机电一体化技术应用实例课件
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机电一体化 完整ppt课件
2.机电技术完全融合形成新型机电一体化产品
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
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7
C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
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8
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9
效益分析
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10
第二节 机电一体化构成要素件
11
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12
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13
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14
二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
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37
(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
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C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
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效益分析
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10
第二节 机电一体化构成要素件
11
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二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
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37
(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
机电一体化技术PPT课件
6 电梯门系统
电梯有层门和轿厢门。层门设在层站入口处。轿厢门与轿 厢随动，是主动门，层门是被动门
机电一体化技术——陈刚
.
7
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.2 升降电梯的安全装置
电梯的安全性除了在结构的合理性、可靠性，电气控制和 拖动的可靠性方面充分考虑外，还应具有防范各种可能发生的 危险的安全装置。首先应把乘客的保护作为首先考虑的因素， 同时也要对电梯本身和所载货物以及电梯所在的建筑结构进行 保护。
机电一体化技术——陈刚
.
3
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.1 升降电梯的机械结构 1 电梯曳引机
电梯曳引机通常由电动机，制动器，减速箱及底座等组成。
图5-2 升降电梯结构示意图 1-惯性轮；2-电动机；3-联轴器；4-制动器；
5-减速机.；6-曳引轮
机电一体化技术——陈刚
机电一体化技术——陈刚
பைடு நூலகம்
9
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.2 升降电梯的安全装置
2 超速保护装置——限速器 电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足，超载断 绳等原因会造成桥箱超速和坠落。防超速和端绳的保护装置是安全钳— —限速器系统，二者成对使用。
.
机电一体化技术——陈刚
2
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.1 升降电梯的机械结构
电梯是机械电气结合紧密而又复杂的产品，一般包括曳 引系统、导向系统、门系统、轿箱系统、重量平衡系统、电 力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。
电梯有层门和轿厢门。层门设在层站入口处。轿厢门与轿 厢随动，是主动门，层门是被动门
机电一体化技术——陈刚
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.2 升降电梯的安全装置
电梯的安全性除了在结构的合理性、可靠性，电气控制和 拖动的可靠性方面充分考虑外，还应具有防范各种可能发生的 危险的安全装置。首先应把乘客的保护作为首先考虑的因素， 同时也要对电梯本身和所载货物以及电梯所在的建筑结构进行 保护。
机电一体化技术——陈刚
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.1 升降电梯的机械结构 1 电梯曳引机
电梯曳引机通常由电动机，制动器，减速箱及底座等组成。
图5-2 升降电梯结构示意图 1-惯性轮；2-电动机；3-联轴器；4-制动器；
5-减速机.；6-曳引轮
机电一体化技术——陈刚
