机电一体化系统组成
机电一体化复习资料整理总结
第一章1、机电一体化系统的构成要素与功能特征五大功能构成要素：机械系统（机构）、信息处理系统（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（如电动机)五个子系统组成。
·2、机电一体化系统（产品）设计的考虑方法：1) 机电互补法机电互补法又称取代法。
该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。
例如：用PLC或计算机取代机械式的变速器、凸轮机构、离合器等。
可简化机械结构、提高性能。
2) 结合(融合)法它是将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件(子系统)，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。
例如：将电机的转子轴作为扫描镜的转轴。
3) 组合法它是将结合法制成的功能部件(子系统)、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。
3、机电一体化系统的设计类型1）开发性设计它是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统。
2)适应性设计它是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。
3)变异性设计它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。
第二章1.机电一体化的机械系统与一般机械系统相比，具有一定的特殊要求：（1）较高的定位精度。
（2）良好的动态响应特性。
——响应快、稳定性好。
（3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。
（4）高的谐振频率、合理的阻尼比。
2.滚珠丝杠副特点具有传动阻力小；传动效率高（92%~98%）；轴向刚度高；传动平稳；传动精度高；不易磨损、使用寿命长等优点；缺点:但不能自锁；因而用于高精度传动和升降传动时，需制动定位装置。
3.消除和减小丝杠轴向间隙的主要方法：双螺母螺纹预紧调整特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便; 但不能精确定量调整。
机电一体化系统的功能组成
机电一体化系统的功能组成
机电一体化系统是指将机械、电子、控制等多种技术融合在一起，形成一个完整的系统。
它的功能组成包括机械部分、电子部分、控制部分和信息处理部分。
机械部分是机电一体化系统的重要组成部分，它包括各种机械设备、传动装置、执行机构等。
机械部分的主要功能是将电子信号转化为机械运动，实现机械的运动控制。
例如，机械手臂可以根据电子信号的指令，完成各种复杂的动作，如抓取、搬运、装配等。
电子部分是机电一体化系统的核心部分，它包括各种传感器、电机、电子元件等。
电子部分的主要功能是将机械运动转化为电子信号，实现电子的控制。
例如，传感器可以感知环境的变化，将其转化为电子信号，控制电机的运转，实现机械的自动化控制。
控制部分是机电一体化系统的重要组成部分，它包括各种控制器、编程器、人机界面等。
控制部分的主要功能是对机械和电子进行控制和调节，实现机械的精确控制。
例如，控制器可以根据编程指令，控制机械手臂的运动轨迹和速度，实现精确的搬运和装配。
信息处理部分是机电一体化系统的重要组成部分，它包括各种计算机、软件、网络等。
信息处理部分的主要功能是对机械和电子进行数据处理和分析，实现机械的智能化控制。
例如，计算机可以对机
械手臂的运动轨迹和速度进行实时监控和分析，根据数据反馈进行调整和优化，实现机械的智能化控制。
机电一体化系统的功能组成包括机械部分、电子部分、控制部分和信息处理部分。
这些部分相互协作，共同实现机械的自动化、智能化控制，提高生产效率和质量，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
机电一体化系统的基本组成
机电一体化系统的基本组成机电一体化系统是指将机械装置、电气装置和控制系统集成在一起的系统。
它将机械设备和电气设备有机地结合在一起，通过控制系统实现自动化控制和监测，从而提高生产效率和产品质量。
机电一体化系统的基本组成包括机械装置、电气装置和控制系统三个部分。
1. 机械装置：机械装置是机电一体化系统的基础，它包括各种传动装置、执行机构和工作部件。
传动装置可以将电能或其他形式的能量转换为机械能，从而实现机械装置的运动。
执行机构是机械装置的动力输出部分，通过执行机构可以实现各种工作任务，如物料的搬运、产品的加工等。
工作部件是机械装置的功能部分，它们根据具体的工作要求设计和制造，可以实现各种不同的功能。
2. 电气装置：电气装置是机电一体化系统的重要组成部分，它包括电动机、传感器、电控设备等。
电动机是电气装置的动力源，它可以将电能转换为机械能，驱动机械装置的运动。
传感器是电气装置的感知部分，通过感知环境的各种参数，将其转化为电信号，供控制系统使用。
电控设备是电气装置的控制部分，它根据控制系统的指令，控制电动机和其他执行机构的运动，从而实现机械装置的自动化控制。
3. 控制系统：控制系统是机电一体化系统的核心，它负责对机械装置和电气装置进行控制和监测。
