机电一体化基本概念

1、 机电一体化基本概念 机电一体化认识项目项目一 机电一体化的定义项目二 机电一体化发展概况项目三 机电一体化的相关技术机电一体化拓展项目项目一 机电一体化的发展前景项目二 机电一体化对机械工业的影响项目三 机电一体化的具体应用实例项目四 机电一体化系统设计 机电一体化认识项目机电一体化基本概念 项目一 机电一体化的定义机电一体化技术较为人们以普遍接受的涵义是：“机电一体化乃是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术并将机械装置与电子设备以及相关软件有机结合而构成系统的总称。机电一体化不是机械与电子简机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在单的叠加，而是在信息论、控制论和信息

2、论、控制论和系统论系统论的基础上建立起来的的基础上建立起来的应用技术应用技术机电一体化信息科学机械学电子学机电一体化基本概念 1.基本要素机电一体化基本概念 本图分离出驱动及接口单元 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。基本功能主要有三个：一是变换；二是放大；三是传递。 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 汽车防抱死系统汽车防抱死系统(ABS)机电一体化基本概念 1.下面 不是机电一体化产品？ A、数码相机 B、

3、电子秤 C、普通车床 D、空调机2.机电一体化就是机械和电子的结合，是它们两者的简单叠加。 对不对? 3.举出机电一体化的实例并说明其要素组成4.什么是接口和接口技术？ 概念 机电一体化基本概念 1. 201. 20世纪世纪6060年代前为第一阶段，年代前为第一阶段，“萌芽阶段萌芽阶段” 工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结合，以提高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相合，以提高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相对落后，使得机械与电子的结合还没有得到广泛的应用。对落后，使得机械与电子的结合还没有得到广泛的应用。2. 702.

4、 70年代到年代到8080年代为第二阶段，年代为第二阶段，“蓬勃发展阶蓬勃发展阶” 计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础这个时期的特点是：体化的发展奠定了技术基础这个时期的特点是：mechatronicsmechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到一词首先在日本被普遍接受，大约到2020世世纪纪8080年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和各国

5、均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。支持。项目二 机电一体化发展概况 机电一体化基本概念 3.903.90年代后期开始为第三阶段，年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段智能化阶段” 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；微机电一体化等新分支； 对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深

6、入研究。 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。基础和逐渐形成完整的科学体系。 机电一体化基本概念 1. 数控机床的问世，写下了数控机床的问世，写下了“机电一体化机电一体化”历史的第一页。历史的第一页。2. 微电子技术为微电子技术为“机电一体化机电一体化带来勃勃生机。带来勃勃生机。 3. 可编程序控制器、可编程序控制器、”

7、电力电子电力电子“等的发展为等的发展为”机电一体化机电一体化“提供了坚强基础。提供了坚强基础。4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使”机电一体机电一体化化“跃上新台阶跃上新台阶 机电一体化基本概念 一、机械技术 二、传感检测技术 三、信息处理技术 四、自动控制技术 五、伺服驱动技术 六、系统总体技术 项目三 机电一体化的相关技术机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 6 6、系统总体技术、系统总体技术 系统总体技术是一种从整体目标系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将出发，用系统工程的观点

8、和方法，将系统各个功能模块有机的结合起来，系统各个功能模块有机的结合起来，以实现整体最优。其重要内容为接口以实现整体最优。其重要内容为接口技术。接口包括电气接口、机械接口、技术。接口包括电气接口、机械接口、人机接口人机接口 机电一体化基本概念 机电一体化是多学科领域综合交叉技术密集型系机电一体化是多学科领域综合交叉技术密集型系统工程，主要相关技术有哪几个方面统工程，主要相关技术有哪几个方面? ? 相关技术 机电一体化基本概念 机电一体化拓展项目性能上：性能上：向高精度、高效率、高性能、向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展；智能化方向发展；功能上：功能上：向小型化、轻型化、多功能方向小型化、

9、轻型化、多功能方向发展；向发展；层次上：层次上：向系统化、复合集成化的方向向系统化、复合集成化的方向发展。发展。项目一 机电一体化的发展前景 机电一体化基本概念 1 提高性能、扩展功能 今日的数控机床充分发挥计算机的威力，运用时间序列分析和精度创成等理论建立数学模型。已有可能实时预报包括随机误差在内的机床误差，然后自动校正，从而达到前所未有的精度。采用对阻尼进行预报，一旦接近临界值时就自动调整切削用量，这又可能出现永不颤振的机床，保证很高的生产率和良好的加工表面。项目二 机电一体化对机械工业的影响SKXT-1200铣镗钻机床 传动系统图m=3 z=46m=3 z=23m=3 z=58p=12p

10、=12m=3 z=55d=37变频调速电机d=71m=3 z=2388m=3 z=25 m=3 z=48交流伺服电机交流伺服电机8m=3 z=25 m=3 z=488交流伺服电机回转工作台m=3 z=46机电一体化基本概念 3 提高可靠性提高可靠性 在提高电子元件质量、可靠性的前提下，机电在提高电子元件质量、可靠性的前提下，机电一体化产品可以提高耐久性，减少故障率。另一一体化产品可以提高耐久性，减少故障率。另一方面由于赋予其自动监视诊断功能，并采取安全方面由于赋予其自动监视诊断功能，并采取安全联锁控制，过负荷和失控保护、停联锁控制，过负荷和失控保护、停 电对策，提高电对策，提高了设备的安全可靠

