14.PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用
PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，可以應(yīng)用PLC進行順序控制和開關(guān)邏輯控制、閉環(huán)過程控制、組合數(shù)字控制，可以組成多級控制系統(tǒng)及控制機器人等，PLC也可以用于位置控制中。
15。伺服系統(tǒng)的分類以及數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求
按照控制對象和使用目的的不同，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)可分為進給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。按照伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)理論，數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)可 分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)；按驅(qū)動部件的動作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)又有步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)、直流伺服電動機驅(qū)動系 統(tǒng)和交流伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)。按照反饋控制方式，數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)之分。
數(shù)控機床的進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)該滿足高精度、快速響應(yīng)、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩、可靠性高等要求。數(shù)控機床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有寬的調(diào)速范圍， 而且能在盡可能寬的調(diào)連范圍內(nèi)保持恒功率輸出。另外，為了滿足不同數(shù)控機床的加工要求，主軸驅(qū)動系統(tǒng)還應(yīng)該滿足一些特殊要求。例如，為了能在數(shù)控車床上加 工螺紋要求主軸驅(qū)動與進給驅(qū)動實行同步控制；為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車床、數(shù)控磨床等機床的主軸驅(qū)動具有恒線速切削功能；加工中心的主軸 驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有高精度的主軸停位控制功能，以便進行自動換刀；有的數(shù)控機床還要求主軸驅(qū)動系統(tǒng)具有角度控制功能。
16.步進電動機的工作原理及特點
步進電動機是一種同步電動機，定子磁場在空間旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子跟隨磁場同步旋轉(zhuǎn)。定子磁場的激磁磁勢為脈沖式，使磁場以一定頻率步進式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也就一步 一步旋轉(zhuǎn)?？梢姡竭M電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移（或直線位移）的執(zhí)行元件。給步進電動機供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電 源。步進電動機的優(yōu)點有：步進電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速主要取決于脈沖的頻率，轉(zhuǎn)子總的角位移取決于總的脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)于的轉(zhuǎn)向取決于分配脈沖的相序。其步距值不受各 種干擾因素的影響。步距誤差不長期積累，步進電動機每走一步所轉(zhuǎn)過的角度（實際步距值）與理論步距值之間總有一定的誤差。從某一步到任何一步，即走任意步 數(shù)后，也總會有一定的累積誤差，但每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零。但步進電動機的過載能力比較差。
17.步進電動機的主要性能指標(biāo)
步進電動機的主要性能指標(biāo)有：
（1）步距精度。我國生產(chǎn)的步進電動機的步距精度一般在±10~±30分的范圍，有些可達(dá)±2—±5分。
（2）靜轉(zhuǎn)矩。用以衡量步進電動機帶負(fù)載的能力。
（3）起動頻率。是使步進電動機能夠由靜止定位狀態(tài)不失步地起動，并進入正常運行的控制脈沖頻率。在電動機空載情況下，稱為空載起動頻率。在有負(fù)載情況下，不失步起動所允許的頻率將大大降低。
（4）連續(xù)運行頻率。步進電動機起動后，其轉(zhuǎn)速將跟隨控制脈沖頻率連續(xù)上升而不失步的控制脈沖的頻率稱為連續(xù)運行頻率的工作頻率。步進電動機的連續(xù)運行頻率隨負(fù)載的增大而下降，但步進電動機連續(xù)運行頻率遠(yuǎn)高于其起動頻率。
18.常用的反應(yīng)式、永磁感應(yīng)子式步進電動機的主要區(qū)別永磁感應(yīng)子式步進電動機的定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式步進電動機的定子結(jié)構(gòu)基本相同，也分成若干個極，極 上有齒和控制線圈。但永磁感應(yīng)子式步進電動機的轉(zhuǎn)子由兩段鐵心和位于中部的環(huán)形磁鋼組成：由于磁路內(nèi)含有永久磁鋼，故當(dāng)定子繞組斷電后仍具有一定的定位轉(zhuǎn) 矩。
19.步進電動機的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)速的計算
步進電動機的步距角用下式計算：
式中：m——步進電動機的相數(shù)；
K——與通電方式有關(guān)的系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)比例系數(shù)，如單拍或雙拍時K=1，單、雙拍時K=2； ——步進電動機轉(zhuǎn)子齒數(shù)。
步進電動機的轉(zhuǎn)速用下式計算：
n=60f/N.Zr（r／min）
式中：f——控制脈沖頻率；
N——運行拍數(shù)；
Zr——轉(zhuǎn)子齒數(shù)。
20.步進電動機對驅(qū)動電源的要求，驅(qū)動電源的組成和功能
步進電動機的運行性能是步進電動機和驅(qū)動電源的綜合體現(xiàn)。驅(qū)動電源應(yīng)滿足以下基本要求：
（1）電源的相數(shù)、通電方式、電壓、電流應(yīng)與步進電動機的基本參數(shù)相適應(yīng)；
（2）能滿足步進電動機起動頻率和運行頻率的要求；
（3）工作可靠，抗干擾能力強；
（4）成本低，效率高，安裝和維護方便。
驅(qū)動電源通常由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動器組成。環(huán)形分配器的功能可由硬件、軟件以及軟、硬件相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。其主要功能是將CNC裝置的插補脈沖， 按步進電動機所要求的規(guī)律分配給功率驅(qū)動器的各相輸入端，以控制步進電動機勵磁繞組的導(dǎo)通或關(guān)斷。由于電動機有正反轉(zhuǎn)要求，所以環(huán)形分配器的輸出是周期性 的，又是可逆的。功率驅(qū)動器的功能是將環(huán)形分配器輸出的脈沖信號放大，以便用足夠的功率來驅(qū)動步進電動機。
21.直流主軸電動機、交流主軸電動機、永磁直流伺服電動機、永磁同步交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)及特點，以及它們之間的區(qū)別
