第3章 执行元件的选择与设计

机电一体化系统设计一、概论1、机电一体化：是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

2、对检测传感器的要求：要求检测传感器具有高精度、高灵敏度和高可靠性。

3、检测传感技术的主要难点：提高可靠性、精度和灵敏度。

需要研究的问题有：①提高各种敏感材料和元件灵敏度及可靠性②改进传感器结构，开发温度与湿度、视觉与触觉同时存在的符合传感器③研究在线检测技术，提高抗干扰能力④研究具有自动诊断与自动补偿功能的传感器。

4、自动控制：自动控制是指在没有人参与的情况下，通过控制装置使被控制的对象或控制过程自动的按照预定的规律运行。

5、系统总体技术：系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统的观点和方法将总体分解成若干功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。

6、系统总体技术包括：插件、接口转换、软件开发、微机应用技术、控制系统的成套性和成套设备自动化技术。

7、系统总体技术需要研究的问题：①软件开发与应用技术，包括过程参数应用软件、实时精度补偿软件②研究接插件技术，体改可靠性③通过接口和数据总线标准化④控制系统成套性和成套设备自动化⑤软件的标准化。

8、机电一体化系统由机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统五个系统组成。

9、系统的五种内部功能：即主功能、动力功能、计策功能、控制功能、构造功能。

主功能是实现系统“目的功能”直接必须的功能，主要是对物质、能量、信息及其相互结合进行变换、传递和存储。

动力功能的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实时“目的功能”。

而构造功能则是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必须的功能。

10、机电一体化系统设计的考虑方法同城有：几点互补法、融合法和组合法。

11、系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

广东省高等教育自学考试《液压与气压传动》（课程代码：03631）课程考试大纲目录一、课程性质与设置目的二、考试内容与考核目标绪论第一节液压与气压传动的工作原理第二节液压与气压传动系统的组成和表示方法第三节液压与气压传动的优缺点第四节液压与气压传动的应用第五节液压与气动技术的进展第一章液体力学基础第一节工作介质第二节流体静力学第三节流体运动学和流体动力学第四节气体状态方程第五节充、放气参数的计算第六节管道流动第七节孔口流动第八节缝隙流动第九节瞬变流动第十节穿透多孔物质的液流第二章能源装置及辅件第一节概述第二节液压泵第三节油箱第四节液压辅件第五节气源装置第六节气动辅件第七节管件第三章执行元件第一节直线往复运动执行元件第二节旋转运动执行元件第三节设计计算第四章控制元件第一节概述第二节阀芯的结构和性能第三节常用液压控制阀第四节常用气动控制阀第五节液压叠加阀、插装阀和多路阀第六节电液伺服控制阀第七节电液比例控制阀第八节电液数字控制阀第九节气动比例/伺服、数字控制阀第十节气动逻辑控制元件第十一节集成式多功能元件第五章密封件第一节密封的作用与分类第二节密封件的材料第三节常用密封件第四节新型密封件第五节组合式密封件第六节防尘圈第七节旋转密封件第八节胶密封与带密封第六章基本回路第一节液压基本回路第二节气动基本回路第七章系统应用与分析第一节液压系统应用与分析第二节气动系统应用与分析第八章系统设计与计算第一节概述第二节液压系统设计与计算第三节液压系统设计计算举例第四节气动程序控制系统设计三、关于大纲的说明与考核实施要求【附录】题型举例课程性质与设置目的（一）课程性质与特点《液压与气压传动》课程是高等教育自学考试机械设计制造及其自动化专业的主干课程。

液压、气压传动是与机械传动、电气传动等相并列的传动形式，是机械设备设计、使用和维护所必须掌握的技术和知识，具有实践性较强，与生产实际联系紧密的特点。

本课程主要讲授流体力学基础，各种液压、气动元件的工作原理、特点、应用和选用方法，各类液压和气动基本回路的功用、组成和应用场合，典型的液压、气动传动系统。

机电一体化系统设计课程设计指导书邓春岩编著UESTC 机电工程学院第一章绪论1.1 机电一体化课程设计的目的机电一体和课程设计是一个重要的实践教学环节。

学生需综合运用所学的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行机电结合的设计训练，主要目的是：1）学习机电一体化系统总体设计方案的分析、拟定和比较的方法。

