第22篇 机电一体化 3
第1章 常用电机 3
1 电动机的特性、工作状态及其发热与温升 3
第23篇 常用电机、电器及其他 3
1 机电一体化产品组成及技术 3
第1章 机电一体化技术及产品设计步骤 3
1．1机电一体化产品组成 5
1．2机电一体化技术 6
2．2电动机选择顺序 9
2．1选择电动机应综合考虑的问题 9
2 电动机的选择 9
1．3机电一体化产品近期发展概况及国内优先发展产品简介 10
2．3电动机类型选择 10
2．4电动机电压和转速的选择 11
2．5电动机功率计算 12
2．1主机选用 13
2 交互式CAD/CAM技术 13
2．2 CAD工作站硬件简介 14
2．3 CAD/CAM支撑软件系统内容 15
3 产品设计的内容和步骤 18
2．6电动机功率计算举例 19
1．1伺服系统的分类、特点及基本要求 22
1 机电伺服系统机械部件设计的一般方法 22
第2章 伺服系统机械部件设计 22
1．2伺服驱动元件的选择 23
1．2．1电液脉冲马达的选择 24
3．1电机外壳的防护分级 26
3 常用电动机规格 26
1．2．2步进电机的选择 27
3．2电机分类与代号 27
1．2．3直流伺服电机的选择 28
Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机 31
3．3一般异步电动机 31
1．2．4举例 32
1．3．1伺服机械传动系统的结构型式和特点 33
1．3伺服系统机械传动装置的方案选择 33
1．3．2机械传动方案的选择 34
1．3．4试凑法确定总传动比 35
1．3．3伺服机械系统采用齿轮传动装置的优缺点 35
1．3．5大功率传动装置的传动比分配 36
Y系列（IP23）防护式三相异步电动机 38
1．3．6小功率传动装置的设计 40
1．4伺服系统执行机构的计算 40
YR系列（IP44）封闭式绕线型三相异步电动机 41
YR系列（IP23）绕线转子三相异步电动机 44
3．4 YX系列高效率三相异步电动机 45
3．5 Y-W户外型、Y-F防腐型、Y-WF户外防腐型三相异步电动机 47
1．5伺服系统的设计计算步骤及举例 47
2 提高设备精度的方法及装置 50
2．1伺服系统性能的影响因素及误差分析 50
2．2．1用控制回路补偿间隙提高精度 52
2．2提高传动刚度及精度的方法和装置 52
2．2．2采用机构结构装置提高传动刚度及精度 54
3．6 YH系列高转差率三相异步电动机 56
3．7 YD系列变极多速三相异步电动机 65
3 改善运动部件的摩擦特性，提高精度和刚度 65
1．1直流伺服电动机的分类、特点及应用 70
1 直流伺服电动机 70
第3章 执行元件 70
3．8 YTC齿轮减速电动机 71
3．9 YCJ系列齿轮减速电动机 72
1．2 SZ系列直流伺服电动机 75
3．10 YCT及YCT2系列电磁调速电动机 79
3．10．1 YCT系列小型电磁调速异步电动机（滑差电动机） 80
3．10．2 YCT2系列电磁调速电动机 84
1．3 SY系列直流伺服电动机 84
1．4 FB、B系列直流伺服电动机 87
3．10．3 YCTD系列低电阻端环电磁调速电动机 88
1．5 1HU、1GS3系列直流伺服电动机主要技术数据 89
3．10．4 JD1型和JD2型电磁调速电动机控制器 90
3．11．1 YEJ系列电磁制动三相异步电动机 91
3．11制动电动机 91
1．6 SYK系列直流伺服电动机 92
1．7 SN系列直流伺服电动机 93
1．8绕线盘式电枢直流伺服电动机技术数据 95
1．9 永磁式电枢控制宽调速直流伺服电动机 96
1．10直流伺服机组 96
1．11直流伺服电动机应用举例 98
3．11．2 YEP系列旁磁制动三相异步电动机 99
2．1交流伺服电动机的分类、特点及应用 100
2 交流伺服电动机 100
