diào)試與修改，才能獲得比較滿意的結(jié)果。由于微型機(jī)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)越來(lái)越多地與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)聯(lián)系在一起，成為機(jī)電一體化中十分重要的關(guān)鍵技術(shù)。1.4.4伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的主要研究對(duì)象是執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)裝置。執(zhí)行元件有電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等多種類型，機(jī)電一體化產(chǎn)品中多采用電動(dòng)式執(zhí)行元件，其驅(qū)動(dòng)裝置主要是指各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源電路，目前多采用電力電子器件及集成化的功能電路。執(zhí)行元件一方面通過(guò)電氣接口向上與微型機(jī)相連，以接受微型機(jī)的控制指令；另一方面又通過(guò)機(jī)械接口向下與機(jī)械傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。因此，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是直接執(zhí)行操作的技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度、控制質(zhì)量等具有決定性的影響。常見(jiàn)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置有電液電動(dòng)機(jī)、脈沖液壓缸、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。1.4機(jī)電產(chǎn)品的主要技術(shù)與要求1.4.5機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化產(chǎn)品中的主功能和構(gòu)造功能往往是以機(jī)械技術(shù)為主實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械與電子相互結(jié)合的實(shí)踐中，機(jī)電一體化產(chǎn)品不斷對(duì)機(jī)械技術(shù)提出更高的要求，使現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)而發(fā)生了很大變化。新機(jī)構(gòu)、新原理、新材料、新工藝等不斷出現(xiàn)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法不斷發(fā)展和完善，以滿足機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)減小質(zhì)量、縮小體積、提高精度和剛度、改善性能等多方面的要求。1.4.6系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)和方法，將系統(tǒng)總體分解成有機(jī)聯(lián)系的若干功能單元，并以功能單元為子系統(tǒng)繼續(xù)分解，直至找到可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，然后把功能和技術(shù)方案組合成方案組進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)所包含的內(nèi)容很多，接口技術(shù)是其重要內(nèi)容之一，機(jī)電一體化產(chǎn)品的各功能單元通過(guò)接口連接成一個(gè)有機(jī)的整體。接口包括電氣接口、機(jī)械接口、人機(jī)接口。電氣接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間電信號(hào)連接；機(jī)械接口則完成機(jī)械與機(jī)械部分、機(jī)械與電氣裝置部分的連接；人機(jī)接口提供了人與系統(tǒng)間的交互界面。系統(tǒng)總體技術(shù)是最能體現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)特點(diǎn)的技術(shù)，其原理和方法還在不斷地發(fā)展和完善之中。1.4機(jī)電產(chǎn)品的主要技術(shù)與要求1.4.7可靠性與抗干擾技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)及產(chǎn)品要能正常發(fā)揮其功能，首先必須穩(wěn)定、可靠的工作?？煽啃允窍到y(tǒng)和產(chǎn)品的重要屬性之一，是考慮到時(shí)間因素的產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于提高系統(tǒng)的有效性、降低壽命期費(fèi)用和防止產(chǎn)品發(fā)生故障具有重要意義?？煽啃愿?，意味著故障少、壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低；可靠性低，意味著故障多、壽命短、維修費(fèi)用高。任何機(jī)電一體化系統(tǒng)都在一定的電磁環(huán)境中工作。電磁干擾現(xiàn)象在我們的日常生活中是常見(jiàn)的。例如，附近的汽車點(diǎn)火系統(tǒng)會(huì)使電視機(jī)的圖像跳動(dòng)并出現(xiàn)爆裂聲；使用電鉆或電焊機(jī)會(huì)使計(jì)算機(jī)運(yùn)行不正常；接通或斷開電源開關(guān)時(shí)會(huì)使收音機(jī)發(fā)出“撲撲”的聲音等。因此，要使機(jī)電一體化系統(tǒng)正常的工作，達(dá)到預(yù)期的功能，具有較高的可靠性，必須保證設(shè)備具有較高的抗干擾性能。特別是工業(yè)用機(jī)電一體化系統(tǒng)及產(chǎn)品，大多工作在干擾彌漫的車間現(xiàn)場(chǎng)，電磁環(huán)境惡劣，對(duì)其抗干擾性能要求更高。1.5機(jī)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和展望1.5.1智能化智能化是２１世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說(shuō)的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有低級(jí)智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。1.5.2模塊化模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電動(dòng)機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。1.5機(jī)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和展望1.5.3網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們的日常生活都帶來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到、質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)（homenet）將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锞涂梢苑窒砀鞣N高技術(shù)帶來(lái)的便利與快樂(lè)。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。1.5.4微型化微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過(guò)１cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。1.5機(jī)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和展望1.5.5綠色化工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)了巨大變化：一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過(guò)程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極小，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。1.5.6系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強(qiáng)，一般除RS232外，還有RS485、CAN、DCS等。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機(jī)電一體化的人格化有兩層含義：一層是機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化；另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是人們受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來(lái)的。02機(jī)電產(chǎn)品的主要制造技術(shù)簡(jiǎn)介2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)2.1.1機(jī)電設(shè)備裝調(diào)的基礎(chǔ)知識(shí)1.裝配的概念2.生產(chǎn)類型及組織形式生產(chǎn)類型一般可分為三類：?jiǎn)渭a(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。單件生產(chǎn)：件數(shù)很少，甚至完全不重復(fù)生產(chǎn)的，單個(gè)制造的一種生產(chǎn)方式。成批生產(chǎn)：每隔一定時(shí)期后，成批地制造相同的產(chǎn)品。大量生產(chǎn)：產(chǎn)品的制造數(shù)量很龐大，各工作地點(diǎn)經(jīng)常重復(fù)地完成某一工序，并有嚴(yán)格的節(jié)奏性。單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)都有各自的裝配組織形式。裝配組織形式有固定式和移動(dòng)式兩種。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)3.裝配的工藝過(guò)程（１）研究和熟悉產(chǎn)品裝配圖及有關(guān)的技術(shù)資料，了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、各零件的作用、相互關(guān)系及連接方法。（２）確定裝配方法。（３）劃分裝配單元，確定裝配順序。（４）選擇準(zhǔn)備裝配時(shí)所需的工具、量具和輔具等。