控制系统可以根据预设的程序和逻辑，对机械装置和电气装置进行精确的控制，实现各种复杂的工作任务。
控制系统还可以通过传感器获取各种环境参数的信息，根据这些信息进行实时的监测和调节，以保证机械装置和电气装置的正常运行。
除了以上三个基本组成部分，机电一体化系统还可以包括其他辅助设备，如人机界面、通信设备等。
人机界面是机电一体化系统与操作人员之间的接口，通过人机界面，操作人员可以对系统进行监控和操作。
通信设备可以实现机电一体化系统与其他系统之间的信息交换和数据共享，从而进一步提高系统的整体性能。
机电一体化系统是将机械装置、电气装置和控制系统有机地结合在一起的系统。
它通过自动化控制和监测，实现机械装置和电气装置的高效运行，提高生产效率和产品质量。
机电一体化系统的基本概念和基本构成共性关键技术以及发展
机电一体化系统的基本概念和基本构成共性关键技术以及发展机电一体化系统的基本构成包括机械结构、电气系统、控制系统和信息系统。
其中，机械结构是整个系统的物理基础，包括各种机械部件和装置；电气系统则负责提供与机械结构相应的电力能源和能量转换；控制系统通过感知、决策和执行三个过程，实现对机械结构和电气系统的控制；信息系统负责处理和管理系统中产生的各种数据和信息。
1.传感与感知技术：传感器用于感知机械结构和电气系统的状态和参数，并将其转化为可供控制系统处理的信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、速度传感器等。
2.信号与信息处理技术：通过对传感器采集到的信号进行采样、滤波、放大、调理等处理，提取有用的信息，并进行信号分析和处理，为控制系统提供准确的输入信号。
3.控制与决策技术：控制系统根据传感器提供的信号和经过信号处理的信息，通过控制算法对机械结构和电气系统进行控制和调节。
决策技术包括对系统当前状态的分析和判断，以及根据系统的要求和约束进行决策的能力。
4.执行与操作技术：执行与操作技术包括执行机构和执行器的设计、选择和控制。
执行机构负责根据控制信号执行相应的动作，执行器则负责将电气信号转化为机械动作。
5.通信与网络技术：通信与网络技术用于实现机械结构、电气系统、控制系统和信息系统之间的数据传输和交互。
常见的通信方式包括有线通信和无线通信。
1.集成化与智能化：随着科技的发展，机电一体化系统越来越趋向于集成化与智能化，即将机械结构、电气系统、控制系统和信息系统集成在一起，并通过智能算法实现对系统的自动控制和优化调节。
2.网络化与远程监控：通过网络技术，可以实现机械设备的远程监控和远程操控。
这样可以提高系统的运行效率，减少维护成本，同时也方便了对系统的管理和维护。
3.精密化与高效化：精密化是指机械结构和电气系统的精度和响应速度不断提高，从而提高系统的定位精度和运行效率。
高效化则是指系统在保证精确性的基础上，通过优化设计和控制算法，实现能源的高效利用和减少能量消耗。
机电一体化要点
一.填空1. 机电一体化技术是 机械学 与 电子学 的结合；一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分 和 控制与信息处理 五部分。
2.机电一体化系统包括机械技术、检测技术、伺服技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术信息处理技术、总体等相关技术。
3机电一体化系统对机械传动总传动比确定的最佳选择方案有转动惯量原则、输出轴转角误差最小原则、质量最小原则。
4.机电一体化系统由计算机、动力源、执行元件、传感器、和机构五大要素组成5.机电一体化系统的接口有变换调整和输入输出两大功能。
6.变换调整功能有 零接口、无源接口、有源接口、智能接口四种接口，输入输出功能分为机械接口、物理接口、信息接口、和环境接口 四种接口。
7.工业三大要素 物质、信息、能量。
8.机电一体化系统的共性关键技术有 检测传感技术、信息技术、自动控制技术、伺服驱动技术、精密机械技术、系统总体技术。
9.导轨由 承导件 和 运动件 组成。
10.导轨的种类：滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨、气体液体导轨、弹性摩擦导轨。
11.轴系部件的设计的基本要求有 方向精度和置中精度、摩擦阻力距的大小、许用载荷、对温度的敏感性、耐磨性及磨损的可补偿性、抗震性、成本。
12.机电一体化系统对传动机构的基本要求有精密化、高速化、小型轻量化。
13.机电一体化系统执行元件可分为 电动式 、 液动式 和 气动式。
14. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有 外循环 和 内循环 两种。
15. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括 性能指标 、 系统功能 、 使用条件 、经济效益。
16.在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的 稳定性和精度 ，并尽量高伺服系统的响应速度。
17．机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为 开发性设计 、适应性设计、变参数设计。
12.在应用力—电压相似原理建立机械系统数学模型时，力对应 电压 、位移对应 电荷 、速度对应 电流 、质量对应 电感 、粘滞阻尼系数对应 电阻 、弹簧柔度对应 电容 、自由度对应 闭合回路 。
