机电产品现代设计方法.ppt

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1、机电产品现代设计方法讲授者：廖平一、绪论随着互联网+和科技智能化技术的不断提升和发展，机电产品正朝着智能化、集成化以及系统化的方向发展，为现代机电产品的高效设计提出了挑战。其核心就是机电一体化1.1典型的机电产品消防、侦查机器人大飞机玉兔月球车J20战斗机加工中心俄罗斯主战坦克T-72B1.2机电一体化的基本概念现代机电产品设计将现代机械设计技术、人工智能技术、微电子技术、光学技术、通信技术、自动控制技术以及互联网+等多种技术有机结合，实现机电一体化目标：高质量、高精度、高可靠性、低能耗。普通车床数控车床“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”,它是

2、取Mechanics（机械学）的前半部分和Electronics（电子学）的后半部分拼合而成的。机电一体化是现代机电产品设计的灵魂现代高新技术（如微电子技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术、国防技术、海洋开发技术、光纤通信技术及现代医学等）的发展需要具有智能化、自动化和柔性化的机电产品。现代高端装备如燃气轮机、光刻机、高端数控机床等国家综合实力的体现。1.3现代机电产品组成要素上述组成要素内部及其之间,形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。现代机电产品的组成要素动力源控制与决策机械本体检测传动与执行机构信息传递1.机械

3、本体现代机电产品的机械本体包括机身、机壳、框架、连接等。要求机械本体人机友好、外形美观、结构轻巧1.4现代机电产品的机电产品的功能构成2.动力与驱动动力部分的功能是按照系统控制要求,为系统提供能量和动力,使系统正常运行。用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出,是现代机电产品的显著特征之一。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成同步电机同步电机液压系统压电陶瓷精密驱动气缸3.传动与执行机构（a）传动机构传动机构是把动力从机器的一部分传递到另一部分，使机器或机器部件运动或运转的构件或机构。(1)功用改变动力机输出转矩，以满足工作机的要求；把动力机输出的运动转变为工作机

4、所需的形式，如将旋转运动改变为直线运动，或反之；将一个动力机的机械能传送到数个工作机上，或将数个动力机的机械能传送到一个工作机上；其他特殊作用，如有利于机器的控制、装配、安装、维护和安全等而设置传动装置。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成机械传动是指利用机械方式传递动力和运动的传动。分为两类：一是靠机件间的摩擦力传递动力与摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成齿轮传动链传动带传动蜗轮蜗杆传动凸轮机构流体传动是指利用流体作为工质的一种传动。依靠液体的静压力传递能量的称为液压传动。依靠叶轮与液

5、体之间的流体动力作用传递能量的称为液力传动。利用气体的压力传递能量的称为气压传动。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成混泥土泵车电气传动是指用电动机把电能转换成机械能，去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的传动，也称电力拖动。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成复合传动是指利用两种或两种以上的传动方式的机构或结构。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成（2）执行机构执行机构的功能是根据控制信息和指令,完成要求的动作。执行机构是运动部件。根据采用动力源的不同，通常有电动执行机构，气动执行机构，液动执行机构等。执行机构是自动控制系统的重要环节，它接受控

6、制信号，对其进行功率放大，然后转换为输出轴的相应的角位移或直线位移，用以推动各种调节机构，如调节阀、风门挡板等，改变被调介质流量，以完成各种过程参数的自动控制或人工手动控制。执行机构的动作规律通常是线性的，也有采用等百分比型的。其控制信号有连续的电流信号，也有断续的电压信号或脉冲信号。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成4.信息传递单元信息传递单元的功能是各要素的工况信息和外部信息通过规定的数据格式和通信方式进行传递。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成5.控制与决策单元控制与决策单元的功能是将来自各要素的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工,根据信息

7、处理结果,按照一定的程序和节奏发出相应的指令,控制整个系统有目的地运行。常见的控制器有工控机、嵌入式控制器、单片机、PLC等1.4现代机电产品的机电产品的功能构成工控机嵌入式控制器单片机西门子PLC6传感与检测单元传感与检测单元是将机电产品的各种工况和运行状态的物理信息通过传感器转换成电信号（电压或电流），并对电信号进行滤波、放大、A/D转换处理，变换成数字信号输入到控制单元中。1.4现代机电产品的机电产品的功能构成压力传感器温度传感器线位移传感器角位移传感器（光电编码器）1.5机电产品现代设计方法（1）机电机电产品设计基础机电机电产品设计基础是机电