機(jī)械電子工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室模塊設(shè)計(jì)與維護(hù)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室模塊設(shè)計(jì)與維護(hù)</p><p>　　機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室模塊設(shè)計(jì)與維護(hù)</p><p>　　摘要：機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室的建立能夠增強(qiáng)學(xué)生對于機(jī)電一體化課程的認(rèn)知和實(shí)踐能

2、力，同時能夠配合其他專業(yè)課程完成不同的實(shí)驗(yàn)；而機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室是由不同功能的模塊組合而成的，因此模塊的研究和設(shè)計(jì)對實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展有重要的意義。本設(shè)計(jì)主要介紹了機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室已有模塊的功能原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)；同時對實(shí)驗(yàn)室故障模塊出現(xiàn)問題的原因進(jìn)行分析并列出修復(fù)方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合課程需要和實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況進(jìn)行了新模塊簡化牛頭刨床模塊的設(shè)計(jì)。新模塊的設(shè)計(jì)具有通用性，能夠進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)，能通過不同的電動機(jī)控制速度進(jìn)給和方向。</p>

3、<p>　　關(guān)鍵字：機(jī)電一體化，模塊設(shè)計(jì)，維護(hù)</p><p>　　Module design and maintenance of Mechanical and Electrical Integration Laboratory</p><p>　　Abstract:The establish mechatronics laboratory for mechatronics c

4、ourse can be enhance students’ cognitive and practical ability, meanwhile cooperate with other professional courses in different experiments. mechatronics laboratory is composed of different func

5、tions module, so it is important to research and design the module development laboratory.The paper introduces the design of function principle and internal structure of mechatronics laboratory module, while the cause of

6、 the problem is a fa</p><p>　　Keywords: Mechanical and electrical integration, Module design, Maintain</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　機(jī)電一體化就是“利用電子信息控制計(jì)算機(jī)等”技術(shù)，是機(jī)械柔性化和智能化的技術(shù)

7、。它是機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)控制、電子技術(shù)等學(xué)科形成的一門新興的邊緣學(xué)科，知識涵蓋面較廣。</p><p>　　機(jī)電一體化技術(shù)并非簡單的機(jī)械和電子技術(shù)的組合體，是以數(shù)字信息處理為基礎(chǔ)，集機(jī)械制造、微電子、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代控制、傳感檢測、液壓氣動等技術(shù)為一體的復(fù)合技術(shù)專。</p><p>　　機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生加深對機(jī)電一體化概念的理解。實(shí)驗(yàn)更接近工程實(shí)際，學(xué)生在動手操作的過程中能夠增長解決實(shí)際問題

8、的能力。因此機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)在機(jī)電一體化課程學(xué)習(xí)中有重要的意義。</p><p>　　機(jī)電一體化產(chǎn)品和技術(shù)可分為機(jī)械、電子和軟件三大部分。這三者的特征明顯不同，但模塊化技術(shù)是他們的一種共同的技術(shù)。模塊化技術(shù)可以減少產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)成本，提高不同產(chǎn)品間的零部件通用化程度、提高產(chǎn)品的可裝配性、可維修性和可擴(kuò)展。</p><p>　　模塊化的思想由來已久，在機(jī)械領(lǐng)域如機(jī)床學(xué)領(lǐng)域的“模塊化構(gòu)造”這一

9、術(shù)語，是1967年曼徹斯特大學(xué)的柯尼希貝格教授提出的。1930年德國人首先提出了模塊化構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，并通過適當(dāng)組合經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的通用部件制造出了各種機(jī)。</p><p>　　模塊化是歲科學(xué)技術(shù)發(fā)張而出現(xiàn)的一種新的標(biāo)準(zhǔn)化形式，是一種研究系統(tǒng)分解、組合規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)化形式；是解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的有效手。模塊應(yīng)具備下屬特點(diǎn)：具有相對獨(dú)立的、不受干擾的特定功能，可以單獨(dú)考核、預(yù)制、儲備；是一個標(biāo)準(zhǔn)單元；其結(jié)構(gòu)具有典型性、

10、通用性，能夠成為系列，可作為商品流通于市場；具有能傳遞功能，能組成系統(tǒng)的接。</p><p>　　理想的模塊應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化和經(jīng)濟(jì)化，并具有互換性、相容性和相關(guān)性。機(jī)電系統(tǒng)是個大模塊，由一些子模塊構(gòu)成，這些子模塊是組成產(chǎn)品的各種功能部件。不同用途的產(chǎn)品可以通過內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)和功能需要由相應(yīng)的子模塊通過接口集合而。</p><p>　　自動化操作是機(jī)電一體化系

11、統(tǒng)產(chǎn)品的主要特征。因此，設(shè)計(jì)時應(yīng)該從其通用性、耐環(huán)境性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)進(jìn)行綜合分析。應(yīng)該選擇與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配的機(jī)械系統(tǒng)的參數(shù)，同時要求設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)固有的結(jié)構(gòu)參數(shù)來選擇和確定電氣參數(shù)，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)，使二者緊密結(jié)合、相互協(xié)調(diào)、互相補(bǔ)充。充分體現(xiàn)機(jī)電一體化的優(yōu)越。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用多種設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　機(jī)電互補(bǔ)法又稱

12、取代法。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。不但能大大簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，而且還可提高系統(tǒng)產(chǎn)品的性能和質(zhì)。這種方法是改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品和開發(fā)新型產(chǎn)品常用得方法。</p><p>　　融合法是將各組要素有機(jī)組合成為一體構(gòu)成專用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要素之間機(jī)電參數(shù)的有機(jī)匹配比較充。這是執(zhí)行元件與運(yùn)動機(jī)構(gòu)結(jié)合的一例。在大規(guī)模集成電路和微機(jī)不斷普及的今天，

13、隨著精密機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，完全能夠設(shè)計(jì)出執(zhí)行元件、運(yùn)動機(jī)構(gòu)、檢測傳感器、控制與機(jī)體等要素有機(jī)的融為一體的機(jī)電一體化新產(chǎn)品（系統(tǒng)）。</p><p>　　組合法是將結(jié)合法制成的專用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱組合法。在新產(chǎn)品（系統(tǒng)）系列及設(shè)備的機(jī)電一體化改造中應(yīng)用這種方法，可以縮短設(shè)計(jì)與研制周期、節(jié)約工裝設(shè)備費(fèi)用，且有利于生產(chǎn)管理、使用和維。</p>