机电一体化系统基本组成ppt课件
测量值
测量值 温度
闭环（反馈）控制系统
• 概念
– 多输入
• 设定值 • 反馈
– 过程控制
• 优点
– 自动化
– 精确
• 缺点
– 昂贵
机械
传感器
辅助
驱动器
机电
设计
一体化
电气
计算机
控制
– 更复杂
设定值
控制系统 (自动体温)
测量值
闭环控制系统
• 传感器
– 测量设备输出
• 误差检测
– 检测误差
• 反馈控制系统 • 跟踪误差最小化
计算机
控制
F =kx
最终读数 时间
建模系统
输入 电力
机械
传感器
辅助
驱动器
机电
设计
一体化
电气
计算机
控制
水壶
输出 水温
100℃
温 度
20℃
时间
电水壶系统的输入响应
2min
连接（接口）系统
输入 CD
电信号
CD机
更大的电信号
扩音器
喇叭
输出 声音
CD 机
机械
传感器
辅助
驱动器
机电
设计
一体化
电气
计算机
控制
测量系统
加法器
(比较单元)
设定值
误差
控制单元
校正单元
过程
测量值
机械
传感器
辅助
驱动器
机电
设计
一体化
电气
计算机
控制
测量系统
马桶水箱
• 设定值 - 调整后的浮臂位置
• 比较单元 - 浮臂
机电一体化系统的基本组成
机电一体化系统的基本组成
传统的机械产品主要是解决物质流和信息流的问题，而机 电一体化产品除了解决物质流和能量流以外，还要解决信息流 的问题。机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质、能量 与信息（即所谓工业三大要素）按照要求进行处理，输出具有 所需特性的物质、能量与信息。
传
任何一个产品都是为满足人们的某种需求而开发和生产的， 因而都具有相应的目的功能。机电一体化系统的主功能包括变 换（加工、处理）、传递（移动、输送）、储存（保持、积蓄、 记录）三个目的功能。主功能也称为执行功能，是系统的主要 特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。机 电一体化系统除了具备主功能外，还应具备动力功能、检测功 能、控制功能、构造功能等其他功能。
加工机是以物料搬运、加工为主，输入物质（原料、毛坯 等）、能量（电能、液能、气能等）和信息（操作及控制指令 等），经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质的系 统（或产品）。如各种机床、交通运输机械、食品加工机械、 起重机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械等。
动力机，其中输出机械能的为原动机，是以能量转换为主， 输入能量（或物质）和信息，输出不同能量（或物质）的系统 （或产品）。如电动机、水轮机、内燃机等。
以上这五部分我们通常称为机电一体化的五大构成要素，而在实际中 有时机电一体系统的某些构成要素是复合在一起的。机电一体化产品的 五大部分在工作时相互协调，共同完成所规定的目的功能。在结构上，各 组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，构成一个内部 匹配合理、外部效能最佳的完整产品。
综上所述，机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素或子系 统之间必须能顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。因此，各要素 或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件称为接口。一 方面，机电一体化系统通过输入/输出接口将其与人、自然及其他系统相 连；另一方面，机电一体化系统通过许多接口将系统构成要素联系为一体。 因此，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能。
3机电一体化系统的构成
1． 3机电一体化系统的构成一、 机电一体化系统的构成机电一体化系统包括以下几个基本要素：机械本体，检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源，各要素之间通过接口相联系（见图1-2）。
(1) 机械本体(2) 检测传感部分(3) 电子控制单元(4) 执行器(5) 动力源机电一体化产品的五个基本组成要素之间并非彼此无关或简单拼凑、叠加在一起，工作中它们各司其职，互相补充、互相协调，共同完成所规定的功能，即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，将信息反馈给电子控制单元，电子控制单元对各种信息进行处理，并按要求控制执行器的运动，执行器的能源则由动力部分提供。
在结构上，各组成要素通过各种接口及相关软件有机地结合在一起，构成一个内部合理匹配、外部效能最佳的完整产品。
二、机电一体化系统实例：我们日常使用的全自动照相机就是典型的机电一体化产品，其内部装有测光测距传感器，测得的信号由微处理器进行处理，根据信息处理结果控制微型电动机，由微型电动机驱动快门、变焦及卷片倒片机构，从测光、测距、调光、调焦、曝光到卷片、倒片、闪光及其它附件的控制都实现了自动化。
又如，汽车上广泛应用的发动机燃油喷射控制系统也是典型的机电一体化系统。
