机电一体化技术基础专题培训课件.ppt

1、机电一体化技术基机电一体化技术基础础预备知识预备知识 （1 1）具有电路分析、电子技术的基本知识；）具有电路分析、电子技术的基本知识； （2 2）具有机械基础、机械加工、机械设计的基础知识；）具有机械基础、机械加工、机械设计的基础知识； （3 3）具有常用机电设备、机电产品结构、工作原理的知识；）具有常用机电设备、机电产品结构、工作原理的知识； （4 4）具有常用机电一体化系统安装、使用、维护的基本知识；）具有常用机电一体化系统安装、使用、维护的基本知识； （5 5）具有设计中等复杂程度的机电一体化系统的基本知识；）具有设计中等复杂程度的机电一体化系统的基本知识；学习目标学习目标 重点重点:

2、:掌握机电一体化的概念掌握机电一体化的概念 掌握机电一体化相关技术及其内容掌握机电一体化相关技术及其内容; ; 掌握机电一体化技术方向掌握机电一体化技术方向难点难点: : 机电一体化相关技术及其内容机电一体化相关技术及其内容 机电一体化系统开发的工程路线机电一体化系统开发的工程路线老式英文打字机与激光打印机对比老式英文打字机与激光打印机对比 纯机械结构。最早是英国研制出用打纯机械结构。最早是英国研制出用打字机代替手书的机器，通过按键可输入各字机代替手书的机器，通过按键可输入各个字母及各种标点符号等，这在当时实在个字母及各种标点符号等，这在当时实在是一个巧妙的书写工具。打出的字体规范是一个巧妙的

3、书写工具。打出的字体规范整洁，一目了然。键盘字母的排列也是独整洁，一目了然。键盘字母的排列也是独具匠心的。当时将常用的字母置于方便位具匠心的。当时将常用的字母置于方便位置，不常用的字母置于偏僻处。这种排列置，不常用的字母置于偏僻处。这种排列方法直至今日电脑键盘仍然沿袭下来，可方法直至今日电脑键盘仍然沿袭下来，可见其合理性。见其合理性。 后期的打字机，只是在体积上缩小，后期的打字机，只是在体积上缩小，其原理结构几乎与原始机器无异，只是形其原理结构几乎与原始机器无异，只是形成便携式而已，直到成便携式而已，直到2020多年前，才逐渐被多年前，才逐渐被电脑所取代，在书写历史上打字机功不可电脑所取代，在

4、书写历史上打字机功不可没。没。 老式英文打字机老式英文打字机老式英文打字机与激光打印机对比老式英文打字机与激光打印机对比 典型机、电、光一体化产品，激光打典型机、电、光一体化产品，激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成，其作扫描器、同步器及光偏转器等组成，其作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫描到感光体上。感制在激光束上，之后扫描到感光体上。感光体与照相机构组成电子照相转印系统，光体与照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸把射到感光鼓上

5、的图文映像转印到打印纸上，其原理与复印机相同。激光打印机是上，其原理与复印机相同。激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打输出设备。非击打输出设备。 随着半导体技术趋向成熟。以美国、随着半导体技术趋向成熟。以美国、日本为代表的科研人员，相继研制出半导日本为代表的科研人员，相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质体激光打印机。这种类型打印机的打印质量好、速度快、无噪音，所以很快得到了量好、速度快、无噪音，所以很快得到了广泛应用。广泛应用。激光打印机激光打印机1.1 机电一体化的定义机电一体化的定义 机电一体化是机电一体化技术及其产品的统

6、称，它是以机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称，它是以机械机械学学、电子学电子学和和信息科学信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。 机电一体化的三重含义：机电一体化的三重含义：l 是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科 ；l 是一个发展中的概念是一个发展中的概念 ；l 表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产品中的

7、相互协调，以达到系统总体最优。品中的相互协调，以达到系统总体最优。1.2 机电一体化系统的基本功能要素机电一体化系统的基本功能要素 一个完善的机电一体化系统通常应该包含以下几方面基本要一个完善的机电一体化系统通常应该包含以下几方面基本要素：素：机械本体、动力部分、传感检测部分、执行部分、驱动部分、机械本体、动力部分、传感检测部分、执行部分、驱动部分、控制及信息处理部分控制及信息处理部分与与接口部分接口部分。1.2 机电一体化系统的基本功能要素机电一体化系统的基本功能要素机械本体机械本体( (基础基础) ) 包括包括机械传动装置机械传动装置和和机械结构装置机械结构装置，将系统各部分零件和子系统，