2）对机械系统进行设计，掌握典型传动机构和导向机构等工作原理、设计计算方法和选用方法。

3）掌握控制用电机的工作原理，能够对控制用电机、驱动器进行计算与选用。

4）对控制系统进行设计，掌握典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路。

5）根据系统的要求，掌握常用传感器的工作原理和选用方法。

6）培养学生独立分析问题、解决问题的能力，学习并初步建立“系统设计”的思想。

7）训练学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。

1.2 课程设计的内容与要求课程设计的内容应是典型的机电一体化系统或产品，如数控机床、工业机器人、三坐标测量仪、自动检测仪、全自动洗衣机、电子秤、自动售货机、家用智能装置等。

设计的内容需包扩：机械系统的设计；执行元件的计算与选择；计算机控制系统的选择、电路的设计和软件的设计；传感检测的选择与电路的设计等，根据专业性质的差异，可以适当调整相应部分设计工作量。

本次设计任务是CNC二维工作台的设计，主要包括：机械系统的设计与计算、控制电机的计算与选择、驱动器的选择与接线图的设计。

1.3 课程设计的原始数据试设计一个用于在水平面内（XOY平面）进行切割的CNC二维工作平台。

切割刀位于Y方向工作台上面，其受力点（X、Y方向的轴向载荷）到Y方向丝杠轴心线的距离为100mm。

其它参数见下表：表1.1 大题目及其参数项目名称大题编号一二三四五六备注行程 mm 500³500500³400500³300400³400400³300300³300X*Y方向的行程X丝杠转速n1200 150 120 80 50 50 单位： r/minY丝杠转速n2200 150 120 80 50 50 单位： r/min理论定位精度δ30 25 20 15 10 5 单位：μm表1.2 小题目（方案）及其参数方案项目名称方案编号ⅠⅡⅢⅣV VIX方向轴向载荷(N)F15000 4500 4000 3500 2000 1200Y方向轴向载荷(N)F24000 3500 3000 2500 1500 1000X方向工作台滑板及组件重量(N) 1000 900 800 700 600 400Y方向工作台滑板及组件重量(N) 600 500 400 400 300 200表1.3 控制实现的轨迹方案项目名称方案编号１２３４二维平台编程控制的轨迹ＮＳＣＬ注：CNC二维工作平台设计题目共五个大题目，每个大题目下面又有三个小题目（即方案）。

模型飞机微小型起落架液压系统的设计摘要：模型飞机的结构设计与内部系统设计能够为真实飞机生产制造提供可靠的性能参数，根据模型飞机的自主飞行情况，可以对飞机设计参数进行合理调整，进一步提高飞机设计水平，保障使用效果。

模型飞机起落架液压系统设计质量关系到飞机的飞行安全，在实际进行系统设计的过程中应从安全可靠的角度出发，保证起落架能够正常、高效收放。

本文主要根据某模型飞机的起落架制作要求设计了微小型液压控制系统，以期为飞机制造提供参考。

关键词：模型飞机；起落架；液压系统；微小型；控制系统飞机起落架的正常工作是保障飞机安全稳定运行的关键，在实际进行该结构部位设计时，应明确不同类型模型飞机的飞行控制要求，根据现实需要做好设计工作，保证起落架舱门开关动作的稳定性以及起落架收放的平稳性。

要掌握具体的技术要求，设计合理的系统方案，结合设计要求选择合适的元器件，保证微小型起落架液压系统设计的科学性与合理性，为飞机的安全可靠运行提供保障。

1.模型飞机微小型起落架液压系统设计要求以某模型飞机为例，在进行起落架液压系统设计过程中，首先要保证舱门开关过程中都能保持平稳状态，完全打开后不会随意移动，舱门关闭后作动器的各项动作也随之停止，以免出现损坏舱盖的情况，而且在完全关闭后也不会受到外界因素的影响而出现变形情况。

其次，作动器在运行过程中能够顺利进入锁止的位置并保持稳定状态，不会受到外力影响而离开指定位置。

再次，不能出现刹车动作长时间抱死的情况，应进行这一动作的周期性和间歇性设计。

最后，要将整个液压系统的额定工作压力、额定流量和重量等控制在合理的范围内，同时也要保障系统具有较强的安全保护功能。

2.模型飞机微小型起落架液压系统方案设计2.1动作回路设计模型飞机起落架液压系统设计时需要充分考虑到飞机起飞阶段和回收阶段的功能要求，在起飞之前，应将起落架及时收回而后关闭起落架舱门。

在飞机飞行期间，应保证液压系统一直保持关闭状态。

在回收阶段，先要打开起落架舱门而后放下起落架，达到指定位置后锁紧处理。