分布在发动机上的空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、进气歧管绝图1- 2机电一体化系统的构成参数变化信息 驱动力 检测参数对压力传感器、爆燃传感器、氧传感器等连续不断地检测发动机的工作状况和燃油在燃烧室的燃烧情况，并将信号传给电子控制装置ECU，ECU首先根据进气歧管绝对压力传感器或空气流量计的进气量信号及发动机转速信号，计算基本喷油时间，然后再根据发动机的水温、节气门开度等工作参数信号对其进行修正，确定当前工况下的最佳喷油持续时间，从而控制发动机的空燃比。
此外，根据发动机的要求，ECU还具有控制发动机的点火时间、怠速转速、废气再循环率、故障自诊断等功能。
机电一体化
1、机电一体化概念：机电一体化乃是在机械的主功能、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结。
2、机电一体化设计与传统系统设计比较特点|：（1）系统工程；（2）以计算机为工具，利用计算机辅助设计，优化设计，有限元分析等工具提高产品的设计效率和质量；（3）硬件与软件设计并重。
3、机电一体化系统应具备五种内部功能：主功能（变换、传递、储存）、动力功能、计测功能、控制功能、结构功能4、组成要素：动力源、机械本体、执行机构、检测与传感器装置、控制与信息处理装置5、共性的关键技术：机械技术、计算机与信息处理技术、传感与检测技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统的总体技术6、应用的主要形式：功能附加、功能替代、机电融合7、机电一体化发展趋势：（1）性质上：高精度、高效率、智能化；（2）功能上：小型化、轻型化多功能化；（3）层次上：系统化、复合集成化8、机电一体化机械部分的要求：（1）高精度：机械部分的高精度是为了满足系统能完成其预定的机械操作（2）高刚度:采用高刚度的支承或架体，以减小产品本体的振动，降低噪声；为高精度的执行机构提供良好的支承，保证执行精度（3）低摩擦:导向和转动支承部分采用低摩擦阻力部件，以降低机械部分的阻力，提高系统的快速响应性（4）良好的稳定性:机械部分受外界环境变化的影响小，抗干扰能力强。
措施：（1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件（2）缩短传动链，提高传动与支承的刚度，提高安全性（3）选择最佳传动比（4）缩小反向死区误差（5）改进支承机构以提高刚性9、消除回差的方法：偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法、斜齿轮垫片调整法、斜齿轮轴向压簧调整法、锥齿轮传动轴向压簧调整法、锥齿轮传动周向弹簧调整法10、滚动螺旋传动的特点：传动效率高、运动平稳、能够预紧、工作寿命长、定位精度和重复定位精度高、同步性好、可靠性高、不自锁、成本较高11、预紧方式：单螺母变位导程预紧（B）、单螺母增大钢球直径预紧（Z）、双螺母垫片预紧(D)、双螺母螺纹预紧（L）、双螺母齿差预紧（C）12、同步带传动的特点：（1）传动比准确，传动效率高；（2）工作平稳，能吸收振动；（3）不需润滑，耐油、水、高温、腐蚀，维护保养方便；（4）中心距要求严格，安装精度要求高（5）制造工艺复杂，成本高。
机电一体化
一、名词解释1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。
3、传感器：传感器是机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。
4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。
输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。
5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。
7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。
8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。
9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。
机电一体化
1.机电一体化乃是在机械的主功能、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。
2.机电一体化组成：机械系统，信息处理系统，动力系统，传感检测系统，执行元件系统机械系统：起支承和联接作用；动力系统：提供动力输入；传感检测系统：将机械模块的状态和性能参数转换为电的信号，并进行必要的信息处理后送计算机；执行系统：根据控制系统的指令完成相应的动作；信息处理系统：对来自传感器与检测部分的信息进行理，使之符合控制要求。
3.广义的接口功能有两种，一种是输入/输出；另一种是变换、调整。
1)零接口：不进行任何变换和调整、输出即为输入等，仅起连接作用的接口，称为零接口。
例如输送管、接插头、接插座、接线柱、传动轴、导线、电缆等。
2）无源接口：只用无源要素进行变换、调整的接口，称为无源接口。
例如齿轮减速器、进给丝杠、变压器、可变电阻器以及透镜等。
3)有源接口：含有有源要素、主动进行匹配的接口，称为有源接口。