直流主軸電動機的結(jié)構(gòu)與普通直流電動機的結(jié)構(gòu)基本相同。兩者之間的主要區(qū)別是：直流主軸電動機在主磁極上除了繞有主磁極繞組外，還繞有補償繞組，以便 抵消轉(zhuǎn)子反應(yīng)磁動勢對氣隙主磁通的影響，改善電動機的調(diào)速性能；直流主軸電動機都采用軸向強迫通風(fēng)冷卻或熱管冷卻，以改善冷卻效果；直流主軸電動機尾部都 同軸裝有速度檢測元件，如測速發(fā)電機；直流主軸電動機一般都能承受150%的過載負(fù)荷。
永磁直流伺服電動機由電動機本體和檢測部件組成。反饋用的檢測部件裝在電動機的尾部（非軸伸出端）。電動機本體主要由機殼、定子磁極和轉(zhuǎn)子三部分組成。
定子磁極是一個永磁體。由于是采取永磁式勵磁方式，不需要勵磁功率，在同樣的輸出功率下有較小的體積和較輕的重量。
轉(zhuǎn)子分為普通型和小慣量型兩類。小慣量型轉(zhuǎn)子直流伺服電動機的共同特點是轉(zhuǎn)子慣量小，適合于快速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)。但其過載能力低，當(dāng)用于數(shù)控機床等進 給伺服系統(tǒng)中時，由于轉(zhuǎn)子慣量與機械傳動系統(tǒng)匹配較差，電動機軸與機械傳動系統(tǒng)不能直接相連，必須采取一些措施。普通型轉(zhuǎn)子與一般直流電動機的轉(zhuǎn)子相似， 也是有槽轉(zhuǎn)子，只是轉(zhuǎn)子鐵芯上的槽數(shù)較多，且采用斜槽，在一個槽內(nèi)又分布有幾個虛槽，以減小轉(zhuǎn)矩的波動。與一般直流電動機相比，轉(zhuǎn)子鐵芯長度對直徑的比大 些，氣隙小些。普通型轉(zhuǎn)子永磁直流伺服電動機與小慣量型轉(zhuǎn)子直流伺服電動機相比，具有以下一些特點：
（1）低速時輸出的轉(zhuǎn)矩大，慣量比較大，能與機械傳動系統(tǒng)直接相連，省去齒輪等傳動機構(gòu)，從而有利于減小機械振動和噪聲，以及齒隙誤差。
（2）轉(zhuǎn)子的熱容量大，電動機的過載性能好，一般能加倍過載幾十分鐘。
（3）調(diào)速范圍寬，當(dāng)與高性能速度控制單元組成速度控制系統(tǒng)時，調(diào)速范圍可達(dá)1：1000以上。
（4）轉(zhuǎn)子慣量比較大，為了滿足快速響應(yīng)的要求，需要加大電動機的加速轉(zhuǎn)矩，為此需要加大電源容量。
（5）轉(zhuǎn)子溫升高（電動機允許溫升可達(dá)150—180~C），可通過轉(zhuǎn)軸傳到機械上去，這會影響精密機械的精度。
交流主軸電動機都采用感應(yīng)電動機的結(jié)構(gòu)，是經(jīng)過專門設(shè)計的鼠籠式三相異步電動機。帶有三相繞組的定子和帶有籠條的轉(zhuǎn)子是電動機的核心。它沒有外殼，定 子鐵芯直接暴露在空氣中，而且在定子鐵芯上做有軸向通風(fēng)孔，以利于電動機冷卻、縮小電動機體積，增大輸出功率。轉(zhuǎn)于做成細(xì)長形，以減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。交 流主軸電動機的外形呈多邊形，面不是圓形。交流主軸電動機的尾部都同軸安裝有脈沖發(fā)生器（或脈沖編碼器）。交流主軸電動機也具有一定的過載能力，一般能在 額定負(fù)載的1.2—1.5倍負(fù)載下工作幾分鐘至半個小時。
永磁同步交流伺服電動機主要由三部分組成：定子、轉(zhuǎn)子和檢測部件。定子形狀與普通感應(yīng)電動機的定子相似，具有齒槽，內(nèi)有三相繞組。但其外表面多呈多邊形，且無外殼，這樣有利于散熱。轉(zhuǎn)子帶有永磁體，由多塊永久磁鐵和沖片組成。
直流伺服電動機與交流伺服電動機的主要區(qū)別是前者帶有電刷和換向器而后者不帶。永磁直流伺服電動機與永磁同步交流伺服電動機的區(qū)別除了有無電刷和換向 器外，再就是前者的定子磁極是一個永磁體而后者的轉(zhuǎn)子帶有永磁體。伺服電動機與普通電動機的一個明顯區(qū)別是前者都同軸裝有用于反饋的檢測元件而后者沒有。 主軸直流電動機與普通直流電動機以及主軸交流電動機普通交流電動機的區(qū)別比較明顯，不再重復(fù)。還應(yīng)該指出，上述四種電動機的調(diào)速方法也不相同。
22.直流主軸電動機、交流主軸電動機、永磁直流伺服電動機、永磁同步交流伺服電動機的性能及速度控制方法
直流伺服電動機的優(yōu)點是具有優(yōu)良的調(diào)速性能。其缺點是電動機的電刷和換向器容易磨損，需要經(jīng)常維護；由于換向器換向時會產(chǎn)生火花而使轉(zhuǎn)速受到限 制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制；直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高。采用交流伺服電動機完全克服了直流伺服電動機固有的缺點，并且通過采取措施也可以獲得 好的調(diào)速性能。
永磁直流伺服電動機和永磁同步交流伺服電動機的性能，由于其伺服系統(tǒng)的要求，需要用一些特性曲線和數(shù)據(jù)表加以全面描述。其中最重要的是電動機的工作曲線。在數(shù)據(jù)表中給出了有關(guān)電動機性能的一些參數(shù)值，是選購和使用電動機不可少的參考資料。
直流主軸電動機為他勵直流電動機，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以表示為：
式中：CT——轉(zhuǎn)矩系數(shù)；
——勵磁磁通（wb）；
——轉(zhuǎn)子回路電流（A）。
由于電磁轉(zhuǎn)矩中的兩個可控量砂和h是互相獨立的，所以可以方便地分別進行調(diào)節(jié)。而且這種關(guān)系無論在靜態(tài)還是在動態(tài)都成立，這就保證了電動機的良好的靜、動態(tài)轉(zhuǎn)矩控制特性、從而得到優(yōu)良的調(diào)速性能。
直流主軸電動機在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩范圍，在基本速度以上為恒功率范圍。因此采用雙域調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速，由轉(zhuǎn)子繞組控，制回路和磁場控制回路兩部分組 成。在轉(zhuǎn)子繞組控制回路中，通過改變轉(zhuǎn)子繞組電壓（即外加電壓）調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適于基本速度以下的恒轉(zhuǎn)矩范圍。在磁場控制回路中，通過改變勵磁電流 If（即改變磁通 ）調(diào)速，為恒功率調(diào)速，適于基本速度以上的恒功率范圍。
與直流主軸電動機相類似，交流主軸電動機也存在一個基本速度，在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，在基本速度以上為恒功率區(qū)域。恒功率的速度范圍只有1：3的速度比，當(dāng)速度超過一定值后，功率一速度特性曲線會向下傾斜。
對于交流主軸電動機、氣隙磁通和轉(zhuǎn)子電流不是獨立變量，它們都是轉(zhuǎn)差率S的函數(shù)，無法分開進行獨立控制。另外，被控量是既有大小又有相位的矢量，比標(biāo) 量難控制得多。為了改善交流主軸電動機的控制性能，常采用矢量控制調(diào)速方法。這種調(diào)速方法將被控變量從矢量轉(zhuǎn)換為標(biāo)量，通過這種轉(zhuǎn)換，將交流電動機模擬成 直流電動機來控制其轉(zhuǎn)矩，從而獲得高動態(tài)調(diào)速性能。
用于數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)中的永磁直流伺服電動機多采用改變外加電壓的調(diào)速方法。這是因為這種調(diào)速方法具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性、機械特性好、經(jīng)濟性能好等 特點?，F(xiàn)代數(shù)控機床的直流進給伺服系統(tǒng)中多采用晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)。所謂脈寬調(diào)制調(diào)速，就是利用脈寬調(diào)制器對大功率晶體管開關(guān)放大器的開關(guān)時間進行控 制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的矩形波電壓，加到直流電動機轉(zhuǎn)子繞組兩端，通過對矩形波脈沖寬度的控制，改變轉(zhuǎn)子繞組兩端的平均電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機 轉(zhuǎn)速的目的。
