机电一体化 绪论

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1、机电一体化产品设计机械学院—精密加工与测试技术方向绣山工程楼：315第一章绪论1.1课程介绍1.2机电一体化系统的组成和分类1.3机电一体化的理论基础与关键技术－－参考教材：第1章1.1课程介绍1．本课程的性质、作用本课程是机械工程类专业的选修课。2．学习目的学习机电一体化的基本原理、基本技术。掌握机电一体化产品的设计方法。了解典型机电一体化产品的应用和进展。3.主要教学内容第1章机电一体化技术导论第2章机电一体化的单元技术第3章机电一体化的计算机控制技术第4章机电一体化系统的建模与仿真第5章机电一体化系统的接口第

2、6章机电一体化系统设计1.1课程介绍自主学习自主学习1.1课程介绍4．教材《机电一体化技术》（第二版）科学出版社，2009。5、参考书[1]黄筱调，机电一体化技术基础及应用，机械工业出版社，2000[2]李正吾，机电一体化技术及其应用，机械工业出版社，1990[3]郑堤,机电一体化设计基础,机械工业出版社,20051.1课程介绍6．教学方式课堂讲课+分组讨论+视频+课下阅读等学时3学分，32学时+14学时+8学时实验8．考试方式项目期末考试平时、读书报告期中测验实验合计60201010缺课时数/作业超过1/3，取消

3、考试资格。1.2机电一体化系统的组成和分类机电一体化的来源与概念机电一体化系统的构成要素机电一体化产品和系统的分类1.机电一体化的来源与概念1952年，美国MIT，数控机床。七十年代，微电子技术成熟，微机商品化，大规模集成电路问世，构成微机的基本单元CPU、ROM、RAM和接口电路已经模块化，自己"制造"计算机成为可能。机电一体化得以现实。71年，日刊工业新闻社发行《机电一体化入门》和《机电一体化》月刊，专门刊载机电一体化的新产品。76年，机电一体化正式名字"メカトロニケス"(英文名字是Mechatronics，是

4、由Mechanism的前半部和Electronics后半部缩合而成)，我国现译为"机电一体化"。八十年代，机电一体化的产品如雨后春笋不断涌现，这个时期可称之为成长时期。九十年代，集成度提高，价格下降，机电一体化技术在世界范围内得到迅猛发展，机电一体化技术遍及社会各个领域。全盛时期开始。2003年12月5日美国《技术评论》认为，有十种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响：无线传感器网络；可注入组织工程；纳米太阳能电池；机电一体化；网格计算分子成像；纳米印刷刻蚀；软件保证；糖原组学；量子密码术。定义多样从系统工程观点出发

5、，应用机械、电子、信息等相关技术对他们进行有机的组织与综合，实现系统整体的最优化。（具体见教材P.2页的详细描述）（实例如下图）机电一体化包含技术和产品两个方面“机电一体化”是机械技术、微电子技术相互交叉、融合的产物。机械技术（机械学机构学）机电一体化技术领域微电子技术（半导体技术、计算机技术）2机电一体化系统的构成要素机电一体化系统功能组成系统必须具有以下三大“目的功能”：变换(加工、处理)功能、传递(移动、输送)功能和储存(保持、积累、记录)功能。不管那类系统（或产品），其系统内部必须具备如所示的五种内部功能，

6、即主功能、动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。CNC机床内部功能构成实例能源部分信息处理与控制信息输入驱动部分执行元件机械本体检测部分机电一体化系统的构成要素机电一体化系统（产品）的五要素--对应的五功能机电一体化系统的构成要素机械本体:机身、框架、等。动力系统：电源、电机及电路等。传感与检测装置：传感器及检测电路信息处理及控制系统：计算机硬件、软件执行装置：机械传动、操作机构相互补充，相互协调，共同完成产品功能。接口连接3机电一体化产品的分类按机电结合程度分类按用途分类3机电一体化产品的分类按机电结合程度和形

7、式分类（1）功能附加型（图例）（2）功能替代型（图例）（3）机电融合型（图例）（1）功能附加型（2）功能替代型（2）功能替代型（3）机电融合型（3）机电融合型3.机电一体化产品的分类按服务领域和对象分类1.3机电一体化的理论基础与关键技术基础理论：系统论、控制论、信息论关键技术传感检测技术信息处理技术自动控制技术伺服驱动技术接口技术精密机械技术系统总体技术1.传感检测技术检测传感技术将所测得的各种参量如位移、位置、速度、加速度、力、温度、酸度和其他形式的信号等转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出

8、相应的控制信号以决定执行机构的运动形式和动作幅度。传感器检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。传感技术是实现自动控制的关键环节。主要技术：(1)可靠性、抗干扰性(2)提高灵敏度和精度(3)集成化(4)智能化(5)微型化2.信息处理技术信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及格出技术，它们大都是依靠计算机来进行的，因此计算机技术与