14、<p>　　本次設(shè)計(jì)就是利用以上三種方法配合進(jìn)行的變異性設(shè)計(jì)。變異性設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的需要。在變異性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上添加部分適應(yīng)性設(shè)計(jì)。適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在總的設(shè)計(jì)方案、原理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上增加某些附有價。本次設(shè)計(jì)是牛頭刨床的變異

15、性設(shè)計(jì)，對牛頭刨穿的原理機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡化已到達(dá)能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬仿真的目的。同時增加了部分傳感器、行程開關(guān)等便于用PLC、繼電器對模塊進(jìn)行控制的適應(yīng)性設(shè)。</p><p>　　機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)擁有不同的模塊，因此為了模塊維護(hù)的正常進(jìn)行首先必須對現(xiàn)有模塊的功能原理、結(jié)構(gòu)有一定的了解。此外，實(shí)驗(yàn)室缺少機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)模塊，在現(xiàn)有模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行新模塊的設(shè)計(jì)可以豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)的多樣性和趣味性。</p>

16、<p>　　與一般的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求相比，機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)除要求其具有較高的定位精度之外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，就是說響應(yīng)要快、穩(wěn)定性要好。一個典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，通常由控制部件、接口電路、功率放大電路、執(zhí)行元件、機(jī)械傳動部件、導(dǎo)向支承部件，以及檢測傳感部件等部分組成。這里所說機(jī)械系統(tǒng)一般由減速裝置、絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副等各種線性傳動部件以及連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等非線性傳動部件、導(dǎo)向支承部件、旋轉(zhuǎn)支承部件、軸系

17、及機(jī)架或箱體等組成。為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中常提出低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫?lt;/p><p>　　2實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有模塊研究 </p><p>　　實(shí)驗(yàn)室擁有多種模塊：交流電源模塊、直流電源模塊、智能流量積算儀模塊、智能功率測控模塊、液壓泵控制模塊、繼電器控制模塊、直流繼電器模塊、時間/熱繼電器模塊、可編程控制模塊、按鈕控制模塊、交流變頻

18、器模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、傳感器應(yīng)用模塊、數(shù)據(jù)采集模塊。多為控制或者輔助控制模塊，通過不同的組合、連接方式進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。</p><p><b>　　2.1電源模塊</b></p><p><b>　　2.1.1功能原理</b></p><p>　　電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器，其特點(diǎn)是可為專用集

19、成電路（ASIC）、數(shù)字信號處理器 (DSP)、微處理器、存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。</p><p><b>　　功能：</b></p><p><b>　?。?）隔離：</b></p><p>　　①安全隔離：強(qiáng)電弱電隔離/TGBT隔離驅(qū)動/浪涌隔離保護(hù)/雷電隔<

20、;/p><p>　　離保護(hù)（如人體接觸的醫(yī)療電子設(shè)備）</p><p>　　②噪聲隔離：模擬電路與數(shù)字電路隔離、強(qiáng)弱信號隔離</p><p>　?、劢拥丨h(huán)路消除：遠(yuǎn)程信號傳輸/分布式電源供電系統(tǒng)</p><p><b>　?。?）保護(hù)：</b></p><p>　　短路保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保

21、護(hù)、其他保護(hù)</p><p><b>　　（3）電壓變換：</b></p><p>　　升壓變換/降壓變換/交直流轉(zhuǎn)換（AC/DC、DC/AC）/極性變換（正負(fù)極性轉(zhuǎn)換、單電源與正負(fù)電源轉(zhuǎn)換）</p><p><b>　?。?）穩(wěn)壓：</b></p><p>　　交流市電供電/遠(yuǎn)程直流供電/分布式電

22、源供電系統(tǒng)/電池供電</p><p><b>　?。?）降噪:</b></p><p><b>　　有源濾波</b></p><p>　　2.1.2交流電源模塊</p><p>　　圖 2.2 交流電源模塊</p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)：</b>

23、</p><p>　?。?）剩余電流動作保護(hù)器；</p><p>　　（2）交流電壓表：顯示外接電網(wǎng)電壓；</p><p>　?。?）指示燈：提示三相電U、V、W的通斷情況，燈亮表示相對應(yīng)的電源導(dǎo)通，反之則斷開；如果發(fā)現(xiàn)某一相指示燈熄滅，請檢查是否對應(yīng)熔斷器燒壞，或者電網(wǎng)供電是否正常；</p><p>　?。?）AC380V電壓輸出：護(hù)套插座

24、，連接設(shè)備專用護(hù)套插線給其他模塊提供AC380V電壓；</p><p>　　（5）熔斷器：對電路起過載保護(hù)作用，額定電流10A；如果紅色指示燈亮，說明相對應(yīng)的熔斷器被燒壞，請及時更換；</p><p>　　（6）交流電流表：顯示設(shè)備總電流；</p><p>　　（7）指示燈：提示AC220V的通斷情況，燈亮表示相對應(yīng)的電源是通的，反之則斷開。</p>

25、<p>　?。?）AC220V電壓輸出：護(hù)套插座，連接配套的護(hù)套插線給其他模塊提供AC220V電壓。</p><p>　　2.1.3直流電源模塊</p><p>　　功能：該模塊為其他模塊和元器件提供所需要的DC5V、DC12V和DC24V電壓</p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　

26、　保險(xiǎn)管：對電路起過載保護(hù)作用；</p><p>　　指示燈：提示AC220V的通斷情況，燈亮表示模塊供電已導(dǎo)通，反之則斷 開；</p><p>　　AC220V電壓輸入：護(hù)套插座，連接配套的護(hù)套插線接受DB-1模塊供的 AC220V電壓；</p><p>　　電源開關(guān)：控制該模塊總電路的通斷；</p><p>　　DC12V電壓表：

27、顯示DC12V電壓輸出的實(shí)際電壓；</p><p>　　DC5V電壓輸出，大孔為護(hù)套插座，小孔為針式插線孔，相同顏色的三個 孔是導(dǎo)通的；連接設(shè)備專用的插線給其他模塊提供DC5V電壓；</p><p>　　DC12V電壓輸出：大孔為護(hù)套插座，小孔為針式插線孔，相同顏色的三個孔是導(dǎo)通的；連接設(shè)備專用的插線給其他模塊提供DC12V電壓；</p><p>　

28、　DC24V電壓輸出：大孔為護(hù)套插座，小孔為針式插線孔，相同顏色的三個孔是導(dǎo)通的；連接設(shè)備專用的插線給其他模塊提供DC24V電壓；</p><p>　　DC5V電壓表：顯示DC5V電壓輸出的實(shí)際電壓；</p><p>　?。?0）DC24V電壓表：顯示DC24V電壓輸出的實(shí)際電壓。</p><p><b>　　注意事項(xiàng)：</b></p&g