3．12起重及冶金用电动机 102
3．12．1 YZR、YZ系列冶金及起重用三相异步电动机 102
2．2 SL系列交流伺服电动机 104
2．3 ADP系列交流伺服电动机 107
2．4 FANUC系列交流伺服电动机 109
2．5 SD系列交流伺服电动机主要技术数据 113
2．6 SA系列交流伺服电动机主要技术数据 113
2．7 ND系列两相电容运转可逆交流伺服电动机主要技术数据 114
2．8交流伺服系统 114
2．9交流伺服电动机的应用举例 114
3 步进电动机 116
3．1步进电动机的分类、特点及应用 116
3．12．2起动次数校核 118
3．13 YZRW冶金及起重用涡流制动三相异步电动机 122
3．3 BF系列反应式步进电动机（北京微电机总厂） 124
3．4 BF系列反应式步进电动机（常州微电机总厂） 126
3．5 SB系列反应式步进电动机（北京微电机总厂） 127
3．14 隔爆异步电动机 127
3．14．1 YB系列隔爆型三相异步电动机 128
3．6 BYG系列永磁感应子式步进电动机（西安微电机研究所） 129
3．7功率步进电动机 130
3．8步进电动机应用举例 131
3．2 BF系列反应式步进电动机（西安微电机研究所） 132
4 直流力矩电动机 132
4．1直流力矩电动机的特点及应用 132
3．14．2 YBGB系列管道泵用隔爆型三相异步电动机 133
4．2 LY系列直流力矩电动机 133
3．15分马力电动机 135
4．3 SYL系列直流力矩电动机 137
4．4 LZ、LY系列直流力矩电动机 139
5．1电液伺服液压缸特点及应用 140
3．16直流电机 140
5 电液伺服液压缸 140
5．2液压缸支承形式及代号 140
5．4 WS、LS系列电液伺服液压缸主要技术数据 141
5．3液压缸内径、活塞杆直径及行程推荐值 141
3．16．1 Z4系列直流电动机 141
6．1电液脉冲液压马达的一般特性 143
6 电液脉冲液压马达 143
6．3 DYM1系列电液脉冲液压马达 144
6．2电液脉冲液压马达的主要性能要求 144
1 概述 148
第4章 传感器 148
1．1传感器的定义及组成 148
1．2传感器的分类与特点 148
1．3传感器发展趋向 148
1．4传感器常用术语 149
3．16．2测速发电机 151
1．5选择传感器的注意事项 151
2．1常用传感器的特点及应用 152
2 常用传感器的特点、应用、工作原理及测量电路 152
3．17电动机滑轨 155
2．2常用传感器的工作原理及测量电路 155
MZS1系列三相交流制动电磁铁 159
各种电磁铁用途及工作条件 159
1 电磁铁 159
第2章 常用电器 159
MZS581系列工厂用隔爆型交流制动电磁铁 160
MQ3系列交流牵引电磁铁 161
MFJ0、MFJ1系列交流阀用电磁铁 163
MFZ1系列直流阀用电磁铁 164
2 行程开关 165
2．1 LX10系列行程开关 166
3 传感器产品 167
3．1位移与位置传感器 167
2．2 LX201，LX208A型行程开关 168
2．3 LX202型行程开关 168
2．4 LX205-1，2，3，4，5行程开关 170
2．5 LX204型行程开关 171
2．6 LX206型行程开关 171
2．7 LX211系列行程开关 172
2．8 LX29系列行程开关 174
3．2速度传感器 177
3．3加速度传感器 183
2．9 LX32系列行程开关 187
2．10 LX33系列行程开关（起重机用） 189
3．4测力与称重传感器 191
2．11 LXK3系列行程开关 191
3 LT3系列脚踏开关 197
4 LJ系列集成电路接近开关 198
5 管状电加热元件（JB2379—78） 205
5．1管状加热元件的型号与用途 205
