機(jī)器人的基礎(chǔ)技術(shù)與制作

機(jī)電系統(tǒng)綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)邵建昂工程訓(xùn)練中心2007年2月課程的基本內(nèi)容:

第一章緒論3學(xué)時(shí)其次章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐3+6學(xué)時(shí)第三章氣動(dòng)限制設(shè)計(jì)與實(shí)踐6+3學(xué)時(shí)第四章電氣限制與設(shè)計(jì)6+6學(xué)時(shí)第五章PLC限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐12+6學(xué)時(shí)第六章機(jī)電系統(tǒng)總成設(shè)計(jì)與實(shí)踐6+9學(xué)時(shí)第一章緒論機(jī)電系統(tǒng)是由相互作用和依靠的若干組成部分安確定要求和性質(zhì)組合成的、具有特定功能的有機(jī)整體。1、機(jī)電系統(tǒng)的特征：集合性--機(jī)電系統(tǒng)是有很多不同功能單元的集合體。關(guān)聯(lián)性--機(jī)電系統(tǒng)各個(gè)組成部分之間是具有相互聯(lián)系和制約的單元。功能性--機(jī)電系統(tǒng)各部分具有特定的功能，系統(tǒng)總是具有確定的功能性和應(yīng)用性。環(huán)境適應(yīng)性—與環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，能適應(yīng)不同環(huán)境的工作要求。第一章緒論2、機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)提高機(jī)電系統(tǒng)的精度。提高機(jī)電系統(tǒng)功能。提高生產(chǎn)效率，降低成本。節(jié)約能源，降低消耗。提高平安性、牢靠性。提高操作性和運(yùn)用性。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減輕重量。降低價(jià)格。增加擴(kuò)展功能。第一章緒論3、機(jī)電系統(tǒng)組成—執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測裝置和限制裝置。機(jī)械單元。傳感器單元。限制單元。驅(qū)動(dòng)單元。動(dòng)力單元。執(zhí)行單元。接口單元。第一章緒論4、機(jī)電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的基本原則整體性原則。綜合性原則。科學(xué)性原則。機(jī)電系統(tǒng)工程是為了更好地達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，而對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息傳輸和限制機(jī)理等進(jìn)行理論分析和綜合設(shè)計(jì)的技術(shù)。機(jī)電系統(tǒng)工程在探討和處理任何技術(shù)性問題時(shí)都應(yīng)遵循以下原則：第一章緒論5、機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序確定機(jī)電系統(tǒng)的功能目標(biāo)。機(jī)電系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。機(jī)電系統(tǒng)單元的設(shè)計(jì)。接口單元的設(shè)計(jì)。機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案的評(píng)價(jià)。牢靠性和平安性復(fù)查。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必需對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)電系統(tǒng)工程進(jìn)行具體的分析，一般的設(shè)計(jì)程序是：其次章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐第三章氣動(dòng)限制設(shè)計(jì)與實(shí)踐第四章電氣限制與設(shè)計(jì)本章的主要內(nèi)容是以電動(dòng)機(jī)為限制對(duì)象，介紹繼電接觸器限制系統(tǒng)的工作原理、典型機(jī)械的電氣限制線路以及電氣限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。常用低壓電器電氣限制線路設(shè)計(jì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)限制試驗(yàn)4-1常用低壓電器常用低壓電器是構(gòu)成繼電接觸器限制系統(tǒng)的元器件，繼電接觸器限制系統(tǒng)主要有繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其限制方式是斷續(xù)的，所以又稱斷續(xù)限制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡潔、價(jià)格低廉、修理簡潔、抗干擾實(shí)力強(qiáng)等。缺點(diǎn)：接受固定接線方式，靈敏性差，工作頻率低，觸頭易損壞，牢靠性較差。4-1常用低壓電器

低壓電器：能手動(dòng)或自動(dòng)分合額定電壓在DC1200V、AC1500V及以下電路的基本電器元件或裝置。

按用途分以下幾類：配電電器----用于電能輸送和支配的電器；限制電器----用于各種限制電路和限制系統(tǒng)的電器；主令電器----用于發(fā)送限制指令的電器；執(zhí)行電器----用于完成某種動(dòng)作或傳送功能的電器；疼惜電器----用于對(duì)電路和電氣設(shè)備進(jìn)行平安疼惜的電器。4-1常用低壓電器--斷路器1、低壓斷路器：俗稱自動(dòng)空氣開關(guān)，用以接通和分?jǐn)嗾Ｘ?fù)載電流、電動(dòng)機(jī)工作電流和過載電流，還可以接通和分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>