8、将系统各部分零件和子系统按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。实现机电一体化产品按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。实现机电一体化产品的主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性的主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性等。等。 动力部分动力部分( (能源部分能源部分) ) 按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现较小的较小的动力输入获得较大的功能输出动力输入获得较大的功能输出。1.2 机电一体化系统的基本功能要素机电一体化系统的基本功能要素传感检测部分传感检测部分 对运行过程中所需要的对运

9、行过程中所需要的系统自身系统自身和和外界环境各种参数外界环境各种参数及及运行状态运行状态进行检测，并产生相应的反馈控制信息进行检测，并产生相应的反馈控制信息传感器传感器和专用仪器仪表。和专用仪器仪表。研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器）研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作作 用：感受器官、反馈环节。用：感受器官、反馈环节。 要要 求：快速、精确获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。求：快速、精确获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。执行部分执行部分 由机械、电磁、电液等机构组成，根据控制信息和指令完成系统由机械、电磁、电液等机构组成，根据控制信息和指令完成系统需求的

10、动作，实现输入能量向机械能的转换。需求的动作，实现输入能量向机械能的转换。1.2 机电一体化系统的基本功能要素机电一体化系统的基本功能要素驱动部分驱动部分 在控制信息的作用下驱动各种执行机构完成各种动作和功能。在控制信息的作用下驱动各种执行机构完成各种动作和功能。 研究对象：执行元件及其驱动装置研究对象：执行元件及其驱动装置 执行元件种类：电动、液压、气压执行元件种类：电动、液压、气压 驱动装置：各种电动机的驱动电源电路驱动装置：各种电动机的驱动电源电路控制与信息处理部分控制与信息处理部分 是机电一体化系统的是机电一体化系统的核心部分核心部分，完成对来自各，完成对来自各传感器检测信号传感器检测

11、信号和和外部命令外部命令的的集中集中、存储存储、分析分析和和处理处理，并发出相应的控制信号。一般，并发出相应的控制信号。一般由计算机、由计算机、PLC、数控装置、逻辑电路、数控装置、逻辑电路、A/D或或D/A转换、转换、I/O接口等接口等组成。组成。什么叫接口，接口有哪些作用？什么叫接口，接口有哪些作用？ 机电一体化系统由许多要素或子系统组成，各子系统之间必须能机电一体化系统由许多要素或子系统组成，各子系统之间必须能够顺利地进行物质、能量和信息的交换，为此，各要素或各子系统相够顺利地进行物质、能量和信息的交换，为此，各要素或各子系统相接处必须具备一定的连接部件，这个部件就称为接口。接处必须具备

12、一定的连接部件，这个部件就称为接口。 主要功能包括：信息主要功能包括：信息交换交换、信号、信号放大放大、信号、信号传递传递。接口包括电气。接口包括电气接口、机械接口、人机接口。接口、机械接口、人机接口。1.2 机电一体化系统的基本功能要素机电一体化系统的基本功能要素接口接口 将各部分子系统连接为一个有机整体，使各功能环节有目的地协将各部分子系统连接为一个有机整体，使各功能环节有目的地协调一致运动，主要功能包括：信息调一致运动，主要功能包括：信息交换交换、信号、信号放大放大、信号、信号传递传递。接口。接口包括电气接口、机械接口、人机接口。包括电气接口、机械接口、人机接口。 在机械本体的支持下，由

13、传感器检测产品的运行状态及环境变化，在机械本体的支持下，由传感器检测产品的运行状态及环境变化，将信息反馈给控制及信息处理单元，控制及信息处理单元对各种信息将信息反馈给控制及信息处理单元，控制及信息处理单元对各种信息进行处理，并按要求控制驱动部分，在驱动部分的动力作用下，执行进行处理，并按要求控制驱动部分，在驱动部分的动力作用下，执行机构完成要求的动作。机构完成要求的动作。1.3 机电一体化系统的相关技术机电一体化系统的相关技术机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机械技术机械技术 机电一体化的基础机电一体化的基础，具有，具有结构简单、功能更强、性能优结构简

14、单、功能更强、性能优越等特点，在越等特点，在刚度刚度、精度精度和和动动态性能态性能方面有更高的要求。方面有更高的要求。1.3 机电一体化系统的相关技术机电一体化系统的相关技术机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机电一体化系统主要包括六方面相关技术：传感检测技术传感检测技术 是机电一体化系统的是机电一体化系统的感觉器官感觉器官，实现自动控制、自动调节等功能，其实现自动控制、自动调节等功能，其功能强弱表征了系统自动化程度的高功能强弱表征了系统自动化程度的高低。研究内容包括：低。研究内容包括：l 将被测量按比例转换为电量；将被测量按比例转换为电量；l 电信号的处理加工。电信号的处理加工。 在在快速

