《机电一体化技术》PPT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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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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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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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
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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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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。
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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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12
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
《机电一体化技术》PPT课件
智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、
生理学和混沌动力学等新思想、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。
2021/6/10
33
1.7 机电一体化的发展趋势
2 模块化
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。这需要制定各项标准， 以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突， 近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以 通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产 品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论 是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产 机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化 企业带来美好的前程。
3. 可编程序控制器、”电力电子“等的发展为”机 电一体化“提供了坚强基础。
4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使” 机电一体化“跃上新台阶。
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1.3 机电一体化系统的构成
CNC
位置,速 度反馈
位置,速度 检测单元
电机
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数控机床伺服系统组成
机械 部件
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1.3 机电一体化系统的构成
品设计和制造中存在的各种问题后，即可投入大
批量生产。
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1.6 机电一体化对机械工业的影响
1 提高性能、扩展功能
今日的数控机床充分发挥计算机的威力，运用 时间序列分析和精度创成等理论建立数学模型。 已有可能实时预报包括随机误差在内的机床误 差，然后自动校正，从而达到前所未有的精度。 采用对阻尼进行预报，一旦接近临界值时就自动 调整切削用量，这又可能出现永不颤振的机床， 保证很高的生产率和良好的加工表面。
《机电一体化技术》课件
伺服系统
总结词
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的重要部 分。
详细描述
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的关键部 分之一，它能够根据控制信号调整执行机构的运动轨 迹和位置，实现高精度的位置控制和速度控制。伺服 系统通常由伺服电机、伺服驱动器和控制器等组成， 具有快速响应、高精度和高稳定性的特点。在机电一 体化系统中，伺服系统广泛应用于各种需要精确控制 的场合，如数控机床、机器人、自动化生产线等。
01
机电一体化技术的 未来展望
人工智能与机电一体化的结合
01
人工智能技术为机电一体化系统提供智能化决策和 控制能力，提高系统的自主性和适应性。
02
人工智能技术可以用于优化机电一体化系统的设计 和生产过程，提高生产效率和产品质量。
03
人工智能技术还可以用于故障诊断和预测，提高机 电一体化系统的可靠性和安全性。
位、稳定运行以及节能降耗等目标。
系统总体技术
总结词
系统总体技术是实现机电一体化系统整体协 调和优化的关键，涉及系统总体设计、集成 与优化等方面的技术。
详细描述
在机电一体化系统中，系统总体技术主要用 于对系统的各个组成部分进行整体协调和优 化，以达到最佳的性能和效果。它涉及到系 统总体设计、模块化设计、可维护性设计、 可靠性设计等方面。通过系统总体技术，可 以实现系统的整体优化和协调，提高系统的
机电一体化技术的应用领域
总结词：机电一体化技术在许多领域都有广泛的应用 ，如数控机床、自动化生产线、机器人、智能家居等 。
详细描述：在制造业中，数控机床是机电一体化技术的 典型应用，通过引入计算机数控系统，实现了高精度、 高效率的加工。在自动化生产线中，机电一体化技术用 于实现生产流程的自动化和智能化，提高了生产效率和 产品质量。此外，机器人技术也是机电一体化技术的应 用之一，可用于工业生产中的搬运、装配、检测等环节 ，提高了生产效率和降低了人工成本。在智能家居领域 ，机电一体化技术可以实现家居设备的智能化控制和管 理，提高生活品质和便利性。
《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(全套411页PPT课件)
