例2—1 试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。已知平均工作载荷Fm＝3800N，丝杠工 作长度l＝1.2m，平均转速nm=l00r/min，最大转速nmax＝10000r／min，使用寿命Lh’=15000h 左右，丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58～62HRC，传动精度要求σ＝±0.03mm。
解：（1）求计算载荷FC
查表2-4决定选D级精度丝杠，查表2-6、2-7、2-8，取KF=1.2，KH=1.0，KA=1.0
NFKKKFmAHFC45600.10.12.13800
（2）计算额定动载荷
NLnFCnmCa204221067.11500010045601067.13434''
（3）初选丝杠
FC1-5006-3 Ca=21379N
FC1-5008-2.5 Ca=22556N
FC1-4005-5 Ca=21183N
考虑各种因素选用FC1-5006-3，由表2-9得
D0=50mm,
P=6mm,
d0=3.969mm,
λ, R=(0.52~0.58)d0=0.52×3.969=2.067mm (取0.52), e=0.707(R-0.5d0)=0.056mm,
d1=D0+2e-2R=45.98mm。
3）此外滚珠丝杠副还受D0 n值的限制，通常要求D0 n<7×104mm·r/min
D0 n=50×100mm·r/min=5×103mm·r/min<7×104mm·r/min
所以该丝杠副工作稳定。
（5）刚度校验
CGJTPEAPFL220
其中截面积 2323211066.1)1098.45(4141mdA
极惯性矩 4743411039.4)1098.45(3232mdJC
转矩 mNDFTm8.3)"40'8'112tan(2050.03800)tan(20
关于机电一体化技术浅析
[论文关键词]机电一体化 主功能 动力功能信息处理功能 控制功能
[论文摘要]机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。
一、机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。
（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5 ～6 倍。
（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
机电一体化综合应用
机电一体化是指在工业生产和科学技术领域，将机械工程、电子技术、计算机技术、控制科学等不同领域之间的知识结合起来，形成一种全新的综合学科，以建立集信息、能量、物质于一体的新型技术体系。在现代工业化的背景下，机电一体化已经成为机械工程技术发展的重要方向。
机电一体化在工业生产中的应用非常广泛，可以帮助企业提升自动化水平和生产效率，同时还可以减少由于人为因素引起的生产事故，保障员工的生命安全。机电一体化技术在生产线上的应用，可以将多个生产环节进行有机结合起来，使整条生产线更加高效、稳定，减少人为干预对生产线造成的影响。
在日常生活中，机电一体化技术也得到了广泛的应用，例如智能家居、智能电动汽车等。智能家居通过机电一体化技术将家庭各个设备进行联网，并通过计算机、智能手机等设备实现远程控制，使居民的生活更加便利、舒适。而智能电动汽车则采用了机电一体化技术，将电池、电机等元器件进行有机结合，实现了车辆自动化控制、充电等多种功能。
因此，机电一体化技术对于现代工业和生活的发展具有非常重要的意义，随着科技的不断进步，机电一体化应用领域也会变得越来越广泛，给人们的生活带来更多的便利和舒适。
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.. 8 机电一体化系统典型实例
8.1 机器人
8.1.1 概述
机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的工业基础。
机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下来，然后根据再现指令，在一定的精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息，经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。
一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能，所以都是一元机械。