例如电磁离合器、放大器、光电耦合器、D/A转换器、A/D转换器以及力矩变换器等。
4)智能接口：含有微处理器，可进行程序编制或可适应性地改变接口条件的接口，称为智能接口。
例如自动变速装置，通用输入／输出LSI(8255等通用I/O)、GP-IB总线、STD总线等。
根据接口的输入／输出功能，可将接口分成以下四种：1）机械接口：根据输入/输出部位的形状、尺寸精度、配合、规格等进行机械联接，如联轴节、管接头、法兰盘、万能插口、接线柱等。
2）物理接口：受通过接口部位的物质、能量与信息的具体形态和物理条件约束，如受电压、频率、电容、电流等约束的接口。
3）信息接口：受规格、标准、法律、语音、符号等逻辑、软件的约束，如GB、ISO、C++、VB等。
4）环境接口：对周围环境条件（温度、湿度、磁场、火、振动、放射能、水）有保护作用和隔绝作用，如防尘过滤器、防水连接器、防爆开关等。
机电一体化的机械系统组成
机电一体化的机械系统组成机电一体化是指将机械、电气和控制等多个学科的知识进行融合，形成一个统一的系统。
机电一体化的机械系统由多个组成部分组成，这些组成部分相互协调、相互作用，以实现特定的功能。
本文将重点介绍机电一体化的机械系统的组成部分。
1. 机械传动部分机械传动部分是机电一体化的机械系统的核心组成部分，它负责将电机的转动传递给工作机构，实现所需的运动。
常见的机械传动方式有齿轮传动、带传动和链传动等。
齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定等优点，广泛应用于机电一体化的机械系统中。
2. 电机部分电机部分是机电一体化的机械系统的能量转换部分，它通过将电能转化为机械能，驱动机械系统的工作。
常见的电机有直流电机、交流电机和步进电机等。
电机的选择应根据机械系统的需求来确定，以确保系统的稳定运行。
3. 传感器部分传感器部分是机电一体化的机械系统的感知部分，它通过感知周围环境的变化，将这些变化转化为电信号，供控制系统使用。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
传感器的选择应根据机械系统的需求来确定，以确保系统的可靠性和精度。
4. 控制器部分控制器部分是机电一体化的机械系统的控制中心，它根据传感器的信号和预设的控制策略，对机械系统进行控制和调节。
常见的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）、单片机和微处理器等。
控制器的选择应根据机械系统的需求来确定，以确保系统的稳定性和可靠性。
5. 人机界面部分人机界面部分是机电一体化的机械系统与操作人员之间的交互界面，它通过显示器、键盘、触摸屏等设备，将机械系统的状态和参数展示给操作人员，并接受操作人员的指令。
人机界面的设计应简单直观、易于操作，以提高机械系统的使用效率。
6. 机械结构部分机械结构部分是机电一体化的机械系统的支撑和承载部分，它负责将各个组成部分连接在一起，并提供稳定的结构支撑。
机械结构的设计应考虑机械系统的功能需求和载荷要求，以确保系统的稳定性和可靠性。
机电一体化系统组成
机电一体化系统组成1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。
与纯粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强，这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点。
2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。
3.电子控制单元电子控制单元又称ECU（Electrical Control Unit ），是机电一体化系统的核心，负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行。
4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。
执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。
5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分，其作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。
提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
二、机械制造与自动化行业发展趋势加入WTO 后，我国经济融入世界经济的步伐加快，调整产业结构的国策，使我国迅速成为世界加工制造大国。
随着外资企业的大量涌入，我国已成为加工制造业的重要基地之一。
需要大量的机械设计制造及其自动化专业的应用型高级工程技术人才，尤其是既能。
机电一体化
机电一体化1. 机电一体化的定义：在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。
2. 机电一体化一般包含：机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。
3. 机电一体化产品的分类：按机电结合程度分类：✍机械电子化产品✍机械与电子融合的产品。
4. 机电一体化系统的构成：机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器、动力源。