永磁同步交流伺服電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：
式中：nr——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；
ns——定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速；
f——電源頻率；
P——磁極對數(shù)。
可見，可以通過改變電動機電源頻率來調(diào)速。該方法可以實現(xiàn)無級調(diào)速，能夠較好地滿足數(shù)控機床的要求。為電動機供電的變頻電源采用交一直一交變頻器?？?以采用不同的方案來實現(xiàn)永磁同步交流伺服電動機的調(diào)速控制，常見的有自同步控制變頻調(diào)速，電流控制調(diào)速和矢量控制調(diào)速等。
23.工業(yè)機器人的組成、分類及編程方式
工業(yè)機器人由操作機、驅(qū)動裝置和控制系統(tǒng)三部分組成。
操作機也稱執(zhí)行機構(gòu)，由末端執(zhí)行器、手腕、手臂和機座組成。其功能與人的手臂相似。
驅(qū)動裝置為操作機工作提供動力，分為電動、液動和氣動三種類型。其執(zhí)行部件（伺服電動機、液壓缸或氣缸）可以與操作機直接相連，也可以通過齒輪、鏈條和諧波減速器與操作機連接。
控制系統(tǒng)功能是控制工業(yè)機器人按要求動作，分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。目前，工業(yè)機器人多采用計算機控制。
工業(yè)機器人有多種分類方法：
（1）按坐標(biāo)形式分為直角坐標(biāo)式（代號PPP）；圓柱坐標(biāo)式 （代號RPP）；球坐標(biāo)式（代號RRP）；關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（代號RRR），又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)式，分為垂直關(guān)節(jié)坐標(biāo)和平面（水平）關(guān)節(jié)坐標(biāo)。
（2）按驅(qū)動方式分為電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動。電力驅(qū)動的驅(qū)動元件可以是步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機。液壓驅(qū)動可以獲得很大的 抓取能力（可抓取高達(dá)上千牛力），傳動平穩(wěn)，防爆性好，動作也較靈敏，但對密封性要求高，不宜于在高、低溫現(xiàn)場工作，需配備一套液壓系統(tǒng)。采用氣壓驅(qū)動的 機器人結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速、價格低，但由于空氣可壓縮而使工作速度穩(wěn)定性差，抓取力?。◣资Ａχ涟倥ＡΓ?BR> （3）按控制方式分為點位控制和連續(xù)軌跡控制。點位控制方式簡單，適用于上下料、點焊、卸運等作業(yè)。連續(xù)軌跡控制比較復(fù)雜，常用于焊接、噴漆和檢測的機器人中。
工業(yè)機器人有示教編程和語言編程兩種編程方式。示教編程又分為手把手示教編程和示教盒示教編程。適用于重復(fù)操作型，所面對的作業(yè)任務(wù)比較簡單的機器人。語言編程方式適用于動作復(fù)雜，操作精度要求高的工業(yè)機器人（如裝配機器人）。
24.工業(yè)機器人的特性參數(shù)和技術(shù)要求
工業(yè)機器人的主要特性參數(shù)有：
（1）坐標(biāo)型式。常用的坐標(biāo)型式有直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、球坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等。
（2）運動自由度數(shù)。自由度數(shù)表示機器人動作的靈活程度。一般少于6個，也有多于6個的。
（3）各自由度的動作范圍。指各關(guān)節(jié)的活動范圍。各關(guān)節(jié)的基本動作范圍決定了機器人操作機工作空間的形狀和大小。
（4）各自由度的動作速度。指各關(guān)節(jié)的極限速度。
（5）額定負(fù)載。指在規(guī)定性能范圍內(nèi)，在手腕機械接口處所能承受的負(fù)載允許值。
（6）精度。主要包括位姿精度、位姿重復(fù)性、軌跡精度、軌跡重復(fù)性等。
工業(yè)機器人的技術(shù)要求包括：外觀和結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備、可靠性和安全性。
25.柔性制造單元的結(jié)構(gòu)形式
柔性制造單元有托盤存儲庫式和機器人直接搬運式兩種結(jié)構(gòu)形式。柔性制造單元是一種在人的參與減到最小時，能連續(xù)運轉(zhuǎn)地對同一工件族內(nèi)不同的工件進行自 動化加工的最小單元，它既可以作為獨立使用的加工生產(chǎn)設(shè)備，又可作為更大、更復(fù)雜的柔性制造系統(tǒng)和柔性自動線的基本組成模塊。
26.柔性制造單元與加工中心的區(qū)別
柔性制造單元是在加工中心的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它增加了機器人或托盤自動交換裝置、刀具和工件的自動測量裝置、加工過程的監(jiān)測裝置。與加工中心相比，它具有更好的柔性，更高的生產(chǎn)率，可實現(xiàn)某些零件的多品種、小批量加工。
27.柔性制造系統(tǒng)的基本功能、組成及其柔性
柔性制造系統(tǒng)的基本功能包括自動加工功能（包括檢驗、清洗等）、自動搬運功能和將以上兩者綜合起來的綜合軟件功能。柔性制造系統(tǒng)由加工、物流、信息流三個子系統(tǒng)組成?！〖庸は到y(tǒng)由加工中心或加工中心與數(shù)控機床混合組成的加工設(shè)備。除此之外，還有清洗、切屑處理等輔助裝置或設(shè)備。一個系統(tǒng)的機床配置可按“互補”和“互 替”方式配置，也可按這兩種方式混合配置?！盎パa”是指系統(tǒng)需配置完成不同工序的機床（如車、銑、磨……），在工序上互相補充，而不能代替?！盎ヌ妗笔侵?一個系統(tǒng)中配置有相同的機床，如其中一臺機床有故障時，另一臺相同工序的機床可以替代加工，以免等待。
物流系統(tǒng)包括工件與刀具夾具的輸送、裝卸及倉庫存儲等裝置。工件和夾具的存儲多用立體倉庫，并由倉庫計算機進行控制和管理。輸送設(shè)備有傳輸帶、有軌或 無軌小車及行走機器人等。系統(tǒng)還設(shè)有中央刀庫，由工業(yè)機器人在中央刀庫和各機床之間進行刀具的輸送和交換。
信息流系統(tǒng)執(zhí)行單元加工中信息流的處理、儲存和傳輸?shù)裙δ埽菂f(xié)調(diào)多臺機床加工和物料輸送的計算系統(tǒng)。
柔性制造系統(tǒng)的柔性體現(xiàn)在隨機加工能力、容忍故障能力、工作和生產(chǎn)能力的柔性和系統(tǒng)生產(chǎn)綱領(lǐng)的柔性等幾個方面。
六、其他常見機器設(shè)備
（一）考試目的
通過對本部分內(nèi)容的考試，測試考生對常見機電設(shè)備的分類、性能指標(biāo)、技術(shù)參數(shù)、特點等知識熟悉的情況，考核考生對機電設(shè)備的認(rèn)知程度。
（二）考試基本要求
1.掌握以下內(nèi)容：
（1）內(nèi)燃機主要性能指標(biāo)；
（2）汽油機與柴油機的主要區(qū)別；
（3）剪板機的技術(shù)參數(shù)；
（4）通用壓力機的主要技術(shù)參數(shù)；
（5）壓力容器的使用工藝條件；
（6）壓力容器的主要分類方法；
（7）鍋爐的分類；
（8）鍋爐的基本參數(shù)；
（9）起重機的主要參數(shù)；
（10）橋式起重機、流動起重機的特點及用途。
2.熟悉以下內(nèi)容：
