机电一体化原理应掌握的知识

机电一体化原理应掌握的重要知识点（简答）第二章 机械系统设计1.机电一体化共性关键技术包括机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术2.机电一体化对机械系统的基本要求：（1）. 精度高、刚度高、无间隙(尽可能小) （2）. 响应快、摩擦小、惯量小、谐振频率高（高接触刚度， 可避免共振）（3）. 稳定性好、可靠性高、阻尼合适、体积小、重量轻、寿命长等3.机械系统的组成包括传动机构、导向机构（起导向与支承作用 )、执行机构4.滚珠丝杠副轴向间隙的调整和加预紧力的方法有垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式5.滚珠丝杠副的支承方式有一端固定、一端自由；一端固定、一端游动；两端固定三种6.工业机器人的机械夹持器可分为圆弧开合型、圆弧平行开合型、直线平行开合型三种 第三章 直流电动机的工作原理及特性1.直流电动机的优缺点: 优点：调速、启动、制动性能好，控制器简单，短时过载能力强。缺点：结构较复杂，价格较高，换向器与电刷处有火花放电腐蚀，需定期维护。 2.直流电动机与直流发电机的工作原理直流电动机：电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。直流发电机：直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。3.直流电动机/发电机内部的电磁感应公式，机械特性指电动机转速与电磁转矩间的关系，已知直流他励电动机机械特性公式，会推导4.直流他励电动机的机械特性曲线：5.直流他励电动机的调速方法：串电阻调速 、降压调速、弱磁调速6.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述降压调速的原理、特点：原理：降压使n0下降，而n及斜率不变，向下平移特点：机械特性硬，效率高，无级调速，适合准确自动控速，可用于电机启动。 (4)7.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述串电阻调速的原理、特点：原理：电枢总电阻为Ra+R，使n增大特点：简单，机械特性变软，不节能，有级调速。 (6)8.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述弱磁调速的原理、特点原理：减小F使n0增大，而n增大剧烈得多磁场减弱，IN不变，电机输出转矩下降 (7)特点：机械特性软，拖动能力下降，无级调速，用于轻载时高速（nN）运行，如机床刀架快进。 (8) (9)9.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述反馈制动的原理、特点原理：当电机nn0时，因电枢电流方向改变，电磁转矩方向也改变，成为制动转矩。特点：制动转矩大，速度稳定性好，效率高，节能。10.直流电动机启动方法有 电枢串电阻启动 、 降压启动 11.大直流电动机为什么不允许在额定电压下直接启动？（1）、启动电流Ist太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器；破坏电网工作。（2）、启动转矩太大,机械冲击太大，使传动机构损坏。12.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述电源反接制动的原理、特点原理：因为电枢电流方向改变，所以电磁转矩方向也改变，为制动转矩，为避免电枢电流过大，需串足够大电阻。特点: 1）设备较简单，制动转矩大，常用于快速停车和快速反向运行。（2）能量损耗大。13.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述倒拉制动的原理、特点原理：在电枢串入较大的电阻，使（n=0时的电磁转矩T)小于负载转矩TL，这样在位能负载转矩TL的作用下，电动机反转（n为负，下放重物），一直到D点稳定运行特点：串入不同的电阻可灵活调整反转速度，能量损耗较大，速度稳定性较差。14.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述能耗制动的原理、特点原理：停止对电枢供电，给电枢串电阻特点：1）设备简单，运行可靠。2）减速较快，速度稳定性比倒拉制动好3）低速时制动效果较差15.计算题第四章 交流电动机工作原理及特性1.交流电动机的优缺点优点：结构简单，价格便宜，不需维护。缺点：调速、启动、制动性能差，若要性能好则控制器（如变频调速、矢量调速）复杂。2.交流异步电动机分为 三相电动机 与 单相电动机3.三相交流异步电动机按转子分为 鼠笼式 与 绕线式 4.三相交流异步电动机旋转磁场的转速公式：5.三相交流异步电动机的工作原理三相定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场，转子导体切割磁力线产生感应电动势与感应电流，进而产生电磁转矩使转子旋转，因磁场转速n0需比转子转速n快才能正常切割磁力线，故称为异步电动机，又称为感应电动机。6.转差率公式：磁场转速n0（又称同步转速）和转子转速n之差与n0的比值称为转差率S。7.转子电流频率：8.转子电流、功率因数同转差率（转速）间的关系，P59图5.20 （9） （8） 9.结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述变磁极对数调速的原理、特点原理：改变磁极对数P能改变磁场转速特点：简单，机械特性硬,效率高，有级调速，启动时先接低速再接高速可明显提高启动性能。 10.结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述降压调速的原理、特点原理：由机械特性公式可知减小U会使T大大下降特点：机械特性变软，拖动能力（Tst,Tmax）大大下降，无级调速，低速时效率低，发热大。 11.