（５）確定裝配工藝卡片。（６）采取安全措施。4.裝配順序的安排原則（１）去掉工件毛刺與飛邊，并預(yù)先進(jìn)行清洗、防銹、防腐、干燥處理和防磕碰處理（裝配前準(zhǔn)備）。（２）先基礎(chǔ)重大件，后其他輕量件（如機(jī)床底座）。（３）先復(fù)雜、精密件，后簡(jiǎn)單、一般件（如主軸件）。（４）裝配時(shí)有沖擊的、需加壓的、加熱的先裝。（５）使用相同設(shè)備和工藝裝備的裝配和有共同特殊裝配環(huán)境的裝配集中安排。（６）電氣線路、油氣管路的安裝應(yīng)與相應(yīng)的工序同時(shí)進(jìn)行。（７）易燃、易爆、易碎、有毒的后裝（如集中潤(rùn)滑系統(tǒng)）。（８）前道裝配工序應(yīng)不影響后面裝配工序的進(jìn)行，后面的工序應(yīng)不損壞前面工序的質(zhì)量。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)5.裝配精度（１）零部件間的配合精度是指配合面間達(dá)到規(guī)定的間隙或過(guò)盈的要求，它影響配合性質(zhì)和配合質(zhì)量，已由相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化。（２）零部件間的接觸精度是指配合表面、接觸表面和連接表面達(dá)到規(guī)定的接觸面積大小和接觸點(diǎn)分布的情況。（３）零部件間的位置尺寸精度是指零部件間的距離精度。（４）零部件間的位置精度是指平行度、垂直度、同軸度和各種跳動(dòng)。（５）相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)器中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件間在運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)位置上的精度。（６）裝配精度和零件精度有密切的關(guān)系，多數(shù)情況下，機(jī)器的裝配精度由與它相關(guān)的若干零件、部件的加工精度決定。6.裝配工作的相關(guān)內(nèi)容１）零件的清理和清洗目的：去除黏附在零件上的灰塵、切屑和油污，并使零件具有一定的防銹能力。原因：如果零部件裝配面表面存留有雜質(zhì)，會(huì)迅速磨損機(jī)器的摩擦表面，嚴(yán)重的會(huì)使機(jī)器在很短的時(shí)間內(nèi)損壞，特別是軸承、密封件、轉(zhuǎn)動(dòng)件等。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)２）零件的連接零件的連接包括可拆連接（用螺紋、鍵、銷連接等）和不可拆連接（膠水黏合、鉚接和過(guò)盈配合等）兩種。３）校正、調(diào)整與配作、精度檢驗(yàn)校正：指裝配連接過(guò)程中相關(guān)零、部件相互位置的找正、找直、找平及相應(yīng)的調(diào)整工作。調(diào)整：指調(diào)節(jié)零件或機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置、配合間隙和結(jié)合松緊等，如軸承間隙、齒輪嚙合的相對(duì)位置和摩擦離合器松緊的調(diào)整（位置精度調(diào)整），傳動(dòng)軸裝配時(shí)的同軸度調(diào)整，徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)調(diào)整。配作：指幾個(gè)零件配鉆、配鉸、配刮和配磨等，裝配過(guò)程中附加的一些機(jī)械加工和鉗工操作。其中，配鉆和配鉸要在校正、調(diào)整，并緊固連接螺栓后再進(jìn)行。精度檢驗(yàn)：就是用檢測(cè)工具，對(duì)產(chǎn)品的工作精度、幾何精度進(jìn)行檢驗(yàn)，直至達(dá)到技術(shù)要求為止。４）平衡對(duì)轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求較高的機(jī)器，為防止其在工作時(shí)出現(xiàn)不平衡的離心力和振動(dòng)，應(yīng)對(duì)其旋轉(zhuǎn)零部件進(jìn)行平衡。５）試車與驗(yàn)收（測(cè)試）試車與驗(yàn)收（測(cè)試）是機(jī)器裝配后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，其內(nèi)容包括運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性、工作時(shí)升溫、密封性、轉(zhuǎn)速、功率、振動(dòng)和噪聲等。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)2.1.2主要機(jī)械部件的裝調(diào)技術(shù)1.裝配時(shí)常用的工具１）一字螺絲刀２）十字螺絲刀2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)３）梅花形螺絲刀４）內(nèi)六角扳手2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)５）活動(dòng)扳手６）呆扳手７）梅花扳手2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)８）套筒扳手（犜形扳手）９）扭力扳手2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)10）其他裝卸工具2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)１１）電動(dòng)工具１２）氣動(dòng)工具2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)2.螺紋連接１）螺紋連接的裝配技術(shù)要求（１）擰緊力矩的大小。為了達(dá)到連接可靠和緊固目的，裝配時(shí)要有一定的擰緊力矩，使螺紋間產(chǎn)生足夠的預(yù)緊力和摩擦力矩。預(yù)緊力的大小是根據(jù)裝配要求確定的。一般緊固螺紋無(wú)預(yù)緊力的要求，由裝配者按經(jīng)驗(yàn)控制。（２）控制螺紋預(yù)緊力的方法。①利用專用的裝配工具，如測(cè)力扳手，定扭矩扳手，電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)扳手等。其中測(cè)力扳手是常用的一種。②測(cè)量螺栓的伸長(zhǎng)法。擰緊前先測(cè)出螺栓伸出長(zhǎng)度犾１，再根據(jù)預(yù)緊力犘０擰緊螺母。這時(shí)螺栓受拉伸長(zhǎng)為犾２，即犾２－犾１＝伸長(zhǎng)數(shù)，根據(jù)伸長(zhǎng)數(shù)便可確定擰緊力矩是否正確。③扭角法。其原理與測(cè)量螺栓伸長(zhǎng)法相同，只是將伸長(zhǎng)量折算成螺母在原始擰緊位置上（各被連接件貼緊后），再擰轉(zhuǎn)一個(gè)角度。④螺栓不應(yīng)有歪斜或者彎曲現(xiàn)象，螺母應(yīng)與被連接件接觸良好。⑤被連接件平面要有一定的緊固力，并且受力均勻、連接牢固。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)２）雙頭螺柱連接的裝配方法（１）雙螺母擰緊法。（２）螺母擰緊法。３）螺栓、螺釘、螺母裝配的注意事項(xiàng)（１）單獨(dú)螺栓、螺釘、螺母的裝配比較簡(jiǎn)單，首先零件裝配處的平面應(yīng)經(jīng)過(guò)加工。裝配前，要將螺栓、螺釘、螺母和零件的表面擦凈；螺孔內(nèi)的臟物應(yīng)清理干凈。（２）裝配后螺栓、螺釘、螺母的表面必須與零件平面緊密貼合，以保證連接牢固可靠。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)（３）一組螺栓、螺釘、螺母裝配成直線形與長(zhǎng)方形分布時(shí)，先將螺母分別擰到貼近零件表面，然后按圖2.1.17的順序，從中間開始，向兩邊對(duì)稱地依次擰緊。（４）擰緊成組螺母時(shí)要做到分次逐步擰緊，一般不少于三次，并且必須按一定的擰緊力矩?cái)Q緊。若有定位銷，擰緊要從定位銷附近開始。４）螺紋連接常用的防松裝置螺紋連接一般都具有自鎖性，在靜荷載作用下或者是工作溫度變化不大時(shí)，一般不會(huì)自行松脫。但是在沖擊、振動(dòng)或者是工作溫度變化很大時(shí)，螺紋連接就能松動(dòng)。為了保證螺紋連接可靠，就必須采用防松裝置。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)3.鍵連接１）松鍵連接的裝配（１）裝配前要清理鍵和鍵槽的銳邊、毛刺以防裝配時(shí)造成過(guò)大的過(guò)盈。（２）對(duì)重要的鍵連接，裝配前應(yīng)檢查鍵的直線度、鍵槽對(duì)稱度和傾斜度。（３）用鍵頭與軸槽試配松緊，應(yīng)能使鍵緊緊地嵌在軸槽中。鍵的頂面與軸槽之間應(yīng)有0.3~0.5ｍｍ間隙。（４）銼配鍵長(zhǎng)，鍵寬與軸鍵槽間應(yīng)留０．１ｍｍ左右的間隙。（５）在配合面涂上機(jī)油，用銅棒或臺(tái)虎鉗（鉗口上應(yīng)加銅皮墊）將鍵壓裝在軸槽中，直至與槽底面接觸。（６）試配并安裝套件，安裝套件時(shí)要用塞尺檢查非配合面間隙，以保證同軸度要求。（７）對(duì)于導(dǎo)向平鍵，裝配后應(yīng)滑動(dòng)自如，為了拆卸方便，設(shè)有起鍵螺釘，但不能搖晃，以免引起沖擊和振動(dòng)。２）緊鍵連接的裝配（１）去除鍵與鍵槽的銳邊、毛刺。（２）將輪裝在軸上，并對(duì)正鍵槽。（３）鍵上和鍵槽內(nèi)涂機(jī)油，用銅棒將鍵打入，兩側(cè)要有一定的間隙，鍵的底面與頂面要緊貼。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)（４）配鍵時(shí)，要用涂色法檢查斜面的接觸情況，若配合不好，可用銼刀、刮刀修整鍵或鍵槽。（５）若是鉤頭緊鍵，不能使鉤頭貼緊套件的端面，必須留有一定距離，以便拆卸。３）花鍵連接的裝配（１）固定套連接的裝配要點(diǎn)。①檢查軸、孔的尺寸是否在允許過(guò)盈量的范圍內(nèi)。②裝配前必須清除軸、孔的銳邊和毛刺。③裝配時(shí)可用銅棒等軟材料輕輕打入，但不得過(guò)緊，否則會(huì)拉傷配合表面。④過(guò)盈量要求較大時(shí)，可將花鍵套加熱（80℃～120℃）后再進(jìn)行裝配。（２）滑動(dòng)套連接的裝配要點(diǎn)。①檢查軸孔的尺寸是否在允許的間隙范圍內(nèi)。②裝配前必須清除軸、孔的銳邊和毛刺。③用涂色法修正各齒間的配合，直到花鍵套在軸上能自動(dòng)滑動(dòng)，沒(méi)有阻滯現(xiàn)象，但不應(yīng)有徑向間隙感覺(jué)。④套孔徑若有較大縮小現(xiàn)象，可用花鍵推刀修整。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)１）圓柱銷的裝配（１）圓柱銷一般多用于各種機(jī)件的定位（如夾具、各類沖模等）。裝配前應(yīng)檢查銷釘與銷孔是否有合適的過(guò)盈量，一般過(guò)盈量在０．０１ｍｍ左右適宜。（２）為保證連接質(zhì)量，應(yīng)將連接件兩孔一起鉆鉸。（３）裝配時(shí)，銷上應(yīng)涂機(jī)油潤(rùn)滑。（４）裝入時(shí)，應(yīng)用軟金屬墊在銷子端面上，然后用錘子將銷子打入孔中，也可用壓入法裝入。