29、t;<p>　　使用該模塊，必須先用帶護(hù)套插導(dǎo)線從交流電源模塊DB-1的AC220V OUT與本模塊AC220V IN相連接，提供必要的供電電源；</p><p>　　該電源模塊提供DC24V、DC12V、DC5V直流電源，最大負(fù)載電流4.5A，外部負(fù)載必須在負(fù)載能力范圍以內(nèi)</p><p><b>　　2.2繼電器模塊</b></p>&

30、lt;p>　　2.2.1繼電器功能原理</p><p>　　圖 2.3 繼電器模塊</p><p>　　控制繼電器是一種自動電器，它適用于遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷餍∪萘靠刂齐娐?，并在電力?qū)動系統(tǒng)中供控制、保護(hù)及信號轉(zhuǎn)換用。控制繼電器的輸入量通常是電流、電壓等電量，也可以是溫度、壓力、速度等非電量，輸出量則是觸點(diǎn)動作時發(fā)出的電信號或輸出電路的參數(shù)變化。繼電器的特點(diǎn)是當(dāng)其輸入量的變化達(dá)到

31、一定程序時，輸出量才會發(fā)生階躍性的變化。</p><p>　　控制繼電器是一種自動電器,它適用于遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷餍∪萘靠刂齐娐?并在電力驅(qū)動系統(tǒng)中供控制、保護(hù)及信號轉(zhuǎn)換用。</p><p>　　繼電器的輸入量通常是電流、電壓等電量,也可以是溫度、壓力、速度等非電量,輸出量則是觸點(diǎn)動作時發(fā)出的電信號或輸出電路的參數(shù)變化。繼電器的特點(diǎn)是當(dāng)其輸入量的變化達(dá)到一定程序時,輸出量才會發(fā)生階躍

32、性的變化。</p><p>　　控制繼電器用途廣泛,種類繁多,習(xí)慣上按其輸入量不同分為如下幾類:</p><p>　　電壓繼電器它是根據(jù)電路電壓變化而動作的繼電器,如用于電動機(jī)失壓、欠壓保護(hù)的交直流電壓繼電器;用于繞線式電動機(jī)制動和反轉(zhuǎn)控制的交流電壓繼電器;用于直流電動機(jī)反轉(zhuǎn)及反接制動的直流電壓繼電器等。供增大控制電路中觸點(diǎn)數(shù)量或容量而用的中間繼電器,實(shí)質(zhì)上也是電壓繼電器,僅僅是其動作值無

33、需調(diào)整而已。</p><p>　　電流繼電器它是根據(jù)電路電流變化而動作的繼電器,被用于電動機(jī)和其他負(fù)載的過載及短路保護(hù)、以及直流電動機(jī)的磁場控制或失磁保護(hù)等。</p><p>　　時間繼電器這是從接受信號到執(zhí)行元件動作有一定時間間隔的繼電器,如起電動機(jī)時用以延時切換起動電阻、電動機(jī)能耗制動和生產(chǎn)過程的程序控制等所用的繼電器。</p><p>　　熱繼電器供交流電動機(jī)

34、過載及斷相保護(hù)用的繼電器。</p><p>　　溫度繼電器供各種設(shè)備作過熱保護(hù)或溫度控制用的繼電器。</p><p>　　速度繼電器供電動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化監(jiān)測的繼電器。</p><p>　　功能：主要完成液壓接觸器控制應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、氣動回路繼電器控制實(shí)驗(yàn)、機(jī)電類電氣控制實(shí)驗(yàn)等主要輔助實(shí)驗(yàn)?zāi)K。電源插孔全部采用帶護(hù)套保護(hù)的插座，保證了實(shí)驗(yàn)的安全性能。</p>

35、<p>　　基本結(jié)構(gòu)：常開觸點(diǎn)、線圈、接觸器、常閉觸點(diǎn)</p><p><b>　　使用說明：</b></p><p>　　禁止帶電連接導(dǎo)線、帶電取放保險(xiǎn)管、用手指摳護(hù)套內(nèi)芯、觸摸繼電器觸頭等，以免觸電。</p><p>　　使用該模塊前，必須仔細(xì)檢查電氣控制線路是否準(zhǔn)配無誤，確認(rèn)后再進(jìn)行電氣線路連接</p><

36、p>　　各個端口均與接觸器觸頭一一對應(yīng)，端口全部開放，線路控制電壓DC24V請勿將控制電壓連接錯誤燒壞接觸器</p><p>　　在使用過程中，若發(fā)現(xiàn)外部控制有誤動作、誤操作等危險(xiǎn)情況發(fā)生時，請及時切斷電源停止控制或操作。</p><p>　　2.2.2時間/熱繼電器模塊</p><p>　　圖 2.4時間/熱繼電器模塊</p><p>

37、;　　從得到輸入信號（線圈的通電或失電）開始，經(jīng)過一定時間的延時后才輸出信號（觸電的閉合或斷開）的繼電器，稱為時間繼電器。時間繼電器主要作為輔助電器元件，用于各種電氣保護(hù)及自動裝置中，使被控元件達(dá)到所需要的延時，應(yīng)用十分廣泛。延時分為通電延時和斷電延時。通電延時：接受輸入信號后延時一定的時間，輸出信號才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號消失后，輸出瞬時復(fù)原。斷電延時：接受輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號；當(dāng)輸入信號消失后，延遲一定的時間，輸出才復(fù)原

38、。</p><p>　　功能：主要完成液壓接觸器控制應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、氣動回路繼電器控制實(shí)驗(yàn)、機(jī)電類電氣控制實(shí)驗(yàn)等主要輔助實(shí)驗(yàn)?zāi)K。電源插孔全部采用帶護(hù)套保護(hù)的插座，保證了實(shí)驗(yàn)的安全性能。</p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　1——時間繼電器常開觸點(diǎn)</p><p>　　2——時間繼電器電源輸入端&

39、lt;/p><p>　　3——熱繼電器常開觸點(diǎn)</p><p>　　4——熱繼電器常閉觸點(diǎn)</p><p><b>　　5——漏電保護(hù)裝置</b></p><p><b>　　6——累時器</b></p><p>　　7——時間繼電器常閉觸點(diǎn)</p><p&g

