机电一体化系统设计-概论

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1、机电一体化系统设计课程介绍第一章。概论第二章。机械系统设计第三章。检测系统设计*第四章。驱动系统设计第五章。接口技术第六章。控制系统设计*第七章。机电一体化系统设计典型实例（机器人）参考书郑堤等主编。机电一体化设计基础（机械工业出版社）李成华等主编。机电一体化技术（中国农业大学出版社）刘杰等主编。机电一体化技术基础与产品设计（冶金工业出版社）张君安主编。机电一体化系统设计（兵器工业出版社）张立勋等主编。机电一体化系统设计（哈尔滨工程大学出版社）机电一体化技术手册编委会。机电一体化技术手册（机械工业出版社）

2、张建民等主编.机电一体化系统设计(北京理工大学出版社)第一章。机电一体化概念一.机电一体化的基本概念机电一体化的英文名称是Mechatronics,是由日本人通过截取英文机械学(Mechanics)的词头和电子学(Electronics)的词尾组合在一起而创造出来的一个新的英文名词.这一名词最早出现在1971年日本的<机械设计>杂志副刊上,后来随着机电一体化的发展而被广泛引用机电一体化的含义日本<<机械振兴协会经济研究所>>于1981年提出的解释:“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

3、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.”机电一体化是一种崭新的学术思想按照机电一体化思想，凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形成的各种技术、产品（或系统）都应属于机电一体化的范畴.二.机电一体化技术的发展由于大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，特别是微型电子计算机的空前发展，促进了机械技术和电子技术相互交叉和相互渗透，并使机械技术和电子技术在系统论、信息论和控制论的基础上有机地结合起来，形成今天的机电一体化技术。直到70年代初，日本人对机电一体化的长

4、期实践和最新应用成果加以系统的概括和总结，才形成一个比较完整的机电一体化概念。此后由于大规模集成电路技术和微型计算机技术的迅速发展，使得机电结合的形式更加灵活，内容更加丰富，应用更加广泛，因而在以机械工业为主的传统产业中引发了一场大规模的机电一体化技术革命。三.机电一体化系统的基本构成机电一体化系统由机械系统（机构），电子信息处理系统（计算机），动力系统（动力源），传感检测系统（传感器），执行元件系统（驱动器）等五个子系统组成1.机电一体化系统的构成系统的基本构成（全闭环系统）系统的基本构成（半闭环系统）

5、2。机电一体化系统的功能构成机电一体化系统是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，具有满足人们使用要求的功能。根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。三大“目的功能”1。变换功能2。传递功能3。储存功能系统的目的功能系统内部功能主功能动力功能检测功能控制功能构造功能机电一体化系统内部功能构成CNC机床的内部功能构成人体五大要素极其功能的对应关系3。机电一体化基本结构要素机电一体化产品的组成要素及其功能的对应关系机电一体化系统五大要素实

6、例#1。机械系统（机械本体）包括机身、框架、机械连接等在内的产品支持结构，属于基础部分，实现产品的构造功能。2。动力源向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。3。检测与传感装置包括各种传感器极其信号检测电路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。4。控制与信息处理装置根据产品的功能和性能要求以及传感器的反馈信息，进行处理、运算和决策，对产品运行施以相应的控制，实现控制功能。5。执行机构包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的

7、动作，实现产品的主功能。执行机构因作业对象不同而形式各异。四。机电一体化的意义机电一体化技术可以用来设计新型的机电一体化产品，改造旧的机电产品，使机电产品的面貌大大改观，达到功能增强、精度提高、结构简化(体积减少、重量减轻)、可靠性提高、改善操作、提高柔性、性能价格比大大改善的目的。实施机电一体通常可以获得以下一些效果（1）功能增强（2）提高精度（3）结构简化（4）可靠性提高（5）改善操作（6）提高柔性五.机电一体化技术的分类1机电一体化技术分类概述目前世界上普遍认为机电一体化有两大分支，即生产过程的机电

8、一体化和机电产品的机电一体化。生产过程的机电一体化生产过程的机电一体化意味着整个工业体系的机电一体化，生产过程的机电一体化根据生产过程的特点又可划分为离散制造过程的机电一体化和连续生产过程的机电一体化。机电产品的机电一体化机电产品的机电一体化是机电一体化的核心，是生产过程机电一体化的物质基础。机电一体化产品根据结构和电子技术与计算机技术在系统中的作用可以分为三类：（1）原机械产品采用电子技术和计算机控制技术;（2）用集成电路或