（1）內(nèi)燃機的分類、基本術(shù)語及型號的表示方法；
（2）內(nèi)燃機構(gòu)造；
（3）燃?xì)廨啓C特點、結(jié)構(gòu)及各組成部分的功能；
（4）鑄鐵、鑄鋼、有色金屬常用熔煉設(shè)備的結(jié)構(gòu)及特點；
（5）金屬壓力加工設(shè)備的分類及型號編制；
（6）鍛錘、機械壓力機、水壓機的構(gòu)造、應(yīng)用及規(guī)格表示方法；
（7）通用壓力機按機身結(jié)構(gòu)形式分類；
（8）壓力容器的基本結(jié)構(gòu)；
（9）鍋爐各組成部分的功用及工作過程；
（10）起重機的分類；
（11）起重機的專用零部件。
3.了解以下內(nèi)容：
（1）內(nèi)燃機工作原理；
（2）剪板機的分類；
（3）壓力容器的有關(guān)法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
（三）要點內(nèi)容
1.內(nèi)燃機分類
燃料直接在發(fā)動機內(nèi)部燃燒的熱力發(fā)動機稱為內(nèi)燃機。
內(nèi)燃機分類方法有以下幾種：
（1）按所用燃料分類。
（2）按工作循環(huán)沖程分類。
（3）按氣缸數(shù)和排列方式分類。
（4）按進氣方式分類。
（5）按冷卻方式不同分類。
（6）按著火方式分類。
（7）按可燃混合氣形成的方式分類。
2.內(nèi)燃機基本名詞術(shù)語
內(nèi)燃機基本名詞術(shù)語主要有：工作循環(huán)；上、下止點；活塞行程；氣缸工作容積；氣缸總?cè)莘e；壓縮比；工況。
3.內(nèi)燃機型號
內(nèi)燃機型號由以下部分組成：
（1）首部為產(chǎn)品特征代號。
（2）中部由缸數(shù)符號、氣缸布置形式符號、沖程數(shù)符號和缸徑符號組成。
（3）后部為結(jié)構(gòu)特征符號及用途特征符號。
（4）尾部為區(qū)別符號。
其中，首部和尾部根據(jù)具體情況允許不表示。
4.四沖程內(nèi)燃機工作原理
四沖程內(nèi)燃機每個工作循環(huán)由進氣、壓縮、作功和排氣四個沖程組成。
5.柴油機增壓
柴油機增壓是將新鮮空氣在進入氣缸之前進行壓縮，以提高進氣密度，從而達(dá)到提高功率的目的。
6.內(nèi)燃機構(gòu)造
內(nèi)燃機主要由曲柄連桿機構(gòu)、固定件、配氣機構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)組成。
7.內(nèi)燃機主要性能指標(biāo)
內(nèi)燃機性能通常用動力性能和經(jīng)濟性能指標(biāo)表示，主要有輸出扭矩、有效功率、有效燃料消耗率、有效熱效率等。 8.汽油機與柴油機主要區(qū)別
汽油機與柴油機在結(jié)構(gòu)與原理方面有許多相同之處，其主要不同點在于所用燃料、燃料供給方式和燃料點火方式等。
柴油機以柴油為燃料，汽油機以汽油為燃料。
柴油機柴油由噴油器霧化，與被壓縮的高溫空氣混合。柴油機電控燃油噴射技術(shù)可優(yōu)化噴油規(guī)律及噴油量。汽油機采用電控燃油噴射，根據(jù)不同工況要求制出一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，控制空燃比（空氣與燃料之比）。
柴油機利用汽缸內(nèi)被壓縮空氣的高溫自燃點火（壓燃）；汽油機設(shè)有點火系統(tǒng)。傳統(tǒng)汽油機利用火花塞電極產(chǎn)生的火花點火 （點燃）；現(xiàn)代汽油機采用電控點火定時，保證在各種工況下實現(xiàn)控制。提高汽油機的扭矩和功率。
9.燃?xì)廨啓C
燃?xì)廨啓C具有功率大、重量輕、體積小、振動小、噪聲小、維修方便等優(yōu)點，但其熱效率低。
燃?xì)廨啓C主要由壓氣機、燃燒室和蝸輪三大部分組成。壓氣機的作用是完成燃?xì)廨啓C熱力循環(huán)中的空氣壓縮過程，提高工質(zhì) （氣體）的壓力。壓氣機有軸流式和離心式兩種基本類型。
蝸輪的作用是將燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換為軸上的機械功。蝸輪分為軸流式蝸輪和徑流式蝸輪兩類。
燃燒室是將增壓后的空氣同燃料進行混合和燃燒，通過燃燒把燃料的化學(xué)能以熱的形式釋放出來。燃燒室從總體結(jié)構(gòu)上分為三大類：圓筒式燃燒室、管形燃燒室和環(huán)形燃燒室。
10.金屬熔煉設(shè)備
金屬熔煉的目的是要獲得預(yù)定的成分和一定溫度的金屬液，并盡量減少金屬液中的氣體和夾雜物。在熔煉中要提高熔煉設(shè)備的熔化率，降低燃料消耗，以提高經(jīng)濟效益。
（1）鑄鐵熔煉設(shè)備主要有沖天爐、反射爐、工頻感應(yīng)爐。
（2）一般工廠為了生產(chǎn)鑄鋼件，采用電弧爐和感應(yīng)電爐做為鑄鋼熔煉設(shè)備。
（3）有色金屬熔煉的特點是熔點低、合金元素易于氧化燒損，常用的熔爐有坩堝爐、反射爐、電阻爐等。
11.金屬壓力加工
金屬壓力加工包括鍛造和沖壓兩大類加工方法。
鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鍛件加工方法。
沖壓是壓力機和模具對板材、帶材、管材、型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件加工方法。
12.金屬壓力加工設(shè)備的型號
金屬壓力加工設(shè)備的型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。
13.常用鍛造設(shè)備
（1）鍛錘：鍛錘是由重錘下落或強迫高速運動產(chǎn)生的動能對坯料做功，使之塑性變形的機器設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡單，工作靈活，萬能性強，使用面廣，易于維修，適用于自由鍛和模鍛，但振動大，較難實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。常用鍛錘有空氣錘和蒸汽一空氣錘。
①空氣錘：它是生產(chǎn)小型鍛件的常用設(shè)備，其規(guī)格以空氣錘落下部分的質(zhì)量來表示。
②蒸汽一空氣錘：它是生產(chǎn)大、中型鍛件常用的設(shè)備，可分為蒸汽一空氣自由鍛錘和蒸汽一空氣模鍛錘，其規(guī)格以落下部分的質(zhì)量來表示。
（2）機械壓力機：機械壓力機是用機械傳動機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運動，對坯料進行加工的鍛壓設(shè)備。常用的機械壓力機有摩擦壓力機和模鍛曲柄壓力機。
①摩擦壓力機：摩擦壓力機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造、維修費用低，對基礎(chǔ)、廠房建筑要求低，工藝萬能性大。缺點是生產(chǎn)率低。摩擦壓力機的規(guī)格用公稱工作壓力來表示。
②模鍛曲柄壓力機：模鍛曲柄壓力機的特點是結(jié)構(gòu)剛度大，振動小，噪聲小，加工精度高，生產(chǎn)率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。模鍛曲柄壓力機的噸位是用滑塊運行到接近下死點時所產(chǎn)生的壓力來表示。
（3）水壓機：水壓機是以水基液體為工質(zhì)的液壓機。主要用于大型工件的鍛壓工藝。水壓機的優(yōu)點是工作行程大，沖擊、噪聲小，勞動條件好，環(huán)境污染小。水壓機的規(guī)格以水壓機的靜壓力來表示。
14.常用板料沖壓設(shè)備
常用板料沖壓設(shè)備有剪板機、剪切沖型機和通用壓力機。 （1）剪板機分類方法有多種，其技術(shù)參數(shù)主要有：①可剪板厚。②可剪板寬。③剪切角度。④行程次數(shù)。
（2）通用壓力機按機身結(jié)構(gòu)形式分為開式壓力機和閉式壓力機。通用壓力機的主要技術(shù)參數(shù)有：①公稱壓力。②滑塊行程。③滑塊行程次數(shù)。④封閉高度。⑤壓力機工作臺面尺寸及滑塊底面尺寸。
15.壓力容器的使用工藝條件
壓力容器是一種內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力的密封容器。由于使用條件惡劣，故對其安全性有很高的要求。