40、t;<b>　　使用說明：</b></p><p>　　禁止手上帶水操作電路搭接，以免造成觸電事故；</p><p>　　搭接電路、液壓回路之前必須斷開設(shè)備總電源，嚴(yán)禁帶電搭接電路和泵站啟動狀態(tài)下搭接液壓回路；</p><p>　　通電后不要將手或?qū)щ娢矬w戳進(jìn)保護(hù)套插座或與護(hù)套相連接的護(hù)套插線街頭內(nèi)的鐵芯上，以免造成觸電事故；</p>

41、;<p>　　各個端口均與接觸器觸頭一一對應(yīng)，端口全部開放，不允許同一觸電重復(fù)使用；</p><p>　　插護(hù)套插線式應(yīng)插穩(wěn)、插牢，以免接觸不良而導(dǎo)致電路不通；</p><p>　　拔取護(hù)套插線時應(yīng)捏住護(hù)套插線頭，不要拉著線身使勁拽，以免長時間的拖拽將線拽斷；</p><p>　　接線時需要合理地選擇護(hù)套插線的顏色和長短，以保證電路的簡潔明了；<

42、/p><p>　　在使用過程中，若發(fā)現(xiàn)外部有誤動作、誤操作等危險(xiǎn)情況發(fā)生時，請及時切斷電源，并及時報(bào)告，非專業(yè)人員嚴(yán)禁擅自檢修設(shè)備</p><p>　　2.3液壓泵控制模塊</p><p>　　功能：該模塊為液壓控制模塊，有手動控制和自動控制兩種方式控制液壓泵站的啟停</p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)：</b></

43、p><p>　　DC24V電壓輸入：護(hù)套插座，連接設(shè)備專用的護(hù)套插線接受DB-2模塊供的DC 24V電壓；</p><p>　　PC控制口：繼電器線圈，手動控制時紅色端口接DC24V+、黑色端口接GND；自動控制時紅色端口接PLC輸出端，黑色端口接GND；</p><p>　　控制切換旋鈕：手動控制和自動控制切換；</p><p>　　泵站啟停旋

44、鈕：控制泵站啟動和停止；</p><p>　　急停開關(guān)：緊急切斷泵站電源，按下去就會直接切斷泵站電源，按下去后向右旋開關(guān)再彈起；</p><p>　　轉(zhuǎn)速表：通過傳感器測量泵站電機(jī)轉(zhuǎn)速；</p><p>　　微型斷路器：泵站總電源開關(guān)。</p><p>　　圖 2.5 液壓泵控制模塊</p><p><b>

45、　　注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　使用本模塊，必須先用帶護(hù)套插導(dǎo)線從直流電源模塊DB-2的DC24V OUT與本模塊DC24V IN相連接，提供必要的供電電源；</p><p>　　非正常斷電后，一定要將泵站啟動旋鈕拔到停止位置，并將溢流閥開口調(diào)節(jié)至最大，以免再次啟動時對元器件造成沖擊損壞。</p><p>　　2.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊</

46、p><p>　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速和定位的目的。步進(jìn)電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能

47、，不但取決于步進(jìn)電動機(jī)自身的性能，也取決于步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的優(yōu)劣。對步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器的研究幾乎是與步進(jìn)電動機(jī)的研究同步進(jìn)行的。</p><p>　　圖2.6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊</p><p>　　步進(jìn)電動機(jī)不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅(qū)動電源（步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器）。控制器（脈沖信號發(fā)生器）可以通過控制脈沖的個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻

48、率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)：</b></p><p><b>　　1——方向電平</b></p><p><b>　　2——輸入電源</b></p><p><b>　　3——指示燈</b><

49、;/p><p><b>　　4——保險(xiǎn)管</b></p><p><b>　　5——電源開關(guān) </b></p><p><b>　　6——步進(jìn)脈沖</b></p><p><b>　　使用說明：</b></p><p>　　禁止帶電連接

50、導(dǎo)線，該模塊控制電壓為DC24V，請勿采用AC220C作為控制電壓</p><p>　　使用該模塊錢，必須仔細(xì)檢查電氣控制線路是否準(zhǔn)確無誤，確認(rèn)后再進(jìn)行電氣線路連接</p><p>　　各個端口全部開放，電氣科根據(jù)程序?qū)嶋H需求在外部進(jìn)行連接</p><p>　　在使用過程中，若發(fā)現(xiàn)外部有誤動作、誤操作等危險(xiǎn)情況發(fā)生時，請及時切斷電源，并及時報(bào)告，非專業(yè)人員嚴(yán)禁擅自檢

51、修設(shè)備</p><p><b>　　2.5交流變頻模塊</b></p><p>　　變頻器就是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將固定電壓、頻率的交流電變換為頻率、電壓都連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置，主要用于對異步電動機(jī)的調(diào)速控制；</p><p>　　功能：通過改變頻率來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，電源插孔全部采用帶護(hù)套保護(hù)的插座，保證了實(shí)驗(yàn)的安全性

52、能；</p><p><b>　　基本結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　1——旋鈕控制插孔 </p><p><b>　　2——手動控制按鈕</b></p><p>　　3——AC380V輸入 </p><p><b>　　4——變阻旋鈕</b><

53、;/p><p>　　5——AC380V輸出</p><p>　　圖2.7 交流變頻模塊</p><p><b>　　使用說明：</b></p><p>　　使用該模塊前，必須通過相應(yīng)型號的手冊了解該變頻器，了解各個參數(shù)代表</p><p><b>　　的意義：</b></p

54、><p>　?。?） 各個端口均與接觸器觸頭一一對應(yīng)，端口全部開放，線路控制電壓DC24V，請勿將控制電壓連接錯誤燒壞接觸器；</p><p>　?。?）在使用過程中，若發(fā)現(xiàn)外部控制有誤動作、誤操作等危險(xiǎn)情況發(fā)生時，請及時切斷電源停止控制或操作。</p><p>　　2.6可編程控制器模塊</p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子

55、系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)。</p><p>　　圖2.8 可編程控制器模塊</p><p>　　PLC的工作方式是按集中輸入、集中輸出、不斷

56、地周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行的。</p><p>　　PLC的應(yīng)用范圍：順序控制、運(yùn)動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　PLC的組成：中央處理器單元、存儲器單元、輸入/輸出單元、電源部分、接口單元、外部設(shè)</p><p>　　2.7交流接觸器模塊</p><p>　　接觸器由電磁機(jī)構(gòu)、觸電系統(tǒng)、滅弧裝置、反力裝置和基座等幾

