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第一章 典型机电系统介绍 1） 弧焊机器人 机器人是典型的机电系统，是机构学、仿生学、电子学、控制技术、计算机技术高度发展的综合成果。 工业机器人一般有执行系统、驱动系统、控制系统、和人工智能系统组成，可分为四种基本形式，即直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式机器人。 机器人关节驱动分伺服和非伺服两种。 三种反馈：?为止反馈 ?力矩反馈 ?速度反馈 超声波工业自动清洗机 超声波发生器产生的高于20KHZ超音频电信号 超音波清洗具有以下特点： A超音波清洗对高质要求、不规则大面积、夹缝、细孔、沟槽之类的表面有特效。 B 清洗效率高 柔性制造系统（FMS） FMS的柔性的含义有以下几点： A 能在同一时间内加工多种零件。 B 能在系统中个别机床发生故障的情况下，维持正常生产。 C 具有无人照看、自动运行的能力。 检验工序有在线和离线两种 为了高效的运行FMS，必须根据零件的类型、批量大小、交货期要求制订生产计划，也称作业计划，一般作业计划的制定可通过人工筹划或计算机仿真的方式来实现。 采用FMS可以综合考虑制造过程的最优化，改进调度计划和库存管理，这样及提高了设备利用率，又可使制造过程中在制品数量压缩到最低程度。 总体设计 机械电子工程所研究的对象是机电系统，也就是机电结合的产物。 其有四个特性： 1 整体性 2 关联性 3 功能性 4 环境适应性 机电系统的设计和制造应该满足标准化、系列化、通用化的要求。 物质环境的适应行要求机电系统具有抗干扰能力、电磁屏蔽和兼容、通风散热等。 总体设计步骤：a 计划合同阶段 b 前期工作阶段 c 总体方案设计阶段 机电系统设计一般分为四个阶段进行，即总体设计、部件子系统设计、样机试制、最后经过小批量试制，经过用户不断地反馈和改进计划，以达到定型设计效果。 机电系统的基本组成 机电系统中常见的子系统有如下几种： A动力系统 B执行系统 C传动系统 D操纵系统 E检测系统 D信息处理和控制系统 机电系统的主要参数和指标 1运动参数：如速度、加速度、转速、调速范围、行程和运动轨迹等 2动力参数：如电机功率、伺服电机额定转矩、液压缸或气压缸、牵引力等 3规格参数：如加工零件尺寸范围或测量范围、示值范围等 4可靠性和安装性参数：各种可靠性指标、强度、刚度、电压、电流的极限值和额定值等 技术指标主要是指精度和分辨率 总体方案设计的基本原则：a满足精度的设计原则 b满足强度的设计原则 机电系统分析与评估 机电系统分析与评估的方法有：a力学分析 b机电模拟法 c传递函数法 力学分析法：分析和计算系统的最低固有频率和振形 机电模拟法：机械系统和电路系统具有相似性，这使得对机械系统的研究可以转化为电路系统的研究。 机电模拟法是分析机电系统的一种有效方法，有助于不同学科间理论和分析的相互补充和见解。 函数传递法：在复数域中对机电系统进行分析的，通过拉式变换求解系统的线性常微分方程 机械电子学（Mechatronits） 整体优化：是综合考虑功能、技术、经济和使用等因素后，设计出满意的机电系统。 伺服机械及控制系统 伺服机械传动系统是采用伺服电机驱动的机械传动系统，其中的机械传动装置称为“私服机械传动装置”。它的作用是传递转矩和转速。 伺服机械传动系统的设计内容，主要是根据工作载荷，选择传动机构和分配传动比，并应作精度估算等分析。 私服传动系统高难度包括私服刚度和传动机构刚度两部分。传动机构刚度又分成扭转刚度和纵向刚度两部风。 伺服刚度是指伺服电机输出轴上施加的负载转矩与其引起的输出轴角位移之比。 感应同步器的工作原理：感应同步器在工作时，如果在其中一种绕组上通以交流激励电压，由于电磁耦合，在另一种绕组上就产生感应电动势。该电动势随定尺和滑尺（对长感应同步器而言）的相对位置不同呈正弦、余弦函数变化。通过对正弦、余弦函数变化的感应电动势信号的检测处理，便可测量出直线位移量（对长感应同步器而言）。 感应同步器的工作方式分为：a鉴相工作方式 b鉴幅工作方式 直流伺服电机的控制：a简单的稳速控制系统 b锁频锁相高精度稳速控制系统 交流电机的转速公式：n=60f/p(1-s)=(1-s)n0 S ——————— 电机的转差率； F1 ———————电机的供电频率； P ———————电机的极对数； n0 ———————电机的同步转速； 简单的稳速控制系统原理图 p109 锁频锁相稳速系统原理方框图 步进电机的驱动 步进电机是一种将脉冲信号转换成相应角位移或线位移的执行电机。 步进电机驱动系统由脉冲信号产生电路、脉冲分配电路和功率驱动