第1章 机电系统概述

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1、机电一体化系统设计第一章机电系统概述第二章机电一体化系统的机械部件的选择与设计第三章机电一体化产品设计中常用的传感元件第四章机电一体化伺服系统设计第五章机电一体化系统的特性分析与设计第六章常用机械加工设备的机电一体化改造分析与设计第七章典型机电一体化系统（产品）简介第1章机电系统概述第一节概述第二节机电一体化系统的构成要素及功能构成第三节机电一体化系统构成要素的相互联接第四节机电一体化系统的评价第五节机电一体化系统设计方法第六节机电一体化工程与系统工程第七节机电一体化系统设计的设计类型、准则和规律第八节机电一体化系统设计与现代设计方法2005.9第一节概述1．世界制造业

2、的发展趋势(1)一系列先进技术的兴起(2)传统的相对稳定的市场向着动态多变的市场转化(3)产品从设计、生产到销售等一整套传统的管理、劳动方式，产业的组织结构和决策原则与方式都在经受剧烈变化。(4)生产能力在全世界范围内迅速提高和扩散，并已形成全球性的激烈竞争的局面。2．机电一体化技术的产生和发展1952年第一台数控铣床研制成功1959年第一台可编程机器人问世60年代末，由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能大量和深入发展70年代以后，大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化技术的发展准备了充分的物质基础。以Mecha

3、tronic一词的出现为标志，一直到80年代末，可以称为机电一体化的发展阶段。进入90年代以来，机电一体化进入深入发展时期。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体系。任何一门学科都是由基础理论、技术和工程系统组成的完整体系。2005.93．机电一体化的定义与内涵（1）机电一体化的定义机电一体化一词首先由日本提出，英文为Mechatronics。这一名词的构成有两种提法，一种认为由Mechanism的前半部分和Electronics的后半部分合成。另一种认为是Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分合成。前一种应理解为“机械的电子化”，

4、后一种则应理解为“机械电子学”。迄今为止，机电一体化尚没有明确统一的定义，这是由于:①人们看问题的角度不同，对其理解也就各异;②随着生产活动和科学技术的迅猛发展，机电一体化的具体内容不断发展与更新。2005.9其它一些定义（1）90年代国际机器和机械理论研究会(TheInternationalFederationforTheTheoryofMachinesandMechanism，IFTMM)成立了机电一体化技术委员会(TechanicalCommitteeonMechatronics)，它给出了下述定义：机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程

5、中的协同结合。1991年英国创刊了国际性期刊(Mechatronics)，在其刊物的编辑方针中提出：机电一体化的基本形式可以视为在现代工程技术中机械与电气学科的结合。它是一种相对新的概念，涉及系统、部件和产品的设计，其目的是在基本机械结构及其总体控制之间求得最佳平衡。2005.9其它一些定义（2）1996年3月，跨国电气与电子工程师学会(IEEE)与美国机械工程师学会(ASME)联合创刊《机电一体化学报》，在第1卷第1期“编者的话”中将机电一体化定义为：在工业产品和过程的设计和制造中，机械工程与电子和智能计算机控制的协同集成。综上所述，我们可以概括出以下几点基本认识。1

6、)机电一体化是一种以实践，即产品和过程为基础的技术。2)机电一体化以机械为主体。3)机电一体化以计算机控制，特别是智能控制为核心。4)机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待因此强调各种技术的协同和集成，不是将各个部件单独处理，把它们混合或凑到一起。5)机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。2005.9定义小结综上所述，可以将机电一体化定义为：以电子技术特别是微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的综合性高技术。其目的是不断提高劳动生产率，减轻人们的体力劳动，逐步代替部分脑力劳动。通过这种技术生产出来的是种类繁多的机电一体化产品。这些产品广泛地

7、应用到国民经济、科研活动、国防建设和人民生活等各个领域。2005.9（2）机电一体化的内涵2005.9机电一体化系统的结构系统由两部分组成：控制器受控对象受控对象包括机械本体、传感器和执行器。控制器则由认知、信息处理和规划与控制三部分构成。2005.9机电一体化系统的结构(1)机械本体。是机电一体化产品的载体，它应能满足产品总体功能的要求。对机械本体的要求是：尽量采用新材料、复合材料以代替传统的钢铁；尽量做到小型化、轻量化‘要提高刚性，实现组合化、标准处和系列化；努力提高系统整体的可靠性。(4)控制器部分。是整个装置的指挥中枢，它将传感器