（５）在打不通孔的銷孔前，應(yīng)先用帶切銷錐的鉸刀最后鉸到底，同時(shí)在銷釘外圓用油石磨一通氣平面，否則由于空氣排不出，銷釘打不進(jìn)去。２）圓錐銷的裝配（１）將被連接工件的兩孔一起鉆鉸。（２）邊鉸孔，邊用錐銷試測(cè)孔徑，以銷能自由插入銷長(zhǎng)的８０％為宜。（３）銷錘入后，一般銷子的大頭以露出工件表面或使之一樣平為準(zhǔn)。（４）不通錐孔內(nèi)應(yīng)裝帶有螺孔的錐銷，以免取出困難。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)5.管道連接的裝配１）管道連接的技術(shù)要求（１）管道的選擇應(yīng)該根據(jù)壓力和使用場(chǎng)所的不同來(lái)進(jìn)行。要保證有足夠的強(qiáng)度、內(nèi)壁光滑、清潔、無(wú)砂眼、無(wú)銹蝕、無(wú)氧化皮等缺陷。（２）對(duì)有腐蝕的管道，在配管作業(yè)時(shí)要進(jìn)行酸洗、中和、清洗、干燥、涂油、試壓等工作，直到合格才能使用。（３）管子切斷時(shí)，斷面要與軸線垂直。（４）管子彎曲時(shí)，不能把管子壓扁。（５）管道每隔一定的長(zhǎng)度要有支撐，用管夾頭牢固固定，以防振動(dòng)。（６）管道在安裝時(shí)，應(yīng)保證壓力損失最小。（７）在管路的最高部分應(yīng)裝設(shè)排氣裝置。（８）管道中，任何一段管道或者元件都能單獨(dú)拆裝，且不影響其他元件，便于修理。（９）安裝好管道后，應(yīng)再拆下來(lái)，經(jīng)過(guò)清洗干燥、涂油及試壓，再進(jìn)行二次安裝，以免污物進(jìn)入管道。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)２）管道接頭的裝配及維修（１）擴(kuò)口薄管接頭的裝配。（２）球形管接頭的裝配。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)（３）高壓膠管接頭的裝配。（４）管道連接的維修。6.過(guò)盈連接的裝配１）圓柱面過(guò)盈連接的技術(shù)要求（１）裝配后最小實(shí)際過(guò)盈量，要能保證兩個(gè)零件相互之間的準(zhǔn)確位置和一定的緊密度。（２）裝配后最大的實(shí)際過(guò)盈量要保證不會(huì)使零件遭到損傷，甚至破裂。（３）為了便于裝配，包容件的孔端和被包容件的進(jìn)端要適當(dāng)?shù)菇牵?°～10°）。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)２）圓柱面過(guò)盈連接的方法及場(chǎng)合（１）壓入法。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)（２）熱脹配合法。（３）冷縮配合法。（４）液壓套合法。３）圓錐面過(guò)盈連接的裝配４）過(guò)盈連接的裝配要點(diǎn)（１）相配合的表面粗糙度應(yīng)符合要求。（２）相配合的表面要求十分清潔。（３）經(jīng)加熱或冷卻的配合件在裝配前要擦拭干凈。（４）裝配時(shí)配合表面必須用潤(rùn)滑油，以免裝配時(shí)擦傷表面。（５）裝壓過(guò)程要保持連續(xù)，速度不宜太快，一般以２～４ｍｍ／ｓ為宜。（６）壓入時(shí)，特別是在開始?jí)喝腚A段必須保持軸與孔的中心線一致，不允許有傾斜現(xiàn)象。（７）對(duì)細(xì)長(zhǎng)的薄壁件（如管件）要特別注意檢查其過(guò)盈量和形狀誤差，裝配要盡量采用垂直壓入，以防變形。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)7.軸承的裝配用來(lái)支承軸或軸上的旋轉(zhuǎn)零件的部件稱為軸承。軸承分為如下幾類：（１）按摩擦性質(zhì)分：①滑動(dòng)軸承；②滾動(dòng)軸承（按摩擦性質(zhì)分）。（２）按受力方向不同分：①?gòu)较蜉S承———承受徑向力；②推力軸承———承受軸向力（按受力方向不同分）。１）滑動(dòng)軸承的裝配軸與軸承孔進(jìn)行滑動(dòng)摩擦的一種軸承，稱滑動(dòng)軸承。剖分式滑動(dòng)軸承（圖2.1.32）的裝配。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)２）滾動(dòng)軸承的裝配（１）滾動(dòng)軸承的選擇。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)（２）滾動(dòng)軸承游隙和預(yù)緊。對(duì)預(yù)緊力較小的滾動(dòng)軸承游隙一般用手撥和棒撥方法調(diào)整，如圖2.1.36所示。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承預(yù)緊的方法有徑向預(yù)緊和軸向預(yù)緊兩種，具體方法如下：徑向預(yù)緊：利用圓錐孔內(nèi)圈在軸上做軸向移動(dòng)時(shí)，使軸承內(nèi)圈脹大來(lái)達(dá)到預(yù)緊的目的。軸向預(yù)緊：使軸承內(nèi)外圈做軸向相對(duì)移動(dòng)。具體方法是用軸承內(nèi)、外墊圈厚度差，實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，如圖2.1.38所示。磨削成對(duì)軸承內(nèi)、外圈的方法，如圖3.1.39所示。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)（３）滾動(dòng)軸承的裝配方法。（４）軸承的固定方法。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)（５）滾動(dòng)軸承裝配時(shí)的注意點(diǎn)如下：①軸承打印號(hào)的端面一般朝外，以便更換時(shí)檢查號(hào)碼。②裝配好的軸承端面，應(yīng)與軸肩或孔的支承面貼靠，用手轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)無(wú)卡阻現(xiàn)象。③在裝配軸承的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格保持清潔，防雜物進(jìn)入軸承。④裝配好的軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中應(yīng)無(wú)噪聲，工作溫度不超過(guò)５０℃。（６）滾動(dòng)軸承密封裝置的裝配。密封裝置的作用是防止?jié)櫥土魇Ш突覊m、雜物、水分等侵入。密封裝置分為接觸式和非接觸式兩類。①接觸式密封。

a.圈密封裝置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、摩擦磨損較大，用在低速清潔的場(chǎng)合下密封潤(rùn)滑脂，如圖2.1.43所示。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)b.碗式密封裝置，如圖2.1.44所示。②非接觸式密封。a.間隙式密封裝置。b.迷宮式密封裝置。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)8.軸的裝配軸是機(jī)械中的重要零件，所有帶孔的傳動(dòng)零件，如齒輪、帶輪、蝸輪以及一些工作零件如葉輪、活塞等都要裝到軸上才能工作。軸、軸上零件與兩端支承的組合稱軸組。為了保證軸及其上面的零件、部件能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要求軸本身具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并必須能滿足一定的加工精度要求。１）影響主軸部件旋轉(zhuǎn)精度的因素（１）影響主軸徑向圓跳動(dòng)的因素。①主軸本身的精度（如主軸軸頸同軸度、錐度以及圓度等）。②軸承本身的精度（主要是指軸承內(nèi)滾道表面的圓度）。③主軸箱殼體前后軸承孔的同軸度、錐度與圓度。（２）影響主軸軸向竄動(dòng)的因素。①主軸軸頸肩后面的垂直度與徑向圓跳動(dòng)。②緊固軸承的螺母、襯套、墊圈等端面圓跳動(dòng)和平行度。③軸承本身的端面圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。④主軸箱殼體孔的端面圓跳動(dòng)。（３）影響主軸部件旋轉(zhuǎn)均勻性和平穩(wěn)性的因素。①主軸及軸上傳動(dòng)零件（如齒輪、帶輪等）精度和裝配質(zhì)量。②外界振源（如電動(dòng)機(jī)、鍛錘等）引起主軸振動(dòng)。2.1機(jī)械裝調(diào)技術(shù)３）軸的裝配（１）裝配前，進(jìn)行清洗，去除毛刺，并按圖樣檢查軸的精度。（２）軸的預(yù)裝：由于軸類零件一般都要經(jīng)過(guò)高頻感應(yīng)加熱、淬火等熱處理，軸的尺寸和形狀，在控制過(guò)程中和運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生毛刺和磕碰痕跡，所以先要進(jìn)行修整，可以用條形磨石或整形銼將輪和軸的棱邊倒角，然后清洗預(yù)裝。（３）著色法修正：輪和軸的試裝多采用著色法修整。（４）裝配：如果在齒輪上裝有變速用的滑塊或撥叉和滑塊還要預(yù)先放置好。（５）裝配到位后，扳動(dòng)手柄，齒輪應(yīng)滑動(dòng)自如，手感受力均勻。持錘子的手，應(yīng)感到錘有很大的回彈力，并發(fā)出清脆的回聲。再檢查軸承內(nèi)環(huán)與軸肩貼合是否緊密，手柄的定位，齒輪的嚙合是否完全正確等。由于軸的裝配精度直接影響整個(gè)機(jī)器的質(zhì)量，所以在裝配過(guò)程中對(duì)各因素都要考慮周密，并且格外細(xì)心。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)2.2.1機(jī)電產(chǎn)品中的常用傳感器簡(jiǎn)介傳感器（Sensor）也稱變換器（Transducer），是將非電量（物理量、化學(xué)量等）等按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量、傳輸和控制的電量或另一種非電量的元器件或裝置，如圖2.2.1所示。它是利用物理、化學(xué)學(xué)科的某些效應(yīng)（如壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)）、守恒原理（如動(dòng)量、電荷量）、物理定律（如歐姆定律、胡克定律）及材料特性按一定工藝實(shí)現(xiàn)的。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)2.2.1機(jī)電產(chǎn)品中的常用傳感器簡(jiǎn)介1.傳感器的組成１）敏感元件2.2傳感檢測(cè)技術(shù)２）轉(zhuǎn)換元件2.2傳感檢測(cè)技術(shù)３）信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路４）電源電源的作用是為傳感器提供能源。需要外部接電源的稱為無(wú)源傳感器，不需要外部接電源的稱為有源傳感器。如電阻式傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器就是無(wú)源傳感器，工作時(shí)需要外部電源供電，而壓電式傳感器、熱電偶是有源傳感器，工作時(shí)不需要外部電源供電。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)2.