《電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理》課件

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，它將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于閥門、風(fēng)機(jī)、水泵、閘門等設(shè)備的控制，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。什么是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制系統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，可將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)作。執(zhí)行指令電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門、風(fēng)門等設(shè)備的精確控制。調(diào)節(jié)流程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可用于調(diào)節(jié)流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成部分電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心部件，提供動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)種類繁多，如直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)等。選擇合適的電機(jī)類型取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能要求。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所需的線性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、滾珠絲桿傳動(dòng)等，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同的傳動(dòng)方式。控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用于控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括速度、方向、位置等，確保執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照指令執(zhí)行動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)可以是簡單的開關(guān)控制，也可以是復(fù)雜的PLC或計(jì)算機(jī)控制。反饋裝置反饋裝置用來將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置或狀態(tài)信息反饋給控制系統(tǒng)，以便控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和校正，實(shí)現(xiàn)精確控制。反饋裝置可以是位置傳感器、速度傳感器等。電動(dòng)機(jī)的工作原理1電磁感應(yīng)電流通過線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)與磁鐵相互作用產(chǎn)生力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。2能量轉(zhuǎn)換電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行。3控制方式通過控制電流大小和方向，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子上有磁場(chǎng)線圈，轉(zhuǎn)子上有繞組，當(dāng)電流流經(jīng)繞組時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)原理，當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種電氣設(shè)備中，例如汽車、空調(diào)、洗衣機(jī)、風(fēng)機(jī)等。交流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)交流電動(dòng)機(jī)的工作原理基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生力矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。定子結(jié)構(gòu)定子由定子鐵芯、定子繞組、定子外殼組成，定子繞組通入交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子軸組成，轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成電磁力矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。種類交流電動(dòng)機(jī)分為同步電機(jī)和異步電機(jī)，異步電機(jī)應(yīng)用更加廣泛。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。精確控制步進(jìn)電機(jī)可以精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定角度。應(yīng)用場(chǎng)景步進(jìn)電機(jī)常用于需要精確控制位置的應(yīng)用場(chǎng)景，例如打印機(jī)、數(shù)控機(jī)床等。伺服電機(jī)高精度控制伺服電機(jī)能精確控制轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。閉環(huán)控制伺服電機(jī)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，反饋信號(hào)與目標(biāo)值比較，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制?？焖夙憫?yīng)伺服電機(jī)具有快速響應(yīng)能力，能夠快速啟動(dòng)、停止和改變轉(zhuǎn)速。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。它可以改變轉(zhuǎn)速和扭矩，用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制。螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)大扭矩輸出，適用于高負(fù)載和精密控制。它可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。滾珠絲桿傳動(dòng)滾珠絲桿傳動(dòng)效率高，精度高，用于精密控制和高負(fù)載。它可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的精確控制。齒輪傳動(dòng)11.傳動(dòng)效率高齒輪傳動(dòng)是常用的機(jī)械傳動(dòng)方式之一，其效率很高，一般可達(dá)到95%以上。22.扭矩大齒輪傳動(dòng)可以承受較大的扭矩，適合用于高負(fù)荷的工作環(huán)境。33.結(jié)構(gòu)緊湊齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，適合用于空間有限的場(chǎng)合。44.傳動(dòng)比準(zhǔn)確齒輪傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)精確的傳動(dòng)比，適合用于需要精確控制速度和位置的場(chǎng)合。螺旋傳動(dòng)工作原理螺旋傳動(dòng)使用螺旋副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，用于提升、下降或旋轉(zhuǎn)負(fù)載。優(yōu)勢(shì)螺旋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)效率高，可實(shí)現(xiàn)高精度定位。應(yīng)用場(chǎng)景廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)械手、機(jī)器人等領(lǐng)域。滾珠絲桿傳動(dòng)高精度傳動(dòng)滾珠絲桿傳動(dòng)利用滾珠在絲桿和螺母之間滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。滾珠絲桿傳動(dòng)具有高精度、低摩擦、低噪音的特點(diǎn)，可用于需要高精度定位的場(chǎng)合。高效率傳動(dòng)滾珠絲桿傳動(dòng)效率高，可以減少能量損耗，提高傳動(dòng)效率。滾珠絲桿傳動(dòng)具有較大的承載能力，可以承受較大的負(fù)載。易于維護(hù)滾珠絲桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)保養(yǎng)，使用壽命長，可降低維護(hù)成本。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式開環(huán)控制開環(huán)控制系統(tǒng)不需要反饋信號(hào)。它根據(jù)輸入信號(hào)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。開環(huán)控制系統(tǒng)簡單易行，但控制精度較低。閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)通過反饋信號(hào)來調(diào)整控制指令。它可以提高控制精度，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。開環(huán)控制開環(huán)控制概述開環(huán)控制系統(tǒng)中，控制信號(hào)不依賴于被控對(duì)象的輸出信息。它通過預(yù)先設(shè)置的控制指令來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，無法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制信號(hào)。