机电一体化系统设计

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1、机电一体化系统设计本课程的特点1、涉及的知识面广，大多为新知识2、机电结合，综合应用3、部分内容与其它课程有交叉参考书目1、《机电一体化技术概览》万遇良北京工业大学出版社2、《现代控制与驱动技术》谢少荣蒋蓁罗均林中华化学工业出版社3、《现场总线控制》周明中国电力出版社4、《电磁干扰排查及故障解决的电磁兼容技术》（法）米切尔.麦迪安著刘萍魏东兴等译中国电力出版社5、《电磁兼容原理与应用》（加拿大）大卫A.韦斯顿著杨自佑王守三译机械工业出版社答疑时间每周五14：00—15：00第1章机电一体化技术概述1.1机电一体化含义机电一体化:MECHATRONIC

2、SMECHANICS+ELECTRONICS机电一体化是机械的主功能，动力功能，信息功能和控制功能上引进微电子技术，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。1.2机电一体化系统的基本构成1.2.1机电一体化系统的构成通常认为由五个部分组成：机械系统（机构）电子信息处理系统（电子计算机）动力系统（动力源）传感检测系统（传感器）执行元件系统（电动机等）五个部分组成的机电一体化系统可以分为：半闭环、闭环两种控制方式。闭环：对最终执行元件进行直接控制。半闭环：对中间元件进行控制，从而推算出最终元件的状态。1.2.2机电一体化系统的功能构成构

3、成功能的目的：处理工业三大要素信息、能量、物质功能构成1、变换（加工、处理）功能2、传递（移动、输送）功能3、储存（保持、积蓄、记录）功能机电一体化系统要素与人体要素的比较机电一体化系统要素功能人体要素控制器（计算机）控制（信息存储、处理、传送）头脑网络信息传递神经检测、传感器计测（信息收集与变换）感官执行元件驱动（操作）肌肉动力源提供动力（能量）内脏机构构造骨骼1.2.3机电一体化系统构成要素的联接为实现各子系统或要素之间物质、能量或信息交换而进行的连接就是接口。按功能分，接口有两种：输入/输出接口和变换、调整接口具有变换调整功能的接口（4种）1、

4、零接口：不进行任何变换和调整，本子系统的输出即为另一子系统的输入，这种接口只起到连接的作用。如插头、座，输送管线，传动轴等。2、无源接口：只用无源要素进行变换、调整的接口。如变速箱、变压器、可变电阻、透镜等。3、有源接口：含有有源要素，可以主动进行匹配的接口。如电磁离合器、放大器、光电耦合器等4、智能接口：带有微处理器，可以进行程序编制或可适应性地改变接口条件。如自动变速装置、通用输入/输出集成电路，STD总线等根据输入/输出功能有如下接口形式1、机械接口：由输入/输出部位的形状、尺寸、精度、配合、规格等进行机械联接的接口。如联轴器，管接头，法兰盘等

5、。2、物理接口：受通过接口的物质、能量、信息的具体形态和物理条件约束的接口。如受电流、电压、电容、扭矩、频率、气压等约束的接口。3、信息接口：受规格、标准、法律、语言、符号等逻辑、软件约束的接口。如RS232，GB，ISO，ASCII，FORTRAN，C++等4、环境接口：对周围环境条件（温度、湿度、磁场、振动、水、气、灰、火、放射）有保护作用的接口。如防尘接头，防水开关等1.2.4机电一体化系统的评价系统的内部功能与系统的价值系统内部功能评价参数系统价值高低主功能系统误差小大抗干扰能力强弱废物输出少多变换效率高低动力功能输入能量少多能源内装外设控制

6、功能控制输入/输出口个数多少手动操作少多网络功能强弱构造功能尺寸、重量小、轻大、重强度高低计测功能精度高低机电一体化系统的评价内容高性能化省能化机电一体化系统高附加值化主功能低价格化高可靠性化计测功能动力功能智能化构造功能轻薄短小化控制功能网络化1.3机电一体化与其他技术的区别不是机、电的简单叠加与机电学的区别与并行工程的区别与自动控制的区别与计算机应用的区别第2章机电一体化产品的设计2.1机电一体化设计的特点2.1.1机电一体化方案设计方面1、“柔性”自动化方案的应用机电一体化水平的不断发展，使得产品的“柔性”化程度不断提高四种方案比较：方案1方案

7、2方案3方案42、高性能电子化器件与微电子器件的采用3、机电一体化系统设计的考虑方法（1）机电互补法（取代法）（2）结合法（融合法）（3）组合法4、机器装置轻型、小型化2.2机械传动设计方面1、通常采用分离驱动源的传动方式，传动链不是全刚性结合信息处理功能的分离传动参数2、信息处理功能的分离例：要完成工作部分不同的转速要求可以采用的方法有：（1）（2）（3）2.2机电一体化系统设计与现代设计方法设计程序①明确设计思想②分析综合要求③划分功能模块④决定性能参数⑤调研类似产品⑥拟定总体方案⑦方案对比定型⑧编写总体设计论证书总体设计中应注意：（1）以机电互

8、补原则进行功能划分，即明确哪的功能由机械设计实现，哪些功能由电子技术的硬、软件实现，这样能发挥机电所长，简化