5. 执行元件：实现机电一体化系统主功能（三个目的功能）：变换、传递、储存。
6. 机械本体（构造功能）：机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。
7. 动力源（动力功能）：是机电一体化产品的能量供应部分，其作用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。
提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
8. 传感检测单元（计测功能）：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测。
9. 共性关键技术：机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。
10. 广义的接口功能有两种：一种是输入/输出；另一种是变换、调整。
11. 机电一体化系统（产品）的常用设计方法（三种）的区别：✍取代法（机电互补法）：取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制机构。
✍整体设计法（融合法）：将各构成要素有机结合为一体构成专用或者通用的功能部件(子系统),要素间的机电参数匹配比较充分。
✍组合法：选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。
12. 开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同：✍开发性设计：没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出质量和性能方面满足目的要求的系统。
✍适应性设计(改进)：是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构，或为了微电子控制进行局部适应性设计，以提高产品的性能和质量。
机电一体化全解
2.1 精密机械技术
四、轴系
轴系设计的基本要求
（1）旋转精度 （2）刚度 （3）抗振性 （4）热变形 （5）轴上零件的布置 （6）轴系的驱动方法
轴系的分类、特点和结构形式
2.2 传感检测技术
传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之 一，机电一体化系统的自动化程度越高，对传感器 的依赖性也就越大。 能将各种非电物理量转换成电量的传感器及其应用 技术便成为机电一体化技术系统中不可缺少的组成 部分。 传感器是整个设备的感觉器官，其性能好坏直接影 响到工作机械的运动性能、控制精度和智能水平。
滚珠丝杠副的典型结构类型
单圆弧型
①按螺纹滚道截面形状分 双圆弧型 内循环 ②按滚珠的循环方式 外循环 端盖式外循环 插管式外循环 双螺母螺纹调隙预紧式 双螺母垫片调隙预紧式 ③按消除轴向间隙的调整方法 双螺母齿差调隙预紧式 单螺母增大滚珠直径法 单螺母偏置导程法
2.1 精密机械技术
二、机械导向机构
机械部分是主体，这不仅由于机械本体是系统重要的 组成部分，而且系统的主要功能必须要由机械装置来完成， 否则就不能称其为机电一体化产品。 机电一体化的核心是电子技术，这电子技术包括微电 子技术和电力电子技术，但重点是微电子技术，特别是微 型计算机或微处理器。
② 机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，因此强 调各种技术的协同和集成，不是将各个单元或部件简单拼凑到一起。
1.6 机电一体化的发展
机电一体化的主要发展方向如下： （1）智能化 （2）模块化 （3）网络化 （4）微型化 （5）绿色化 （6）人性化
总之，机电一体化的发展前景： 性能上 高精度、高效率、高性 能、智能化 功能上 层次上 系统化、集成复合化
小型化、轻型化、多功 能
简述机电一体化机械系统的组成
简述机电一体化机械系统的组成机电一体化机械系统是指将机械结构、电气控制和传感器技术有机地融合在一起，形成一个整体的系统。
这种系统的设计和制造能够实现机械运动的控制、感知和反馈，从而提高机械设备的性能和精度。
机电一体化机械系统的组成主要包括以下几个方面：1. 机械结构：机械结构是机电一体化机械系统的基础，它由各种机械零部件组成，包括机床、传动装置、导轨、滑块和夹具等。
机械结构的设计和制造要考虑系统的运动特性、刚度和稳定性，以及与其他部件的配合和传递力矩等。
2. 电气控制：电气控制是机电一体化机械系统的核心，它通过电气信号控制机械的运动和操作。
电气控制包括各种传感器和执行器的选择和安装，以及控制器的设计和编程。
通过电气控制，可以实现机械的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。
3. 传感器技术：传感器技术是机电一体化机械系统中的重要组成部分，它能够感知机械的运动和工作环境的各种参数。
常用的传感器包括位移传感器、力传感器、温度传感器和压力传感器等。
传感器的选择和布置要根据具体的应用需求，以提供准确可靠的反馈信号。
4. 控制算法：控制算法是机电一体化机械系统中的关键技术，它决定了机械的运动轨迹和操作方式。
控制算法可以通过编程实现，也可以通过硬件电路实现。