傳感器的分類和命名１）按被測(cè)物理量性質(zhì)（輸入量）分類２）按工作原理（轉(zhuǎn)換原理）分類2.2傳感檢測(cè)技術(shù)３）按能量的傳遞方式分類（１）有源元件是一種能量轉(zhuǎn)換器，可將非電能量轉(zhuǎn)換成電能量。（２）無(wú)源元件本身不是換能器，如圖2.2.11所示。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)3.傳感器的主要性能指標(biāo)１）靈敏度２）線性度2.2傳感檢測(cè)技術(shù)３）遲滯４）重復(fù)性５）分辨力與分辨率分辨力是指?jìng)鞲衅髂軌驕y(cè)量到的最小輸入變化值，它代表了傳感器的最小量程，與輸入量同量綱。對(duì)于數(shù)字式儀表，其分辨力通常為該表最后一位數(shù)字所表示的數(shù)值；一般的模擬式儀表，則是用儀表最小刻度分格值的1/2。分辨率表示傳感器的分辨能力，用分辨力除以儀表滿量程得到，主要用于說(shuō)明其分辨質(zhì)量。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)4.常見(jiàn)的傳感器１）位移傳感器２）速度、加速度傳感器（１）速度傳感器。（２）加速度傳感器。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)３）力、扭矩傳感器（１）力傳感器。（２）扭矩傳感器。４）接近開關(guān)（１）接近開關(guān)的定義。接近開關(guān)又稱無(wú)觸點(diǎn)行程開關(guān)，它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測(cè)有無(wú)物體靠近。當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時(shí)，就可以發(fā)出“動(dòng)作”信號(hào)，而不像機(jī)械式行程開關(guān)那樣，需要施加機(jī)械力。多數(shù)接近開關(guān)具有較大的負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)中間繼電器。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)（２）接近開關(guān)的外形。接近開關(guān)的外形如圖2.2.22所示，可以分成圓柱形、平面安裝形、方形、槽形和貫穿形。圓柱形安裝方便，便于調(diào)整與被測(cè)物的距離。平面安裝形和方形可用于板材的檢測(cè)，槽形和貫穿形可用于線材的檢測(cè)。（３）接近開關(guān)的特點(diǎn)。與機(jī)械開關(guān)相比，接近開關(guān)具有以下優(yōu)點(diǎn)：接近開關(guān)的缺點(diǎn)主要是觸點(diǎn)容量小，短路時(shí)易燒毀。2.2傳感檢測(cè)技術(shù)2.2.2機(jī)電產(chǎn)品中常用傳感器的選擇和應(yīng)用1.機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳感器的選擇

傳感器的基本要求：體積小、質(zhì)量小、適應(yīng)性好；精度和靈敏性高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪比高；安全可靠、壽命長(zhǎng)；便于與計(jì)算機(jī)對(duì)接；不易被檢測(cè)對(duì)象和外部環(huán)境影響；環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；現(xiàn)場(chǎng)安裝、處理簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜。現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧p小環(huán)境的影響。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。１）確定傳感器的類型２）靈敏度的選擇３）響應(yīng)特性（反應(yīng)時(shí)間）４）線性范圍５）穩(wěn)定性６）精度2.2傳感檢測(cè)技術(shù)2.傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用１）電渦流式接近開關(guān)（俗稱電感接近開關(guān)）2.2傳感檢測(cè)技術(shù)２）電容式接近開關(guān)2.2傳感檢測(cè)技術(shù)３）霍爾接近開關(guān)2.2傳感檢測(cè)技術(shù)４）光電開關(guān)2.2傳感檢測(cè)技術(shù)2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3.1接口的含義、功能與分類1.接口技術(shù)的含義在機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)中，“接口技術(shù)”是指系統(tǒng)中各個(gè)器件及計(jì)算機(jī)間的連接技術(shù)。對(duì)于微處理器來(lái)說(shuō)，CPU是整個(gè)系統(tǒng)的核心器件，CPU與其他外圍電路和部件相互連接的部分就是接口。接口是CPU與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。接口又分為硬件部分和軟件部分，所謂硬件接口是指兩個(gè)部件實(shí)體之間的連線和邏輯電路；而軟件接口則是指為了實(shí)現(xiàn)信息交換而設(shè)計(jì)的程序。外圍電路是指除CPU之外的所有設(shè)備或電路，包括存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、控制設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、通信設(shè)備、A/D和D/A等。2.接口的功能與分類2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)１）接口的功能２）接口的分類（１）存儲(chǔ)器接口與I/O外設(shè)接口。（２）串行接口與并行接口。（３）模擬接口與數(shù)字接口。（４）高速接口和低速接口。2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3.2數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)1.數(shù)字量輸入接口2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3.3A/D轉(zhuǎn)換接口1.典型的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)2.模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的主要性能參數(shù)１）分辨率２）量化誤差３）轉(zhuǎn)換時(shí)間４）絕對(duì)精度５）相對(duì)精度2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)3.ADC0809模／數(shù)轉(zhuǎn)換器１）模／數(shù)轉(zhuǎn)換器原理２）ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖其主要技術(shù)指標(biāo)如下：2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)ADC0809內(nèi)部各單元的功能如下：2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)圖2.3.12所示為ADC0809轉(zhuǎn)換器的引腳圖，各引腳功能如下：３）ADC0809與CPU的連接及其應(yīng)用2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)２）逐次比較型（如TLC0831）逐次比較型包括反饋比較式、計(jì)數(shù)比較式、眼隙比較式、無(wú)反饋比較式、串聯(lián)比較式、串并聯(lián)比較式等。３）并行比較型／串并行比較型（如TLC5510）并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器采用多個(gè)比較器，僅做一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱Flash（快速）型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，狀位的轉(zhuǎn)換需要２n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也高，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。４）Σ－Δ（Sigma／FONT＞delta）調(diào)制型（如A／D7705）Σ－Δ型Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器由積分器、比較器、１位Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間（脈沖寬度）信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率，其主要用于音頻和測(cè)量。５）電容陣列逐次比較型電容陣列逐次比較型Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器在內(nèi)置Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。６）壓頻變換型（如A／D650）2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)3.多路轉(zhuǎn)換器2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3.5D/A轉(zhuǎn)換接口1.數(shù)／模轉(zhuǎn)換器（DAC）１）參數(shù)（１）分辨率。（２）線性誤差。（３）建立時(shí)間。（４）溫度靈敏度。（５）輸出電平。2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)２）原理2.DAC0832數(shù)／模轉(zhuǎn)換器１）DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)２）DAC0832的工作模式DAC0832可在三種不同的工作模式下工作：（１）直通方式。（２）單緩沖方式。（３）雙緩沖方式。３）DAC0832與CPU的連接及其應(yīng)用2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3.6接口技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用實(shí)例1.交流開關(guān)量變送器１）輸入方式（１）電壓輸入（AC0~600V、45~55Hz）。（２）電流輸入（0～15Ａ，45～55Hz）。（３）輔助電源：DC5V、12Ｖ、24Ｖ。（４）工頻耐壓：輸入／輸出，輸入／電源間：AC2ｋＶ／min，漏電流１mA。（５）絕緣強(qiáng)度：≥２０ＭΩ。（６）工作環(huán)境：溫度，－10℃～50℃；濕度，10％～90％（無(wú)凝露）。（７）外形尺寸：YWE－K１，45ｍｍ×75ｍｍ×70ｍｍ。YWE－Ｋ３，110ｍｍ×75ｍｍ×70ｍｍ。２）使用條件（１）輸入與輸出必須成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。（２）使用環(huán)境應(yīng)無(wú)導(dǎo)電塵埃、無(wú)腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體存在，海拔高度應(yīng)小于2500ｍ。2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)（３）輸入都存在抖動(dòng)問(wèn)題。①濾波消抖。濾波消抖電路如圖2.3.23所示。②雙穩(wěn)態(tài)消抖。雙穩(wěn)態(tài)消抖電路如圖2.3.24所示。③軟件消抖2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)2.大功率輸入調(diào)理電路