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பைடு நூலகம்
9
第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.2 升降电梯的安全装置
2 超速保护装置——限速器 电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足，超载断 绳等原因会造成桥箱超速和坠落。防超速和端绳的保护装置是安全钳— —限速器系统，二者成对使用。
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机电一体化技术——陈刚
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第5章 升降电梯机电传动与控制——5.2 基础知识 岗位责任体系概述
5.2.1 升降电梯的机械结构
电梯是机械电气结合紧密而又复杂的产品，一般包括曳 引系统、导向系统、门系统、轿箱系统、重量平衡系统、电 力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。
《机电一体化技术》PPT课件
编辑ppt
10
式中：
线性时变系统的状态空间表达式 线性系统状态空间表达式的一般形式为：
开始 前页 后页 结束 10.011.02.0021.12021
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11
开始 前页 后页 结束 10.011.02.0021.12021
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线性定常系统的状态空间表达式 当线性系统的参数恒定时， 由式 (5-10) 则可得线性定常系统的状态空间表达式为：
3．系统最佳化。
4．系统仿真。
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6
5.2系统数学模型
控制系统的数学模型在控制系统的研究中有 着相当重要的地位，要对系统进行仿真处理， 首先应当知道系统的数学模型，然后才可以 对系统进行模拟。
数学模型是描述元素之间、子系统之间、层 次之间相互作用以及系统与环境相互作用的 数学表达式。它是根据系统的动态特性，即 通过决定系统特征的物理学定律，如机械﹑ 电气﹑热力﹑液压﹑气动等方面的基本定律 而写成的。
A 称为系统的状态矩阵； B 称为控制矩阵 ( 或输入矩阵 ) ； C 称为输出矩 阵； D 称为前馈矩阵。
开始 前页 后页 结束 10.011.02.0021.12021
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13
由以上分析可知，状态空间表达式具有以下 特点：
(1) 状态空间表达式是一种对系统的完全描 述，其核心是状态方程。
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3
5.1.2控制系统的分类 一．按输入量的特征分类
恒值控制系统 程序控制系统 随动系统（伺服系统）
二.按系统中传递信号的性质分类
《机电一体化》课件
空控制系统等。
计算机技术基础
计算机技术概述
介绍计算机技术的基本概念、发展历程 和应用领域。
计算机组成结构
介绍计算机的基本组成结构和工作原理 ，如CPU、内存、外存等。
计算机软件基础
介绍计算机软件的基本概念和应用领域 ，如操作系统、数据库、编程语言等。
计算机网络基础
介绍计算机网络的基本原理和应用领域 ，如互联网、局域网等。
建立行业标准与规范
政府应制定和完善机电一体化行业的 标准和规范，促进产业的健康发展。
培养专业人才
高校和企业应注重机电一体化人才的 培养，为行业发展提供人才支持。
加强国际合作与交流
企业应积极参与国际合作与交流，引 进国外先进技术和管理经验，提高自 身竞争力。
THANKS
数控技术是一种数字化控 制技术，通过计算机编程 实现对机床等设备的精确 控制。
应用领域
数控技术在机械制造、航 空航天、汽车制造等领域 广泛应用，提高了加工精 度和生产效率。
技术特点
数控技术具有高精度、高 效率、高柔性等特点，能 够满足复杂零件的加工需 求。
工业机器人及应用
工业机器人
工业机器人是一种自动化 设备，能够代替人工完成 危险、繁重、重复的工作 。
智能制造系统具有信息化、自动化、 智能化等特点，能够大幅提高生产效 率和产品质量。
应用领域
智能制造系统在机械制造、航空航天 、汽车制造等领域广泛应用，提高了 生产效率和产品质量。
05
机电一体化的未来发展
机电一体化技术的发展趋势
智能化
模块化与集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展 ，机电一体化产品将更加智能化，能够自 主完成更复杂的操作和任务。
详细设计
计算机技术基础
计算机技术概述
介绍计算机技术的基本概念、发展历程 和应用领域。
计算机组成结构
介绍计算机的基本组成结构和工作原理 ，如CPU、内存、外存等。
计算机软件基础
介绍计算机软件的基本概念和应用领域 ，如操作系统、数据库、编程语言等。
计算机网络基础
介绍计算机网络的基本原理和应用领域 ，如互联网、局域网等。
建立行业标准与规范
政府应制定和完善机电一体化行业的 标准和规范，促进产业的健康发展。
培养专业人才
高校和企业应注重机电一体化人才的 培养，为行业发展提供人才支持。
加强国际合作与交流
企业应积极参与国际合作与交流，引 进国外先进技术和管理经验，提高自 身竞争力。
THANKS
数控技术是一种数字化控 制技术，通过计算机编程 实现对机床等设备的精确 控制。
应用领域
数控技术在机械制造、航 空航天、汽车制造等领域 广泛应用，提高了加工精 度和生产效率。
技术特点
