机电一体化课件

1、 课程说明课程说明 n 机电一体化系统设计课程是一门专业方向课。本课 程从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通 过机电有机结合构造最佳的机电系统。 （并不是简单 的叠加，综合应用了各种技术） n 先修课程：机械设计，电子技术，电工技术，机电 传动与控制，微机原理与应用等。 机电一体化定义（内涵）机电一体化定义（内涵） 机电一体化概念的内涵目前国内外尚没有完全统一的机电一体化概念的内涵目前国内外尚没有完全统一的 表述。一般认为：机电一体化是以机械学、电子学和信息表述。一般认为：机电一体化是以机械学、电子学和信息 科学为主的多门学科在机电产品发展过程中相互交叉、相科学为主的多门学科在机电产品

2、发展过程中相互交叉、相 互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。 机电一体化的3重含义 机电一 体化 信息科学 机 械 学 电子学 早期： 主要强调机械与电子的结合，即将电子技术“溶入” 到机械技术中而形成新的技术与产品。 现代：（：（P3P3） 以计算机技术、通信技术和控制技术为特征的信息 技术取得了长足的发展，信息技术不断“渗透”到机械 技术中，丰富了机电一体化的含义。现在，机电一体化 已不再局限于机械、电子与信息技术的结合，还包括光 机电一体化（融入光学技术的发展成果）、机电气一体 化、机电液一体化、机电仪一体化等。 机电一体化的3重含义 机电一体化的

3、3重含义 机电一体化技术是从系统工程的观点出发（其建机电一体化技术是从系统工程的观点出发（其建 立在立在信息论信息论、控制论控制论和和系统论系统论基础上），将机械、电基础上），将机械、电 子和信息等有关技术有机结合起来，以实现系统或产子和信息等有关技术有机结合起来，以实现系统或产 品整体最优的综合性技术。品整体最优的综合性技术。 机电一体化技术主要包括机电一体化技术主要包括技术原理技术原理和使机电一和使机电一 体化体化产品产品（或系统）得以（或系统）得以实现实现、使用和发展的、使用和发展的技术技术。 机电一体化技术是一个机电一体化技术是一个技术群技术群（族）的总称，包（族）的总称，包 括括检测

4、传感技术检测传感技术、信息处理技术信息处理技术、伺服驱动技术伺服驱动技术、自自 动控制技术、机械技术动控制技术、机械技术及及系统总体技术系统总体技术等。等。 机电一体化技术机电一体化技术 机电一体化产品有时也称为机电一体化系统，它们是机电一体化产品有时也称为机电一体化系统，它们是 两个相近的概念，通常机电一体化产品指独立存在的机电两个相近的概念，通常机电一体化产品指独立存在的机电 结合产品，而机电一体化系统主要指依附于主产品的部件结合产品，而机电一体化系统主要指依附于主产品的部件 系统，这样的系统实际上也是机电一体化产品。系统，这样的系统实际上也是机电一体化产品。 机电一体化产品机电一体化产品

5、是由机械系统（或部件）与电子系统是由机械系统（或部件）与电子系统 （或部件）及信息处理单元（硬件和软件）有机结合、而（或部件）及信息处理单元（硬件和软件）有机结合、而 赋予了新功能和新性能的高科技产品。赋予了新功能和新性能的高科技产品。 机电一体化产品（系统）机电一体化产品（系统） 由于在机械本体中由于在机械本体中“溶入溶入”了电子技术和信息了电子技术和信息 技术，与纯粹的机械产品相比，机电一体化产品的技术，与纯粹的机械产品相比，机电一体化产品的 性能得到了根本的提高，具有满足人们使用要求的性能得到了根本的提高，具有满足人们使用要求的 最佳功能。最佳功能。 机电一体化产品（系统）机电一体化产品

6、（系统） n汽车防抱死系统(ABS) LOREM IPSUM DOLOR 机电一体化系统的层次机电一体化系统的层次 机电一体化系统是一个技术系统，按其功能的复杂 程度可分为三个层次： 1）单机系统：比如各种数控机床、机器人 2）由单机和运输等设备组成的加工、装配、储 存等制造系统，比如：FMS、FMC 3) 由制造系统和规划管理系统组成的集成系统， 比如：CIMS 执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械 部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、 气压驱动和液压驱动几种方式。 要求： 执行器效率高、响应速度快，对水、油、温度、尘埃 等外部环境的适应性好，可靠性高、标准化。 1.4

7、共性关键技术共性关键技术 n1 检测传感技术 n2 信息处理技术 n3 自动控制技术 n4 伺服驱动技术 n5 机械技术 n6 系统总体技术 1.6 机电一体化对机械工业的影响机电一体化对机械工业的影响 n 1 提高性能、扩展功能、提高效率 以数控机床为例，高速的DSP处理器芯片及精确 的运动控制算法是实现机床多轴联动曲面异型体工件 加工的基础，实现了传统机床永远无法实现的目标， 是对机床性能的提高和功能的扩展。 数控加工中心能够实现一次装夹，多工位同时 加工，提高了设备的效率。另外，多轴联动的数控机 床在模具加工方面也有相当大优势，可以通过程序控 制实现模具的批量生产，模具的虚拟加工与调试等

8、。 SKXT-1200铣镗钻机床 传 动系统图 m=3 z=46 m=3 z=23 m=3 z=58 p=12 p=12 m=3 z=55 d=37 变频调速电机 d=71 m=3 z=23 8 8 m=3 z=25 m=3 z=48 交流伺服电机 交流伺服电机 8 m=3 z=25 m=3 z=48 8 交流伺服电机 回转工作台 m=3 z=46 1.7 机电一体化的发展趋势机电一体化的发展趋势 n 1 智能化 智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发 展方向。 人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重 视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里 所说的“智能化”是对机器行为的描

9、述，是在控制理论 的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模 糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新 方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、 自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。 机电一体化系统的四视图设计机电一体化系统的四视图设计 n传统机械主要是由机械结构完成其功能，其设计主 要是结构设计，在描述和设计传统机械时，表达机 械结构主要采用三视图。而现代机械系统是由计算 机信息系统协调控制的机电一体化系统，三视图不 足以表达机电一体化系统，采用四视图设计来设计 机电一体化系统，包括：功能视图、结构视图、控 制视图和信息视图。 机电一体化系统概念设计的四视图机电一体化系统概念设计的四视图 1、 功能视图功能视图 所谓功能视图就是对机电一体化系统的基本功能所谓功能视图就是对机电一体化系统的基本功能 和为实现基本功能的技术原理的描述与设计。和为实现基本功能的技术原理的描述与设计。 功能视图主要包括以下内容：功能视图主要包括以下内容： （1）功能组成图；）功能组成图； （2）主功能的功能原理图；）主功能的功能原理图； （3）形态矩阵图。）形态矩阵图。 （4）进行方案的比较选择，形成优化的技术系统）进行方案的比较选择，形成优化的技术系统 2、结构视图、结构视图 结构视图主要包括以下