5．2 管状电加热元件的结构及使用说明 205
5．3管状电加热元件的常用设计、计算公式和参考数据 206
5．4 JGQ型管状电加热元件 207
3．5转矩传感器 207
3．6压力传感器 209
5．5 JGY型管状电加热元件 209
5．6 JGS型管状电加热元件 210
5．7 JGX1，2，3型及JGJ1，2，3型管状电加热元件 211
5．8 JGM型管状电加热元件 213
5．9附录 214
1 柴油机 215
第3章 柴油机、推杆及蓄电池 215
3．7温度传感器 218
2．1电动推杆 219
2 推杆 219
2．2 DYT型电液推动器 223
3 铅酸蓄电池 224
3．8流量传感器 224
3．9湿度传感器 229
参考文献 230
3．10气体传感器 232
3．11声传感器 233
3．12物位（液位、料位、界面）传感器 237
4 国内外部分传感器企事业名录 239
3．1单片微机控制器芯片性能与能数 246
3 单片微机控制器 246
2 单板微机控制器 246
1 前言 246
第5章 控制器 246
3．1．1 Intel公司单片微机性能参数 247
3．1．2 Motorola公司单片微机性能参数 264
3．1．3 NEC公司单片微机性能参数 276
3．1．4 Zilog公司单片微机性能参敏 279
3．2．1 MCS-51（8051）单片微机指令系统 280
3．2单片微机控制器指令系统 280
3．2．2 MCS-96（8096）单片微机指令系统 285
3．2．3 MC6801及MC68HC11A8指令系统 288
3．3单片微机控制器的设计与开发 302
3．4单片微机控制器的过程接口 302
3．6单片微机控制器的操作键盘和显示器 306
3．5单片微机控制器的电源 306
3．7．2单片微机控制器在智能单元中的应用 307
3．7单片微机控制器在工业控制中的应用 307
3．7．2单片微机控制器在机电一体化产品上的应用 309
4．1概述 318
4 微机工业控制器 318
4．2．1模块化结构 319
4．2微机工业控制器硬件构成 319
4．2．2 CPU（微处理器）板 321
4．2．4 I/O接口板 322
4．2．3用户程序存储板 322
4．3微机工业控制器性能简介 323
4．3．1 OMRON公司微机工业控制器性能简介 324
4．3．2 A-B（Allen-Bradly）公司微机工业控制器简介 335
4．3．3 SQUARE D（方D）公司微机工业控制器性能简介 353
4．3．4 GE Fanuc Automation公司的微机工业控制器简介 365
4．4微机工业控制器的选用 384
第6章 接品技术及元件 388
1 传感器信号转换电路 389
1．1运算放大器应用基础 389
1．2常用信号转换电路 394
2 过程通道 396
2．1过程通道的内容 396
2．2举例 406
3 D/A、A/D转换电路 409
4 微型计算机接口电路 426
4．1微机接口 426
4．2举例 433
5 系统的干扰及其抑制 437
5．1感性负载所致干扰的抑制 439
5．2电源所致干扰的抑制 445
5．2．1交流电源系统所致干扰的抑制 445
5．2．2直流电源系统所致干扰的抑制 447
5．3接地与干扰 447
5．4屏蔽 451
第7章 控制系统及软件 453
1 控制技术 453
2微机过程控制系统设计 456
3常见NC和CNC系统设计 463
4微机控制系统设计实例说明 476
4．1装配机器人KAM的机械结构 476
4．2 KAM的控制系统 476
4．2．1系统概况 476
4．2．2 I/O接口 477
4．2．3步进电动机及其控制器 479
4．2．4 KAM的控制程序 480
4．3 KAM的操作方式 484
4．4性能试验和结论 485
4．4．1 KAM的性能试验 485