57、部分組成。 </p><p>　　電磁機(jī)構(gòu)：由線圈、鐵心和銜鐵組成</p><p>　　主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)：主觸點(diǎn)通過較大電流，輔助觸點(diǎn)用于控制回路通過的電流 較小。</p><p>　　滅弧裝置：多縱縫滅弧裝置</p><p>　　反力裝置：釋放彈簧和觸點(diǎn)彈簧，且均不能進(jìn)行彈簧松緊的調(diào)節(jié)</p><p>　　基座：

58、支架和底座，用于接觸器的固定和安裝</p><p>　　圖2.9 交流接觸器模塊</p><p>　　工作原理：交流接觸器線圈通電后，在鐵心中產(chǎn)生磁通。由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生吸力，使銜鐵產(chǎn)生必和動作，主觸點(diǎn)在銜鐵的帶動下閉合，于是接通了主電路。同時銜鐵還帶動輔助觸點(diǎn)動作，使原來閉合的輔助動斷觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈斷電或電壓顯著降低時，吸力消失或減弱，銜鐵在釋放彈簧作用下打開，主、輔觸電又恢復(fù)到原來

59、狀態(tài)。</p><p><b>　　3實(shí)驗(yàn)室模塊維護(hù)</b></p><p>　　機(jī)電一體化設(shè)備的故障特點(diǎn)</p><p>　?。?）機(jī)械設(shè)備的故障表象特點(diǎn)</p><p>　　①機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行過程是一個動態(tài)的過程，在不同時刻的測試數(shù)據(jù)是不可重現(xiàn)的，用監(jiān)測數(shù)據(jù)直接判斷運(yùn)行過程中的故障也是不可靠的。</p>

60、<p>　?、趶南到y(tǒng)特性來看，機(jī)械系統(tǒng)的故障具有隨機(jī)性、連續(xù)性、離散型、緩變性、突發(fā)性、間歇性、模糊性等。其產(chǎn)生的原因有一對多性（一個故障結(jié)果可能由多種原因產(chǎn)生）、復(fù)合性（多個原因同時作用產(chǎn)生某個故障結(jié)果）</p><p>　　（2）電子設(shè)備的故障表象特點(diǎn)</p><p>　　電子設(shè)備的故障特點(diǎn)具有隱蔽性、突發(fā)性、敏感性（入隊(duì)溫度，濕度等外界工作條件）</p>&l

61、t;p>　?。?）機(jī)電一體化設(shè)備的故障表象特點(diǎn)</p><p>　　機(jī)電一體化系統(tǒng)出了具有原有機(jī)械和電子設(shè)備的特點(diǎn)外，又增加了故障轉(zhuǎn)移、表征復(fù)雜性、集成性、融合性、交叉性等特點(diǎn)。</p><p>　　機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷方法：</p><p>　　由于機(jī)電一體化設(shè)備所具有的獨(dú)特特點(diǎn)，我們不能沿用傳統(tǒng)的單獨(dú)針對機(jī)械或電子的維修診斷方法，而應(yīng)將機(jī)電有機(jī)結(jié)合，轉(zhuǎn)

62、變思維方法。首先，要對機(jī)電一體化系統(tǒng)有一個深入的分析、了解，熟悉各功能模塊框圖，根據(jù)各組成部分的功能、結(jié)合形式和工作環(huán)境，分析故障可能的形式和影響程度。必要時作出故障樹分析，根據(jù)故障發(fā)生的現(xiàn)象，層層分解，找出與故障形式的邏輯關(guān)系及與可靠性有關(guān)的各種因素，弄清產(chǎn)生故障的實(shí)質(zhì)和根源。</p><p>　　機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷法又故障樹分析法、拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)分析法、自診斷法（故障代碼、故障指示燈、報(bào)警聲等）、溫度檢測診斷

63、法、壓力檢測診斷法、振動檢測診斷法、噪聲檢測診斷法、金相分析檢測診斷法、時域模型分析法等。具體診斷方法有以下3種：</p><p>　?、傧葯C(jī)后電由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的直觀性，我們可以通過肉眼看到明顯的故障表象，如斷裂、變形、打滑、碰撞、卡死等，所以，先從機(jī)械部分入手，檢查機(jī)械部分是否能夠正常工作，行程開關(guān)是否自如接通和斷開，液壓、氣動裝置是否能正常循環(huán)，然后再判斷電子部分是否存在問題。一般而言，由于機(jī)械的工作特點(diǎn)，它是

64、已執(zhí)行元件、驅(qū)動原件等身份出現(xiàn)的，它們更容易因?yàn)槟p、變形等原因發(fā)生失效。</p><p>　?、谙韧夂髢?nèi)由執(zhí)行部件到控制部件再到驅(qū)動部件逐個檢查，找到故障源頭。</p><p>　?、巯雀珊笕~先分析主要部件，后分析次要部件，尤其要重要分析結(jié)合部零件或接口部件。</p><p>　　可靠性設(shè)計(jì)是近年來得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，它把概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)應(yīng)用于工

65、程設(shè)計(jì)。不僅解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不能處理的一些問題，而且能有效的提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量并降低了成本。</p><p><b>　　3.1機(jī)電模塊損壞</b></p><p>　　3.1.1模塊主要部件損壞</p><p>　　當(dāng)模塊主要部件損壞時，需要替換新的模塊。實(shí)驗(yàn)室此類損壞的模塊包括直流電源模塊和可編程控制器模塊。這部分模塊需要了解其主要原理，

66、并確定各個接口位置功能，確保連接正確，以免出現(xiàn)意外。同時，因?yàn)檫@種零部件較為昂貴，維護(hù)時應(yīng)注意環(huán)境，確保安全維護(hù)，防止掉落等不必要的損失。</p><p>　　圖3.1 損壞的可編程控制器模塊</p><p>　　可編程控制器維護(hù)過程需要注意的是將輸入輸出接線確定，維護(hù)完成后應(yīng)該世紀(jì)連接到電路中確定正常使用。</p><p>　　3.2 修復(fù)后的可編程控制器模塊

67、</p><p>　　3.1.2模塊零部件缺失</p><p>　　因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中操作不當(dāng)或者其他人為原因，道理模塊上部分零件丟失，這部分模塊只需更換新的零部件即可。</p><p>　　這部分需要注意的是平沿帽FUSH直接接220V因此不能再電路連接時換其內(nèi)部的熔斷器，以免導(dǎo)致觸電事故。</p><p>　　圖3.3 損壞的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模

68、塊</p><p>　　圖3.4 修復(fù)后的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊</p><p>　　3.1.3 模塊接線斷開</p><p>　　此類模塊大多是內(nèi)部接線斷開、燒壞，或者使用不當(dāng)導(dǎo)致的各種問題。這部分模塊需要使用電烙鐵進(jìn)行內(nèi)部線路的連接。需要注意的是電烙鐵的正確使用，因?yàn)閮?nèi)部接線大多與外部的按鈕相連接，而電烙鐵的高溫很容易導(dǎo)致外部塑料按鈕損壞，因此在反復(fù)練習(xí)之后才能進(jìn)

