机电一体化技术讲义

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1、讲义2016～2017学年第1学期课程名称机电一体化技术开课学院（部）工程学院学科(教研室)机械工程授课班级机械设计制造及其自动化13级授课教师赵大旭职称/学位讲师/工学博士第一次课：第一章机电一体化技术导论1.1概述“日本机械振兴协会经济研究所”对机电一体化的解释：“机电一体化是在机械主功能、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装置用相关软件有机结合而构成系统的总称”1.基本的特征:机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术、信号变换技术以及软件编程技术等

2、群体技术，根据系统功能目标和优化组织结构目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术。2.机电一体化与机械电气化的区别根本区别:“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。需要强调的是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合性技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。主要区别:①电气机械在设计过程中不考虑或少考虑电器与机械的内在联系，基本上是根据机械的要求，选用相应的驱动电机或电气传动装置；②机械和电气装置之间界限分明，它们之间的联结以机械联结为主，整个装置是刚

3、性的；③装置所需的控制以基于电磁学原理的各种电器，如接触器、继电器等来实现，属强电范畴，其主要支撑技术是电工技术。机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。1.1机电一体化系统的基本组成和分类1.2.1机电一体化系统的功能组成1.系统的主要功能:对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储2.其它内部功能：动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。1.2.2机电一体化系统的构成要素从机电一体化系统的功能看，人体是机电一体化系统理想的参照物。完善的机电一体化系统包括：机械本体、动力系统

4、、检测传感系统、执行部件、信息处理及控制系统，各要素和环节之间通过接口相联系。机电一体化系统构成要素与人体构成要素的对应关系：机电一体化系统要素功能人体要素控制器（计算机等）控制（信息存储、处理、传送）头脑传感器检测（信息收集与变换）感官执行部件驱动（操作）四肢动力源提供动力（能量）内脏机械本体支撑与联接躯干1.2.3机电一体化产品和系统的分类1.数控机械类2.电子设备类3.机电结合类4.电液伺服类5.信息控制类1.数控机械类主要产品为数控机床、工业机器人、发动机控制系统和自动洗衣机等。其特点为执行机构是机械装置。2.电子设备类电子设备类主要产品为电火花加工机床、线切割加工

5、机床、超声波缝纫机和激光测量仪等。其特点为执行机构是电子装置。3.机电结合类机电结合类主要产品为自动探伤机、形状识别装置和CT扫描仪、自动售货机等。其特点为执行机构是机械和电子装置的有机结合。3.电液伺服类电液伺服类主要产品为机电一体化的伺服装置。其特点为执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。5.信息控制类信息控制类主要产品为电报机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机以及复印机、传真机等办公自动化设备。其主要特点为执行机构的动作完全由所接收的信息类控制。机电一体化的理论基础与关键技术1.3.1理论基础系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是

6、机电一体化技术的方法论。1.3.2关键技术机电一体化技术内部各种因素的联系以及外部条件的影响关系如图所示。机电一体化技术的共性关键技术:1．传感检测技术在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及与工作过程有关的相应信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。2.信息处理技术：信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。3.自动控制技术自动控制是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使

7、被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。4.伺服驱动技术：伺服驱动技术主要是指机电一体化产品中的执行元件和驱动装置设计中的技术问题，它涉及设备执行操作的技术，对所加工产品的质量具有直接的影响。5.接口技术从系统外部看，输入/输出是系统与人、环境或其它系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是通过许多接口将各组成要素的输入/输出联系成一体的系统。因此，各要素及各子系统之间的接口性能就成为综合系统性能好坏的决定性因素。6.精密机械技术机械技术的着眼点在于如何与机电一体化的技术相适应，实现结构上、材料上、性能上的变更