4．4．2结论 485
5逐点比较法插补及汇编语言程序 486
5．1逐点比较法偏差值计算公式及前进方法 486
5．2插补程序应具备的功能及设定 487
5．3逐点比较法插补程序的组成 487
5．4取数判断程序的设计 489
5．5总步数处理程序的设计 490
5．6加工显示和终点判断程序的设计 491
5．7直线插补程序的设计 492
5．8平面斜线插补程序的设计 493
5．9圆弧插补程序的设计 494
5．9．1插补公式对程序的要求 494
5．9．2圆弧程序的设计 495
5．9．3圆弧插补程序要求 495
5．10在xyz坐标系中，平行坐标面的斜直线插补程序 496
6 数字积分插补及程序 498
6．1平面直线插补程序（数字积分法） 499
6．2空间一般位置直线插补程序（数字积分法） 504
6．3十六位微机控制三坐标铣床 509
6．3．1硬件系统 509
6．3．2数控信息输入处理 509
6．3．3三坐标空间直线插补程序 510
7 监控程序设计举例 515
7．1初始化程序 517
7．2监控显示程序 518
7．3键扫描和键分析程序 518
7．3．1键扫描程序 519
7．3．2键译码程序 520
7．3．3键处理程序 521
7．4．1 EXEC键服务程序 521
7．4键服务程序 521
7．4．2 STEP单程序键服务程序 521
7．4．3 MON回监控键服务程序 522
7．4．4 NEXT下一单元检查键服务程序 522
7．4．5 EXAM存贮单元检查键服务程序 522
7．4．6 BP定量进给0.05mm键服务程序 523
7．4．7 PORT进0.1mm键服务程序 523
7．4．8 LOAD进0.01mm键服务程序 523
8 其他常用程序 523
8．1显示程序设计 523
8．2 Z80CPU数控系统检测诊断程序 525
8．2．1 CPU诊断程序 525
8．2．2 RAM及总线诊断程序 526
8．2．3 EPROM中的控制程序诊断 526
8．3 数控编程的动态图形模拟系统简介 527
8．4 用软件实现步进电机的三相六拍分配器 530
8．4．1软件实现的设计思路 530
8．4．2实现软件思路框图及汇编语言程序 531
8．5步进电机升降速程序 533
9 多坐标数控车床通用软件实例 535
9．1监控程序 535
9．2直线与圆弧插补程序实例（逐点比较法） 542
第8章 数字控制机床设计 549
1 数字控制机床总体设计 549
1．1数控机床的分类与发展 549
1．2数控机床的运动方向和坐标规定 553
1．3数控机床的数控系统和技术指示 555
1．3．1数控机床不同数控系统的原理框图 555
1．3．2不同类型数控系统的主要用途和技术指标 558
1．4数控机床的驱动系统和伺服进给系统设计 559
1．4．1电机的选择 565
1．4．2进给装置的计算 570
2 数控机床的设计步骤 584
3 微机数控全功能车床设计 588
3．1微机数控全功能车床功能及基本设计要求 588
3．2．2已知参数 590
3．2．1设计方案 590
3．2．3丝杠螺母静态设计 590
3．2微机数控全功能车床进给伺服系统设计示例 590
3．2．4丝杠螺母动态设计 592
3．2．5减速机构的设计 593
3．2．6电机参数计算 594
3．3微机数控全功能车床控制系统设计示例 595
3．3．1控制系统总体方案 595
3．3．2车床闭环控制系统CPU板 596
3．3．3车床控制系统单片机扩展系统 597
3．4．1微机数控全功能车床程序内容 601
3．4微机数控全功能车床的程序设计与选择 601
3．4．2车削加工程序编制 601
3．4．3操作管理程序 602
3．4．4步进电机脉冲分配程序 604
3．4．5螺纹加工程序编制 605
1 工业机器人的基本概念 607
第9章 工业机器人 607