用途：主要用在低壓配電線路中作為電源開關(guān)運(yùn)用，并對(duì)線路、電器設(shè)備及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行疼惜。三個(gè)基本部分組成：觸頭和滅弧系統(tǒng)；具有不同疼惜功能的各種脫扣器；操作機(jī)構(gòu)和自由脫扣器。4-1常用低壓電器--斷路器低壓斷路器選用原則：工作電壓和額定電流----分別不低于線路、設(shè)備的額定值；長延時(shí)脫扣器整定電流----大于等于線路的計(jì)算負(fù)載電流（1-1.1倍），不大于線路導(dǎo)體長期允許電流（0.8-1倍）；瞬時(shí)或短延時(shí)脫扣器整定電流----大于線路尖峰電流；短路通斷實(shí)力和短時(shí)耐受實(shí)力----不低于預(yù)期短路電流；靈敏系數(shù)校驗(yàn)----一般應(yīng)不小于2（靈敏系數(shù)為線路中最小短路電流和瞬時(shí)或短延時(shí)脫扣器整定電流之比）；分勵(lì)和欠壓脫扣器的參數(shù)確定----額定電壓應(yīng)等于線路額定電壓。具有不同疼惜功能的各種脫扣器；操作機(jī)構(gòu)和自由脫扣器。4-1常用低壓電器--熔斷器

熔斷器是一種當(dāng)電流超過規(guī)定值確定時(shí)間后，以它本身的熱量使熔體熔化而分?jǐn)嚯娐返碾娖?，它是一種利用熱效應(yīng)原理工作的電流疼惜電器。用途：主要用于低壓配電系統(tǒng)和限制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中作短路和過電流疼惜。組成：熔斷管（或座）熔斷體填料電部件等

4-1常用低壓電器--熔斷器

低壓熔斷器選用原則:額定電壓----不低于線路的正常額定值；額定電流----用于照明或電熱設(shè)備以及一般限制電路的熔斷器，額定電流一般依據(jù)線路的計(jì)算負(fù)載電流；用于疼惜電動(dòng)機(jī)的熔斷器，應(yīng)躲過電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流（1.5-3.5倍）。類型----全范圍熔斷器（g類）主要用作配電主干線路的短路疼惜和過電流疼惜；部分范圍熔斷器（a類）的作用主要用于照明線路和電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的疼惜。4-1常用低壓電器—接觸器

接觸器是一種適用于在低壓配電系統(tǒng)中遠(yuǎn)距離限制、頻繁操作交直流主電路及大容量限制電路的自動(dòng)限制開關(guān)電器。工作原理是利用電磁原理通過限制電路的限制和可動(dòng)銜鐵的運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)觸頭限制主電路的通斷。用途：主要用于自動(dòng)限制交直流電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、電容器組等，接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大容量的主觸頭及快速殲滅電弧的實(shí)力。組成：磁系統(tǒng)觸頭系統(tǒng)滅弧系統(tǒng)釋放彈簧機(jī)構(gòu)幫助觸頭及基座等4-1常用低壓電器—接觸器

接觸器選用原則:型式的確定----極數(shù)、電流種類等；主電路參數(shù)的確定----額定工作電壓、電流、額定通斷實(shí)力和耐受過載電流實(shí)力；限制電路參數(shù)和幫助電路參數(shù)的確定----線圈電壓、電流種類，幫助出頭的種類和數(shù)量；4-1常用低壓電器—熱繼電器

熱繼電器是一種利用電流熱效應(yīng)原理工作的電器，具有與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性。

用途：主要與接觸器協(xié)作運(yùn)用，用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過電流和斷相疼惜。安裝方式有：“L”獨(dú)立安裝；“G”標(biāo)準(zhǔn)軌道安裝；“Z”組合式安裝（干脆掛接在與其配套的接觸器上）；“G+Z”；“G+L”。4-1常用低壓電器—熱繼電器熱繼電器選用原則:型式的確定----依據(jù)實(shí)際安裝狀況選擇；額定電流----依據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流選擇，或略小；整定電流范圍----中間值略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。4-1常用低壓電器—繼電器

繼電器是一種利用各種物理量的變更，將電量或非電量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁力（有觸頭式）或使輸出狀態(tài)發(fā)生階躍變更（無觸頭式），從而通過其觸頭或突變量促使在同一電路或另一電路中的其它器件或裝置動(dòng)作的一種限制元件。不論各種繼電器的動(dòng)作原理、結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)用場合如何千變?nèi)f化，都具備兩個(gè)基本機(jī)構(gòu)：能反應(yīng)外界輸入信號(hào)的相應(yīng)的感應(yīng)機(jī)構(gòu)；對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”“斷”限制的相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4-1常用低壓電器—繼電器幾類常用的繼電器：