69、行接線的連接。</p><p>　　電烙鐵的正確使用方法：</p><p>　　(1)右手持電烙鐵。左手用尖嘴鉗或鑷子夾持元件或?qū)Ь€。焊接前，電烙鐵要充分預(yù)熱。烙鐵頭刃面上要吃錫，即帶上一定量焊錫。</p><p>　?。?）將烙鐵頭刃面緊貼在焊點(diǎn)處。電烙鐵與水平面大約成60℃角。以便于熔化的錫從烙鐵頭上流到焊點(diǎn)上。烙鐵頭在焊點(diǎn)處停留的時間控制在2～3秒鐘。<

70、/p><p>　　（3）抬開烙鐵頭。左手仍持元件不動。待焊點(diǎn)處的錫冷卻凝固后，才可松開左手。</p><p>　?。?）用鑷子轉(zhuǎn)動引線，確認(rèn)不松動，然后可用偏口鉗剪去多余的引線。</p><p>　　圖3.5 損壞的按鈕控制模塊內(nèi)部圖</p><p>　　圖3.6 修復(fù)后的按鈕控制模塊內(nèi)部圖</p><p>　　焊接

71、質(zhì)量-----焊接時，要保證每個焊點(diǎn)焊接牢固、接觸良好。要保證焊接質(zhì)量，其典型特征是錫點(diǎn)光亮，圓滑而無毛刺，錫量適中。錫和被焊物融合牢固,不應(yīng)有虛焊和假焊。</p><p>　　虛焊是焊點(diǎn)處只有少量錫焊住，造成接觸不良，時通時斷。假焊是指表面上好像焊住了，但實(shí)際上并沒有焊上，有時用手一拔，引線就可以從焊點(diǎn)中拔出。</p><p>　　焊接電路板時，一定要控制好時間。太長，電路板將被燒焦，或

72、造成銅箔脫落。從電路板上拆卸元件時，可將電烙鐵頭貼在焊點(diǎn)上，待焊點(diǎn)上的錫熔化后，將元件拔出。</p><p><b>　　3.2液壓模塊損壞</b></p><p>　　圖3.7 損壞的液壓閥 </p><p>　　類似的液壓閥主要是因?yàn)榕鲎矊?dǎo)致塑料外殼破損脫落，修復(fù)此類模塊只需更換塑料外殼。</p><p>　　圖3

73、.8 損壞的液壓閥</p><p>　　圖3.8中的模塊是因?yàn)檫B接不恰當(dāng)導(dǎo)致接線斷開、塑料外殼破裂。修復(fù)這種模塊需要更換接口，需要注意的是接線時有正負(fù)方向。 </p><p>　　圖3.9 掉落的液壓閥零件</p><p>　　實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有大量的液壓閥模塊，大多數(shù)因使用不當(dāng)、碰撞或者使用時間較長導(dǎo)致?lián)p。</p><p>　　這部分模塊只需更

74、換部件并連接即可。需要注意的是液壓閥內(nèi)部有二極管指示燈，因此在修復(fù)損壞模塊是一定要將輸入輸出確定，一般是紅色為輸入黑色為輸出。</p><p>　　3.3 模塊維護(hù)成果</p><p>　　圖3.10 修復(fù)后的閥體</p><p>　　圖3.11 修復(fù)后的模塊</p><p>　　實(shí)驗(yàn)室的模塊經(jīng)過維護(hù)后可以正常的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖3.11為正常使

75、用的各種實(shí)驗(yàn)室模塊。</p><p>　　圖3.12 修復(fù)后的模塊</p><p>　　實(shí)驗(yàn)室中損壞的模塊大多是輸入模塊，如圖3.12中的交流、直流電源模塊，部分模塊修復(fù)時只需要更換熔斷器即可，圖中為常見的易損壞模塊。</p><p><b>　　4新模塊的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1模塊設(shè)

76、計(jì)思想</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有模塊中大多數(shù)是控制模塊，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時多是進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。因此，在設(shè)計(jì)過程中將重點(diǎn)放在機(jī)械模塊部分，使得設(shè)計(jì)能被多種模塊控制，能進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，以豐富機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室的多樣性。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的模塊是模擬機(jī)械運(yùn)動中常見的往復(fù)運(yùn)動，例如刨、拉等運(yùn)動。設(shè)計(jì)源于牛頭刨床，通過皮帶傳動、齒輪傳動、連桿機(jī)構(gòu)等組成。通過控制輸入可對

77、模塊進(jìn)行速度調(diào)節(jié)和方向調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　影響可靠性的因素：</b></p><p><b>　　器件失效</b></p><p>　　元器件是構(gòu)成整個機(jī)電實(shí)驗(yàn)的基本單元，單個院基建的可靠性是整機(jī)可靠性的基礎(chǔ)。按照概率運(yùn)算法則，整體的失效率等于各組成部分的失效率之和。因此，應(yīng)該嚴(yán)格挑選失效率低的產(chǎn)品用于實(shí)際

78、系統(tǒng)。</p><p><b>　　器件的聯(lián)接和組裝</b></p><p>　　機(jī)電一體化設(shè)備控制系統(tǒng)復(fù)雜，電氣元器件之間縱橫交錯，要保證整體的可靠性，就必須解決好聯(lián)接與組裝的可靠性，而插接件的接觸不良會造成信號傳送失靈，是產(chǎn)生系統(tǒng)故障的原因之一。此外，由于溫度濕度變化較大，油污粉塵對元器件的污染以及機(jī)械振動的影響都會影響系統(tǒng)的可靠。</p><

79、p>　　設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題是傳感器和行程開關(guān)的位置和接口問題。</p><p>　　模塊中的傳感器主要分為PMP和NPN型。</p><p>　　PNP與NPN型傳感器其實(shí)就是利用三極管的飽和和截止，輸出兩種狀態(tài)，屬于開關(guān)型傳感器。但輸出信號是截然相反的，即高電平和低電平。PNP輸出 是低電平0，NPN輸出的是高電平1。</p><p>　　PNP與NPN型

80、傳感器（開關(guān)型）分為六類：</p><p>　　1、NPN-NO（常開型）</p><p>　　2、NPN-NC（常閉型）</p><p>　　3、NPN-NC+NO（常開、常閉共有型）</p><p>　　4、PNP-NO（常開型）</p><p>　　5、PNP-NC（常閉型）</p><p&g