1．1工业机器人常用术语 607
1．2工业机器人的系统组成及分类 608
1．3工业机器人主要技术参数及选择的相关因素 609
1．4工业机器人的主要作业种类 609
2 工业机器人的总体设计 610
2．1工业机器人的主要设计步骤 610
3 工业机器人的机械系统设计 615
2．2各种驱动方式及特点 615
3．1常用传动方式及特点 615
3．2构件结构设计的考虑因素 624
3．3机械结构中的薄弱环节及采取的措施 624
3．4设计计算的主要步骤 625
3．5直接示教轻动化 629
3．6机器人的平衡装置 629
4 末端执行器 630
4．1末端执行器的分类及应用 630
4．2钳爪式末端执行器选用要点 631
4．3钳爪式末端执行器驱动力计算 632
4．4钳爪式回转末端执行器定位误差分析 640
4．5吸附式末端执行器常用型式及特点 643
5 手腕 644
6 工业机器人的控制 646
6．1工业机器人的控制方式分类 646
6．2控制系统与其他系统的联系框图 646
6．3 PTP控制与CP控制框图 648
6．4常用伺服机构 649
6．5工业机器人的示教、记忆方式和计算机控制的分类及特点 651
7 工业机器人传感技术 653
7．1工业机器人传感器的分类 653
7．2被测物理量与传感器 654
7．3对传感器的基本要求及选用时应考虑的因素 654
8 工业机器人语言 655
9 世界主要机器人的产品性能 658
1．1轧制设备位置自动控制系统 664
1．1．2位置自动控制的要求及提高其精度和可靠性的措施 664
1．1．1压下位置的计算机自动控制 664
1 轧制设备的机电一体化 664
第10章 其他机电一体化产品（系统）简介 664
1．2用可编程序控制器对飞剪机进行位置控制（PLC-APC） 665
1．2．1飞剪机前后设备和工艺对电气的要求 665
1．2．2连轧时飞剪数字控制的基本原理 666
1．3 650轧钢作业线微机监测管理系统 670
1．3．1系统主要功能 670
1．3．2系统结构及硬件配置 671
1．3．3程序及其说明 672
1．3．4现场抗干扰措施 675
2 微型机在散料称量中的应用 676
2．1在转炉配料称量系统中的应用 676
2．1．1散料称量系统 676
2．1．2配料控制原理 677
2．1．3程序设计 678
2．1．4配料控制系统 678
2．2在高炉称量系统中的应用 679
2．2．1控制对象 679
2．2．2控制系统 679
2．2．3控制程序 680
3．1轴的弯曲校正 681
3 机械加工的机电一体化 681
2．2．4控制效果 681
3．2角钢的冲孔和切断加工 682
3．3机械零件的自动攻丝 684
4 外观自动检查系统的机电一体化 685
4．1外观检查装置的种类 685
4．2外观检查装置的构成 686
4．3使用一维传感器的外观检查装置 688
4．4使用二维传感器的外观检查装置 690
5 照相机 692
5．1柯尼卡C35AF采用的自动对焦原理和机构 692
5．2柯尼卡FS-1的主要特点 692
5．3其他先进部件或措施 694
6．1全自动洗衣机的结构举例 694
6 全自动洗衣机 694
6．2微机控制系统举例 696
7 电子秤 697
7．1组合秤 697
7．2连续供料秤 698
7．3自动重量分选机 698
8 自动售票机 699
8．1自动售票机的主要构成及其功能 699
8．2自动售票机的工作原理 699
8．3主要部件的构成 700
9．2纸币确认机 702
9 自动售货机 702
9．1硬币机构 702
9．3自动售货机的控制系统 703
10 自行搬运车 704
10．1车的导引与转向方式 704
10．2支路方式 704
10．3位置检测方式 704
10．4主要结构 705
10．5控制系统 705
10．6安全装置 705
参考文献 706