15、快速、准确准确、可靠性可靠性等方面有等方面有较高要求。较高要求。1.3 机电一体化系统的相关技术机电一体化系统的相关技术机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机电一体化系统主要包括六方面相关技术：信息处理技术信息处理技术 实现信息的交换、存取、实现信息的交换、存取、运算、判断和决策等处理过程，运算、判断和决策等处理过程，与与计算机技术计算机技术密切相关。密切相关。 信息处理发展方向：信息处理发展方向：提高提高信息处理速度信息处理速度、可靠性可靠性和和智能智能化程度化程度。1.3 机电一体化系统的相关技术机电一体化系统的相关技术机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机电一体化系统主要包括六方面相

16、关技术：自动控制技术自动控制技术 其目的在于其目的在于实现机电一体实现机电一体化系统的目标最优化化系统的目标最优化，主要包，主要包括括位置控制位置控制、速度控制速度控制、最优最优控制控制、自适应控制自适应控制和和智能控制智能控制，其与计算机技术的也有密切联其与计算机技术的也有密切联系。系。1.3 机电一体化系统的相关技术机电一体化系统的相关技术机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机电一体化系统主要包括六方面相关技术：伺服传动技术伺服传动技术 是实现是实现电信号电信号到到机械动作机械动作的转化装置或部件，决定了的转化装置或部件，决定了系系统动态性能统动态性能、控制质量控制质量和和功能功能，主要

17、包括主要包括电气伺服电气伺服和和液压伺服液压伺服。1.3 机电一体化系统的相关技术机电一体化系统的相关技术机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机电一体化系统主要包括六方面相关技术：系统总体技术系统总体技术 以整体的概念组织应用各以整体的概念组织应用各种相关技术，使整体系统实现种相关技术，使整体系统实现最佳化。最佳化。1.3 机电一体化系统的相关技术机电一体化系统的相关技术机电一体化系统主要包括六方面相关技术：机电一体化系统主要包括六方面相关技术：1.4 现代机电一体化方法现代机电一体化方法 机电一体化产品和系统分类：机电一体化产品和系统分类：1.4 现代机电一体化方法现代机电一体化方法 机电

18、一体化产品和系统分类：机电一体化产品和系统分类：汽车自动装配生产线汽车自动装配生产线纸箱包装生产线纸箱包装生产线1.4 现代机电一体化方法现代机电一体化方法 机电一体化产品和系统分类：机电一体化产品和系统分类：立体车库立体车库健身器材健身器材1.4 现代机电一体化方法现代机电一体化方法 机电一体化产品和系统分类：机电一体化产品和系统分类：全全自自动动洗洗衣衣机机三三坐坐标标测测量量仪仪1.4 现代机电一体化方法现代机电一体化方法 机电一体化产品和系统分类：机电一体化产品和系统分类：农用机械农用机械防爆机器人防爆机器人1.4 现代机电一体化方法现代机电一体化方法机机电电一一体体化化的的目目标标提

19、高精度提高精度增强功能增强功能提高生产效率提高生产效率节约能源、降低能耗节约能源、降低能耗提高安全性、可靠性提高安全性、可靠性改善操作性和实用性改善操作性和实用性减轻劳动强度减轻劳动强度简化结构、减轻重量简化结构、减轻重量降低价格降低价格增强柔性应用功能增强柔性应用功能发发展展方方向向高速化、精密化、高效率、高可靠性、智能化、轻量化、高速化、精密化、高效率、高可靠性、智能化、轻量化、微型化微型化试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别 机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册

20、为设计依据的传统方法不同，它是以据的传统方法不同，它是以计算机为手段计算机为手段，其设计步骤通常如下：，其设计步骤通常如下：设计预测一设计预测一信号分析一信号分析一科学类比一科学类比一系统分析设计一系统分析设计一创造设创造设计一计一选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一等）一机电一体化系统设计质量的综合评价机电一体化系统设计质量的综合评价1.4 现代机电一体化方法现代机电一体化方法 机电一体化产品的开发过程：机电一体化产品的开发过程：思考思考 根据机电一体化技术的发展历史，你认为未来该根据机电一体化技术的发展历史，你认为未来该领域的发展方向？领域的发展方向？作业作业： 1 1、什么是机电一体化？、什么是机电一体化？ 2 2、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素, ,它它们之间的组成关系是什么？们之间的组成关系是什么？新奥迪新奥迪Q3汽车生产线汽车生产线