机电传动第一章.ppt

自我介绍,姓名：黎勉 职称:高级工程师(机电专业) 技术专长：机、液、电、计算机综合应用，擅长方案设计和系统设计。 主要技术成果：（略） 其中两项科研成果获省科技进步三等奖 取得实用新型专利30多项，授权发明专利5项 联系电话： 公共邮箱： 邮箱密码：,机电传动控制,考试课、专业基础课、必修课,主要参考教材 机电传动控制（第五版） 冯清秀、邓星钟主编 华中科技大学出版社,机电传动控制概述,“机电传动控制”课程是机械电子工程专业的一门必修的专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的驱体。对我们测控专业来说也是一门专业基础课程。现代技术的发展，已经使得电力传动控制装置和机械设备形成一个不可分割的整体，如大家熟悉家电产品，洗衣机、VCD、电脑的软、硬驱、打印机、扫描仪、汽车等，工业产品那就更不用说了，如：数控机床、加工中心、自动化生产线、立体仓库等。,本课程与测控专业的关系,顾名思义，测控就是检测与控制，前述的应用全部离不开检测与控制，我们专业的就业的主要方向，是品质工程师，即产品质量检验工程师，和机电工程师。面对的被测对象和检测设备大量的是机电产品,对大批量生产的产品还要自己设计专门的自动检测装置，如果你对机电传动原理不熟悉、就不知道怎样选购相应的仪器设备，怎么设计相应的自动检测装置。 所以本课程对我们专业、以及你们将来找工作，可以用四个字来形容“至关重要”,个人机器人硬件结构,检测 （传感器课程）,控制 （微机原理等课程）,驱动 （本课程）,关节臂式测量仪,伺服电机,联轴器,工件,下模板,气缸固定板,电机固定板,扭转销,上模板,气缸组件,自动缠胶带机,本课程的任务,l 了解最新控制技术在工业生产中的应用。,l 了解机电传动控制技术的一般知识；,l 掌握常用交、直流电机的工作原理、特性和选用方法；,l 掌握继电器、接触器、晶闸管的工作原理、特性和选用方法；,l 掌握常用的控制系统工作原理、特点及适用场合；,本书的编写意图与指导思想,在编写时着重考虑了以下几个辩证关系的处理：,（5）掌握与了解对现有正在广泛应用的知识要掌握，对现已出现并开始应用的新技术要了解。,（1）原理与应用两者并重，注意理论与实际应用相结合。,（2）元件与系统两者紧密结合，但元件着重外部特性，为在系统中应用服务。,（3）定性与定量重在定性，但建立必要的数量概念。,（4）保旧与建新既要保旧，以反映我国机电传动控制技术的现状；又要建新，以适应当前机电传动控制新技术发展的需要。,第一章 概述,上述是机电传动的具体目的，其更一般的目的是：提高生产的自动化程度、提高效率、扩大工艺范围、提高产品质量。 （如洗衣机）,11 机电传动的目的和任务,一、机电传动的涵义（又称电力传动或电力拖动）就是指以电动机为原动机，驱动生产机械的系统的总称,二、机电传动的目的 将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止以及速度调节，完成各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。,在现代工业中，为了实现生产过程自动化的要求，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且包含控制电动机的一整套控制系统，两者紧密地联系在一起。因此,现在讲机电传动实际上讲的是 “机电传动控制”。,三、机电传动控制系统的任务,狭义专指控制电动机驱动生产机械，增加产量、提高质量、降低生产成本、改善工人劳动条件，节约能源。,广义使生产机械设备、生产线、车间、甚至整个工厂都实现自动化。,很大的调速范围：如重型镗床为保证加工精度和控制粗糙度，要求在极慢的稳速下进给，同时为提高生产率，非加工过程需要很高速的移动。因此要求在很宽的范围内调速,随着生产工艺的发展，对机电传动控制系统提出了愈来愈高的要求。,高精度的要求：例如，一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米，甚至几微米。,多设备协调运转：对于自动生产线，则要求各台设备或同一台设备各分部的转速保持一定的比例关系进行，上述要求都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。如造纸、拉丝等。,满足频繁启、停：如电子元件的自动插件、数控工作台的移动等操作频繁，要求在不到一秒的时间内就得完成数次从正转到反转的过程，即要求能迅速地准确启动、制动和反转；,运动平稳，定位准确：在输送设备纺织设备（纺纱）、印刷设备如我们很熟悉的彩色打印机。,应用举例,薄 片 切 割 机,贴 标 机,（定位准确）,机 充 填 机,成 形,（多设备协调）,（多设备协调）,印刷,帖标签,1802年奥斯特发现了电流在磁场中受力的物理现象导致了直流电动机的诞生。1831年法拉第发现了电磁感应定律,为生产制造发电机提供了依据。随后制成了直流发电机，在电机与电力拖动发展史上首先得到应用的是直流电机。