数控技术具有高精度、高 效率、高柔性等特点，能 够满足复杂零件的加工需 求。
工业机器人及应用
工业机器人
工业机器人是一种自动化 设备，能够代替人工完成 危险、繁重、重复的工作 。
智能制造系统具有信息化、自动化、 智能化等特点，能够大幅提高生产效 率和产品质量。
应用领域
智能制造系统在机械制造、航空航天 、汽车制造等领域广泛应用，提高了 生产效率和产品质量。
05
机电一体化的未来发展
机电一体化技术的发展趋势
智能化
模块化与集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展 ，机电一体化产品将更加智能化，能够自 主完成更复杂的操作和任务。
详细设计
机电一体化技术讲稿(PPT42张)
优点：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流
畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系 统。
外循环
从结构上看，外循环有三
种形式： ①螺旋槽式 ：在螺母2的 外圆表面上铣出螺纹凹槽， 槽的两端钻出二个与螺纹 滚道相切的通孔，螺纹滚 道内装入二个挡珠器4引 导滚珠3通过这二个孔， 应用套筒1盖住凹槽，构 成滚珠的循环回路。 结构的特点：工艺简单、 径向尺寸小、易于制造。 但是挡珠器刚性差、易磨 损。
原理：丝杆上有基本导程 ( 或螺距 ) 不同的 ( 如 l01 、
102) 两段螺纹，其旋向相同。当丝杆 2 转动时， 可动螺母 1 的移动距离为 s ＝ n(10l—l02) ，如果两 基本导程的大小相差较少，则可获得较小的位 移s。 应用场合：多用于各种微动机构中。
2.1.3 滚珠丝杠传动部件
紧方式；
3.滚珠丝杠副的选择方法
实例：X-Y工作台的结构
第二章 机械系统的部件选择与设计
概述 采取措施 (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，提高传动与支承刚度， (3)选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、
减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量， 尽可能提高加速能力。 (4)缩小反向死区误差。 (5)改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减 少振动、降低噪声。
缘，但制有螺纹，并通过二个圆螺母固定。调整时旋转 圆螺母2消除轴向间隙并产生一定的预紧力，然后用锁 紧螺母1锁紧。预紧后两个螺母中的滚珠相向受力(如图 b)，从而消除轴向间隙。其特点是结构简单、刚性好、 预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地调整。
工作原理
(2)双螺母齿差预紧调整式
结构如图，二个螺母
机电一体化技术综合应用实例ppt课件
物料台及滑动机构
物料台的传感器
在挪动物料台上安装一个漫射式光电开关。假设 物料台上没有工件，那么漫射式光电开关处于常态； 假设物料台上有工件，那么光电开关动作，阐明物料 台上已有工件。该光电传感器的输出信号送到加工单 元PLC的输入端，用以判别物料台上能否有工件需进 展加工挪。动物料台伸出和前往到位的位置是经过调整伸 缩气缸上两个磁性开关位置来定位的。要求缩回位置 位于加工冲头正下方；伸出位置应与整体形状下的保 送单元的抓取机械手安装配合，确保保送单元的抓取 机械手能顺利地把待加工工件放到该物料台上。
M3.4
上升位Q到0.5 伸出
Q0.3 夹紧
I1.7 伸出到位
M3.5
Q0.4 下降
I1.4
M3.6
下降位Q到0.4 下降
Q0.3 夹紧
Q0.5 伸出
Q0.5 伸出
T37
M3.7
T37
Q0.5 伸出 I1.5 上升到位
M4.0
I0.4
I1： 分拣单元
分拣单元的根本功能：完成将上一单元送来的已加工、 装配的工件进展分拣，使不同颜色的工件从不同的料槽分流 的功能。
SM0.1 初次扫描
M0.0
M0.1
I0.5
I0.6
物料有 物料台无
Q0.1
推料
I0.2
推料到位
M0.2
M0.3
I0.3 推料复位
Q0.0 顶料缩回 I0.1 顶料复位
M0.4
I0.0 顶料到位
图4 供料站的顺序功能图
义务一：供料单元
5、参考程序
图5 供料站参考程序
义务二：加工单元
加工单元的根本功能：把该单元物料台上的工件送 到冲压机构下面，完成一次冲压加工动作，然后再送回 到物料台上.
机电一体化技术综合应用实例精品文档共52页
机电一体化技术综合应用实例精品文档
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
Байду номын сангаас 31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
Байду номын сангаас 31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
《机电一体化概论》课件
能量转换
驱动部分是用于将电能或其他形式的能源转换成机械能，以驱动系统的执行机构产生所需的动作。它通常包括电动机、液压缸、气动马达等。
VS
指挥中心
控制部分是机电一体化系统的指挥中心，它根据传感部分获取的信息和系统设定的参数，通过逻辑运算、比较、分析和处理，产生控制指令，驱动执行机构产生相应的动作，实现系统的各种功能。控制部分通常由控制器、调节器、微处理器等组成。
综合性
机电一体化技术通过整合各个领域的技术，实现整个系统的最优化。
技术优势互补
各种技术的有机结合，可以充分发挥各自的优势，提高整个系统的性能和效率。
跨学科性
机电一体化涉及到机械、电子、计算机等多个学科的知识。