11、性。了设备的安全可靠性。 机电一体化基本概念 4 节约能源节约能源 例如目前我国各类电风扇年产量在例如目前我国各类电风扇年产量在200万台左右，如每台万台左右，如每台电扇的调速器和定时器电扇的调速器和定时器(现常用电磁机械式现常用电磁机械式)用电子调速器和用电子调速器和定时器代替，估计每台风扇可节电定时器代替，估计每台风扇可节电5W以上，全年以用扇以上，全年以用扇100天，每天开扇天，每天开扇6h计，则每年可节约用电量计，则每年可节约用电量600万万kWh，还可，还可节省大批铜材和钢材。节省大批铜材和钢材。 再如传统的电焊机以电磁原理和手工操作为基础，即使是再如传统的电焊机以电磁原理和手工操作

12、为基础，即使是一般的自动电焊机，其动作过程也仅为简单的机械动作和相一般的自动电焊机，其动作过程也仅为简单的机械动作和相应的控制。这类电焊机耗能多、效率低、质量不易保证。采应的控制。这类电焊机耗能多、效率低、质量不易保证。采用微型机技术后，发展新颖的电子控制电源以取代传统的焊用微型机技术后，发展新颖的电子控制电源以取代传统的焊接电源，实现焊接电源的节能、高效、小型化、多样化。接电源，实现焊接电源的节能、高效、小型化、多样化。5 操作改善操作改善机电一体化基本概念 机电一体化基本概念 信息化的车铣加工中心项目三 机电一体化的具体应用实例机械手臂机械手臂5-步进电机；步进电机；6-谐波减速器；谐波减

13、速器；7-光电编码器光电编码器FMS（柔性制造系统）具有：加工系统；物流系统；信息流系统机电一体化基本概念 项目四 机电一体化系统设计一、市场调研一、市场调研市场调研包括市场调研包括市场调查市场调查和和市场预测市场预测。所谓。所谓市场调查市场调查就就是运用科学的方法，系统地、全面地收集所设计产品市是运用科学的方法，系统地、全面地收集所设计产品市场需求和经销方面的情况和资料，分析研究产品在供需场需求和经销方面的情况和资料，分析研究产品在供需双方之间进行转移的状况和趋势，而双方之间进行转移的状况和趋势，而市场预测市场预测就是在市就是在市场调查的基础上，运用科学方法和手段，根据历史资料场调查的基础上

14、，运用科学方法和手段，根据历史资料和现状，通过定性的经验分析或定量的科学计算，对市和现状，通过定性的经验分析或定量的科学计算，对市场未来的不确定因素和条件做出预计、测算和判断，为场未来的不确定因素和条件做出预计、测算和判断，为产品的方案设计提供依据。产品的方案设计提供依据。机电一体化基本概念 二、总体方案设计二、总体方案设计1产品方案构思产品方案构思产品方案构思完成后，以方案图的形式将设计方案表达出来。产品方案构思完成后，以方案图的形式将设计方案表达出来。方案图应尽可能简洁明了，反映机电一体化系统各组成部分方案图应尽可能简洁明了，反映机电一体化系统各组成部分的相互关系，同时应便于后面的修改。的

15、相互关系，同时应便于后面的修改。2方案的评价对多种构思和多种方案进行筛选，选择较好方案的评价对多种构思和多种方案进行筛选，选择较好的可行方案进行分析组合和评价，从中再选几个方案按照机的可行方案进行分析组合和评价，从中再选几个方案按照机电一体化系统设计评价原则和评价方法进行深入的综合分析电一体化系统设计评价原则和评价方法进行深入的综合分析评价，最后确定实施方案。评价，最后确定实施方案。 机电一体化基本概念 三、详细设计三、详细设计详细设计是根据综合评价后确定的系统方案，详细设计是根据综合评价后确定的系统方案，从技术上将其细节逐层全部展开，直至完成从技术上将其细节逐层全部展开，直至完成产品样机试制

16、所需全部技术图纸及文件的过产品样机试制所需全部技术图纸及文件的过程。程。 机电一体化基本概念 四、样机试制与试验四、样机试制与试验完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与试验阶段。完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与试验阶段。根据制造的成本和性能试验的要求，一般制造几台样机供根据制造的成本和性能试验的要求，一般制造几台样机供试验使用。样机的试验分为实验室试验和实际工况试验，试验使用。样机的试验分为实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机的各种性能指标是否满足设计要求，考通过试验考核样机的各种性能指标是否满足设计要求，考核样机的可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设核样机的可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试验。如果计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试验。如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求，则进入产品的小样机的性能指标和可靠性满足设计要求，则进入产品的小批量生产阶段。批量生产阶段。机电一体化基本概念 产品的小批量生产阶段实际上是产品的试生产试销售阶段。产品的小批量生产阶段实际上是产品的试生产试销售阶段。这一阶段的主要任务是跟踪调查产品在市场上的情况，收集这一阶段的主要任务是跟踪调查产品在