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1、机电一体化系统设计苏旭武湖北工业大学机械学院主要教学内容机电系统概述2.机电系统分析与设计方法3.机械系统部件的选择与设计4.检测系统选择与设计5.微机控制系统选择与设计6.伺服驱动系统设计7.机电系统实例参考教材冯浩.机电一体化系统设计.华中科技大学出版社.2009年2.朱喜林等.机电一体化设计基础.科学出版社.2005年3.张立勋等.机电一体化系统设计.高等教育出版社.2007年4.张建民.机电一体化系统设计(第三版).高等教育出版社.2007年(以上教材可从网上可下载电子版)第一章概论1.1机电系统基本概念1.2机电系统的构成1.3机电系统共性
2、关键技术1.4机电系统产品设计与工程路线1.5机电系统的发展趋势1.1基本概念美国《技术评论》认为，有十种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响：其中机电一体化技术排名第一。由于机电一体化技术对现代工业和技术的发展具有巨大的推动力,因此世界各国均将其作为工业技术发展的重要战略之一。机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造系统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、管理集于一体的计算机集成制造系统（CIMS）。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、信息与控制技术等在系统
3、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。机电系统信息系统机械系统电子系统机电学机械CAD数字控制机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的综合应用技术。1.1基本概念发展概况：1.20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段”事实上要追溯到20年代以前，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，“蓬勃发展阶段”，理论研究阶段计算机技术、控制技术、通信技术
4、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
5、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体系。1.1基本概念1.1基本概念4.现状机电一体化占据主导地位是制造产业发展的必然趋势,而制造产业是整个科学技术和国家经济发展的基础工业,因而机电一体化在当前激烈的国际政治、军事、经济竞争中起着举足轻重的作用,受到各工业国家的极大重视。日本将智能传感器,计算机芯片制造技术,具有视频、触觉和人机对话能力的人工智能工业机器人,柔性制造系统等,列为高技术领域的重大研究课题。西欧高技术发展规划“尤里卡”计划,提出五大关键技术领域,其
6、中包括研制可自由行动、决策并易于人机对话的欧洲第三代安全民用机器人,广泛合作研究计算机辅助设计、制造、生产、管理的柔性系统,实现工厂全面自动化等机电一体化研究方向。1.1基本概念我国已研制成功了用于喷漆、焊接、搬运以及能前后行走的、能爬墙、能上下台阶、能在水下作业的多种类型机器人。CIMS研究方面,我国已在清华大学建成国家CIMS工程研究中心（ERC）,在一些著名大学和研究单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个CIMS培训中心,在国家立项实施CIMS的企业已达70余家。1994年清华大学荣获美国制造工程师协会（SME）颁发的CIMS研究“大学领先
7、奖”。1995年北京第一机床厂荣获SME颁发的“工业领先奖”。上述成果的取得使我国在制造业机电一体化的研究和应用方面积累了一定的经验,它必将推动机电一体化技术向更高层次纵深发展。1.1基本概念5.总的发展趋势①性能上，向高精度，高效率，智能化的方向发展，以数控机床为例，控制精度0.1um，进给速度100m/min以上，联动轴数15轴以上，界面、通讯等长足发展；②功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。③层次上，向系统化，复合集成化方向发展。有资料总结为六化：（1）智能化（2）模块化（3）网络化（4）微型化（5）绿色化（6）人性化6权威定义：起源：
8、日本，20世纪70年代；合成词：Mecha—tronics。它取英语Mechanics(机械学)的前半部和E