閉環(huán)控制反饋信號(hào)閉環(huán)控制系統(tǒng)使用傳感器監(jiān)測(cè)輸出變量。反饋信號(hào)用于比較目標(biāo)值，形成偏差信號(hào)。偏差信號(hào)用于調(diào)整控制信號(hào)?？刂凭乳]環(huán)控制提供更高的控制精度，因?yàn)榉答佇盘?hào)可以用來修正誤差。穩(wěn)定性閉環(huán)控制系統(tǒng)可以抑制干擾和噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)額定功率電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)消耗的功率，單位為瓦特(W)。額定扭矩電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠輸出的最大扭矩，單位為牛米(Nm)。額定轉(zhuǎn)速電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在額定負(fù)載下能夠達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)。額定功率額定功率是指電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在額定工作條件下所能輸出的最大功率。功率的大小取決于電動(dòng)機(jī)的類型和尺寸。一般來說，功率越大，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的扭矩越大，速度越快，負(fù)載能力越強(qiáng)。額定扭矩定義電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在額定工作條件下所能輸出的最大扭矩單位牛米(Nm)影響因素電動(dòng)機(jī)功率、減速比、負(fù)載類型應(yīng)用選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的扭矩需求選擇合適的額定扭矩額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速是指電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在額定負(fù)載下所能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速。它通常以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)為單位表示。10RPM低速100RPM中速1000RPM高速10000RPM超高速電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)自動(dòng)化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，如閥門控制、機(jī)械手、輸送帶等。它們能實(shí)現(xiàn)精確的控制和調(diào)節(jié)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)械手電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械手的關(guān)節(jié)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和操作，在工業(yè)生產(chǎn)、科研和醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。機(jī)器人機(jī)器人廣泛應(yīng)用于制造、物流、服務(wù)等領(lǐng)域，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為其提供精準(zhǔn)的動(dòng)作控制和靈活性，提高機(jī)器人的操作效率和安全性。家用電器電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等家用電器中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，控制其運(yùn)行和調(diào)節(jié)其性能，方便人們生活。工業(yè)自動(dòng)化提高生產(chǎn)效率電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可自動(dòng)控制生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)速度和產(chǎn)量。提升產(chǎn)品質(zhì)量精確控制生產(chǎn)參數(shù)，降低人為失誤，提升產(chǎn)品一致性和質(zhì)量。降低生產(chǎn)成本減少人工投入，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。改善工作環(huán)境自動(dòng)化生產(chǎn)線減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。機(jī)械手機(jī)械手是一種可編程的多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，用于執(zhí)行各種任務(wù)，例如搬運(yùn)、焊接、噴漆和裝配。它們通常用于危險(xiǎn)、重復(fù)或需要高精度的任務(wù)，提高生產(chǎn)效率和安全性。機(jī)械手廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化，尤其是在汽車制造、電子制造和物流等領(lǐng)域。它們可通過編程執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，并且能夠與其他設(shè)備集成，例如傳感器和控制系統(tǒng)。機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人主要用于自動(dòng)化生產(chǎn)流程，例如焊接、噴漆、組裝和搬運(yùn)。醫(yī)療機(jī)器人醫(yī)療機(jī)器人協(xié)助外科醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)，提高精確度和安全性，也用于康復(fù)和護(hù)理。服務(wù)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人提供各種服務(wù)，例如清潔、保安、陪伴和教育，改善人類生活質(zhì)量。家用電器洗衣機(jī)洗衣機(jī)使用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制進(jìn)水、排水、脫水等動(dòng)作，確保洗滌過程高效穩(wěn)定。冰箱冰箱壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等部件需要電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制溫度、濕度，保證食物的保鮮。洗碗機(jī)洗碗機(jī)使用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制水流、噴灑、加熱等功能，提供便捷的洗碗體驗(yàn)。汽車行業(yè)自動(dòng)駕駛電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和懸掛等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制氣門、噴油器和進(jìn)氣系統(tǒng)，優(yōu)化燃油效率和性能。座椅調(diào)節(jié)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供舒適的座椅位置調(diào)整，方便駕駛員和乘客。車窗升降電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車窗的自動(dòng)升降，提高舒適度和安全性。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)智能化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與智能控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能調(diào)節(jié)。高效化提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的效率，降低能耗，提升工作效率。集成化將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳感器、控制系統(tǒng)等集成，實(shí)現(xiàn)功能模塊化。小型化減小電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積和重量，滿足空間限制和便攜需求。智能化11.自動(dòng)控制通過傳感器收集數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。22.自診斷能夠自動(dòng)識(shí)別故障，并進(jìn)行故障診斷和報(bào)警，提高維護(hù)效率。33.人機(jī)交互支持遠(yuǎn)程操控，使用戶可以通過手機(jī)、電腦等設(shè)備方便地進(jìn)行操作。44.數(shù)據(jù)分析收集運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為改進(jìn)性能和提高效率提供參考。高效化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高效化主要體現(xiàn)在以下方面：節(jié)能減排，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造工藝，降低能耗，減少環(huán)境污染。提高運(yùn)行效率，通過采用先進(jìn)的控制技術(shù)和材料，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，提高精度和穩(wěn)定性。集成化多功能集成集成化設(shè)計(jì)將多個(gè)功能模塊整合到一個(gè)緊湊的單元中，例如，將電機(jī)、齒輪、傳感器和控制器集成在一個(gè)模塊中。簡化連接集成化簡化了連接和安裝，減少了布線和連接需求，提高了系統(tǒng)可靠性。應(yīng)用范圍更