機電一體化執行元件總體方案設計

機電一體化執行元件總體方案設計

　　一、總體方案設計思路
　　1．總體設計要求
　　蓋板能夠實現可靠的打開及關閉是實現遠程操控系統在各種惡劣環境下可靠地執行勤務和值守任務的保障，也是遠程操控系統實現從勤務狀態到戒備值守狀態快捷、可靠、準確轉換的關鍵。因此，為使此機電一體化執行元件在遠程操控的各種工作狀況下均能可靠地工作，其總體設計應滿足如下要求：(1)應保證蓋板在關閉狀態下，密封可靠．具有防雨、防潮、防鹽霧侵入等功能，并且使關閉后的蓋板結構牢同，具有防盜、防撬和防撞擊功能。保證此機電一體化執行元件在承受較大的外力撞擊后，仍能正常可靠地工作，蓋板仍能正常、輕松地開啟。(2)蓋板的開啟和關閉應平穩、可靠、快捷，并可同時實現自動扁閉和應急人工手動啟閉。具有機電聯動互鎖功能，保證自動啟閉-口T靠、準確，手動扁閉輕松、方便，不誤動，不鎖死。(3)此機電一體化執行元件結構應盡量緊湊、體積小、重量輕，以便于在整個系統中的結構布置。(4)所控制的蓋板在開啟位置同樣應保持鎖定狀態，并能保證在承受高頻、強沖擊載荷作用下不致松脫，從而造成誤關閉的現象。
　　2．機電一體化執行元件組成和接口
　　本文所研究的機電一體化執行元件主要分為三個部分：機械部分、電驅動執行部分、信號檢測及控制部分，機械部分主要包括蓋板、滑軌、減速器、絲杠等構件。電驅動執行部分主要包括驅動電機、電磁離合器以及卡鎖電磁鐵等構件。信號檢測及控制部分主要有單片機、各傳感器及數據傳輸總線組成。機械部分和電驅動執行部分完成整個過程巾的運動和能屠傳遞，信號檢測及控制部分負責監測和接收蓋板的狀態信號，對數據和信息進行存儲、變換等處理，并發送指令給驅動電路，以完成規定動作。
　　二、各組成部分方案設計
　　1．機械傳動部分設計
　　本機電一體化執行元件的傳動機構主要由電機、減速機構、離合器和絲杠等組成。通過驅動電機，經減速器帶動絲杠轉動，然后再通過與之配合的螺母把絲杠的旋轉運動轉變為蓋板的平行運動，從而控制蓋板的打開與關閉。減速器采用齒輪減速，主要是考慮其體積小，重量輕，傳遞轉矩大，并且啟動時轉動慣量較小。采用滾珠絲杠主要是考慮其傳動比大，軸向推力大，可使蓋板肩閉輕松方便，另外，滾珠絲杠為非自鎖絲柙=，其傳動具有可逆性，當位于減速器與滾珠絲杠之間的離合器脫離時，蓋板町采用手動啟閉，而不會由于傳動鏈逆向自鎖而卡死。
　　2．機電一體化執行元件工作流程分析
　　此機電一體化執行元件要實現遠程控制，通過操作上位機發出指令來控制遠程的電機正反轉以及停轉來控制蓋板的打開和關閉。并通過檢測裝置檢測蓋板的位置和工作情況，并把蓋板的工作狀態反饋給上位機。一旦情況出現異常則需要人工維修，使之恢復正常狀態。在維修狀態下，斷開強電，維修人員可以通過人力來操作蓋板。正常狀態下準備工作時，此執行元件先進行狀態自檢，在各相應部件均處’于正常情況下時，上位機發出命令使機械卡鎖解鎖，并使離合器處于接合狀態，然后給電機驅動器發出信號，使電機轉動，通過減速機構使蓋板在電機的帶動下，緩慢滑動到指定的位置，并鎖定。如果出現故障，如系統突然斷電時，機電聯鎖裝置的電子鎖失效，機械鎖開始起作用，此時通過鑰匙來實現蓋板的開關，通過手動來實現其打開和關閉。檢修時，工作人員插入鑰匙，即時切斷電源，機電聯鎖裝置的電子鎖失效，機械鎖鎖緊，通過鑰匙打開蓋板，電機傳動裝置和蓋板的轉軸通過電磁離合器解脫嚙合，這樣通過手動將蓋板打開，進行檢修。
　　三、信號檢測與控制部分方案設計
　　在蓋板平臺的控制系統巾，單片機控制器通過CAN總線可以從上位機獲得控制指令和運動數據，控制器輸出的控制信號，經電機驅動器處理后控制直流電動機，從而控制蓋板的運動。主控模塊作為控制系統的核心部分對此機電一體化執行元件進行統一安排和調度，它通過分析監控平臺傳送的控制指令、系統狀態和全局環境信息，規劃蓋板運動的軌跡并完成相應的運動控制。控制部分實現的功能：(1)實現蓋板的開關動作：在單片機的作用下，控制電機實現蓋板的開關動作。(2)實現微機軟件控制蓋板：利用計算機的軟件實現單片機與上位機的通信，完成蓋板的開關動作。其中系統的主要部分就是單片機控制外部電機的轉動以及單片機和上位計算機的通信。這兩個功能正是單片機系統中常用的關鍵技術，本論文在后面的章節中將會著重介紹這兩個方面的功能。此系統具有以下特點：(1)使用方便：體積小，重量輕，不占用太多的空間。(2)操作簡單：操作人員通過遠程計算機實現蓋板的開關動作。(3)程序簡單：無論是計算機還是單片機的程序都很簡單，不占用太多的程序空間。(4)成本低：使用最為簡單的控制方案。本系統對蓋板的控制更加智能化，開關過程更加可控化，可以利用一個單片機控制多個蓋板的開關動作。甚至可以通過微機和單片機的連接，在用戶的可視化窗口上隨時控制蓋板的開關，從而形成一個較為智能的蓋板控制系統。基于單片機的蓋板檢測與控制系統可以分為：(1)微機及控制軟件：提供用戶微機程序界面，并將用戶對蓋板的操控轉化為控制指令發送到下位機。(2)單片機控制單元：監測和接收外部狀態信號，并發送指令給驅動電路，控制蓋板的開關。(3)驅動電路：驅動蓋板的電機動作，帶動傳動機構實現蓋板的開關。(4)檢測部分：利用傳感器檢測各器件的狀態，并進行反饋。
　　總之，隨著科學技術的飛速發展，特別是機電一體化技術在諸多領域的應用，促使系統的智能化程度越來越高，并日益成為此類執行元件發展的一大趨勢。

【機電一體化執行元件總體方案設計】相關文章：

機電一體化引信安全執行機構設計07-20

機電一體化論文05-28

機電一體化論文05-12

(經典)機電一體化技術論文07-09

機電一體化技術論文07-12

機電一體化專業的論文05-07

機電一體化的相關論文08-02

機電一體化技術與發展09-06

汽車機電一體化論文05-23

機電一體化技術的應用06-13