81、t;　　PNP-NC+NO（常開、常閉共有型）</p><p>　　圖4.1 傳感器連接方式</p><p><b>　　NPN類</b></p><p>　　NPN是指當(dāng)有信號觸發(fā)時，信號輸出線out和電源線VCC連接，相當(dāng)于輸 出高電平的電源線。</p><p>　　對于NPN-NO型，在沒有信號觸發(fā)時，輸出線是懸空

82、的，就是VCC電源線和out線斷開。有信號觸發(fā)時，發(fā)出與VCC電源線相同的電壓，也就是out線和電源線VCC連接，輸出高電平VCC。</p><p>　　對于NPN-NC型，在沒有信號觸發(fā)時，發(fā)出與VCC</p><p>　　電源線相同的電壓，也就是out線和電源線VCC連接，輸出高電平VCC。當(dāng)有信號觸發(fā)后，輸出線 是懸空的，就是VCC電源線和out線斷開。</p><

83、;p>　　對于NPN-NC+NO型，其實(shí)就是多出一個輸出線OUT，根據(jù)需要取舍。</p><p><b>　　PNP類</b></p><p>　　PNP是指當(dāng)有信號觸發(fā)時，信號輸出線out和0v線連接，相當(dāng)于輸出低電平，0V。</p><p>　　對于PNP-NO型，在沒有信號觸發(fā)時，輸出線是懸空的，就是0V線和out線斷開。有信號觸發(fā)

84、時，發(fā)出與OV相同的電壓，也就是out線和0V線連接， 輸出輸出低電平0V。</p><p>　　對于PNP-NC型，在沒有信號觸發(fā)時，發(fā)出與0V線相同的電壓，也就是out線和0V線連接，輸出低電平0V。當(dāng)有信號觸發(fā)后，輸出線是懸空的，就是0V 線和out線斷開。</p><p>　　對于PNP-NC+NO型，和NPN-NC+NO型類似，多出一個輸出線OUT，及 兩條信號反相的輸出線，根據(jù)

85、需要取。</p><p><b>　?。?）行程開關(guān)</b></p><p>　　行程開關(guān)行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件的碰撞使其觸頭動作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動的位置或行程，使運(yùn)動機(jī)械按一定位置或行程自動停止、反向運(yùn)動、變速運(yùn)動或自動往返運(yùn)動。</

86、p><p>　　在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。構(gòu)造：由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。&

87、lt;/p><p><b>　　4.2模塊設(shè)計(jì)過程</b></p><p><b>　　皮帶傳動部</b></p><p>　　圖 4.2 皮帶傳動</p><p>　　選用皮帶傳送是因?yàn)檫m用于兩軸中心距較大的傳動場合，現(xiàn)實(shí)加工中的機(jī)器大都規(guī)模較大因此采用皮帶傳送。同時皮帶工作時傳動平穩(wěn)無噪聲,能緩沖、

88、吸振。工作中如遇到過載，帶將會在帶輪上打滑,可防止薄弱零部件損壞,起到安全保護(hù)作用。而且造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護(hù)等特點(diǎn)。</p><p>　　因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是是實(shí)驗(yàn)?zāi)K，要求精度不高，所以選用平帶開口傳動。</p><p><b>　　齒輪傳動部分如下：</b></p><p>　　圖 4.3 齒輪傳動</p>&

89、lt;p>　　齒輪傳動是指用主、從動輪輪齒直接傳遞運(yùn)動和動力的裝置。</p><p>　　在所有的機(jī)械傳動中，齒輪傳動應(yīng)用最廣，可用來傳遞相對位置不遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動和動力。</p><p>　　齒輪傳動的特點(diǎn)是：齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達(dá)300m/s；齒輪直徑可以從幾毫

90、米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設(shè)備，嚙合傳動會產(chǎn)生噪聲。</p><p>　　為了節(jié)省開支，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，本次設(shè)計(jì)齒輪選用非金屬材料制造。</p><p><b>　　連桿機(jī)構(gòu)部分如下：</b></p><p>　　曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、沖床等的主機(jī)構(gòu)中?；钊桨l(fā)動機(jī)以滑塊為主動件，把往復(fù)移動轉(zhuǎn)換為不

91、整周或整周的回轉(zhuǎn)運(yùn)動；壓縮機(jī)、沖床以曲柄為主動件，把整周轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊具有急回特性，鋸床就是利用這一特性來達(dá)到鋸條的慢進(jìn)和空程急回的目的。</p><p>　　圖 4.4 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　模塊機(jī)座部分如下：</b></p><p>　　模塊機(jī)座主要起支撐作用，同時方便各種電動機(jī)與模塊相連接。

92、基于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的情況，機(jī)座應(yīng)在滿足模塊需求的情況下盡量縮小尺寸。</p><p><b>　　模塊其它部分：</b></p><p>　　為了方便實(shí)驗(yàn)?zāi)K與外界輸入連接，模塊應(yīng)該具有其他相關(guān)機(jī)構(gòu)配合使用。</p><p>　　聯(lián)軸器：用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器

93、還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。聯(lián)軸器又分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器，本次設(shè)計(jì)模塊要求較低，因此選用剛性聯(lián)軸器，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、成本低、承載能力大，用于被連接兩軸在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)中相對位移較小且載荷比較平穩(wěn)的傳動系統(tǒng)中。</p><p>　　減速器：減速機(jī)在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減

94、速機(jī)是一種相對精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，上海長城減速機(jī)蝸桿減速機(jī)和行星齒輪減速機(jī)；按照傳動級數(shù)不同可分為單級和多級減速機(jī)廠輪形狀可分為圓柱齒輪減速機(jī)、圓錐齒輪減速機(jī)和圓錐－圓柱齒引輪減速機(jī)；按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同進(jìn)軸式減速機(jī)。減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨(dú)立部件，常用作原動件與工作機(jī)之間的減速傳動裝置 。在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用

95、，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣。</p><p>　　軸承：軸承是在機(jī)械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件。也可以說，當(dāng)其它機(jī)件在軸上彼此產(chǎn)生相對運(yùn)動時，用來降低動力傳遞過程中的摩擦系數(shù)和保持軸中心位置固定的機(jī)件。軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動過程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。按運(yùn)動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。本次設(shè)計(jì)主要選用滾動軸承即