壓力容器的使用工藝條件是指壓力、溫度、容積、介質(zhì)等。壓力條件包括：工作壓力、設(shè)計壓力、允許工作壓力；溫度條件包括：設(shè)計溫度、使用溫 度、試驗溫度；容積條件是指對于圓筒形壓力容器，決定容積大小的關(guān)鍵是直徑與長度，對于球形壓力容器，決定容積大小的關(guān)鍵是直徑；介質(zhì)條件可按易懂程度和 毒性程度分類。
PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，可以應(yīng)用PLC進行順序控制和開關(guān)邏輯控制、閉環(huán)過程控制、組合數(shù)字控制，可以組成多級控制系統(tǒng)及控制機器人等，PLC也可以用于位置控制中。
15。伺服系統(tǒng)的分類以及數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求
按照控制對象和使用目的的不同，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)可分為進給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。按照伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)理論，數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)可 分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)；按驅(qū)動部件的動作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)又有步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)、直流伺服電動機驅(qū)動系 統(tǒng)和交流伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)。按照反饋控制方式，數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)之分。
數(shù)控機床的進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)該滿足高精度、快速響應(yīng)、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩、可靠性高等要求。數(shù)控機床的主軸驅(qū)動系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有寬的調(diào)速范圍， 而且能在盡可能寬的調(diào)連范圍內(nèi)保持恒功率輸出。另外，為了滿足不同數(shù)控機床的加工要求，主軸驅(qū)動系統(tǒng)還應(yīng)該滿足一些特殊要求。例如，為了能在數(shù)控車床上加 工螺紋要求主軸驅(qū)動與進給驅(qū)動實行同步控制；為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車床、數(shù)控磨床等機床的主軸驅(qū)動具有恒線速切削功能；加工中心的主軸 驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有高精度的主軸停位控制功能，以便進行自動換刀；有的數(shù)控機床還要求主軸驅(qū)動系統(tǒng)具有角度控制功能。
16.步進電動機的工作原理及特點
步進電動機是一種同步電動機，定子磁場在空間旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子跟隨磁場同步旋轉(zhuǎn)。定子磁場的激磁磁勢為脈沖式，使磁場以一定頻率步進式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也就一步 一步旋轉(zhuǎn)?？梢姡竭M電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移（或直線位移）的執(zhí)行元件。給步進電動機供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電 源。步進電動機的優(yōu)點有：步進電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速主要取決于脈沖的頻率，轉(zhuǎn)子總的角位移取決于總的脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)于的轉(zhuǎn)向取決于分配脈沖的相序。其步距值不受各 種干擾因素的影響。步距誤差不長期積累，步進電動機每走一步所轉(zhuǎn)過的角度（實際步距值）與理論步距值之間總有一定的誤差。從某一步到任何一步，即走任意步 數(shù)后，也總會有一定的累積誤差，但每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零。但步進電動機的過載能力比較差。
17.步進電動機的主要性能指標(biāo)
步進電動機的主要性能指標(biāo)有：
（1）步距精度。我國生產(chǎn)的步進電動機的步距精度一般在±10~±30分的范圍，有些可達(dá)±2—±5分。
（2）靜轉(zhuǎn)矩。用以衡量步進電動機帶負(fù)載的能力。
（3）起動頻率。是使步進電動機能夠由靜止定位狀態(tài)不失步地起動，并進入正常運行的控制脈沖頻率。在電動機空載情況下，稱為空載起動頻率。在有負(fù)載情況下，不失步起動所允許的頻率將大大降低。
（4）連續(xù)運行頻率。步進電動機起動后，其轉(zhuǎn)速將跟隨控制脈沖頻率連續(xù)上升而不失步的控制脈沖的頻率稱為連續(xù)運行頻率的工作頻率。步進電動機的連續(xù)運行頻率隨負(fù)載的增大而下降，但步進電動機連續(xù)運行頻率遠(yuǎn)高于其起動頻率。
18.常用的反應(yīng)式、永磁感應(yīng)子式步進電動機的主要區(qū)別永磁感應(yīng)子式步進電動機的定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式步進電動機的定子結(jié)構(gòu)基本相同，也分成若干個極，極 上有齒和控制線圈。但永磁感應(yīng)子式步進電動機的轉(zhuǎn)子由兩段鐵心和位于中部的環(huán)形磁鋼組成：由于磁路內(nèi)含有永久磁鋼，故當(dāng)定子繞組斷電后仍具有一定的定位轉(zhuǎn) 矩。
19.步進電動機的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)速的計算
步進電動機的步距角用下式計算：
式中：m——步進電動機的相數(shù)；
K——與通電方式有關(guān)的系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)比例系數(shù)，如單拍或雙拍時K=1，單、雙拍時K=2； ——步進電動機轉(zhuǎn)子齒數(shù)。
步進電動機的轉(zhuǎn)速用下式計算：
n=60f/N.Zr（r／min）
式中：f——控制脈沖頻率；
N——運行拍數(shù)；
Zr——轉(zhuǎn)子齒數(shù)。
20.步進電動機對驅(qū)動電源的要求，驅(qū)動電源的組成和功能
步進電動機的運行性能是步進電動機和驅(qū)動電源的綜合體現(xiàn)。驅(qū)動電源應(yīng)滿足以下基本要求：
（1）電源的相數(shù)、通電方式、電壓、電流應(yīng)與步進電動機的基本參數(shù)相適應(yīng)；
（2）能滿足步進電動機起動頻率和運行頻率的要求；
（3）工作可靠，抗干擾能力強；
（4）成本低，效率高，安裝和維護方便。
驅(qū)動電源通常由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動器組成。環(huán)形分配器的功能可由硬件、軟件以及軟、硬件相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。其主要功能是將CNC裝置的插補脈沖， 按步進電動機所要求的規(guī)律分配給功率驅(qū)動器的各相輸入端，以控制步進電動機勵磁繞組的導(dǎo)通或關(guān)斷。由于電動機有正反轉(zhuǎn)要求，所以環(huán)形分配器的輸出是周期性 的，又是可逆的。功率驅(qū)動器的功能是將環(huán)形分配器輸出的脈沖信號放大，以便用足夠的功率來驅(qū)動步進電動機。