在大功率電路中，不僅有抖動(dòng)，也有電磁干擾、火花等，電平邏輯也不一樣這時(shí)需要電氣隔離。光電隔離電路如圖2.3.25所示。使用74LS04直接翻轉(zhuǎn)（0.8Ｖ、2.0Ｖ），使用一個(gè)施密特觸發(fā)器有0.4Ｖ滯后。翻轉(zhuǎn)器電路如圖2.3.26所示。2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)3.電平轉(zhuǎn)換電路在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，壓力、溫度等報(bào)警電壓邏輯是不一定的，這時(shí)就要使用比較器。接負(fù)端，大于報(bào)警；接正端，小于報(bào)警。電平轉(zhuǎn)換電路如圖2.3.37所示。4.輸出驅(qū)動(dòng)電路１）小功率驅(qū)動(dòng)電路（１）功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)電路如圖2.3.29所示。2.3機(jī)電一體化接口技術(shù)（２）達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動(dòng)電路如圖2.3.30所示。２）大功率交流驅(qū)動(dòng)電路大功率交流驅(qū)動(dòng)電路采用的繼電器為固態(tài)繼電器，如圖2.3.31所示。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)2.4.1單片機(jī)控制技術(shù)1.單片機(jī)概述單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)的要求、控制方案的選擇以及工藝參數(shù)的測(cè)量范圍等；選擇各參數(shù)檢測(cè)元件及變送器；建立數(shù)學(xué)模型及確定控制算法；選擇單片機(jī)，并決定是自行設(shè)計(jì)還是購(gòu)買成套設(shè)備；系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，包括接口電路、邏輯電路及操作面板；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括管理、監(jiān)控程序以及應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的調(diào)試與試驗(yàn)。2.單片機(jī)控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)確定單片機(jī)控制系統(tǒng)總體方案，是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要、最關(guān)鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的性能及實(shí)施細(xì)則?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要根據(jù)被控對(duì)象的任務(wù)及工藝要求而確定。設(shè)計(jì)方法大致如下：根據(jù)系統(tǒng)的要求，首先確定系統(tǒng)是采用開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。3.單片機(jī)控制系統(tǒng)中控制算法１）直接數(shù)字控制當(dāng)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型能夠確定時(shí)，可采用直接數(shù)字控制。所謂數(shù)學(xué)模型就是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它表示系統(tǒng)輸入輸出及其內(nèi)部狀態(tài)之間的關(guān)系。一般多用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出系統(tǒng)的特性曲線，然后由此曲線確定出其數(shù)學(xué)模型。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)２）數(shù)字化PID控制由于被控對(duì)象是復(fù)雜的，因此并非所有的系統(tǒng)均可求出數(shù)學(xué)模型，有些即使可以求出來(lái)，但由于被控對(duì)象環(huán)境的影響，許多參數(shù)經(jīng)常變化，因此很難直接進(jìn)行數(shù)字控制。此時(shí)最好選用數(shù)字化ＰＩＤ（比例積分微分）控制。4.單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)核心系統(tǒng)，一般由時(shí)鐘電路、地址鎖存器電路、地址譯碼器、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、模擬量輸入通道的擴(kuò)展、模擬量輸出通道的擴(kuò)展、開關(guān)量的Ｉ／Ｏ接口設(shè)計(jì)、鍵盤輸入和顯示電路等組成。１）存儲(chǔ)器擴(kuò)展２）模擬量輸入通道的擴(kuò)展３）模擬量輸出通道的擴(kuò)展４）開關(guān)量的I/O接口設(shè)計(jì)５）操作面板６）系統(tǒng)速度匹配７）系統(tǒng)負(fù)載匹配2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)5.單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)一般分兩類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面如下：（１）可行性設(shè)計(jì)為保證系統(tǒng)軟件的可靠性，通常設(shè)計(jì)一個(gè)自診斷程序，定時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷。（２）軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常一個(gè)同樣的功能，通過(guò)硬件和軟件都可以實(shí)現(xiàn)，確定哪些由硬件完成，哪些由軟件完成，這就是軟件、硬件的折中問(wèn)題。（３）應(yīng)用軟件的特點(diǎn)。①實(shí)時(shí)性：由于工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，所以對(duì)應(yīng)用軟件的執(zhí)行速度都有一定的要求，即能夠在被控對(duì)象允許的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制、計(jì)算和處理。②通用性：在應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省內(nèi)存和具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，通常要求程序有一定的靈活性和通用性。（４）軟件開發(fā)步驟。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)6.單片機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試１）硬件調(diào)試（１）脫機(jī)檢查：用萬(wàn)能表或邏輯測(cè)試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。（２）仿真調(diào)試：暫時(shí)排除目標(biāo)板的CPU和EPROM，將樣機(jī)接上仿真機(jī)的40芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。２）軟件調(diào)試軟件調(diào)試根據(jù)開發(fā)的設(shè)備情況不同有以下方法。（１）交互匯編（２）用匯編語(yǔ)言（３）手工匯編以上三種方法調(diào)試完成以后，即可通過(guò)EPROM寫入器，將目標(biāo)代碼寫入EPROM，并將其插至機(jī)器的相應(yīng)插座上，系統(tǒng)便可投入運(yùn)行。３）硬件、軟件仿真調(diào)試經(jīng)過(guò)硬件、軟件單獨(dú)調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)2.4.2可編程控制器（PLC）控制技術(shù)1.PLC概述１）PLC的定義可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入／輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。２）PLC的三大流派（１）自美國(guó)DEC公司1969年生產(chǎn)世界第一臺(tái)PLC至今，美國(guó)已具有100多家生產(chǎn)廠家，可生產(chǎn)200多種PLC產(chǎn)品。（２）日本日立公司1971年生產(chǎn)亞洲第一臺(tái)PLC至今，亞洲已具有60～70家生產(chǎn)廠家，可生產(chǎn)200余種PLC產(chǎn)品。（３）德國(guó)西門子公司于1973年生產(chǎn)歐洲第一臺(tái)PLC至今，歐洲現(xiàn)已具有幾十家生產(chǎn)廠家，可生產(chǎn)幾十種PLC產(chǎn)品。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)３）PLC控制系統(tǒng)的硬件組成（１）CPU模塊。（２）I/O模塊。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)（３）電源單元。（４）I/O擴(kuò)展接口。（５）編程單元。４）PLC的軟件系統(tǒng)PLC的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和用戶軟件。（１）系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件是用于系統(tǒng)管理、監(jiān)控自檢以及對(duì)用戶程序做編譯處理等的程序。（２）用戶程序。用戶程序是可編程控制器的使用者針對(duì)具體控制要求編制的程序。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)５）PLC的工作原理（１）PLC的等效電路，如圖2.4.7所示。（２）PLC基本工作原理。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)（３）用戶程序循環(huán)如圖2.4.9所示。６）PLC的分類（１）按結(jié)構(gòu)形式分類。（２）按I/O點(diǎn)數(shù)和程序容量分類。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)７）PLC的應(yīng)用領(lǐng)域（１）開關(guān)量的邏輯控制。（２）模擬量控制。（３）運(yùn)動(dòng)控制。（４）過(guò)程控制。（５）數(shù)據(jù)處理。（６）通信及聯(lián)網(wǎng)。８）PLC未來(lái)展望