工业机器人是机电一体化技术的典型应用，它可以自动化地完成生产线上的各种任务，提高生产效率和产品质量。
《机电一体化概论》ppt课件
目录
contents
机电一体化概述机电一体化技术基础机电一体化系统组成机电一体化核心技术机电一体化应用实例
01
机电一体化概述
定义
机电一体化是一门跨学科的综合性技术，它将机械技术、电子技术、计算机技术等多个领域的知识融合在一起，实现各种技术之间的优势互补，从而提高整个系统的性能和效率。
自动化生产线的发展趋势是智能化、模块化、定制化，未来将更加注重生产过程的柔性化和个性化。
自动化生产线通常包括输送设备、加工设备、检测设备等，能够实现从原材料到成品的连续加工和生产。
02
01
04
03
智能制造系统是机电一体化在制造业中的高级应用，通过集成各种先进技术和设备，实现生产过程的智能化和自适应控制。
智能制造系统的发展趋势是数字化、网络化、智能化，未来将更加注重人工智能和机器学习等技术的应用。
机电一体化技术应用实例
机电一体化技术
第7章 应用实例
7.1 针式打印机 7.1.1 针式打印机简介
• 针式打印机是使用较早且应用广泛的一种办公用的机电一体化产品，
又称为撞击式打印机。它的工作原理类似于用复写纸复写，完成打印
功能的是打印头内部的多支金属打印针（常见的为24针和9针），打 印头在纸张和色带上运动，当指定的打印针到达指定的位置时，便会
• 打印机的存储器按功能分为输入数据缓冲存储器、中间数 据缓冲存储器、监控程序存储器、西文和汉字字符点阵存 储器(字库)等。
7.1.2 针式打印机的结构
• I/O电路用来实现微处理器和各种状态传感器、控制电动机以及计算机之 间的信息交换，是微处理器和外部进行通信的接口。 • 在工作过程中，微控制器接收上位计算机的命令和数据，根据打印命令来 确定每行和每列需要打印字符的数量，再根据打印数据从字库中提取出相 应字符的字形码，按照字形码的点阵要求发出执行命令，驱动打印针和字 车步进电动机运行，实现了一行数据的打印任务。 • 当一行数据打印结束后（以回车符作为行结束命令），字车快速回到初始 位置，此时初始位置传感器动作，将信息送入微处理器，微处理器开始执 行下一行的打印任务，首先给走纸步进电动机发出走纸一行的命令，然后 开始新的一行的打印。 • 由于打印头每次所能打印的字符最大高度是固定的，在打印大字符时，每 一行无法打印出一行字符，需要多次换行后才能实现，所以打印机每一行 打印的数据不一定是完整的一行字符。 • 另外，微处理器还要执行打印机的状态检测。开机后首先自检，如果自检 不能通过，则进行相应的报警处理。在打印过程中，每打印一行的任务之 前，先进行打印机的状态检测，包括打印头初始位置检测、纸尽和纸张检 测、打印头温度检测等。
7.1.2 针式打印机的结构
第7章 应用实例
7.1 针式打印机 7.1.1 针式打印机简介
• 针式打印机是使用较早且应用广泛的一种办公用的机电一体化产品，
又称为撞击式打印机。它的工作原理类似于用复写纸复写，完成打印
功能的是打印头内部的多支金属打印针（常见的为24针和9针），打 印头在纸张和色带上运动，当指定的打印针到达指定的位置时，便会
• 打印机的存储器按功能分为输入数据缓冲存储器、中间数 据缓冲存储器、监控程序存储器、西文和汉字字符点阵存 储器(字库)等。
7.1.2 针式打印机的结构
• I/O电路用来实现微处理器和各种状态传感器、控制电动机以及计算机之 间的信息交换，是微处理器和外部进行通信的接口。 • 在工作过程中，微控制器接收上位计算机的命令和数据，根据打印命令来 确定每行和每列需要打印字符的数量，再根据打印数据从字库中提取出相 应字符的字形码，按照字形码的点阵要求发出执行命令，驱动打印针和字 车步进电动机运行，实现了一行数据的打印任务。 • 当一行数据打印结束后（以回车符作为行结束命令），字车快速回到初始 位置，此时初始位置传感器动作，将信息送入微处理器，微处理器开始执 行下一行的打印任务，首先给走纸步进电动机发出走纸一行的命令，然后 开始新的一行的打印。 • 由于打印头每次所能打印的字符最大高度是固定的，在打印大字符时，每 一行无法打印出一行字符，需要多次换行后才能实现，所以打印机每一行 打印的数据不一定是完整的一行字符。 • 另外，微处理器还要执行打印机的状态检测。开机后首先自检，如果自检 不能通过，则进行相应的报警处理。在打印过程中，每打印一行的任务之 前，先进行打印机的状态检测，包括打印头初始位置检测、纸尽和纸张检 测、打印头温度检测等。
7.1.2 针式打印机的结构
【精品】机电一体化原理及应用PPT课件
当然，不怎么变，机械本体只会变更加合理，决不会消失。
二、传感检测部分
1、概念
用于检测各部分的状态参数和环境参数的部分。 主要用各种传感器及相应的检测及放大电路实现。
2、功能
把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，变为可识别的信号，再传递给信息处理和控制 部分，经处理后产生响应的控制信息。
①机电一体化是一种以实践，即产品和过程为基础的技术 ②机电一体化以机械为基础 ③机电一体化以计算机控制为核心 ④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，
强调各种技术的协同和集成，不是将各个部件单独处理，把它 们混合或凑到一起 ⑤机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。
思考题
1. 什么是"机电一体化"？以打夯机为例， 内含机械与电气，问这是不是机电一体 化产品？
作为一个独立器件，传感器的发展正进入集成化、智能化 研究阶段。把传感器件与信号处理电路集成在一个芯片上，就 形成了信息型传感器；若再把微处理器集成到信息型传感器的 芯片上，就是所谓的智能型传感器。
2.1.1 传感器的定义
