机电一体化技术-概论部分

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1、机电一体化技术主讲李海军2007.2目录第一章概论第二章机械系统第三章检测系统第四章伺服系统第五章接口、可靠性与抗干扰技术第六章可编程控制器技术教学基本要求1、掌握机电一体化的基本概念、基本原理和基本知识。2、掌握常用机电一体化元部件原理、结构、性能和应用。3、初步掌握系统设计原理和综合集成技巧，能进行总体方案的分析和设计。4、了解典型机电一体化系统（产品）的构成、原理、性能和使用。机电一体化系统的基本概念机电一体化系统的关键性技术机电一体化产品的设计第一章概论知识点第一节机电一体化（Mechatro

2、nics）的基本概念机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一个新概念，是各相关技术有机结合的一种新形式。关于机电一体化（Mechatronics）这个名词的起源，说法很多。早在1971，日本《机械设计》杂志副刊就提出了“Mechatronics”这一名词，1976年以广告为主的日本杂志《MechatronicsDesignNews》开始使用，其中的“Mechatronics”是由“Mechanics”的前半部和“Electronics”的后半部组合而成。翻译为机电一体化或机械电子学。一、

3、Mechatronics的基本含义“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）机电一体化技术的发展大体上可分为三个阶段20世纪70年代至80年代为第二阶段。——“蓬勃发展阶段”从20世纪90年代后期开始为第三阶段。——“智能化阶段”20世纪60年代以前为第一阶段。——“萌芽阶段”机电一体化技术发展史1、六十年代，日本通产省为扩大机械功能，在机械上采用电气和电子技术，曾结合数控机床做过不少实验，但末能获得成功。2

4、、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。3、1971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新产品。4、1976年，机电一体化正式命名“メカトロニケス”(Mechatronics、机电一体化）。5、1971到1978年日本政府颁发“机电法”和“机信法”，对机电一体化的发展起到积极推动作用。6、八十年代，在“机信法”指导下，机电一体化的

5、产品如雨后春笋不断涌现。7、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。机电一体化的定义在日本多种多样。但最具有指导性的定义是日本机械振兴协会经济研究所提出的。1、日本关于Mechatronics的定义“机电一体化这个词乃是在机构的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成的系统的总称”。美国是机电一体化产品开发和应用的最早的国家。如世界上第一台数控机床(1952）、第一个工业

6、机器人（1962）。2、美国关于现代机械系统的定义“由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统”。美国机械工程师协会的一个专家组于1984年在给美国国家科学基金会的报告中，提出了现代机械系统的定义。3、我国对机电一体化的理解机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称,还将柔性制造系统(FMS)(FlexibleManufacturingSystem)和计算机集成制造系统(CIMS)(ComputerIntegratedManufactu

7、ringSystem)包括在内。机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术和计算机技术,并将机械装置和电子设备以及计算机软件等有机结合起来构成的系统总称。二、机电一体化系统1、定义：机电一体化系统是一种比较复杂的工程系统，它是由相互关联的、若干种类的元素(机械、流体、电、磁、光、热、声等)组成的，具有特定目标的有机整体。整体性(集合性)、关联性、目的性和相对性。1）属性系统控制物质能量信息物质能量信息（人）工业三大要素具有所需特性2）系统目的功能三大目的功能变

8、换功能:加工、处理传递功能:移动、输送储存功能:保持、积蓄、记录(变换、传递、储存）2、功能构成原理1）系统框图系统（特性）输入x外部环境直接输出y间接输出2）系统结构框图大系统系统1分系统1（单元）单元1（部件）元件1系统k分系统h单元m元件n主功能（变换、传递、保存）动力功能控制功能输入输出结构功能干扰排放物能量输入信息输入信息输出物质能量信息物质能量信息3）机电一体化系统功能构成原理图检测功能CNC机床内部功能构成实例结论：有五种内部功能。主功能：