常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
控制算法的设计要考虑系统的稳定性、鲁棒性和响应速度等指标。
5. 数据通信：数据通信是机电一体化机械系统中的重要环节，它实现了机械系统与其他系统之间的信息交互和数据传输。
数据通信包括有线通信和无线通信两种方式，可以通过串口、以太网、无线网络和蓝牙等方式实现。
数据通信的设计要考虑数据传输速率、可靠性和安全性等因素。
机电一体化机械系统的组成是一个相互关联、相互作用的整体，各个组成部分之间紧密配合，共同实现机械系统的功能和性能要求。
通过机电一体化技术的应用，可以提高机械设备的生产效率、准确度和可靠性，降低生产成本和能源消耗，实现智能制造和工业自动化的目标。
机电一体化系统
机电一体化系统复习资料概念部分1、机电一体化系统基本要素机电一体化系统一般包括七个基本结构要素：机械本体、动力部分、传感检测部分、执行部分、驱动部分、控制部分及信息处理单元。
2、机电一体化系统各元素功能3、执行机构含义、种类机械本体含机械传动装置和机械结构装置——人的身体,骨骼（数控的工作台,丝杆等）机械系统内涵：起传递功率，支承连接、执行功能。
机械系统种类和作用1、传动机构：机电一体化系统中传动机构的主要功能是传递转矩和转速，实际上它是一种转矩、转速变换器。
机械传动部件对伺服系统的伺服特性有很大影响，特别是其传动类型、传动方式、传动刚性以及传动的可靠性对系统的精度、稳定性和快速响应性有重大影响。
2、导向机构：其作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。
该机构应能保证安全准确。
3、执行机构：用来完成操作任务，执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下完成预定的操作，一般要求它具有较高的灵敏度、精确度、良好的重复性和可靠性等。
动力单元1、按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。
2、机电一体化的显著特征之一，是用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出。
传感控制单元1、自动检测——人的五官、皮肤（感应同步器,光栅）。
2、对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到控制信息处理单元，经过分析、处理产生相应的控制信息。
执行和驱动单元1、驱动单元:是在控制信息作用下，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。
2、机电一体化技术一方面要求驱动单元具有高频率和快速响应等特性，同时又要求其对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性；另一方面由于受几何上动作范围狭窄等限制，还需考虑维修方便，并且尽可能实行标准化、系列化、通用化。
3、常见执行和驱动单元：机械、电磁、电液执行机构和步进电机、交直流伺服电机驱动系统。
控制与信息处理单元机电一体化系统的核心单元，其功能是将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的地运行，并达到预期的性能。
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• 学习任务一 了解什么是机电一体化 • 学习任务二 了解机电一体化系统组成、特点、
发展趋势
课题一 认识机电一体化
• 案例导入
• 1.现代汽车 • 汽车已经成为现代生活和生产的重要工具，尤其是家用轿车的普及，
使得我们的生活已离不开汽车。汽车主要由发动机、底盘、电控系统 构成。在公众的印象中，似乎主要是由机械技术和机械结构构成的机 械装置。传统的机械装置已经无法解决某些与汽车功能要求有关的问 题，因而将逐步被电子技术和汽车融为一体的现代汽车电子控制技术 所取代。 • 现代汽车的结构如图1-1所示。
• (5)绿色化 • 工业的发达给人们的生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活
舒适;另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼 吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生， 绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命 过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或 危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大 的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态 环境，报废后能回收利用。
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学习任务一 了解什么是机电一体化
• 机械技术在人类工业生产的历史上，一直占有非常重要的地位，至今 依然如此。电气控制技术，尤其是计算机控制技术，其发展历史要比 机械技术的发展晚得多，但是，其发展势头极其迅猛!