電磁式繼電器----交、直流繼電器，電壓、電流繼電器，中間繼電器等，反映的是電信號(hào)，線圈得電后產(chǎn)生的電磁力帶動(dòng)觸頭，實(shí)現(xiàn)電路的“通”“斷”限制。時(shí)間繼電器----有電磁式、機(jī)械空氣阻尼式、電動(dòng)機(jī)式、雙金屬片式、電子式、可編程式和數(shù)字式等，它是一種利用各種方式實(shí)現(xiàn)觸頭延時(shí)接通或斷開的自動(dòng)限制電器，主要用于各種電氣疼惜及自動(dòng)裝置中。溫度繼電器----有雙金屬片式和熱敏電阻式兩種，其工作原理與熱繼電器相像，廣泛用于電動(dòng)機(jī)繞組、大功率晶體管等的過酷疼惜。固體繼電器----是一種無觸頭開關(guān)器件，主要利用信號(hào)光電耦合方式。直流固體繼電器的開關(guān)元件是功率晶體管；溝通固體繼電器的開關(guān)元件是可控硅。4-1常用低壓電器—限制按鈕限制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡潔，應(yīng)用特殊廣泛的主令電器。限制按鈕的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為一般撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式及鑰匙式等。一般接受積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成；通常有一對(duì)常閉觸頭和常開觸頭，可通過串聯(lián)增加觸頭。為避開誤操作，通常將按鈕帽做成不同的顏色，以示區(qū)分，其顏色有紅、綠、黃、白、藍(lán)、黑等。一般紅色表示停止按鈕，綠色表示啟動(dòng)按鈕等。4-1常用低壓電器—轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式，限制多回路的主令電器。作用：廣泛應(yīng)用于各種配電裝置的第納原隔離、電路轉(zhuǎn)換、電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)距離限制等。組成：轉(zhuǎn)換開關(guān)一般接受組合組合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由操作機(jī)構(gòu)、定位系統(tǒng)、限位系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、面板及手柄等組成。4-1常用低壓電器—行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來發(fā)出限制指令的主令開關(guān)。作用：廣泛應(yīng)用于限制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種限制器件。組成：其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，基本結(jié)構(gòu)分為三個(gè)主要部分：擺桿（操作機(jī)構(gòu)）、觸頭系統(tǒng)和外殼。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)電氣限制線路是把各種有觸頭的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等電氣元件，用導(dǎo)線按確定的方式連接起來組成的限制線路。作用：實(shí)現(xiàn)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)等運(yùn)行性能的限制；實(shí)現(xiàn)對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的疼惜；滿足生產(chǎn)工藝要求；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。特點(diǎn)：線路簡潔，便于駕馭；設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)整、修理便利；價(jià)格低廉，運(yùn)行牢靠。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--遵循原則在電氣限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，通常應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：最大限度滿足生產(chǎn)過程工藝對(duì)電氣限制的要求，這是電氣設(shè)計(jì)的依據(jù)。在滿足限制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡潔、經(jīng)濟(jì)；不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)，要從工藝要求、好用性、制造成本、運(yùn)用修理便利等各方面協(xié)調(diào)處理。正確、合理地選用電器元件，確保平安、牢靠。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--一般程序電氣限制設(shè)計(jì)的一般程序：1、擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。簡要說明所設(shè)計(jì)任務(wù)的用途、工藝過程、動(dòng)作要求、傳動(dòng)參數(shù)、工作條件等，還應(yīng)說明以下主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及要求：電氣傳動(dòng)基本特性要求、自動(dòng)化程度要求及限制精度；目標(biāo)成本與經(jīng)費(fèi)限額；設(shè)備布局、安裝要求，限制柜和操作臺(tái)的布置、照明、信號(hào)指示、報(bào)警方式等。工期、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方式。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--一般程序電氣限制設(shè)計(jì)的一般程序：2、選擇拖動(dòng)方案與限制方式。電力拖動(dòng)方案與限制方式的確定是設(shè)計(jì)的重要部分，最主要的就是電動(dòng)機(jī)的選型。3、設(shè)計(jì)電氣限制原理圖、選用元器件、編制元器件書目清單。4、設(shè)計(jì)電氣施工圖，并以此為依據(jù)編制各種材料清單。5、編寫設(shè)計(jì)說明書。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--基本步驟電氣限制原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟如下：據(jù)選定的限制方案及方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖，擬定各部分的主要技術(shù)要求和技術(shù)參數(shù)。依據(jù)各部分的要求，設(shè)計(jì)電氣原理圖及各個(gè)部分的單元電路，對(duì)每一部分的設(shè)計(jì)總是按主電路→限制電路→連鎖與疼惜→總體檢查的依次進(jìn)行，經(jīng)反復(fù)修改與完善，完成設(shè)計(jì)。按系統(tǒng)框圖結(jié)構(gòu)將各部分連成一個(gè)整體，繪制系統(tǒng)原理圖。選定故障點(diǎn)并進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算，確定相應(yīng)的參數(shù)。依據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)正確選用電器元件，制定元器件規(guī)格、型號(hào)書目清單。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--國家標(biāo)準(zhǔn)我國電氣設(shè)備有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：《電氣簡圖用圖形符號(hào)》GB/T4728

