《机械机电》PPT课件

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1、机电一体化执行元件机电一体化技术执行元件（驱动部件）是将各种形式的输入能量转换为机械能的转换部件。在机电一体化系统中,执行元件处于微电子控制系统与机械系统的连接部位。执行元件是机电一体化系统必不可少的部件。第一节执行元件的种类、特点及基本要求执行元件（驱动部件）是将各种形式的输入能量转换为机械能的转换部件。例如：电动机；电磁铁；继电器；液压缸；气缸；等……第一节执行元件的种类、特点及基本要求电能液压能电压能化学能等转换为机械能什么是执行元件？在机电一体化系统中，执行元件位于微电子控制系统与机械系统

2、的连接部位。第一节执行元件的种类、特点及基本要求微电子控制系统执行元件功率驱动能量转换机械系统它处于什么位置？机电一体化系统THECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGAUTOMATION,FUZHOUUNIVERSITY执行元件是机电一体化系统必不可少的部件。数控机床各坐标轴的运功、工作台的进给运动；第一节执行元件的种类、特点及基本要求例如：工业机器人手臂的升降、回转和伸缩等运动。等等……为什么重要？THECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGAUTO

3、MATION,FUZHOUUNIVERSITY根据使用能量的不同，执行元件可分为电动式、液动式和气动式。电动式：主要利用电磁力驱动机械运动机构运动。液动式：利用液压能驱动机械运动机构运动。气动式：利用气压能驱动机械运动机构运动。一、执行元件的种类及特点一、执行元件的种类及特点图3.1执行元件的种类电动机电磁铁及其它执行元件油缸液压马达与材料有关气缸气压马达双金属片形状记忆合金压电元件交流（AC）伺服电机直流（DC）伺服电机步进电机其它电动机电磁式气压式液压式其它（1）电气式执行元件电气式执行元件包

4、括：控制用电动机(步进电动机、DC和AC伺服电动机)、压电元件及电磁铁等。以电动机和电磁铁为最常用。对控制用电动机的性能要求：稳速运转性能，良好的加速、减速性能和伺服性能等动态性能，以及频繁使用时的适应性和便于维修性能。控制用电动机驱动系统可在指令器给定的指令位置定位停止。具有位置(或速度)反馈环节的叫闭环系统，没有位置与速度反馈环节的叫开环系统。（2）液压式执行元件液压式执行元件有：往复运动的油缸、回转油缸、液压马达等，其中油缸占绝大多数。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

5、，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）气压式执行元件具有代表性的气压执行元件有气缸、气压马达等。气压式执行元件用压缩空气作工作介质，其它方面与液压式执行元件无什么区别。气压驱动虽可得到较大的驱动力、行程和速度，但由于空气粘性差，具有可压缩性，故不能在定位精度较高的场合使用。一、执行元件的种类及特点瞬时输出功率大；过载能力差，特别是由于某种原因而卡住时，会引起烧毁，易受外部噪声影响。操作简便；编程容易；能实现

6、定位伺服；响应快、易与CPU相接；体积小、动力较大；无污染。表3.1.1电动式执行元件的特点及优缺点可使用商用电源；信号与动力的传送方向相同；有交流和直流之别，应注意电压之大小。特点优点缺点一、执行元件的种类及特点功率小，体积大，动作不够平稳；不易小型化；远距离传输困难；工作噪声大、难于伺服。气源方便、成本低；无泄漏污染；速度快、操作比较简单。表3.1.2气动式执行元件的特点及优缺点空气压力源的压力为5～7MPa；要求操作人员技术熟练。特点优点缺点一、执行元件的种类及特点设备难于小型化；液压源或液

7、压油要求（杂质、温度、油量、质量）严格；易泄漏且有污染。输出功率大，速度快，动作平稳，可实现定位伺服；易与CPU相接；相应快。表3.1.3液动式执行元件的特点及优缺点要求操作人员技术熟练；液压源压力为2～8MPa。特点优点缺点二、对执行元件的基本要求1、调速范围宽且有良好的稳定性，尤其是低速时的速度平稳性。2、负载特性硬，即使在低速时，也应有足够的负载能力。3、反应速度快。4、可频繁启﹑停及换向5、易于控制三、常用的控制用电机(1)常用的控制用电机分类伺服电机：将输入电压信号(按大小方向的不同)转

8、化为轴上角位移角速度输出。步进电机：将输入的脉冲电信号(脉冲数、脉冲频率)变换为输出的角位移和转速。直线电机：直接将电能转化为直线运动。4.2.3步进电机的种类分类：步进电动机的种类很多，按转矩产生的原理分：反应式（转子没激磁）和混合式（转子有激磁）；按转子的结构分：可变磁阻型（VR=VariableReluctanceType）、永磁型（PM=PermanentMagnetType）、混合型（HB=HybridType）；4.2.3直流伺服电动机及其驱动含义：直流伺服电动机是将控