21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，產(chǎn)品會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，也會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)2.4.3工控機(jī)簡(jiǎn)介1.工控機(jī)的概念工控機(jī)（IndustrialPersonalComputer，IPC）即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測(cè)與控制的工具總稱。工控機(jī)具有重要的計(jì)算機(jī)屬性和特征，如具有計(jì)算機(jī)ＣＰＵ、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計(jì)算能力、友好的人機(jī)界面。工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊，屬于中間產(chǎn)品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計(jì)算機(jī)。2.工控機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域IPC已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及人們生活的方方面面。例如，控制現(xiàn)場(chǎng)、路橋控制收費(fèi)系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)、通信保障、智能交通管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語(yǔ)音呼叫中心、排隊(duì)機(jī)、POS柜臺(tái)收銀機(jī)、數(shù)控機(jī)床、加油機(jī)、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告等。3.工控機(jī)的主要分類１）工業(yè)PC2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)２）可編程序控制器（PLC）３）分散型控制系統(tǒng)（DCS）４）現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)（FCS）５）數(shù)控系統(tǒng)（CNC）2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)4.工控機(jī)軟件系統(tǒng)編輯2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)5.工控機(jī)的主要結(jié)構(gòu)１）全鋼機(jī)箱（１）工控機(jī)箱臥式尺寸。高度一般分１U（44ｍｍ×430ｍｍ×××）、2U（88ｍｍ×430ｍｍ×××）、3Ｕ、4Ｕ（176ｍｍ×430ｍｍ×××）、5Ｕ、6Ｕ、7Ｕ、8Ｕ等，一個(gè)１U的高度是44ｍｍ，其他高度依次類推。（２）壁掛式機(jī)箱。（３）內(nèi)部結(jié)構(gòu)。①硬盤架、光驅(qū)架：硬盤架一般分兩種，一種是分拆式；一種是壓卡式。品質(zhì)優(yōu)異的機(jī)箱一般都帶金屬?gòu)椈煞勒窆δ?；安裝硬盤數(shù)量一般為４～15個(gè)。②底板：底板的規(guī)格有多種，主要以主板的規(guī)格來(lái)劃分。③壓卡條：主要起固定作用。④后槽的擴(kuò)展：有7槽或14槽兩種；14槽的背板主要的用途是安裝多路視頻卡，比如有些大型的監(jiān)控系統(tǒng)，則要64路或者128路時(shí)，必須要換成14槽的背板。（４）導(dǎo)熱、抗振與電磁屏蔽。①工控機(jī)箱的導(dǎo)熱②工控機(jī)箱的抗振2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)２）無(wú)源底板３）工業(yè)電源４）CPU卡５）其他配件6.工控機(jī)的主要特點(diǎn)2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)7.工控機(jī)的日常維護(hù)１）機(jī)箱２）主板３）硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)４）各種板卡8.工控機(jī)的發(fā)展前景１）DCS（集散控制系統(tǒng)）的發(fā)展趨勢(shì)（１）向綜合方向發(fā)展（２）向智能化方向發(fā)展（３）工業(yè)ＰＣ化（４）專業(yè)化２）數(shù)控裝置的發(fā)展趨勢(shì)（１）ＰＣ化（２）交流伺服化（３）高功能的數(shù)控系統(tǒng)向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展（４）方便使用（５）柔性化和系統(tǒng)化2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)（６）高精度（７）機(jī)械智能化（８）診斷維修智能化9.工控機(jī)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)（１）從工控機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展來(lái)講，“嵌入式系統(tǒng)”“無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)”“機(jī)箱散熱”“固態(tài)硬盤”“箱式”“平板式”等新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，適應(yīng)了自動(dòng)化產(chǎn)品“小型化”“智能化”“低功耗”的發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)大大提高了工控機(jī)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，也降低了制造和應(yīng)用成本。（２）從工控機(jī)產(chǎn)品的形態(tài)來(lái)講，工控機(jī)產(chǎn)品的定義范疇日益擴(kuò)大，甚至與商用ＰＣ、商用工作站等其他計(jì)算機(jī)產(chǎn)品之間的概念區(qū)分逐漸模糊；工控機(jī)產(chǎn)品除了傳統(tǒng)的４Ｕ機(jī)架式工控機(jī)之外，箱式、面板式、單板式、嵌入式、便攜式、行業(yè)專用等其他工控機(jī)產(chǎn)品形式也得到了許多客戶的接受認(rèn)可和大量市場(chǎng)應(yīng)用。（３）從工控機(jī)產(chǎn)品的銷售渠道模式來(lái)講，一些供應(yīng)商變更了原有的銷售渠道及模式，調(diào)整了直銷分銷的銷售策略側(cè)重，也變革了原裝整機(jī)、組裝整機(jī)、板卡的出貨配額。這些調(diào)整變革的背后，是各家供應(yīng)商為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的新形勢(shì)、提高客戶滿意度、搶占市場(chǎng)份額的深層考慮和市場(chǎng)反應(yīng)行為。（４）從工控機(jī)下游應(yīng)用行業(yè)來(lái)看，一些工控機(jī)傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用行業(yè)正在遭遇商用ＰＣ、商用工作站的挑戰(zhàn)，大有沒(méi)落甚至被取代的趨勢(shì)；而一些新興的應(yīng)用市場(chǎng)卻不斷涌現(xiàn)，且2.4機(jī)電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。10.工控機(jī)的外部影響原因分析（１）空氣中的可吸入顆粒物多（２）供電電壓波動(dòng)大、易停電（３）環(huán)境濕度不適宜（４）地面振感大2.4.4典型工控機(jī)系統(tǒng)介紹1.西門子工控機(jī)介紹西門子工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域是工業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)輸、樓宇和照明技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的全球領(lǐng)先供應(yīng)商，在“服務(wù)客戶零距離”這一原則指導(dǎo)下，公司致力于通過(guò)創(chuàng)新產(chǎn)品、集成化系統(tǒng)和一流的專門知識(shí)，助力工業(yè)生產(chǎn)提高生產(chǎn)率、效率和靈活性。2.西門子工業(yè)計(jì)算機(jī)的主要型號(hào)主要型號(hào)：SIMATICHMIIPC477C、SIMATICHMIIPC577C、SIMATICHMIIPC677C、SIMAICPanelPC677B、HMIPanelPCEx2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.5.1常見(jiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（裝置）簡(jiǎn)介1.執(zhí)行裝置及其分類在電動(dòng)執(zhí)行裝置中，有直流（ＤＣ）電動(dòng)機(jī)、交流（ＡＣ）電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直接驅(qū)動(dòng)（ＤＤ）電動(dòng)機(jī)等實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，以及實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)。此外，還有實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的螺線管和可動(dòng)線圈。由于電動(dòng)執(zhí)行裝置的能源容易獲得，使用方便，所以得到了廣泛的應(yīng)用。液壓執(zhí)行裝置有液壓油缸、液壓馬達(dá)等，這些裝置具有體積小、輸出功率大等特點(diǎn)。氣動(dòng)執(zhí)行裝置有氣缸、氣動(dòng)馬達(dá)等，這些裝置具有質(zhì)量小、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。