《電氣技術(shù)用文件的編制》GB/T6988《電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則》GB/T7159-1987

4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--國家標(biāo)準(zhǔn)4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--國家標(biāo)準(zhǔn)4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--原理圖電氣原理圖是依據(jù)工作原理而繪制的，具有結(jié)構(gòu)簡潔，層次分明，便于探討和分析電路原理等優(yōu)點(diǎn)。繪制電氣原理圖應(yīng)遵循以下原則：1、電氣限制線路可分為主電路和限制電路。主電路包括從電源到電動(dòng)機(jī)或線路末端的電路，使工作電流的通路部分。限制電路一般有按鈕，接觸器，以及各種繼電器的線圈及其幫助觸頭、熱繼電器、限制開關(guān)電器的幫助觸頭、限制變壓器等組成，包括信號(hào)回路及疼惜回路等。主電路一般排在圖面的左面或上面；限制電路或幫助電路排在右面或主電路的下面；元器件書目表排在標(biāo)題欄上方，按倒置依次編寫。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--原理圖繪制電氣原理圖應(yīng)遵循以下原則：2、全部電器元件的圖形，文字符號(hào)必需按前述方法統(tǒng)一標(biāo)號(hào)。主電路標(biāo)號(hào)一般由文字符號(hào)和數(shù)字組成。文字符號(hào)用以標(biāo)明主電路中的元件或線路的主要特征，數(shù)字標(biāo)號(hào)用以區(qū)分電路的不同線段。3、為了表達(dá)清晰，同一電器元件的各部件可以不畫在一起，但需用同一文字符號(hào)標(biāo)出。4、全部按鈕、觸頭等均按操作前、電路未帶電的原始狀態(tài)畫出。5、限制電路原則上依據(jù)動(dòng)作先后依次排列，自左至右、自上而下按行一次繪出。一般以水平繪制為宜，并應(yīng)做到布局合理、排列勻整、圖面清晰、便于看圖。6、原理圖上應(yīng)盡可能削減線條和避開線條的交叉。各導(dǎo)線之間有電的聯(lián)系時(shí)，在導(dǎo)線的交叉處畫一個(gè)實(shí)心圓點(diǎn)。依據(jù)圖面布置的須要，可以將圖形符號(hào)旋轉(zhuǎn)90或180度，圖面可以水平布置，或者垂直地布置。7、電器元件的數(shù)據(jù)和型號(hào)，一般用小號(hào)字體注在電器代號(hào)旁邊，導(dǎo)線用截面標(biāo)注。8、對(duì)于困難的電氣原理圖，應(yīng)對(duì)圖面進(jìn)行區(qū)域劃分或電路編號(hào)。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)--原理圖電氣原理圖版面示例：4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)—安裝圖電氣安裝接線圖是用于電氣設(shè)備和電器元件的安裝、配線或檢修電器故障。1、圖中標(biāo)出各元件之間的關(guān)系、接線狀況及相對(duì)安裝與敷設(shè)位置等；2、對(duì)某些較為困難的電氣設(shè)備，電氣安裝板上元件較多時(shí)，還應(yīng)畫出各安裝板的接線圖和端子功能圖等。4-2電氣限制線路設(shè)計(jì)—安裝圖繪制電氣安裝接線圖應(yīng)遵循以下原則：1、電器元件的圖形、文字符號(hào)應(yīng)與電氣原理圖標(biāo)注一樣。同一電器元件各部件必需畫在一起。各電器元件的位置，應(yīng)與實(shí)際安裝位置一樣。2、不在同一安裝板或限制柜上的電器元件的電氣連接應(yīng)通過端子排連接，并依據(jù)電氣原理圖的接線編號(hào)連接。

3、走向相同的多根導(dǎo)線可用單線或線束