传感器： 传感器是一种以一定的精确度将 被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确 定对应关系的、易于精确处理和测量的某 种物理量(如电量)的测量部件或装置。
2、执行机构应具有的性能
① 可靠性高。
执行机构直接和被控对象打交道，一般地说说所处的环 境比较恶劣。因此要求执行机构不能经常出故障。有的故障 是一般性的，有的则是致命的。如：
洗衣机不转。照相机快门不动作。 机床不换刀。 汽车煞车不动作。 火箭点火失灵。 导航失灵。
② 响应迅速（动态性能好）。
微电子技术的发展为机电一体化技术奠定了物质基础。
二、传感检测部分
1、概念
用于检测各部分的状态参数和环境参数的部分。 主要用各种传感器及相应的检测及放大电路实现。
2、功能
把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，变为可识别的信号，再传递给信息处理和控制 部分，经处理后产生响应的控制信息。
①机电一体化是一种以实践，即产品和过程为基础的技术 ②机电一体化以机械为基础 ③机电一体化以计算机控制为核心 ④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，
强调各种技术的协同和集成，不是将各个部件单独处理，把它 们混合或凑到一起 ⑤机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。
思考题
1. 什么是"机电一体化"？以打夯机为例， 内含机械与电气，问这是不是机电一体 化产品？
作为一个独立器件，传感器的发展正进入集成化、智能化 研究阶段。把传感器件与信号处理电路集成在一个芯片上，就 形成了信息型传感器；若再把微处理器集成到信息型传感器的 芯片上，就是所谓的智能型传感器。
2.1.1 传感器的定义
传感器： 传感器是一种以一定的精确度将 被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确 定对应关系的、易于精确处理和测量的某 种物理量(如电量)的测量部件或装置。
2、执行机构应具有的性能
① 可靠性高。
执行机构直接和被控对象打交道，一般地说说所处的环 境比较恶劣。因此要求执行机构不能经常出故障。有的故障 是一般性的，有的则是致命的。如：
洗衣机不转。照相机快门不动作。 机床不换刀。 汽车煞车不动作。 火箭点火失灵。 导航失灵。
② 响应迅速（动态性能好）。
微电子技术的发展为机电一体化技术奠定了物质基础。
机电一体化技术ppt课件
n 2．方案的评价对多种构思和多种方案进行筛选， 选择较好的可行方案进行分析组合和评价，从中
再选几个方案按照机电一体化系统设计评价原则
和评价方法进行深入的综合分析评价，最后确定 实施方案。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5 机电一体化系统设计
n 一、市场调研 n 二、总体方案设计 n 三、详细设计 n 四、样机试制与试验 n 五、小批量生产 n 六、大批量生产
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5 机电一体化系统设计
四、样机试制与试验
n 完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与 试验阶段。根据制造的成本和性能试验的要求， 一般制造几台样机供试验使用。样机的试验分为 实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机 的各种性能指标是否满足设计要求，考核样机的 可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设 计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试 验。如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求， 则进入产品的小批量生产阶段。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.4
共性关键技术
1、检测传感技术
研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器）
作用：感受器官、反馈环节。 要求：能快速、精确地获得信息并在相应的应 用环境中具有高可靠性。
1.5 机电一体化系统设计
机电一体化原理及应用PPT
机座
机电一体化系统典型例子的机械手
1.2.3 机电一体化系统构成要素之间的相互连接
机电一体化系统由许多要素或子系统构成，之间必须能顺利进 行物质、能量和信息的传递与交换。为此必须具备一定的联系条件， 这些联系条件就可称为接口（interface）。在某种意义上讲，机电 一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。
1.2.5 机电一体化产品和系统的分类
1.2.6 机电一体化系统的实例
【船舶推进器的离心式调速器】
完全由机械零件构成，必须在准确得知各零件的重量和摩擦系数的基 础上，通过选择和调整重锤及弹簧来进行精确控制。
【船舶推进器的电子调速器系统】
只要改变设定值和电路或者改变软件就可以选择采用P、I、D、PI、 PID，甚至更高级的控制，对于实现最佳控制具有很好的柔性。
电
液
气
检测系统
对装备本身和外界环境的各种参数及状态信息进行检测，并将其变换 成可识别光电声信号，传输到信息处理单元。相当于人体的五官。
执行元件
根据控制单元的指令，高速度高精度地完成要求的动作。相当于人体 的肌肉。
1.2.2机电一体化系统的五大要素
控制计算机
液压源 电源 气源
电磁铁
手臂
手臂
伺服电机 旋转编码器
接口类型： 信息接口、机械接口、物理接口。