2.典型的電動(dòng)執(zhí)行裝置示例2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.5.2三相交流異步電動(dòng)機(jī)的控制與調(diào)速1.三相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和用途（１）特點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、效率較高、體積小、質(zhì)量小等一系列優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是功率因數(shù)較低，啟動(dòng)和調(diào)速性能不如直流電動(dòng)機(jī)。（２）用途：廣泛應(yīng)用于對(duì)調(diào)速要求不高的場(chǎng)合，在中小企業(yè)中應(yīng)用特別多，可用于普通機(jī)床、起重機(jī)、生產(chǎn)線、鼓風(fēng)機(jī)、水泵以及各種農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械等，如圖2.5.3所示。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)１）定子2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介２）轉(zhuǎn)子2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介3.三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌（１）型號(hào)。（２）電壓。（３）頻率。（４）功率。（５）電流。（６）絕緣等級(jí)。（７）轉(zhuǎn)速。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介4.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理１）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介２）工作原理三相定子繞組中通入三相對(duì)稱電流后，定子、轉(zhuǎn)子鐵芯及其之間的空氣隙中產(chǎn)生一個(gè)同步轉(zhuǎn)速為n０的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，靜止的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。３）極數(shù)與轉(zhuǎn)差率極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)。2.5.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制與應(yīng)用1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)１）認(rèn)識(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電動(dòng)機(jī)件。在非超載的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，接收到的脈沖信號(hào)就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步進(jìn)角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介２）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類（１）永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。（２）反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。（３）混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。３）動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)（１）步進(jìn)角精度（２）失步（３）失調(diào)角（４）最大空載啟動(dòng)頻率（５）最大空載運(yùn)行頻率（６）運(yùn)行矩頻特性（７）電動(dòng)機(jī)的共振點(diǎn)（８）電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制４）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)（１）一般步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的精度為步進(jìn)角的3％～5％，且不累積。（２）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電動(dòng)機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至失步，因此電動(dòng)機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電動(dòng)機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介（３）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。（４）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用方法１）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的主要參數(shù)（１）電動(dòng)機(jī)固有步進(jìn)角。（２）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)。（３）保持轉(zhuǎn)矩。２）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介３）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的使用，一是要注意正確安裝，二是要注意正確接線。４）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介５）使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)注意的問(wèn)題步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步包括丟步和越步。使機(jī)械手返回原點(diǎn)的操作，常常會(huì)出現(xiàn)越步情況。2.5.4伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.伺服系統(tǒng)的分類1.伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成（１）根據(jù)使用能量的不同，可以將伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為電氣式、液壓式和氣壓式等幾種類型，如圖2.5.18所示。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介（２）按控制方式劃分，可以將伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為開環(huán)伺服系統(tǒng)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)。2.5.5直流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介1.直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.直流伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)體積小、質(zhì)量小、出力大、響應(yīng)快、速度高、慣量小、轉(zhuǎn)動(dòng)平滑、力矩穩(wěn)定；容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相；電動(dòng)機(jī)免維護(hù)，不存在碳刷損耗的情況，效率很高，運(yùn)行溫度低，噪聲小，電磁輻射很小，壽命長(zhǎng)，可用于各種環(huán)境。3.直流伺服電動(dòng)機(jī)的種類直流伺服電動(dòng)機(jī)按電動(dòng)機(jī)慣量大小可分為：4.直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本特性（１）機(jī)械特性：在輸入的電樞電壓Uａ保持不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速狀隨電磁轉(zhuǎn)矩M變化而變化的規(guī)律，稱為直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。（２）調(diào)節(jié)特性：直流電動(dòng)機(jī)在一定的電磁轉(zhuǎn)矩M（或負(fù)載轉(zhuǎn)矩）下電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n隨電樞的控制電壓Uａ變化而變化的規(guī)律，稱為直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性。（３）動(dòng)態(tài)特性：從原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，這就是直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介5.直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)整系統(tǒng)的組成（圖2.5.22）控制回路：速度環(huán)、電流環(huán)、觸發(fā)脈沖發(fā)生器等。主回路：可控硅整流放大器等。速度環(huán)：速度調(diào)節(jié)，它有好的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性。電流環(huán)：電流調(diào)節(jié)，它有加快響應(yīng)、啟動(dòng)、低頻穩(wěn)定等特性。觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生移相脈沖，使可控硅觸發(fā)角前移或后移?？煽毓枵鞣糯笃鳎赫?、放大、驅(qū)動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.5.6交流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介1.