,直流电动机的诞生,1871年凡麦尔发明了交流发电机, 1885年费拉利斯发现了两相电流可以产生旋转磁场。一年以后制成了两相感应电动机的模型。 1888年多里沃多勃罗沃尔斯提出了三相制，并制成了三相感应电动机，到20世纪初，各种三相交流电动机均已设计制造成功。,交流电动机的诞生,12 机电传动及其控制系统的发展概况,成组拖动； 单电动机拖动； 多电动机拖动,机电传动及其控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。单就机电传动而言，它的发展大体上经历了如下三个阶段 ：,一、机电传动的发展,（一）、成组拖动 就是一台电动机拖动一根天轴，然后再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械，这种拖动方式生产效率低，劳动条件差，一旦电动机发生故障，将造成成组的生产机械停车；,（二）、单电动机拖动 就是用一台电动机拖动一台生产机械，（如普通车床）它虽较成组拖动前进了一步，但当一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构十分复杂，有时甚至不可能，如打印机；,（三）、多电动机拖动 一台生产机械的每一个运动部件分别由一台专门的电动机拖动，例如，打印机，送纸运动、打印头移动分别由不同的电机驱动。 大家不妨设想一下，用一台电机同时驱动送纸和打印头，将是何等的困难！因此，现代机电传动基本上均采用这种多电机拖动形式。它不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了有利的条件。 数控机床、机器人、机械手是典型的多电机拖动设备。,Hexa 6X 三维模型,立 柱,万向铰链,伸缩杆,主轴部件,工作台,两层固定平台,两层固定平台,两层动平台,这是一台并联运动机床,二、控制系统的发展,控制系统的发展是伴随控制器件的发展而发展。随着功率器件、放大器件的不断更新，机电传动控制系统的发展日新月异，它主要经历了四个阶段：,1、简单的接触器与继电器控制（断续控制） 最早的机电传动控制系统出现在20世纪初，它仅借助于接触器与继电器等电器，实现对控制对象的启动、停车以及有级调速等控制，它的控制速度慢，控制精度差；,2、电机放大机控制 （连续控制） 上世纪30年代出现了电机放大机控制，它使控制系统从断续控制发展到连续控制，并根据输出量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整，它的快速性及控制精度都大大超过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了可靠性，使生产效率大为提高；,3、磁放大器控制和大功率可控水银整流器控制 上世纪40年代50年代出现了磁放大器控制和大功率可控水银整流器控制；磁放大器的实质就是变压器，原边是输入，副边是输出，放大比就是匝数比。,4、大功率固体可控整流元件晶闸管、晶体管 50年代末期出现了大功率固体可控整流元件晶闸管，晶体管、晶闸管具有效率高、控制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。,上述发展主要在控制元件方面的发展，下面的发展主要在控制手段方面的发展。,在控制手段方面的发展,1、采样控制 随着数控技术的发展，计算机的应用特别是微 型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新阶段采样控制，它也是一种断续控制，但是和最初的断续控制不同，它的控制间隔（采样周期）比控制对象的变化周期短得多，因此，在客观上完全等效于连续控制，它把晶闸管技术与微电子技术、计算机技术紧密地结合在一起，使晶体管与晶闸管控制具有强大的生命力。,2、计算机数字控制（CNC） 20世纪70年代初，计算机数字控制（CNC）系统应用于数控机床和加工中心，这不仅加强了自动化程度，而且提高了机床的通用性和加工效率，在生产上得到了广泛的应用。工业机器人的诞生，为实现机械加工全盘自动化创造了物质基础。,CNC装置的组成,3、柔性制造系统（FMS） 80年代以来，出现了由数控机床、工业机器人、自动搬运车等组成的统一由中心计算机控制的机械加工自动线柔性制造系统（FMS），它是实现自动化车间和自动化工厂的重要组成部分。,4、利用计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM） 机械制造自动化高级阶段是走向设计、制造一体化，即利用计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）形成产品设计和制造过程的完整系统，对产品构思和设计直至装配、试验和质量管理这一全过程实现自动化。 5、今后的任务(发展方向） 实现制造过程的高效率、高柔性、高质量，研制计算机集成生产系统（CIMS）,往高柔性化发展,往智能性化发展,往智能性化发展,往民用化发展,13 课程的任务,电控系统包含弱电控制（主要为计算机控制）和强电控制（各种驱动系统控制，如交、直流电机控制等） 本课程的任务主