机电一体化系统设计课件姜培刚[1].ppt

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1、第一节机电一体化的定义传统机械：主要以力学为理论基础，以经验为实践基础；现代机械：以力学、电子学、计算机学、控制论、信息论等为理论基础，以经验、机、电、计算机、传感与测试等技术为实践基础。机械：强度高、输出功率大、承载大载荷；实现微小复杂运动难。电子：可实现复杂的检测和控制；但无法实现重载运动。2021/9/101第一节机电一体化的定义机电一体化和机械电气化的区别电气机械在设计过程中不考虑或较少考虑电气与机械的内在联系。机械和电气装置之间界限分明装置所需的控制以基于电磁学原理的各种电器，属于强电范畴。2021/9/102第一节机电一体化的定义机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的

2、多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。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）2021/9/103第一节机电一体化的定义机电一体化涉及到许多相关的学科：机械学、电子学、控制论、计算机科学机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学技术的进步。系统工程、控制论和信息论是机电一体化的理论基础，也是机电一体化技术的方法论。微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了物质基础；2021/9/104第一节机电一体化的定义Mechtronics是一个综合的概念，包含技术和产品两方面。

3、机电一体化技术指包括技术基础、技术原理在内的使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。机电一体化产品指采用机电一体化技术，在机械产品基础上创建出来的新一代机电产品。2021/9/105第二节机电一体化系统设计的目标与方法机电一体化产品和系统的分类按机电一体化产品和系统的用途分类，有产业机械，信息机械，民用机械等；按机械和电子的功能和含量分类，有以机械装置为主体的机械电子产品和以电子装置为主体的电子产品；按机电结合的程度分类，有功能附加型、功能替代型和机电融合型。2021/9/106第二节机电一体化系统设计的目标与方法机电一体化产品的优越性使用安全性和可靠性提高生产能力和工作质量提高调整和

4、维护方便，使用性能改善具有复合功能，适用面广改善劳动条件，有利于自动化生产节约能源，减少耗材2021/9/107第二节机电一体化系统设计的目标与方法现代机械的机电一体化目标提高精度增强功能提高生产效率节约能源，降低能耗提高安全性、可靠性2021/9/108第二节机电一体化系统设计的目标与方法改善操作性和实用性减轻劳动强度，改善劳动条件简化结构，减轻重量降低价格增强柔性应用功能2021/9/109第二节机电一体化系统设计的目标与方法机电一体化技术方向在原有机械系统的基础上采用微型计算机控制装置，使系统的性能提高，功能增强用电子装置局部代替机械传动装置和机械控制装置，以简化结构，增强控制灵活性

5、2021/9/1010第二节机电一体化系统设计的目标与方法用电子装置完全代替原来执行信息处理功能的机构，即减化了结构，又极大地丰富了信息传输内容，提高了速度。用电子装置替代机械的主要功能，形成特殊的加工能力将机电技术完全融合形成新型机电一体化产品2021/9/1011第二节机电一体化系统设计的目标与方法机电一体化系统开发的设计思想在开发过程中，一方面要求设计机械系统时应选择与控制系统的电气参数相匹配的机械系统参数；同时也要求设计控制系统时，应根据机械系统的固有结构参数来选择和确定电气参数。2021/9/1012第二节机电一体化系统设计的目标与方法机电一体化系统设计方法取代法整体设计法组合法

6、2021/9/1013第二节机电一体化系统设计的目标与方法取代法这种方法是用电气控制取代原传统中机械控制机构。这种方法是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法。这种方法的缺点是跳不出原系统的框架，不利于开拓思路，尤其在开发全新的产品时更具有局限性。2021/9/1014第二节机电一体化系统设计的目标与方法整体设计法这种方法主要用于全新产品和系统的开发。在设计时完全从系统的整体目标考虑各子系统的设计，所以接口简单，甚至可能互融一体。2021/9/1015第二节机电一体化系统设计的目标与方法组合法这种方法就是选用各种标准模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统。利用此方法可以缩短设计与研制周

7、期、节约工装设备费用，有利于生产管理、使用和维修。2021/9/1016第三节机电一体化系统的基本功能要素机械本体动力单元传感检测单元执行单元驱动单元控制与信息处理单元接口2021/9/1017第三节机电一体化系统的基本功能要素机械本体（机械系统）包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上，并保持特定的关系。其开发重点是模块化、标准化和系列化，以便于机