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机电一体化体系的功用构成和构成要素

2017-04-28 13:46分类:机械维修 阅读:

 

一、机电一体化体系的功用构成:
工程体系是人为了改造天然、进行物质出产而发明出来的一种人工体系,其意图是对输入的物质、能量和信息进行预定的改换、传递和保留。因而,工程体系的意图功用均可用三种主功用及其复合标明。
商品的意图功用是经过其内部功用来结束的。机电一体化体系要结束其意图功用,一般需具有物种内部功用,即主功用、动力功用、计测功用、操控功用和构造功用。其间,主功用是结束体系意图功用直接必需的功用。

图1 机电一体化体系构成
下图标了解CNC机床的内部功用构成。切削加工是数控机床的主功用,是结束其意图功用所必需的,“运用电源输入的电能,在操控设备及操控程序的效果下,经过刀架主轴将输入的毛坯加工成所恳求的工件”。电源经过电机驱动机床,向机床供应动力,来结束动力功用。

图2 CNC机床的内部功用构成
二、机电一体化体系的构成要素:
一个典型的机电一体化体系,应包含以下几个根柢要素:机械本体、动力与驱动有些、施行安排、传感测验有些、操控及信息处理有些。咱们将这些有些概括为:构造构成要素、动力构成要素、运动构成要素、感知构成要素、智能构成要素;这些构成要素内部及其之间,构成经过接口耦合来结束运动传递、信息操控、能量改换等有机交融的一个无缺体系。
1、机械本体
机电一体化体系的机械本体包含:机身、构造、联接等。因为机电一体化商品技能功用、水平缓功用的行进,机械本体要在机械构造、资料、加工技能性以及几许规范等方面习气商品高功率、多功用、高牢靠性和节能、小型、轻量、漂亮等恳求。
2、动力与驱动
动力有些是依照体系操控恳求,为体系供应能量和动力使体系正常作业。竭尽或许小的动力输入取得尽或许大的功用输出,是机电一体化商品的显着特征之一。
驱动有些是在操控信息效果下供应动力,驱动各施行安排结束各种动作和功用。机电一体化系一同方面恳求驱动的高功率和活络照应特性,一同恳求对水、油、温度、尘土等外部环境的习气性和牢靠性。因为电力电子技能的高度翻开,高功用的步进驱动、直流伺服和沟通伺服驱动办法很多运用于机电一体体系。
3、传感测验有些
对体系作业中所需求的自身和外界环境的各种参数及状况进行查看,成为可辨认信号,传输到信息处理单元,经过火析、处理后发作相应的操控信息。其功用一般由专门的传感器及改换电路结束。
4、施行安排
依据操控信息和指令,结束恳求的动作。施行安排是运动部件,一般选用机械、电磁、电液等安排。依据机电一体化体系的匹配性恳求,需求思考改进体系的动、静态功用,如行进刚性、减小分量和恰当的阻尼,应尽量思考组件化、规范化和系列化,行进体系全体牢靠性等。
5、操控及信息单元
将来自各传感器的查看信息和外部输入指令进公会集、贮存、剖析、加工,依据信息处理效果,依照必定的程序和节奏宣告相应的指令,操控悉数体系有意图地作业。一般由核算机、可编程操控器(plc)、数控设备以及逻辑电路、A/D与D/A改换、I/O(输入输出)接口和核算机外部设备等构成。机电一体化体系对操控和信息处理单元的根柢恳求是:行进信息处理速度,行进牢靠性,增强抗搅扰才干以及完善体系自确诊功用,结束信息处理智能化。
以上这五有些咱们一般称为机电一体化的五大构成要素。在机电一体化体系中的这些单元和它们各自内部各环节之间都遵照接口耦合、运动传递、信息操控、能量改换的准则;咱们称它们为四大准则。
6、接口耦合、能量改换
(1)改换 两个需求进行信息沟通和传输的环节之间,因为信息的办法纷歧样(数字量与仿照量、串行码与并行码、接连脉冲与序列脉冲等等),无法直接结束信息或能量的沟通,需求经过接口结束信息或能量的一同。
(2)拓宽 在两个信号强度相差悬殊的环节间,经接口拓宽,抵达能量的匹配。
(3)耦合 改换和拓宽后的信号在环节间能牢靠、活络、精确地沟通,有必要遵照一同的时序、信号格局和逻辑规范。接口具有确保信息的逻辑操控功用,使信息按规矩办法进行传递。
(4)能量改换 包含了施行器、驱动器。触及到纷歧样类型能量间的最优改换办法与原理。
7、信息操控
在体系中,所谓智能构成要素的体系操控单元,在软、硬件确实保下,结束数据搜集、剖析 、区别、抉择计划,以抵达信息操控的意图。关于智能化程度高的体系,还包含了常识获取、推理及常识自学习等以常识驱动为主的信息操控。
8、运动传递
运动传递是指运动各构成环节之间的纷歧样类型运动的改换与传输,如:位移改换、速度改换 、加快度改换及直线运动和旋转运动改换等。运动传递还包含以运动操控为意图的运动优化计划, 意图是行进体系的伺服功用。
例如,咱们往常运用的全主动照相机即是典型的机电一体化商品,其内部装有测光测距传感器,测得的信号由微处理器进行处理,依据信息处理效果操控微型电动机,由微型电动机驱动快门、变焦及卷片倒片安排,从测光、测距、调光、调焦、曝光到卷片、倒片、亮光及其它附件的操控都结束了主动化。
又如,轿车上广泛运用的发起机燃油喷发操控体系也是典型的机电一体化体系。散布在发起机上的空气流量计、水温传感器、节气门方位传感器、曲轴方位传感器、进气歧管必定压力传感器、爆燃传感器、氧传感器等接连不断地查看发起机的作业状况和燃油在焚烧室的焚烧状况,并将信号传给电子操控设备ECU,ECU首要依据进气歧管必定压力传感器或空气流量计的进气量信号及发起机转速信号,核算根柢喷油时刻,然后再依据发起机的水温、节气门开度等作业参数信号对其进行批改,判定其时工况下的最好喷油继续时刻,然后操控发起机的空燃比。此外,依据发起机的恳求,ECU还具有操控发起机的焚烧时刻、怠速转速、废气再循环率、缺点自确诊等功用。

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