21.直流主軸電動機、交流主軸電動機、永磁直流伺服電動機、永磁同步交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)及特點，以及它們之間的區(qū)別
直流主軸電動機的結(jié)構(gòu)與普通直流電動機的結(jié)構(gòu)基本相同。兩者之間的主要區(qū)別是：直流主軸電動機在主磁極上除了繞有主磁極繞組外，還繞有補償繞組，以便 抵消轉(zhuǎn)子反應(yīng)磁動勢對氣隙主磁通的影響，改善電動機的調(diào)速性能；直流主軸電動機都采用軸向強迫通風(fēng)冷卻或熱管冷卻，以改善冷卻效果；直流主軸電動機尾部都 同軸裝有速度檢測元件，如測速發(fā)電機；直流主軸電動機一般都能承受150%的過載負(fù)荷。
永磁直流伺服電動機由電動機本體和檢測部件組成。反饋用的檢測部件裝在電動機的尾部（非軸伸出端）。電動機本體主要由機殼、定子磁極和轉(zhuǎn)子三部分組成。
定子磁極是一個永磁體。由于是采取永磁式勵磁方式，不需要勵磁功率，在同樣的輸出功率下有較小的體積和較輕的重量。
轉(zhuǎn)子分為普通型和小慣量型兩類。小慣量型轉(zhuǎn)子直流伺服電動機的共同特點是轉(zhuǎn)子慣量小，適合于快速響應(yīng)的伺服系統(tǒng)。但其過載能力低，當(dāng)用于數(shù)控機床等進 給伺服系統(tǒng)中時，由于轉(zhuǎn)子慣量與機械傳動系統(tǒng)匹配較差，電動機軸與機械傳動系統(tǒng)不能直接相連，必須采取一些措施。普通型轉(zhuǎn)子與一般直流電動機的轉(zhuǎn)子相似， 也是有槽轉(zhuǎn)子，只是轉(zhuǎn)子鐵芯上的槽數(shù)較多，且采用斜槽，在一個槽內(nèi)又分布有幾個虛槽，以減小轉(zhuǎn)矩的波動。與一般直流電動機相比，轉(zhuǎn)子鐵芯長度對直徑的比大 些，氣隙小些。普通型轉(zhuǎn)子永磁直流伺服電動機與小慣量型轉(zhuǎn)子直流伺服電動機相比，具有以下一些特點：
（1）低速時輸出的轉(zhuǎn)矩大，慣量比較大，能與機械傳動系統(tǒng)直接相連，省去齒輪等傳動機構(gòu)，從而有利于減小機械振動和噪聲，以及齒隙誤差。
（2）轉(zhuǎn)子的熱容量大，電動機的過載性能好，一般能加倍過載幾十分鐘。
（3）調(diào)速范圍寬，當(dāng)與高性能速度控制單元組成速度控制系統(tǒng)時，調(diào)速范圍可達(dá)1：1000以上。
（4）轉(zhuǎn)子慣量比較大，為了滿足快速響應(yīng)的要求，需要加大電動機的加速轉(zhuǎn)矩，為此需要加大電源容量。
（5）轉(zhuǎn)子溫升高（電動機允許溫升可達(dá)150—180~C），可通過轉(zhuǎn)軸傳到機械上去，這會影響精密機械的精度。
交流主軸電動機都采用感應(yīng)電動機的結(jié)構(gòu)，是經(jīng)過專門設(shè)計的鼠籠式三相異步電動機。帶有三相繞組的定子和帶有籠條的轉(zhuǎn)子是電動機的核心。它沒有外殼，定 子鐵芯直接暴露在空氣中，而且在定子鐵芯上做有軸向通風(fēng)孔，以利于電動機冷卻、縮小電動機體積，增大輸出功率。轉(zhuǎn)于做成細(xì)長形，以減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。交 流主軸電動機的外形呈多邊形，面不是圓形。交流主軸電動機的尾部都同軸安裝有脈沖發(fā)生器（或脈沖編碼器）。交流主軸電動機也具有一定的過載能力，一般能在 額定負(fù)載的1.2—1.5倍負(fù)載下工作幾分鐘至半個小時。
永磁同步交流伺服電動機主要由三部分組成：定子、轉(zhuǎn)子和檢測部件。定子形狀與普通感應(yīng)電動機的定子相似，具有齒槽，內(nèi)有三相繞組。但其外表面多呈多邊形，且無外殼，這樣有利于散熱。轉(zhuǎn)子帶有永磁體，由多塊永久磁鐵和沖片組成。
直流伺服電動機與交流伺服電動機的主要區(qū)別是前者帶有電刷和換向器而后者不帶。永磁直流伺服電動機與永磁同步交流伺服電動機的區(qū)別除了有無電刷和換向 器外，再就是前者的定子磁極是一個永磁體而后者的轉(zhuǎn)子帶有永磁體。伺服電動機與普通電動機的一個明顯區(qū)別是前者都同軸裝有用于反饋的檢測元件而后者沒有。 主軸直流電動機與普通直流電動機以及主軸交流電動機普通交流電動機的區(qū)別比較明顯，不再重復(fù)。還應(yīng)該指出，上述四種電動機的調(diào)速方法也不相同。
22.直流主軸電動機、交流主軸電動機、永磁直流伺服電動機、永磁同步交流伺服電動機的性能及速度控制方法
直流伺服電動機的優(yōu)點是具有優(yōu)良的調(diào)速性能。其缺點是電動機的電刷和換向器容易磨損，需要經(jīng)常維護；由于換向器換向時會產(chǎn)生火花而使轉(zhuǎn)速受到限 制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制；直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高。采用交流伺服電動機完全克服了直流伺服電動機固有的缺點，并且通過采取措施也可以獲得 好的調(diào)速性能。
永磁直流伺服電動機和永磁同步交流伺服電動機的性能，由于其伺服系統(tǒng)的要求，需要用一些特性曲線和數(shù)據(jù)表加以全面描述。其中最重要的是電動機的工作曲線。在數(shù)據(jù)表中給出了有關(guān)電動機性能的一些參數(shù)值，是選購和使用電動機不可少的參考資料。
直流主軸電動機為他勵直流電動機，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以表示為：
式中：CT——轉(zhuǎn)矩系數(shù)；
——勵磁磁通（wb）；
——轉(zhuǎn)子回路電流（A）。
由于電磁轉(zhuǎn)矩中的兩個可控量砂和h是互相獨立的，所以可以方便地分別進行調(diào)節(jié)。而且這種關(guān)系無論在靜態(tài)還是在動態(tài)都成立，這就保證了電動機的良好的靜、動態(tài)轉(zhuǎn)矩控制特性、從而得到優(yōu)良的調(diào)速性能。
直流主軸電動機在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩范圍，在基本速度以上為恒功率范圍。因此采用雙域調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速，由轉(zhuǎn)子繞組控，制回路和磁場控制回路兩部分組 成。在轉(zhuǎn)子繞組控制回路中，通過改變轉(zhuǎn)子繞組電壓（即外加電壓）調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適于基本速度以下的恒轉(zhuǎn)矩范圍。在磁場控制回路中，通過改變勵磁電流 If（即改變磁通 ）調(diào)速，為恒功率調(diào)速，適于基本速度以上的恒功率范圍。
與直流主軸電動機相類似，交流主軸電動機也存在一個基本速度，在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，在基本速度以上為恒功率區(qū)域。恒功率的速度范圍只有1：3的速度比，當(dāng)速度超過一定值后，功率一速度特性曲線會向下傾斜。
對于交流主軸電動機、氣隙磁通和轉(zhuǎn)子電流不是獨立變量，它們都是轉(zhuǎn)差率S的函數(shù)，無法分開進行獨立控制。另外，被控量是既有大小又有相位的矢量，比標(biāo) 量難控制得多。為了改善交流主軸電動機的控制性能，常采用矢量控制調(diào)速方法。這種調(diào)速方法將被控變量從矢量轉(zhuǎn)換為標(biāo)量，通過這種轉(zhuǎn)換，將交流電動機模擬成 直流電動機來控制其轉(zhuǎn)矩，從而獲得高動態(tài)調(diào)速性能。
用于數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)中的永磁直流伺服電動機多采用改變外加電壓的調(diào)速方法。這是因為這種調(diào)速方法具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性、機械特性好、經(jīng)濟性能好等 特點?，F(xiàn)代數(shù)控機床的直流進給伺服系統(tǒng)中多采用晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)。所謂脈寬調(diào)制調(diào)速，就是利用脈寬調(diào)制器對大功率晶體管開關(guān)放大器的開關(guān)時間進行控 制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的矩形波電壓，加到直流電動機轉(zhuǎn)子繞組兩端，通過對矩形波脈沖寬度的控制，改變轉(zhuǎn)子繞組兩端的平均電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機 轉(zhuǎn)速的目的。
