执行元件的控制与驱动

电动执行器工作原理电动执行器是一种用电能驱动的机电一体化设备，可将电能转化为机械运动，并实现对执行元件的控制。

它被广泛应用于各种工业自动化系统中，如管道控制、阀门控制、门窗控制等。

电动执行器的工作原理涉及到电动机、减速器和控制系统等几个重要组成部分。

1. 电动执行器的电动机电动执行器的核心部件是电动机，它通过电能转化为机械能，驱动执行元件进行运动。

电动执行器常用的电动机有直流电机和交流电机两种。

直流电机特点是转速可调，启动力矩大，响应速度快，适合对运动速度要求较高且需要频繁启动的场合；而交流电机具有结构简单、可靠性高的优点，适用于功率较小、转速较低的场合。

2. 电动执行器的减速器减速器主要用于减小电动机的输出速度，并增加输出力矩。

通过减速器的作用，电动执行器能够更精确地控制执行元件的行程和力量。

减速器常用的有齿轮减速器、行星减速器等。

齿轮减速器具有结构简单、传动效率高的特点，适用于较小的负载条件下；行星减速器具有结构紧凑、传动平稳的优点，适用于负载较大的场合。

3. 电动执行器的控制系统电动执行器的控制系统是对电动执行器进行控制和监控的关键部分。

控制系统包含电动机控制器、传感器、执行器阀门等组成部分。

电动机控制器用于控制电机的启动、停止、正转和反转等运动状态，可以根据用户需求进行自动化控制。

传感器则用于检测执行元件的位置和力量，以提供反馈信号给控制系统，实现闭环控制。

执行器阀门则用于控制介质的流动和阻断，实现管道和阀门的控制。

电动执行器的工作过程可以简单描述为：用户通过控制器发送控制信号给电动执行器，电动执行器根据接收到的信号控制电机启动或停止，通过减速器传递适当的力矩给执行元件，从而实现执行元件的运动，最终完成控制的目标。

总结起来，电动执行器是一种通过电能驱动的机电一体化设备，利用电动机、减速器和控制系统等组成部分实现对执行元件的控制。

它在工业自动化系统中起到了至关重要的作用，广泛应用于各个领。

机电系统基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机电系统的基本概念、组成及工作原理，了解其在现代工业中的应用。

2. 使学生了解常见传感器的工作原理及其在机电系统中的应用，掌握传感器信号的采集与处理方法。

3. 让学生掌握常见的执行元件及其在机电系统中的应用，了解其控制方法。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际机电系统问题的能力。

2. 培养学生进行简单的机电系统设计和搭建的能力，提高动手操作和团队协作能力。

3. 培养学生运用计算机软件进行数据采集、处理和控制系统仿真的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机电系统的兴趣，激发学生学习热情，提高学习积极性。

2. 培养学生具备良好的团队合作意识，学会与他人沟通交流，共同解决问题。

3. 培养学生关注机电系统的实际应用，认识到其在社会发展中的重要作用，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在培养学生的实际操作能力、创新能力和团队合作能力。

学生特点：学生具备一定的物理和数学基础，对机电系统有一定了解，但缺乏实际操作经验。

教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手能力和解决问题的能力。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际机电系统的设计和搭建。

二、教学内容1. 机电系统概述- 机电系统的基本概念、组成及分类- 机电系统在现代工业中的应用案例2. 传感器及其应用- 常见传感器的原理及特性- 传感器在机电系统中的应用- 传感器信号的采集与处理方法3. 执行元件及其控制- 常见执行元件的原理及特性- 执行元件在机电系统中的应用- 执行元件的控制方法及策略4. 机电系统设计与搭建- 机电系统的设计原则与方法- 机电系统搭建的步骤及注意事项- 常用设计工具及软件介绍5. 机电系统实例分析- 分析典型的机电系统案例，如自动化生产线、机器人等- 探讨案例中的关键技术及其应用教学进度安排：1. 第1-2周：机电系统概述，了解机电系统的基本概念、组成及分类2. 第3-4周：传感器及其应用，学习常见传感器的原理及在机电系统中的应用3. 第5-6周：执行元件及其控制，掌握常见执行元件的原理及控制方法4. 第7-8周：机电系统设计与搭建，学习设计原则、搭建步骤及软件应用5. 第9-10周：机电系统实例分析，分析典型案例，巩固所学知识教学内容依据课本章节进行组织，强调理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力。

液压驱动的原理
液压驱动的原理是利用液体的压力传递力量和动力。

它基于压力不可压缩的特性，通过液体在封闭系统中传输压力，从而使得液体能够产生驱动力。

液压驱动系统的基本组成包括液体介质、液压能源、执行元件和控制元件。

液体介质通常是油，它具有压缩性小、传递能力强和工作效率高等特点，能够在压力传递过程中保持较稳定的流体压力。

液压能源是驱动液体运动的动力源，通常由液压泵提供。

液压泵通过转动机械运动将液体吸入到泵腔中，然后通过泵腔的压力变化将液体推送出来，形成一定的流量和压力。

执行元件是液压系统中负责实现特定工作任务的部件，例如液压缸和液压马达。

液压驱动通过对液压缸或液压马达施加液体压力，从而产生线性或旋转运动。

控制元件用于控制液压系统的工作状态，常见的控制元件包括液压阀和液控阀。

液压阀通过控制液体的流动方向和流量来实现对执行元件的控制，确保液压系统按需工作。

液压驱动系统的工作原理是液体在封闭系统中的压力传递。

当液体被泵入液压系统时，液体会填充整个系统，通过液体的不可压缩性，使得液体在系统中形成均匀的压力。

通过控制元件的作用，液体的流动方向和流量可以被调节，从而控制液压系
统的工作状态。

总之，液压驱动的原理是利用液体的不可压缩性和压力传递的特性，通过液压能源、执行元件和控制元件的配合工作，实现力量和动力的传递。

目录机电一体化技术第1 章习题-参考答案 (1)1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。

(1)1-4 何谓机电一体化技术革命？ (1)1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ (1)1-8.工业三大要素指的是什么？ (1)1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？ (1)1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ (1)机电一体化技术第2 章习题-参考答案 (2)2-1 设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常常提出哪些要求？ (2)2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？ (2)2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ (2)2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？ (2)2－16 各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？ (2)2－17 已知：4 级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=Δφ3=…=0.005 rad,各级减速比相同，即ί1=ί2=…=ί4=1.5。

求：该传动系统的最大转角误差Δφmax; 为缩小Δφmax，应采取何种措施？ (2)2－18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？ (3)2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为100，柔轮齿数为100.当刚轮固定时,试求该谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向(与输入轴的转向相比较) (3)2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? (3)2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些？ (4)机电一体化技术第3 章参考答案 (5)3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。

(5)II3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？ (5)3-3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。