结合三相交流异步电动机（绕线式）的机械特性曲线简述转子电路串电阻调速的原理、特点原理：串联不同的电阻时，其n0和Tmax不变，但Sm随外加电阻的增大而增大，对恒转矩负载，由负载特性曲线与不同外加电阻下的电动机机械特性的交点可知，随着外加电阻的增大，电动机转速降低特点：简单，机械特性软，有级调速，低速时效率低，启动性能明显提高。 12.结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述变频调速（额定频率以下）的原理、特点原理：f1减小，Tmax基本不变，Tst增大，启动性能好特点：机械特性硬，效率高，属恒转矩调速，启动性能大大提高，适合准确自动调速。13.为什么说异步电动机启动性能差？因在启动时，转子处于静止状态，定子以最快的相对速度切割转子导体，从而引起很大的定子电流。但因启动时转差率=1，转子功率因数很低，因而启动的转矩不大14.结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述反馈制动的原理、特点原理：当异步电动机nn0时，因为转子电流方向改变，所以电磁转矩方向也改变，为制动转矩，自动进入反馈制动状态，常见于电车下坡，变频降速等。特点：制动转矩大,效率高,能量回馈电网，节能。15.结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述电源反接制动的原理、特点将三相电源线中的任意两相对调，旋转磁场反向旋转，从而制动，因电流很大，对于线绕式电机需转子电路串电阻;对于鼠笼式电机则在定子电路串电阻，但制动转矩大大下降。16.结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述倒拉制动的原理、特点原理：串大电阻使机械特性很软，进入倒拉制动状态。（需参考课本P86页倒拉制动）特点：串入不同的电阻可灵活调整反转速度，能量损耗较大 （16） （17）17.结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述能耗制动的原理、特点原理：断开三相电源，向定子绕组通入直流电，形成固定磁场，转子电磁感应产生制动转距特点：较简单，制动效果较好，不节能18.同步电动机的启动方法有 异步启动、 利用变频调速装置低频启动19.计算题第五章 步进电动机传动控制系统1.步进电动机的优缺点优点：用于位置与速度控制最简单，且没有累积误差。缺点：功率小（如几百瓦以下），伺服精度不很高。2.通电相序ABCA、AAB B BC C CAA等3.一个通电循环，转子转 1 个齿4.步进电动机的计算5.单电压限流型驱动电路各元件的作用，续流电路串电阻R可以大大减小时间常数在R两端并联电容C可在绕组由截止到导通的瞬间电流上升更快晶体管VT是使电流流过绕组L的波形尽可能接近矩形波二极管V在晶体管VT截止时起续流和保护作用串联电阻RD使电流下降更快 （续流电路）6.常用的步进电动机驱动电路有 单电压限流型驱动电路 、高低压切换型驱动电路 、 斩波恒流驱动电路 、 调频调压驱动电路 、 细分驱动电路 等第六章 可编程控制器PLC的外部接线图与梯形图程序设计（对输入/输出/定时/辅助继电器的编程）机电一体化原理应掌握的重要知识点（简答）第二章 机械系统设计机电一体化共性关键技术包括机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术机电一体化对机械系统的基本要求机械系统的组成包括传动机构、导向机构、执行机构滚珠丝杠副轴向间隙的调整和加预紧力的方法有垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式滚珠丝杠副的支承方式有一端固定、一端自由；一端固定、一端游动；两端固定三种工业机器人的机械夹持器可分为圆弧开合型、圆弧平行开合型、直线平行开合型三种第三章 直流电动机的工作原理及特性直流电动机的优缺点直流电动机与直流发电机的工作原理直流电动机/发电机内部的电磁感应公式机械特性指电动机转速与电磁转矩间的关系已知直流他励电动机机械特性公式，会推导直流他励电动机的机械特性曲线直流他励电动机的调速方法：串电阻调速、降压调速、弱磁调速结合直流他励电动机的机械特性曲线简述降压调速的原理、特点结合直流他励电动机的机械特性曲线简述串电阻调速的原理、特点结合直流他励电动机的机械特性曲线简述弱磁调速的原理、特点大直流电动机为什么不允许在额定电压下直接启动？直流电动机启动方法有电枢串电阻启动、降压启动结合直流他励电动机的机械特性曲线简述反馈制动的原理、特点结合直流他励电动机的机械特性曲线简述电源反接制动的原理、特点结合直流他励电动机的机械特性曲线简述倒拉制动的原理、特点结合直流他励电动机的机械特性曲线简述能耗制动的原理、特点计算题第四章 交流电动机工作原理及特性交流电动机的优缺点交流异步电动机分为三相电动机与单相电动机三相交流异步电动机按转子分为鼠笼式与绕线式三相交流异步电动机旋转磁场的转速公式三相交流异步电动机的工作原理转差率公式转子电流频率转子电流、功率因数同转差率（转速）间的关系，P59图5.20结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述变磁极对数调速的原理、特点结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述降压调速的原理、特点结合三相交流异步电动机（绕线式）的机械特性曲线简述转子电路串电阻调速的原理、特点结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述变频调速（额定频率以下）的原理、特点为什么说异步电动机启动性能差？结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述反馈制动的原理、特点结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述电源反接制动的原理、特点结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述倒拉制动的原理、特点结合三相交流异步电动机的机械特性曲线简述能耗制动的原理、特点同步电动机的启动方法有异步启动、利用变频调速装置低频启动计算题第五章 步进电动机