《机电一体化课程》PPT课件

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1、机电一体化的涵义：最早起源于日本机械学（Mechanics）+电子学（Electronics）=机电一体化或机械电子工程（Mechatronics）定义：在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。目的：增加机械系统或装置的附加值和自动化程度1.1基本概念1.1基本概念机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。机电一体化不是机械与电子简单的

2、叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础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、CAD／CAM系统等。机电一体化中包含的关键技术在第四节中详细介绍。1.1基本概念机电一体化产品和系统分类按用途分：产业机械、信息机械、民生机械等；按机械和电子的功能和含量分：以机械装置为主体的机械电子产品和以电子装置为主体的机械电子产品；按机电结合的程度分：有功能附加型、

3、功能替代型和机电融合型。1.1基本概念数控铣床数控车床焊接机器人汽车防抱死系统(ABS)1.2发展概况1.20世纪60年代前为第一阶段，“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。2.70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶”计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础这个时期的特点是：①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较

4、广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。3.90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段”①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微机电一体化等新分支；②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。③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

5、体系。1.2发展概况1.数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页。2.微电子技术为“机电一体化‘’带来勃勃生机.3.可编程序控制器、”电力电子“等的发展为”机电一体化“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”机电一体化“跃上新台阶。1.2发展概况1.3机电一体化系统的构成机电一体化系统的基本要素(构成)：机械本体动力部分（能源）传感检测部分（检测传感装置）控制及信息处理部分（电子控制单元）驱动部分执行部分各要素和环节之间相联系的接口1.3机电一体化系统的构成执行器控制信息电子控制单元动力源检测传感

6、部分机械本体参数变化信息驱动力能量检测参数1.3机电一体化系统的构成位置,速度检测单元电机机械部件位置,速度反馈CNC数控机床伺服系统组成1、机械本体组成：机械传动装置和机械结构装置，如机身、框架、机械联接等机构功能：使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上，并保持特定的关系，实现构造功能。要求：高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观等要求1.3机电一体化系统的构成2、动力部分（能源）提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能。要求：效率高（最小动力输入最大功能输出）、可靠性好1.3机电一体化系

7、统的构成3、检测传感装置检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能。要求：体积小、精度高、抗干扰1.3机电一体化系统的构成4、控制及信息处理部分（电子控制单元）处理、运算、决策，实现控制功能。要求：高可靠性、柔性、智能化1.3机电一体化系统的构成组成：计算机、可编程控制器(PLC)、数控装置以及逻辑电路、A/D与D/A转换、I/0接口和计算机外部设备等5、驱动部分功能：在控制信息作用下，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。要求：高效率、快速响应特性、对水、油、温度、尘埃等外部环境的高适应性和可靠性、便于维修和实行标准化应用：高

8、性能步进电动机、直流和交流伺服驱动1.3机电一体化系统的构成6、执行机构包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现主功能。要求：高性能、高精度、高效率1.3机电一体化系统的构成6、执行机构应用：一般采用机械、电磁、电液等机构。能量转换：将输入的各种形式的能量转换为机械能要求