永磁同步交流伺服電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：
式中：nr——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；
ns——定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速；
f——電源頻率；
P——磁極對數(shù)。
可見，可以通過改變電動機電源頻率來調(diào)速。該方法可以實現(xiàn)無級調(diào)速，能夠較好地滿足數(shù)控機床的要求。為電動機供電的變頻電源采用交一直一交變頻器?？?以采用不同的方案來實現(xiàn)永磁同步交流伺服電動機的調(diào)速控制，常見的有自同步控制變頻調(diào)速，電流控制調(diào)速和矢量控制調(diào)速等。
23.工業(yè)機器人的組成、分類及編程方式
工業(yè)機器人由操作機、驅(qū)動裝置和控制系統(tǒng)三部分組成。
操作機也稱執(zhí)行機構(gòu)，由末端執(zhí)行器、手腕、手臂和機座組成。其功能與人的手臂相似。
驅(qū)動裝置為操作機工作提供動力，分為電動、液動和氣動三種類型。其執(zhí)行部件（伺服電動機、液壓缸或氣缸）可以與操作機直接相連，也可以通過齒輪、鏈條和諧波減速器與操作機連接。
控制系統(tǒng)功能是控制工業(yè)機器人按要求動作，分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。目前，工業(yè)機器人多采用計算機控制。
工業(yè)機器人有多種分類方法：
（1）按坐標(biāo)形式分為直角坐標(biāo)式（代號PPP）；圓柱坐標(biāo)式 （代號RPP）；球坐標(biāo)式（代號RRP）；關(guān)節(jié)坐標(biāo)式（代號RRR），又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)式，分為垂直關(guān)節(jié)坐標(biāo)和平面（水平）關(guān)節(jié)坐標(biāo)。
（2）按驅(qū)動方式分為電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動。電力驅(qū)動的驅(qū)動元件可以是步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機。液壓驅(qū)動可以獲得很大的 抓取能力（可抓取高達(dá)上千牛力），傳動平穩(wěn)，防爆性好，動作也較靈敏，但對密封性要求高，不宜于在高、低溫現(xiàn)場工作，需配備一套液壓系統(tǒng)。采用氣壓驅(qū)動的 機器人結(jié)構(gòu)簡單、動作迅速、價格低，但由于空氣可壓縮而使工作速度穩(wěn)定性差，抓取力?。◣资Ａχ涟倥ＡΓ?BR> （3）按控制方式分為點位控制和連續(xù)軌跡控制。點位控制方式簡單，適用于上下料、點焊、卸運等作業(yè)。連續(xù)軌跡控制比較復(fù)雜，常用于焊接、噴漆和檢測的機器人中。
工業(yè)機器人有示教編程和語言編程兩種編程方式。示教編程又分為手把手示教編程和示教盒示教編程。適用于重復(fù)操作型，所面對的作業(yè)任務(wù)比較簡單的機器人。語言編程方式適用于動作復(fù)雜，操作精度要求高的工業(yè)機器人（如裝配機器人）。
24.工業(yè)機器人的特性參數(shù)和技術(shù)要求
工業(yè)機器人的主要特性參數(shù)有：
（1）坐標(biāo)型式。常用的坐標(biāo)型式有直角坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、球坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等。
（2）運動自由度數(shù)。自由度數(shù)表示機器人動作的靈活程度。一般少于6個，也有多于6個的。
（3）各自由度的動作范圍。指各關(guān)節(jié)的活動范圍。各關(guān)節(jié)的基本動作范圍決定了機器人操作機工作空間的形狀和大小。
（4）各自由度的動作速度。指各關(guān)節(jié)的極限速度。
（5）額定負(fù)載。指在規(guī)定性能范圍內(nèi)，在手腕機械接口處所能承受的負(fù)載允許值。
（6）精度。主要包括位姿精度、位姿重復(fù)性、軌跡精度、軌跡重復(fù)性等。
工業(yè)機器人的技術(shù)要求包括：外觀和結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備、可靠性和安全性。
25.柔性制造單元的結(jié)構(gòu)形式
柔性制造單元有托盤存儲庫式和機器人直接搬運式兩種結(jié)構(gòu)形式。柔性制造單元是一種在人的參與減到最小時，能連續(xù)運轉(zhuǎn)地對同一工件族內(nèi)不同的工件進行自 動化加工的最小單元，它既可以作為獨立使用的加工生產(chǎn)設(shè)備，又可作為更大、更復(fù)雜的柔性制造系統(tǒng)和柔性自動線的基本組成模塊。
26.柔性制造單元與加工中心的區(qū)別
柔性制造單元是在加工中心的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它增加了機器人或托盤自動交換裝置、刀具和工件的自動測量裝置、加工過程的監(jiān)測裝置。與加工中心相比，它具有更好的柔性，更高的生產(chǎn)率，可實現(xiàn)某些零件的多品種、小批量加工。
27.柔性制造系統(tǒng)的基本功能、組成及其柔性
柔性制造系統(tǒng)的基本功能包括自動加工功能（包括檢驗、清洗等）、自動搬運功能和將以上兩者綜合起來的綜合軟件功能。柔性制造系統(tǒng)由加工、物流、信息流三個子系統(tǒng)組成?！〖庸は到y(tǒng)由加工中心或加工中心與數(shù)控機床混合組成的加工設(shè)備。除此之外，還有清洗、切屑處理等輔助裝置或設(shè)備。一個系統(tǒng)的機床配置可按“互補”和“互 替”方式配置，也可按這兩種方式混合配置?！盎パa”是指系統(tǒng)需配置完成不同工序的機床（如車、銑、磨……），在工序上互相補充，而不能代替?！盎ヌ妗笔侵?一個系統(tǒng)中配置有相同的機床，如其中一臺機床有故障時，另一臺相同工序的機床可以替代加工，以免等待。
物流系統(tǒng)包括工件與刀具夾具的輸送、裝卸及倉庫存儲等裝置。工件和夾具的存儲多用立體倉庫，并由倉庫計算機進行控制和管理。輸送設(shè)備有傳輸帶、有軌或 無軌小車及行走機器人等。系統(tǒng)還設(shè)有中央刀庫，由工業(yè)機器人在中央刀庫和各機床之間進行刀具的輸送和交換。
信息流系統(tǒng)執(zhí)行單元加工中信息流的處理、儲存和傳輸?shù)裙δ埽菂f(xié)調(diào)多臺機床加工和物料輸送的計算系統(tǒng)。
柔性制造系統(tǒng)的柔性體現(xiàn)在隨機加工能力、容忍故障能力、工作和生產(chǎn)能力的柔性和系統(tǒng)生產(chǎn)綱領(lǐng)的柔性等幾個方面。
六、其他常見機器設(shè)備
（一）考試目的
通過對本部分內(nèi)容的考試，測試考生對常見機電設(shè)備的分類、性能指標(biāo)、技術(shù)參數(shù)、特點等知識熟悉的情況，考核考生對機電設(shè)備的認(rèn)知程度。
（二）考試基本要求
1.掌握以下內(nèi)容：
（1）內(nèi)燃機主要性能指標(biāo)；
（2）汽油機與柴油機的主要區(qū)別；
（3）剪板機的技術(shù)參數(shù)；
（4）通用壓力機的主要技術(shù)參數(shù)；
（5）壓力容器的使用工藝條件；
（6）壓力容器的主要分類方法；
（7）鍋爐的分類；
（8）鍋爐的基本參數(shù)；
（9）起重機的主要參數(shù)；
（10）橋式起重機、流動起重機的特點及用途。
2.熟悉以下內(nèi)容：
（1）內(nèi)燃機的分類、基本術(shù)語及型號的表示方法；