1.2.4 机电一体化的特点
(1)体积小、重量轻 半导体与集成电路技术的发展，使控制装置和测量装置可以做成原来 重量和体积的几分之一甚至几十分之一，迅速向轻型化和小型化发展。
(2)速度快、精度高 机电一体化装置处理速度能够充分满足实际应用的需要。同时，由于 机电一体化技术的应用，推动了超精密加工技术的进步，使其与高精 度加工和精密运动控制相适应。
机电一体化技术(1)幻灯片PPT
机电一体化技术(1)幻灯片 PPT
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第二章 机械系统设计
生产加工过程监测
切削力传感器，加工噪声 传感器，超声波测距传感 器、红外接近开关传感器 等。
开始 前页 后页 结束 20212/50/2213/5/23
密歇根大学数字化工厂
流程工业设备运行状态监控
扬子石化50MW热电机组监测系统
在电力、冶金、石化、化阳 统工逻等电流厂程30工0M业W中汽，轮生机产组监线测上系 设备运行状态关系到整个生产线荆流门电程厂。2通00常MW 建机立组2监4小测时系统在
组成：
见右图
大带轮4
电动机1 V带3
轴板7
小带轮2
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机械设计的一般程序
设计机器的一般程序
计划阶段
一
方案设计阶段
般
程 序
技术设计阶段
技术文件编制
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对所设计的机器需求情况进行充 分调查分析，明确机器功能及约
齿轮9
排气阀4 气缸体1
凸轮7
工作过程：
活塞下行，进气阀打开，燃气被 吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
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生产加工过程监测
切削力传感器，加工噪声 传感器，超声波测距传感 器、红外接近开关传感器 等。
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扬子石化50MW热电机组监测系统
在电力、冶金、石化、化阳 统工逻等电流厂程30工0M业W中汽，轮生机产组监线测上系 设备运行状态关系到整个生产线荆流门电程厂。2通00常MW 建机立组2监4小测时系统在
组成：
见右图
大带轮4
电动机1 V带3
轴板7
小带轮2
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机械设计的一般程序
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方案设计阶段
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对所设计的机器需求情况进行充 分调查分析，明确机器功能及约
齿轮9
排气阀4 气缸体1
凸轮7
工作过程：
活塞下行，进气阀打开，燃气被 吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
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因此，它的控制系统属于开环控制系统。针式打印 机的组成如图7-3所示，主要由机械部分和电路部分 组成。
PPT学习交流
5
7.1.2 针式打印机的结构
图7-3 针式PP打T学印习交机流组成框图
6
7.1.2 针式打印机的结构
• 1.机械部分 • 针式打印机的机械部分包括字车传动机构、走纸传动机构、色带传动机
7
7.1.2 针式打印机的结构
• 2）走纸传动机构
• 走纸步进电动机通过齿轮减速机 构后驱动摩擦滚轮，通过摩擦滚 轮的摩擦将打印纸移动到需要打 印的行位置上。对于两边有孔的 专用打印纸，则是借助走纸链轮 的齿穿过打印纸的孔来实现走纸。 走纸的方式较多，根据纸张的传 动方式分为摩擦式和链轮式两种， 而根据纸张的行走方式又分为卷 绕式和平推式走纸方式。在此仅 介绍摩擦式。如图7-5所示为摩擦 式走纸传动机构原理图，走纸步 进电动机通过齿轮减速后驱动摩 擦轮运转，为了防止误差导致打 印质量下降，采用双齿轮错齿法 消除误差。
• 1）接口电路
• 接口电路是打印机与主控计算机之间进行状态、命令和数据 通信的通路。如图7-7（a）所示，计算机将需要打印的信息 和命令通过接口电路发送给打印机，而打印机则将打印机的 状态通过接口电路传输给计算机。接口通常使用并行口、串 行口和USB口3种，由于串行口（RS-232C）传输数据较慢， 已经很少使用，目前大多打印机都使用USB口和计算机连接， 而针式打印机则大多采用centronics标准并行接口。如图7-7 （b）所示为一种通用打印机专用接口，该接口具有数据传输 率高的特点。在打印机接口电路中，通常还配置一定存储容 量的输入数据缓冲区来减少与计算机主机的频繁通信，提高 计算机主机工作效率。
当没有纸张时，打印机纸尽指示灯 发光，打印机停止动作。如图7-9所 示为LQ-1600K的纸尽及纸张检测电 路，它采用常闭型簧片开关作为纸
尽传感器。当有纸时，打印纸压住
簧片开关，开关断开，输出的高电 R65送至CPU的PA1
端口，打印机正常工作。当打印机
纸尽时，簧片开关恢复到原来的闭 合状态，PA1端接收到低电平信号， 控制打印机停止当前的打印并报警，图7-9 LQ-1600K打印机的纸尽及纸张检测电路 纸尽传感器安装在摩擦滚轮下前方。
构和打印头等几部分。 • 1）字车传动机构 • 如图7-4所示为针式打印机字车传动机构，步进电动机通过齿轮减速后驱
动同步带，同步带上固定有装着打印头的字车。因此，步进电动机的旋 转运动驱使打印头水平横向移动，将打印头移动到需要打印的位置，等 待打印针的击打动作。