• 随着现代控制技术的发展，传统的、单纯的机械技术已无法满足社会 发展的需要，电气控制系统尤其是计算机控制系统的融合已是必然趋 势。上述两个例子就是很好的佐证。一个新的交叉学科，多项技术融 合的新技术领域由此应运而生了，那就是机电一体化!
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课题一 认识机电一体化
• 随着微电子技术和传感器技术的应用，汽车已经焕然一新了。当今对 汽车的控制已由发动机扩大到全车。汽车的控制系统中心内容已发展 到以微机为中心的自动控制，改善了汽车的性能、增加了汽车的功能， 实现汽车降低油耗、减少排气污染、提高汽车行驶的安全性、可靠性、 操作方便和舒适性。
• (3)系统技术 • 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统
目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统 技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。 • (4)自动控制技术 • 其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真， 现场调试。控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、 自诊断校正、补偿、再现、检常等。 • (5)传感检测技术 • 传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键 环节。其功能越强，系统的自动化程度就越高。
在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智 能化就是重要应用。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• 所谓“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收 人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思 想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决 策等能力，以求得到更高的控制目标。当然，想要使机电一体化产品 具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性 能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能， 则是完全可能而必要的。智能机器人如图1 -5所示。
体化技术相适应，利用其他高、新技术来更新概念，实现结构、材料、 性能的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善 性能的要求。 • (2)计算机与信息技术 • 信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、 神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• 运动传递使得构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的 变换与传输更加优化。
• 智能组成要素，也就是系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信 息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制 的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理 机制以及自学习功能等知识驱动功能。
• (2)模块化 • 模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂
家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境 接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• (3)网络化 • 计算机技术的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科
学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨 大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争一也 将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量 可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控 制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化 产品。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• (6)伺服传动技术 • 包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信
号到机械动作的转换装置与部件，对系统的动态性能、控制质量和功 能有决定性的影响。
• 4.机电一体化发展前景
• 未来机电一体化的主要发展方向如下: • (1)智能化 • 智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能
• 两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行 能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器、 驱动器和它们的不同类型能量的最优转换方法及原理。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• 3.机电一体化系统步及的主要技术领域
• (1)机械技术 • 机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一
• 以汽车行驶控制为例，其控制的重点是:汽车发动机的正时点火、燃 油喷射、空燃比和废气再循环的控制，使燃烧充分、减少污染、节省 能源;汽车行驶中的自动变速和排气净化控制，以使其行驶状态达到 最佳化;汽车的防滑制动、防碰撞，以提高行驶的安全性;汽车的自动 空调、自动调整车高控制，以提高其舒适性。
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• 机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。
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学习任务一 了解什么是机电一体化
• 随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未 有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检 测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机 电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广。
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图1-1现代汽车结构图
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图1-2普通车床
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图1 -3数控加工中心
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图1-4机电一体化系统框图
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图1-5智能机器人
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图1-6网络化的家电
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• (6)系统化 • 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化
的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实 现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信、互动功能的 大大加强，特别是“人格化”发展引人注目，即未来的机电一体化更 加注重产品与人的关系。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何 赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• 例如:现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭 网络(Home Net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集 成家电系统(Computer Integrated Appliance System, CIAS)，如 图1-6所示。
• 机电一体化系统是指具备机电一体化技术特点的装置或系统。下 Nhomakorabea页 返回
学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• 其五大组成要素为:结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、 感知组成要素、智能组成要素。对应的结构分别是:机械本体、动力 驱动部分、测试传感部分、控制及信息处理部分、执行机构。
• 目前，比较得到公认的机电一体化定义是:机械主功能、动力功能、 信息功能和控制功能引进微电子技术，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，如图1-4所示。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• 1.机电一体化系统的组成
• 机电一体化技术是以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速 发展向机械工业领域渗透，并与机械电子技术深度结合的产物。综合 应用了机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试 技术等，根据系统功能目标，对各组成要素及其间的信息处理，接口 耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机 结合与综合集成。在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等 诸方面实现多种技术功能复合。
• (4)微型化 • 微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微
观领域发展的趋势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机 电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻 技术和蚀刻技术两类。如图1-7所示。
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学习任务二 了解机电一休化系统组成、 特点、发展趋势
• 各要素(机构)的功能如下: • (1)机械本体(结构组成要素) • 系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括机身、框架、支撑、