（2）內(nèi)燃機構(gòu)造；
（3）燃?xì)廨啓C特點、結(jié)構(gòu)及各組成部分的功能；
（4）鑄鐵、鑄鋼、有色金屬常用熔煉設(shè)備的結(jié)構(gòu)及特點；
（5）金屬壓力加工設(shè)備的分類及型號編制；
（6）鍛錘、機械壓力機、水壓機的構(gòu)造、應(yīng)用及規(guī)格表示方法；
（7）通用壓力機按機身結(jié)構(gòu)形式分類；
（8）壓力容器的基本結(jié)構(gòu)；
（9）鍋爐各組成部分的功用及工作過程；
（10）起重機的分類；
（11）起重機的專用零部件。
3.了解以下內(nèi)容：
（1）內(nèi)燃機工作原理；
（2）剪板機的分類；
（3）壓力容器的有關(guān)法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
（三）要點內(nèi)容
1.內(nèi)燃機分類
燃料直接在發(fā)動機內(nèi)部燃燒的熱力發(fā)動機稱為內(nèi)燃機。
內(nèi)燃機分類方法有以下幾種：
（1）按所用燃料分類。
（2）按工作循環(huán)沖程分類。
（3）按氣缸數(shù)和排列方式分類。
（4）按進氣方式分類。
（5）按冷卻方式不同分類。
（6）按著火方式分類。
（7）按可燃混合氣形成的方式分類。
2.內(nèi)燃機基本名詞術(shù)語
內(nèi)燃機基本名詞術(shù)語主要有：工作循環(huán)；上、下止點；活塞行程；氣缸工作容積；氣缸總?cè)莘e；壓縮比；工況。
3.內(nèi)燃機型號
內(nèi)燃機型號由以下部分組成：
（1）首部為產(chǎn)品特征代號。
（2）中部由缸數(shù)符號、氣缸布置形式符號、沖程數(shù)符號和缸徑符號組成。
（3）后部為結(jié)構(gòu)特征符號及用途特征符號。
（4）尾部為區(qū)別符號。
其中，首部和尾部根據(jù)具體情況允許不表示。
4.四沖程內(nèi)燃機工作原理
四沖程內(nèi)燃機每個工作循環(huán)由進氣、壓縮、作功和排氣四個沖程組成。
5.柴油機增壓
柴油機增壓是將新鮮空氣在進入氣缸之前進行壓縮，以提高進氣密度，從而達(dá)到提高功率的目的。
6.內(nèi)燃機構(gòu)造
內(nèi)燃機主要由曲柄連桿機構(gòu)、固定件、配氣機構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)組成。
7.內(nèi)燃機主要性能指標(biāo)
內(nèi)燃機性能通常用動力性能和經(jīng)濟性能指標(biāo)表示，主要有輸出扭矩、有效功率、有效燃料消耗率、有效熱效率等。 8.汽油機與柴油機主要區(qū)別
汽油機與柴油機在結(jié)構(gòu)與原理方面有許多相同之處，其主要不同點在于所用燃料、燃料供給方式和燃料點火方式等。
柴油機以柴油為燃料，汽油機以汽油為燃料。
柴油機柴油由噴油器霧化，與被壓縮的高溫空氣混合。柴油機電控燃油噴射技術(shù)可優(yōu)化噴油規(guī)律及噴油量。汽油機采用電控燃油噴射，根據(jù)不同工況要求制出一定數(shù)量和濃度的可燃混合氣，控制空燃比（空氣與燃料之比）。
柴油機利用汽缸內(nèi)被壓縮空氣的高溫自燃點火（壓燃）；汽油機設(shè)有點火系統(tǒng)。傳統(tǒng)汽油機利用火花塞電極產(chǎn)生的火花點火 （點燃）；現(xiàn)代汽油機采用電控點火定時，保證在各種工況下實現(xiàn)控制。提高汽油機的扭矩和功率。
9.燃?xì)廨啓C
燃?xì)廨啓C具有功率大、重量輕、體積小、振動小、噪聲小、維修方便等優(yōu)點，但其熱效率低。
燃?xì)廨啓C主要由壓氣機、燃燒室和蝸輪三大部分組成。壓氣機的作用是完成燃?xì)廨啓C熱力循環(huán)中的空氣壓縮過程，提高工質(zhì) （氣體）的壓力。壓氣機有軸流式和離心式兩種基本類型。
蝸輪的作用是將燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換為軸上的機械功。蝸輪分為軸流式蝸輪和徑流式蝸輪兩類。
燃燒室是將增壓后的空氣同燃料進行混合和燃燒，通過燃燒把燃料的化學(xué)能以熱的形式釋放出來。燃燒室從總體結(jié)構(gòu)上分為三大類：圓筒式燃燒室、管形燃燒室和環(huán)形燃燒室。
10.金屬熔煉設(shè)備
金屬熔煉的目的是要獲得預(yù)定的成分和一定溫度的金屬液，并盡量減少金屬液中的氣體和夾雜物。在熔煉中要提高熔煉設(shè)備的熔化率，降低燃料消耗，以提高經(jīng)濟效益。
（1）鑄鐵熔煉設(shè)備主要有沖天爐、反射爐、工頻感應(yīng)爐。
（2）一般工廠為了生產(chǎn)鑄鋼件，采用電弧爐和感應(yīng)電爐做為鑄鋼熔煉設(shè)備。
（3）有色金屬熔煉的特點是熔點低、合金元素易于氧化燒損，常用的熔爐有坩堝爐、反射爐、電阻爐等。
11.金屬壓力加工
金屬壓力加工包括鍛造和沖壓兩大類加工方法。
鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機械性能、形狀和尺寸的鍛件加工方法。
沖壓是壓力機和模具對板材、帶材、管材、型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件加工方法。
12.金屬壓力加工設(shè)備的型號
金屬壓力加工設(shè)備的型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。
13.常用鍛造設(shè)備
（1）鍛錘：鍛錘是由重錘下落或強迫高速運動產(chǎn)生的動能對坯料做功，使之塑性變形的機器設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡單，工作靈活，萬能性強，使用面廣，易于維修，適用于自由鍛和模鍛，但振動大，較難實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。常用鍛錘有空氣錘和蒸汽一空氣錘。
①空氣錘：它是生產(chǎn)小型鍛件的常用設(shè)備，其規(guī)格以空氣錘落下部分的質(zhì)量來表示。
②蒸汽一空氣錘：它是生產(chǎn)大、中型鍛件常用的設(shè)備，可分為蒸汽一空氣自由鍛錘和蒸汽一空氣模鍛錘，其規(guī)格以落下部分的質(zhì)量來表示。
（2）機械壓力機：機械壓力機是用機械傳動機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運動，對坯料進行加工的鍛壓設(shè)備。常用的機械壓力機有摩擦壓力機和模鍛曲柄壓力機。
①摩擦壓力機：摩擦壓力機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造、維修費用低，對基礎(chǔ)、廠房建筑要求低，工藝萬能性大。缺點是生產(chǎn)率低。摩擦壓力機的規(guī)格用公稱工作壓力來表示。
②模鍛曲柄壓力機：模鍛曲柄壓力機的特點是結(jié)構(gòu)剛度大，振動小，噪聲小，加工精度高，生產(chǎn)率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。模鍛曲柄壓力機的噸位是用滑塊運行到接近下死點時所產(chǎn)生的壓力來表示。
（3）水壓機：水壓機是以水基液體為工質(zhì)的液壓機。主要用于大型工件的鍛壓工藝。水壓機的優(yōu)點是工作行程大，沖擊、噪聲小，勞動條件好，環(huán)境污染小。水壓機的規(guī)格以水壓機的靜壓力來表示。
14.常用板料沖壓設(shè)備
常用板料沖壓設(shè)備有剪板機、剪切沖型機和通用壓力機。 （1）剪板機分類方法有多種，其技術(shù)參數(shù)主要有：①可剪板厚。②可剪板寬。③剪切角度。④行程次數(shù)。
（2）通用壓力機按機身結(jié)構(gòu)形式分為開式壓力機和閉式壓力機。通用壓力機的主要技術(shù)參數(shù)有：①公稱壓力。②滑塊行程。③滑塊行程次數(shù)。④封閉高度。⑤壓力機工作臺面尺寸及滑塊底面尺寸。
15.壓力容器的使用工藝條件
壓力容器是一種內(nèi)部或外部承受氣體或液體壓力的密封容器。由于使用條件惡劣，故對其安全性有很高的要求。
壓力容器的使用工藝條件是指壓力、溫度、容積、介質(zhì)等。壓力條件包括：工作壓力、設(shè)計壓力、允許工作壓力；溫度條件包括：設(shè)計溫度、使用溫 度、試驗溫度；容積條件是指對于圓筒形壓力容器，決定容積大小的關(guān)鍵是直徑與長度，對于球形壓力容器，決定容積大小的關(guān)鍵是直徑；介質(zhì)條件可按易懂程度和 毒性程度分類。