图7-4 针式打PPT印学习机交字流 车传动机构
4
7.1.2 针式打印机的结构
• 针式打印机的主要任务是在系统的控制下各部分协 调工作，实现打印头横向左右移动、打印纸纵向移
动以及打印针的击打等任务，将计算机传送来的数
据打印在纸上，同时对打印机的工作状态进行实时
检测等。针式打印机是一种典型的机电一体化产品，
由于执行电动机是步进电动机并且没有反馈部分，
Байду номын сангаас
这些数据的组合称为“5”的字形码。实际上，由于字形码有8×8、16×16等格式，
所以只有8根针动作，并且按照反码表示，则“5”的字形码按列就是00011011、
11111101、…,用16进制表示为1B、FD、…。
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3
7.1.1 针式打印机简介
图7-2 点阵式字符的形成和列数据
PPT学习交流
• 打印头每打印一行就会到达初始位置一次，当打印头离开初始位置 后，光敏三极管接收光线导通。经过微处理器对信号处理而得知打
印头是否处在初始位置。
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12
7.1.2 针式打印机的结构
图7-8 LQ-1600K的打印头初始位置检测电路
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13
7.1.2 针式打印机的结构
• （2）纸尽及纸张检测电路。打印机 在打印前需要进行纸张有无的检测。
机电一体化技术
第7章 应用实例
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1
7.1 针式打印机 7.1.1 针式打印机简介
• 针式打印机是使用较早且应用广泛的一种办公用的机电一体化产品， 又称为撞击式打印机。它的工作原理类似于用复写纸复写，完成打印 功能的是打印头内部的多支金属打印针（常见的为24针和9针），打 印头在纸张和色带上运动，当指定的打印针到达指定的位置时，便会 在电磁铁吸合的作用下击打色带，使色带上的色素印在纸上形成一个 色点，如图7-1所示。在计算机的控制下，多根打印针共同动作形成若 干个色点，由这些色点在纸上形成文字或图画。针式打印机有单色和 彩色两种，单色式仅有一种色带，而彩色针式打印机有4个不同颜色 的色带，在打印的过程中根据颜色命令来变换不同颜色的色带，多种 颜色的点阵组合形成了彩色图案或文字。
图7-5 针式打印机走纸传动机构
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8
7.1.2 针式打印机的结构
• 2.电路部分 • 电路部分包括接口电路、状态检测电路、主控计算机、打印
针驱动电路、步进电动机驱动电路、操作面板与状态指示电 路和电源7个部分，如图7-6所示。
图7-6 针式打印机组成原理图
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9
7.1.2 针式打印机的结构
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10
7.1.2 针式打印机的结构
图7-7 针式打印机P和PT学计习算交流机之间通信接口
11
7.1.2 针式打印机的结构
• 2）状态检测电路
• 为了保证打印机的正常运行和打印质量，针式打印机通常用多个传 感器来检测打印头的初始位置、是否缺纸、打印头是否过热、打印 纸的薄厚等。
• （1）打印头初始位置检测电路。打印机在打印过程中，打印头需 要一个参考位置来确定字符的位置，该参考位置称为初始位置，位 于打印头运行的左侧极限位置。如图7-8所示为LQ-1600K的打印头 初始位置检测电路，它采用对射式光电传感器。当打印头移动到左 侧时，打印头上的一块片状物挡住光线，光敏三极管截止，输出为 高电平，控制器接收到该信号后，确定出初始位置，开始一行的打
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2
7.1.1 针式打印机简介
图7-1 针式打印机击打原理图
如图7-2所示为一个9针打印头在打印一个“5”和“A”字符时9根打印针的动作情
况，每一根打印针需要用一个驱动线圈，当线圈通电时，实现击打，所以在打印
“5”的第1列时，数据为111001000，第5列时为101000000，第9列时为100111000。
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7.1.2 针式打印机的结构
图7-3 针式PP打T学印习交机流组成框图
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7.1.2 针式打印机的结构
• 1.机械部分 • 针式打印机的机械部分包括字车传动机构、走纸传动机构、色带传动机
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7.1.2 针式打印机的结构
• 2）走纸传动机构
• 走纸步进电动机通过齿轮减速机 构后驱动摩擦滚轮，通过摩擦滚 轮的摩擦将打印纸移动到需要打 印的行位置上。对于两边有孔的 专用打印纸，则是借助走纸链轮 的齿穿过打印纸的孔来实现走纸。 走纸的方式较多，根据纸张的传 动方式分为摩擦式和链轮式两种， 而根据纸张的行走方式又分为卷 绕式和平推式走纸方式。在此仅 介绍摩擦式。如图7-5所示为摩擦 式走纸传动机构原理图，走纸步 进电动机通过齿轮减速后驱动摩 擦轮运转，为了防止误差导致打 印质量下降，采用双齿轮错齿法 消除误差。
• 1）接口电路
