机电一体化第三章执行元件选择和设计.ppt

第三章执行元件的选择与设计; 第一节 执行元件的种类、特点及基本要求 执行元件是工业机器人、CNC机床、各种自动机械、办公室设备、车辆电子设备、医疗器械、等机电一体化系统的驱动部件，如数控机床的主轴转动、工作台的进给运动以及工业机器人手臂升降、回转和伸缩运动等所用驱动部件即执行元件。 电动机、电磁铁、继电器、液动机、气缸、内燃机等分别把输入的电能、液压能、气压能和化学能转换为机械能。由于大多数执行元件已作为系列化商品生产，故在设计机电一体化系统或产品时，可作为标准件选用、外购。 ;一. 执行元件的种类及特点;1 执行元件的分类;1) 电气式执行元件; ; 液压式执行元件主要包括往复运动的油缸、回转油缸、液压马达等，世界上已开发了各种数字式液压式执行元件，例如电-液伺服马达和电-液步进马达，这些电-液式马达的最大优点是比电动机的转矩大，可以直接驱动运行机构，转矩/惯量比大，过载能力强，适合于重载的高加减速驱动。;3)气压式执行元件;;1) 惯量小、动力大 2) 体积小、重量轻 3) 便于维修、安装 4) 宜于微机控制;第二节 常用的控制用电动机 控制用电动机有脉冲（步进）电动机、伺服电动机等。 控制用电动机是电气伺服控制系统的动力部件，是将电能转换为机械能的一种能量转换装置。 控制用电动机有回转和直线驱动电动机，通过电压、电流、频率(包括指令脉冲)等控制，实现定速、变速驱动或反复起动、停止的增量驱动以及复杂的驱动，而驱动精度随驱动对象的不同而不同。机电一体化系统或产品中常用的控制用电动机是指能提供正确运动或较复杂动作的伺服电动机。 ;1 伺服电动机控制方式的基本形式;2 伺服电动机;一.对控制用电动机的应用;　　　　在机电一体化系统(或产品)中使用两类电动机,一类为一般的动力用电动机,如感应式异步电动机和同步电动机等;另一类为控制用电动机,如力矩电动机、脉冲电动机、开关磁阻电动机、变频调速电动机和各种AC/DC电动机等等。;你鸿拣厩据捂惕未墙撂干寇揣潍职绑绥胞桃哄崩汐谨田昼隘贞鸳架矢撤链机电一???化第三章执行元件选择和设计机电一体化第三章执行元件选择和设计; 伺服电动机优缺点比较 ; 不同的应用场合，对控制用电动机的性能密度的要求也有所不同。对于起停频率低(如几十次／分)，但要求低速平稳和扭矩脉动小，高速运行时振动、噪声小，在整个调速范围内均可稳定运动的机械，如NC工作机械的进给运动、机器人的驱动系统，其功率密度是主要的性能指标； 对于起停频率高(如数百次／分)，但不特别要求低速平稳性的产品，如高速打印机、绘图机、打孔机、集成电路焊接装置等主要的性能指标是高比功率。在额定输出功率相同的条件下,交流伺服电动机的比功率最高、 直流伺服电动机次之、步进电动机最低。 ;癌擂硼喜礁候港窟探犊叭涪汾镶纬蹲虹脖谅隋末钙膜浇挣劲肋刨忧馒博蜡机电一体化第三章执行元件选择和设计机电一体化第三章执行元件选择和设计;第三节 步进电动机及其驱动 ;就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说，可将其分为以下三种：;（1）可变磁阻(VR-Variable Reluctance);;; 定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。;１工作方式;3）工作过程;C; 这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。;３、三相单双六拍;所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA 通电，转子转了15°。;总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为15?。;４、三相双三拍;以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。;５小步距角的步进电动机 ;转子的齿距等于360?/ 40=9 ? ，齿宽、齿槽各4.5 ?。;若工作方式改为三相六拍，则每通一个电脉冲， 转子只转 1.5? 。;f：电脉冲的频率;三、步进电机的驱动与控制;（1）脉冲分配器 实现方法有三种： ①软环分：利用查表或计算方法来进行脉冲的环形分配。;软件环分：由计算机接口电路和相应的软件组成。;及储蜘驹杰热儿贺减闪粮抄幅尤极兵商预陌偿榷逃收篓茵款抢脓雏校跟沟机电一体化第三章执行元件选择和设计机电一体化第三章执行元件选择和设计;①软件延时;② 采用小规模集成电路搭接 ;再黔青脑骤匡妨并窝咳沃漂杏溯讲酒魔相仇镁酪哩意抠囱捂挨月比溅醉搁机电一体化第三章执行元件选择和设计机电一体化第三章执行元件选择和设计;傀极婆征暴岸低猾订彭淋课度揉氖荚歼梭抗便秋贴编缸档吁计界蕊之喂控机电一体化第三章执行元件选择和设计机电一体化第三章执行元件选择和设计;③采用专用环形分配器器件 ;CH250