机电一体化第二章机电一体化系统总体设计技术

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1、第二章机电一体化系统总体设计技术第一节机电一体化系统总体设计概述第二节机电系统设计技术参数与技术指标制定方法第三节机电一体化系统原理方案设计第四节机电一体化系统结构方案设计下一页第五节机电一体化系统总体布局与应用设计第六节机电一体化系统总体设计习题与思考题上一页下一页第一节机电一体化系统总体设计概述机电一体化系统设计的第一环节是总体设计，在具体设计之前，对所要设计的机电一体化系统的各方面，根据简单、实用、经济、安全、美观等基本原则，进行综合性设计。其主要设计内容有：主要技术参数及技术指标的制定，机电系统原理方案设计，结构方案设计，总体布局与环境设计，总

2、体方案的评价与决策，可靠性设计，安全性设计等。在总体设计过程中，应完成以下技术文件与图纸设计资料。(1)机电系统组成的结构方块图，工作原理流程图；(2)机电系统组成单元工作原理图；(3)机电系统单元装配图，电路单元布线图；(4)机电系统总装配图；(5)总体设计技术报告；(6)总体设计方案论证报告；(7)总体设计资料汇编；(8)总体设计评审报告。上一页返回第二节机电系统设计技术参数与技术指标制定方法一、机电系统技术参数与技术指标设计分析机电一体化系统的主要技术参数是能够基本表征该系统的概貌与特征的。由于机电一体化系统所代表的设备与产品广泛分布在各

3、个领域，所以不同的系统功能的主要技术参数或技术指标的内容有很大不同。二、机电系统参数和技术指标制定方法1．根据设备或产品的用途设计在设计前进行的市场信息调查中，用户在提出设备或产品的设计要求时，往往只提出使用要求，设计技术人员必须将使用要求转换成设计工作所需要的技术参数和技术指标，这项工作有时很复杂，需要首先进行原理方案设计，进行大量的实验研究，通过实验研究分析整理，再制定机电系统设计技术参数和技术指标。上一页下一页2.根据机电系统控制量的特性设计机电系统的控制量是指输入量、输出量所包括是能量流、信息流。这些量本身的性质，特点，尺寸等都可能成为系统技术参数

4、与指标的确定依据。3.根据加工条件对系统精度要求设计机电一体化系统的主要特点是精度高，可靠性好。为了保证系统的精度，在总体设计时，必须以保证输出量的精度作为主要技术指标为依据。4.根据系统应用场合要求设计在机电一体化系统设计中，对于系统本身的技术参数及性能指标考虑的比较多，对于应用条件考虑的较少，直接影响到系统的应用范围。上一页返回第三节机电一体化系统原理方案设计一、机电一体化系统原理方案设计分析在机电一体化系统总体设计中，所设计的机电系统技术性能和功能不同、使用要求不同、设计方案不同、所选用的单元部件不同、设计的原理方案更不同，所以，原理方案设计没有确定的

5、格式可采用。二、机电一体化系统组成功能结构分析机电一体化系统是由多个功能单元组成的。系统功能就是指输入量与输出量之间的关系，利用功能简图方式表示，有利于设计和分析信号的传输过程。如图2-1。由检测传感器，放大器，控制器部分组成检测控制系统。上一页下一页图2-1定位检测控制系统机电一体化系统设计中常用的基本功能单元可分为:物理功能单元、逻辑功能单元、数学功能单元、机械结构功能单元、操作使用单元等组成。1.物理信号检测单元可以实现不同形式的能量之间的变换单元，例如：把物理信号利用不同的传感器转换为电信号，把电能转换为机械能等。在设计中根据具体要求，确定物理功

6、能单元。2.控制功能单元根据机电一体化系统工作状态、工作方法、设计的控制系统，按照事先设计的逻辑关系实现，逻辑关系与操作方式、顺序、安全性、可靠性，抗干扰性有关。上一页下一页3.计算功能单元计算功能是由程序实现计算微分、积分、滤波、信号分析、信号处理等功能。可根据设计系统要求选用以上计算功能单元。4.机械结构功能单元机械结构是根据机电一体化系统（或产品）的功能需求设计的，有组合结构，整体结构，立式结构，框架结构，装置主体等功能单元。5.操作使用单元在设计任何类型的机电一体化系统（或产品）中操作使用单元是十分重要的，是根据产品特点，使用特点，外形美观

7、而设计的操作使用单元。上一页下一页6.功能单元原理方案的选择在设计机电一体化系统中，为了选用最佳的功能单元实施原理方案，可以通过以下几种途径，实现正确合理的选择。(1)参考有关资料，专利或新产品。(2)利用创造性思维方法开阔思路，探讨新颖性设计。(3)根据设计要求，详细分析，借助于其他产品设计功能单元原理方案，合理的转化为新原理方案的应用。7.功能单元原理方案设计问题(1)在设计机电一体化系统（或产品）中，在满足设计要求的条件下，要考虑附加要求(2)在设计中所选择的功能单元，应从全局考虑，综合设计，互相补充。采用配套性方法，使原理方案简化。(3)对于

8、体现产品特色的，关键性功