• 接口电路是打印机与主控计算机之间进行状态、命令和数据 通信的通路。如图7-7（a）所示，计算机将需要打印的信息 和命令通过接口电路发送给打印机，而打印机则将打印机的 状态通过接口电路传输给计算机。接口通常使用并行口、串 行口和USB口3种，由于串行口（RS-232C）传输数据较慢， 已经很少使用，目前大多打印机都使用USB口和计算机连接， 而针式打印机则大多采用centronics标准并行接口。如图7-7 （b）所示为一种通用打印机专用接口，该接口具有数据传输 率高的特点。在打印机接口电路中，通常还配置一定存储容 量的输入数据缓冲区来减少与计算机主机的频繁通信，提高 计算机主机工作效率。
当没有纸张时，打印机纸尽指示灯 发光，打印机停止动作。如图7-9所 示为LQ-1600K的纸尽及纸张检测电 路，它采用常闭型簧片开关作为纸
尽传感器。当有纸时，打印纸压住
簧片开关，开关断开，输出的高电 R65送至CPU的PA1
端口，打印机正常工作。当打印机
纸尽时，簧片开关恢复到原来的闭 合状态，PA1端接收到低电平信号， 控制打印机停止当前的打印并报警，图7-9 LQ-1600K打印机的纸尽及纸张检测电路 纸尽传感器安装在摩擦滚轮下前方。
构和打印头等几部分。 • 1）字车传动机构 • 如图7-4所示为针式打印机字车传动机构，步进电动机通过齿轮减速后驱
动同步带，同步带上固定有装着打印头的字车。因此，步进电动机的旋 转运动驱使打印头水平横向移动，将打印头移动到需要打印的位置，等 待打印针的击打动作。
图7-4 针式打PPT印学习机交字流 车传动机构
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7.1.2 针式打印机的结构
• 针式打印机的主要任务是在系统的控制下各部分协 调工作，实现打印头横向左右移动、打印纸纵向移
动以及打印针的击打等任务，将计算机传送来的数
据打印在纸上，同时对打印机的工作状态进行实时
检测等。针式打印机是一种典型的机电一体化产品，
由于执行电动机是步进电动机并且没有反馈部分，
Байду номын сангаас
这些数据的组合称为“5”的字形码。实际上，由于字形码有8×8、16×16等格式，
所以只有8根针动作，并且按照反码表示，则“5”的字形码按列就是00011011、
11111101、…,用16进制表示为1B、FD、…。
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7.1.1 针式打印机简介
图7-2 点阵式字符的形成和列数据
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• 打印头每打印一行就会到达初始位置一次，当打印头离开初始位置 后，光敏三极管接收光线导通。经过微处理器对信号处理而得知打
印头是否处在初始位置。
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图7-8 LQ-1600K的打印头初始位置检测电路
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• （2）纸尽及纸张检测电路。打印机 在打印前需要进行纸张有无的检测。
机电一体化技术
第7章 应用实例
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7.1 针式打印机 7.1.1 针式打印机简介
• 针式打印机是使用较早且应用广泛的一种办公用的机电一体化产品， 又称为撞击式打印机。它的工作原理类似于用复写纸复写，完成打印 功能的是打印头内部的多支金属打印针（常见的为24针和9针），打 印头在纸张和色带上运动，当指定的打印针到达指定的位置时，便会 在电磁铁吸合的作用下击打色带，使色带上的色素印在纸上形成一个 色点，如图7-1所示。在计算机的控制下，多根打印针共同动作形成若 干个色点，由这些色点在纸上形成文字或图画。针式打印机有单色和 彩色两种，单色式仅有一种色带，而彩色针式打印机有4个不同颜色 的色带，在打印的过程中根据颜色命令来变换不同颜色的色带，多种 颜色的点阵组合形成了彩色图案或文字。
图7-5 针式打印机走纸传动机构
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7.1.2 针式打印机的结构
• 2.电路部分 • 电路部分包括接口电路、状态检测电路、主控计算机、打印
针驱动电路、步进电动机驱动电路、操作面板与状态指示电 路和电源7个部分，如图7-6所示。
图7-6 针式打印机组成原理图
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图7-7 针式打印机P和PT学计习算交流机之间通信接口
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• 2）状态检测电路
• 为了保证打印机的正常运行和打印质量，针式打印机通常用多个传 感器来检测打印头的初始位置、是否缺纸、打印头是否过热、打印 纸的薄厚等。
• （1）打印头初始位置检测电路。打印机在打印过程中，打印头需 要一个参考位置来确定字符的位置，该参考位置称为初始位置，位 于打印头运行的左侧极限位置。如图7-8所示为LQ-1600K的打印头 初始位置检测电路，它采用对射式光电传感器。当打印头移动到左 侧时，打印头上的一块片状物挡住光线，光敏三极管截止，输出为 高电平，控制器接收到该信号后，确定出初始位置，开始一行的打
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图7-1 针式打印机击打原理图
如图7-2所示为一个9针打印头在打印一个“5”和“A”字符时9根打印针的动作情
况，每一根打印针需要用一个驱动线圈，当线圈通电时，实现击打，所以在打印
“5”的第1列时，数据为111001000，第5列时为101000000，第9列时为100111000。