永磁交流同步伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理為了在電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，要求激磁電壓Uｆ和控制電壓Uｋ之間有90°的相位差，常用的方法有：2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.交流同步伺服電動(dòng)機(jī)的主要類型１）異步型異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)指的是交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，質(zhì)量小１／２，價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的１／３。缺點(diǎn)是不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍很廣的平滑調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵(lì)磁電流，因而電網(wǎng)功率因數(shù)變大。２）同步型同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)雖較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，但比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。它的定子與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，都在定子上裝有對(duì)稱三相繞組。3.交流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（１）無(wú)電刷和換向器，因工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。（２）定子繞組散熱比較方便。（３）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。（４）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)１）精度2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介２）矩頻特性３）過(guò)載能力４）加速性能5.交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合１）物料計(jì)量２）橫封裝置３）供送物料6.交流伺服電動(dòng)機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能比較與區(qū)別１）精度不同２）低頻不同３）矩頻不同４）過(guò)載不同５）運(yùn)行不同６）響應(yīng)不同2.5.7液壓傳動(dòng)控制技術(shù)簡(jiǎn)介1.液壓傳動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展歷程2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介第一次世界大戰(zhàn)（1914—1918）后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。第二次世界大戰(zhàn)（1941—1945）期間，30％的美國(guó)機(jī)床應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國(guó)家晚了20多年。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng)，1956年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。2.液壓傳動(dòng)控制技術(shù)的基本原理及應(yīng)用１）工作原理2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介２）應(yīng)用領(lǐng)域3.液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（１）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)（２）液壓控制系統(tǒng)2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介4.液壓系統(tǒng)的組成１）動(dòng)力元件２）執(zhí)行元件（１）液壓缸。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介（２）氣（液）壓馬達(dá)。３）液壓控制元件（１）方向控制閥。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介（２）流量控制閥。（３）壓力控制閥。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介（４）輔助元件。除了上述元件以外，液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件，這些元件包括壓力表、濾油器、冷卻器、管件、管路、管接頭、油箱、蓄能器和密封裝置等。（５）工作介質(zhì)。工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過(guò)油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。5.優(yōu)缺點(diǎn)１）液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)（１）體積小、質(zhì)量小，因此慣性力較小，當(dāng)突然過(guò)載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊，如圖2.5.41所示。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介（２）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)地自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。（３）換向容易，在不改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。（４）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制。（５）由于油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽命長(zhǎng)。（６）操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高。（７）容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。２）液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)（１）使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔。（２）對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高。（３）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平。（４）用油作工作介質(zhì)，工作面存在火災(zāi)隱患。（５）傳動(dòng)效率低。2.5.8氣動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)介1.氣動(dòng)技術(shù)基本知識(shí)2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介１）氣壓傳動(dòng)的定義氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)統(tǒng)稱為流體傳動(dòng)，都是利用有壓流體（液體或氣體）作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力或控制信號(hào)的一種傳動(dòng)方式。它們的基本工作原理是相似的，都是執(zhí)行元件在控制元件的控制下，將傳動(dòng)介質(zhì)（壓縮空氣或液壓油）的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制。２）氣動(dòng)控制裝置的特點(diǎn)（１）工作介質(zhì)是空氣，取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動(dòng)通道，用過(guò)后可將其隨時(shí)排入大氣中，不污染環(huán)境。（２）相對(duì)液壓傳動(dòng)而言，氣動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快，一般只需0.02～0.3ｓ就可達(dá)到工作壓力和速度。液壓油在管路中的流動(dòng)速度一般為1～5

ｍ/ｓ，氣體最小流速也大于10ｍ/ｓ，有時(shí)甚至達(dá)到音速，排氣時(shí)達(dá)到超音速。（３）氣體壓力具有較強(qiáng)的自保持能力，即使壓縮機(jī)停機(jī)，關(guān)閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個(gè)穩(wěn)定的壓力。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體通過(guò)自身的膨脹性來(lái)維持承載缸的壓力不變。（４）氣動(dòng)元件可靠性高、壽命長(zhǎng)。電氣元件可運(yùn)行百萬(wàn)次，而氣動(dòng)元件可運(yùn)行2000～4000萬(wàn)次。（５）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動(dòng)和控制優(yōu)越。（６）氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)方便、過(guò)載能自動(dòng)保護(hù)。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介３）氣動(dòng)系統(tǒng)的組成（１）氣源裝置。（２）空氣處理裝置。（３）控制元件。（４）邏輯元件。（５）執(zhí)行元件。（６）輔助元件。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介2.常用的氣動(dòng)模塊與元件１）氣壓發(fā)生裝置2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介２）空氣處理元件（１）空氣過(guò)濾器。（２）油霧分離器。（３）空氣干燥器。（４）油霧器。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介（５）調(diào)壓閥。（６）空氣處理裝置。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡(jiǎn)介３）氣動(dòng)執(zhí)行元件（１）單作用氣缸。2.5機(jī)電產(chǎn)品的典