单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机电一体化系统设计,目 录,第一章 绪论,第二章 机械系统设计,第三章 传感器检测及其接口电路,第四章 控制电动机及其选择计算,第五章 工业控制计算机及接口设计,第六章机电一体化系统设计及应用举例,第一章 绪 论,主要内容：,机电一体化概念,机电一体化构成要素及相关技术,机电一体化系统设计的目标与方法,第一节 机电一体化的定义,一、机电一体化概念:,“机电一体化一词(Mecharonics)在20世纪70年代起源于日本Mechatronics=Mechanics+Electronics,机电一体化不是机械,与电子简单的叠加，而,是在信息论、控制论和,系统论的根底上建立起,来的应用技术.,机电一体化,信息科学,机械学,电子学,机械工程和电子工程相结合的技术，以及应用这些技术的机械电子装置产品机电一体化一般包含机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CADCAM系统等机电一体化中包含的关键技术在第三节中详细介绍。
数,控,铣,床,数控车床,焊接机器人,模块化生产系统,柔性制造系统,脑,内脏,骨骼,五官,四肢,控制,动力,构造,检测,动作,第二节 机电一体化系统的根本功能要素,控制系统,动力装置,检测装置,执行元件,机械本体,机械本体,传感器,计算机,动力,执行元件,数控机床组成,传感器,机械本体,计算机,动力,执行元件,传感器,机械本体,计算机,动力,执行元件,第三节 机电一体化的相关技术,1.,机械技术,机电一体化的机械产品与传统的机械产品的区别在于：,机械结构更简单、机械功能更强、性能更优越现代机械要求具有更新颖的结构、更小的体积、更轻的重量，还要求精度更高、刚度更大、动态性能更好在设计和制造机械系统时除了考虑,静态、动态刚度及热变形,等问题外，还应考虑采用,新型复合材料和新型结构以及新型的制造工艺和工艺装置,2.传感检测技术,研究内容：,一是研究如何将各种被测量包括物理量、化学量和生物量等转换为与之成比例的电量；,二是研究对转换的电信号的加工处理，如放大、补偿、标度变换等要求：传感检测装置能快速、准确、可靠的获取信息3.,信息处理技术,实现信息处理的,主要工具是计算机,计算机技术包括计算机的软件技术、硬件技术、网络与通讯技术和数据技术。
机电一体化系统中主要采用工业控制机包括可编程控制器，单、多回路调节器，单片微控制器，总线式工业控制机，分布式计算机测控系统进行信息处理信息处理的开展方向是提高信息处理的速度、可靠性和智能化程度4.自动控制技术,自动控制所依据的理论是自动控制原理包括经典控制理论和现代控制理论自动控制技术就是在此理论的指导下对具体控制装置或控制系统进行设计；设计后进行系统仿真，现场调试；最后使研制的系统可靠地投入运行5.,伺服传动技术,研究对象：,执行元件及其驱动装置,执行元件种类：,电动,、,液压,、,气压,电动伺服：,步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等液压伺服：,液压马达、脉冲油缸等6.系统总体技术,机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各有关技术协调配合、综合运用而到达整体系统的最正确化第四节 机电一体化系统设计的目标与方法,一、机电一体化产品和系统分类：,数控机床、机器人、自动生产设备,生产用机电一体化产品,柔性生产单元、自动组合生产单元,FMS、无人化工厂、CIMS,微机控制汽车、机车等交通运输工具,运输、包装及工程,数控包装机械及系统,数控运输机械及工程机械设备,自动仓库,储存、销售,自动空调与制冷系统及设备,自动称量、分选、销售及现金处理系统,自动化办公设备,社会效劳性 动力、医疗、环保及公共效劳自动化设备,文教、体育、娱乐用机电一体化产品,微机或数控型耐用消费品,家庭用机电一体化产品 炊事自动化机械,家庭用信息、效劳设备,测试设备,科研及过程控制用机电一体化产品 控制设备,信息处理系统,农、林、牧、渔及其它民用机电一体化产品,航空、航天、国防用武器装备等机电一体化产品,二、机电一体化产品的表现形式：,1.机械的电子化,1在原有机械系统的根底上采用微型计算机控制装置，使系统的性能提高，功能增强。
例如，模糊控制洗衣机能根据衣物的洁净度自动控制洗涤过程，从而实现节水、节电、节时、节洗衣粉的功能；,机床的数控化是另一个典型的例子2用电子装置局部替代机械传动装置和机械控制装置，简化结构，增强控制灵活性例如，数控机床的进给系统采用伺服系统，简化了传动链，提高了进给系统的动态性能；,将传统电机的电刷用电子装置替代形成的无刷电机，具有性能可靠、结构简单、尺寸减小等优点3用电子装置完全替代原来执行信息处理功能的机构，既减化了结构，又极大地丰富了信息传输的内容，提高了速度例如，石英电子钟表、电子秤、按键式 等4用电子装置替代机械的主功能，形成特殊的加工能力例如，电火花加工机床、线切割加工机床、激光加工机床等2.机电技术完全融合形成新型机电一体化产品,生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的 机、打印机、复印机；,检测机械中的CT计算机断层扫描诊断装置扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等三、机电一体化的开展方向：,1、复合化,2、小型化，轻量化,3、高速化,4、移动化,5、智能化,6、层次化和系统化,7、全盘化,总之，性能上:向高精度、高效率、高性能、智能化方向开展；,功能上：向小型化、轻型化、多功能方向开展;,层次上：向系统化、复合集成化方向开展。
四、机电一体化系统设计方法：,1.取代法,取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制机构该方法是改造旧产品、开发新产品,或对原系统进行技术改造常用的方法,也是改造传统机械产品的常用方法2.整体设计法,整体设计法主要用于新产品的开发设计在设计时完全从系统的整体目标出发,考虑各子系统的设计3.组合法,组合法就是选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统例如,设计一台数控机床,可以依据机床的性能要求,通过对不同厂家的计算机控制单元、伺服驱动单元、位移和速度测试单元及主轴、导轨、刀架、传动系统等产品的评估分析,研究各单元间接口关系和各单元对整机性能的影响,通过优化设计确定机床的结构组成第五节 本课程的目的和要求,本课程目的是:,研究怎样利用系统设计原理和综合集成技术，将控制电动机、传感器、机械系统、微机控制系统、接口及控制软件等机电一体化要素组成各种性能优良的、可靠的机电一体化产品或系统本课程具体要求是:,1、掌握机电一体化系统设计的根本概念、根本原理和根本知识2、掌握机电一体化系统设计中常用的机械量检测传感器、控制电动机的原理、结构、性能和应用3、掌握机电一体化系统设计中常用的机械系统设计、工业控制、计算机控制、接口设计的根本方法。
4、初步掌握机电一体化系统设计原理和综合集成技巧，进行总体方案的分析和设计本章小结,机电一体化概念,机电一体化构成要素及相关技术,机电一体化系统设计的目标与方法,思考练习,1、什么是机电一体化？机电一体化系统的功能要素是什么？,2、简要表达机电一体化系统的共性关键技术3、举一具体事例说明机电一体化系统的功能要素分别是什么？,。