96、可。</p><p><b>　　模塊實(shí)際模型：</b></p><p>　　圖4.5 簡化牛頭刨床模塊</p><p>　　固態(tài)繼電器（SSR）是一種新興的無觸點(diǎn)繼電器工業(yè)產(chǎn)品，具有許多傳統(tǒng)電磁式繼電器（EMR）無法比擬的優(yōu)越性。它是一種無觸點(diǎn)通斷電子開關(guān)，當(dāng)施加輸入信號后其主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)。無信號呈阻斷狀態(tài)，它利用分立器件和集成器件及微電子

97、技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制回路（輸入端）與負(fù)載回路（輸出端）之間的電隔離及信號耦合，沒有任何可動部件或觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了具有相當(dāng)于電磁繼電器一樣的功能。</p><p>　　固體繼電器一般為一個四端組件，其中兩個為輸入端，兩個為輸出端，至少由三部分組成。</p><p>　　4.3 模塊功能驗(yàn)證</p><p>　　在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的是設(shè)計(jì)模塊是為了進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)而不是設(shè)計(jì)整體，模塊應(yīng)當(dāng)

98、能配合其他模塊共同組成實(shí)驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)部分實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證模塊的實(shí)用性。</p><p>　?。?）實(shí)驗(yàn)一：PLC控制三相異步電機(jī)驅(qū)動模塊</p><p>　　圖4.6 PLC控制三相異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　傳感器在接線圖中通常以開關(guān)表示</p><p>　　I0.0為正轉(zhuǎn)啟動按鈕同時連接傳感器SB1，按下啟動按鈕后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)啟動，當(dāng)

99、行進(jìn)到傳感器SB2位置時，觸發(fā)SB2傳遞給PLC信號。此時反轉(zhuǎn)按鈕I0.2啟動，KM2接通，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了模塊正向進(jìn)給和反向進(jìn)給的控制。</p><p>　　圖4.7 PLC控制三相異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)梯形圖</p><p>　?。?）繼電器控制直流電機(jī)驅(qū)動模塊</p><p>　　圖4.8 繼電器控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　合上

100、總開關(guān)K1，再把總停旋鈕合上，按下按鈕1，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，當(dāng)電機(jī)碰到行程1時，KM1停止工作，電機(jī)停轉(zhuǎn)，時間繼電器開始工作，觸電斷開，當(dāng)時間繼電器過3秒后動作時，時間繼電器觸電閉合，KM2開始工作，電機(jī)反轉(zhuǎn)，繼電器斷電停止工作。當(dāng)碰到行程2時，KM2停止工作，電機(jī)停轉(zhuǎn)，時間繼電器又開始工作，觸電斷開，過3秒后，時間繼電器觸電合閉，KM1又開始工作，時間繼電器停止工作，觸電合閉。如此循環(huán)工作。如須停止，則把總停旋鈕關(guān)上或者關(guān)閉總開關(guān)K1。&

101、lt;/p><p>　　圖4.9 繼電器控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)速</p><p>　　如圖4.9所示，在控制電路中，按下ＳＢ２時，交流接觸器ＫＭ１線圈得電，ＫＭ１的動合主觸頭ＫＭ１接通，直流電動機(jī)Ｍ正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下SB3時，交流接觸器ＫＭ２線圈得電，ＫＭ２的動合主觸頭ＫＭ２接通，電路實(shí)現(xiàn)交叉連接，改變電樞回路中的電流方向，直流電動機(jī)Ｍ反轉(zhuǎn)。電路中采用互鎖，一條電路接通時，立即切斷另一條電路。調(diào)節(jié)ＲＰ可

102、以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　圖4.8與4.9均為繼電器控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，不同的是4.8只可以控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向，而4.9不僅可以控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)還可以調(diào)速。</p><p>　　（3）直流電機(jī)驅(qū)動模塊調(diào)速</p><p>　?。?）用DAC0832D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出，經(jīng)放大后驅(qū)動直流電機(jī)。</p><p>　　（2）編制程序

103、，改變DAC0832輸出經(jīng)放大后的方波信號的占空比來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　1）DAC0832的片選信號CS_0832連到譯碼輸出Y6。</p><p>　　2）對58B機(jī)型，0832的輸出DOUT端連到電機(jī)模塊上的插孔DJ，對模塊化機(jī)型0832的輸出DOUT端連到電機(jī)模塊上的MC插孔。</p><p>　　3）對模塊化機(jī)型，M0和M1插孔分別連兩個開關(guān)

104、或+5V和GND,以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖4.10 單片機(jī)控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p><b>　　程序清單如下：</b></p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE</p><p>　　DAPORT EQU 0060H&

105、lt;/p><p>　　START:MOV AL,0FFH</p><p>　　DACON1:MOV DX,DAPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV CX,1000H</p><p>　　DACO2:LOOP DACO2</p>&

106、lt;p><b>　　DEC AL</b></p><p>　　JNZ DACON1</p><p>　　DACO3:MOV DX,DAPORT</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV CX,1000H</p><p>　　D

107、ACO4:LOOP DACO4</p><p><b>　　INC AL</b></p><p><b>　　JNZ DACO3</b></p><p>　　JMP DACON1</p><p><b>　　CODE ENDS</b></p><p>&

108、lt;b>　　END START</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以機(jī)電一體化課程為理論基礎(chǔ)進(jìn)行機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室模塊的設(shè)計(jì)與維護(hù),機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)中涉及到機(jī)械部分和控制部分,設(shè)計(jì)過程主要包含了以下三部分內(nèi)容:</p><p>　　(1)根據(jù)機(jī)電一體化課程所學(xué)知識,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室

109、實(shí)際情況,對模塊功能原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹。 </p><p>　　(2) 概述了機(jī)電一體化模塊的維護(hù)原理，成功修復(fù)了實(shí)驗(yàn)室損壞的模塊和閥體，并解釋常見的模塊損壞原因以及修理方法和技巧。</p><p>　　(3)成功運(yùn)用PRO/E軟件進(jìn)行了新模塊的建模，通過新模塊的建立以及實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，證明了本次新模塊的設(shè)計(jì)是可行的，能夠?qū)嶋H應(yīng)用到機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，從而加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室機(jī)械模塊方面的實(shí)驗(yàn)部

110、分。</p><p>　　在維修模塊的過程中遇到部分接線問題，學(xué)會使用工具完成接線。在PRO/E建模過程中學(xué)會使用機(jī)構(gòu)功能解決了模型仿真問題，同時對模塊模型不同機(jī)構(gòu)之間的連接進(jìn)行了優(yōu)化，最終成功建立模型。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫桓 陳作模 葛文杰. 機(jī)械原理[M]. 第七版. 北京:高等教育

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