1.3 機電一體化的發展概況
1.3.1國內外機電一體化發展狀況 • 機電一體化技術的發展大體上可分為三個階段。 • 20世紀60年代以前為第一階段，也可稱其為“萌
芽階段”。 • 70年代至80年代為第二階段。稱其為“蓬勃發展
階段”。 • 從上世紀90年代後期開始為第三階段，稱其為
“智能化階段”，機電一體化技術向智能化新階 段邁進。
1.1 機電一體化的基本概念
• 1.1.1機電一體化系統的功能構成及定義 “ 機電一體化”一詞(Mecharonics)在20世紀 70年代起源於日本。它取英語Mechanics(機 械學)的前半部和Electronics（電子學）的後 半部分拼成一個新詞，即機械電子學或機 電一體化。
1、機電一體化的定義：
5．機電一體化的特點
• 1）、體積小、重量輕； • 2）、速度快、精度高； • 3）、可靠性高； • 4）、柔性好（由於可編程，容易增加新的
功能具有很好的擴展性）。
6．機電一體化系統的組成
• 機電一體化系統由資訊處理與控制部分（計 算機）、能源（動力源）與執行元件（如電 動機）部分、機械本體（機構）、檢測部分 （感測器）等四個子系統組成。
按照指令將電信號轉換成流體或機械能， 驅動機械部分進行運動。執行裝置可分為 電動、液壓和氣動執行裝置三大類。 • 電動執行裝置：各種電機； • 液壓執行裝置：液壓油缸、液壓馬達； • 氣動執行裝置：氣缸、氣動馬達。
（3）、感測器（檢測要素）
• 將被測對象的狀態、性質等轉化為一定的 物理量或者化學量的裝置。近年來傳感器 幾乎都是將被測量轉換為電信號，主要用 於回饋控制。
• 因此，系統必須具有以下三大“目的功能”： 變換(加工、處理)功能、傳遞(移動、輸送)功
机电一体化技术全套课件
（2）放大。 在两个信号强度相差悬殊的环节间,经 接口放大,达到能量的匹配。
（3）耦合。 变换和放大后的信号在各环节间能可
靠、快速、准确地交换,必须遵循一致的时序、信号格 式和逻辑规范。接口具有保证信息的逻辑控制功能,使
信息按规定模式进行传递。
（4）能量转换。其执行元件包含了执行器和驱动 器。该转换涉及到不同类型能量间的最优转换方法与 原理。
力,驱动各执行机构完成各种动作和功能。
3. 传感测试部分
传感测试部分的功能是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,生成相应的
可识别信号 , 传输到信息处理单元 , 经过分析、处理后 产生相应的控制信息。这一功能一般由专门的传感器 及转换电路完成。
4.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
1.1.2
机电一体化系统的基本组成要素
一个典型的机电一体化系统应包含以下几个基本
要素： 机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感
测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归 纳为： 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； 这些组成要素内
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。 机电一体化系统的组成要素及功能如图1-1所示。
由于机电一体化技术对现代工业和技术的发展具 有巨大的推动力,因此世界各国均将其作为工业技术发
展的重要战略之一。
机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机 床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造 系统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、 管理集于一体的计算机集成制造系统（CIMS）。 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,机电 一体化的发展依赖于其他相关技术的发展。
机电一体化机械技术课件
详细描述
随着科技的不断进步，新型材料如碳纤维复合材料、陶瓷材料等在机电一体化领域的应用越来越广泛。这些新材 料具有轻质、高强度、抗腐蚀等优点，能够大幅度提高机械设备的性能和效率，同时还能降低能耗和减少环境污 染。
新技术在机电一体化中的应用
总结词
新技术的引入能够提升机电一体化的技术水平和应用领域，如物联网、云计算、大数据 等。
机电一体化机械技术 课件
目录
CONTENTS
• 机电一体化概述 • 机械技术基础 • 机电一体化系统设计 • 机电一体化控制技术 • 机电一体化系统实例分析 • 机电一体化未来发展展望
01 机电一体化概述
机电一体化的定义
总结词：综合应用
详细描述：机电一体化是将机械技术与电子技术、信息技术和控制技术等有机融 合，实现机械系统的智能化、高效化和自动化的综合应用技术。
详细描述
随着物联网、云计算、大数据等新技术的快速发展，机电一体化技术的应用领域得到了 极大的拓展。通过将这些技术与机电一体化相结合，可以实现远程监控、数据分析、智 能控制等功能，提高机械设备的运行效率和安全性，同时也为各行业的发展提供了新的
机遇和挑战。
人工智能与机电一体化的融合发展
总结词
人工智能与机电一体化的融合是未来发展的 重要趋势，将推动机械设备的智能化和自主 化。
详细描述
机械制造技术包括机械加工、机 床、刀具、夹具等方面的知识， 以及先进的制造模式和智能制造 技术的应用。
机械自动化技术
总结词
机械自动化技术是提高机电一体化产 品性能和生产效率的重要手段，它涉 及到自动化控制、传感器和执行器等 技术。
详细描述
机械自动化技术包括自动化控制原理 、传感器技术、执行器技术、机器人 技术等方面的知识，以及现代工业自 动化系统的应用和设计。
机电一体化技术 ppt课件
第五章 机电一体化技术
1. 定义
“机电一体化”(mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本。它取英文单词mechanics(机械学)的前半部分和 electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学 或机电一体化。
机电一体化主要涉及的相关技术：
机械技术
传感器技术
计算机与信 息处理技术
➢ 在这些新技术的基础上，为多品种、中小批量生产的需要而 兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术 具体应用的柔性制造系统 (FMS)、柔性制造单元 (FMC)和柔性 制造自动线(FML)等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System，FMS)最具代表性。
应用实例一：机器人用于零件重新排列
应用实例二：机器人用于装配
应用实例二：机器人用于装配
装配过程 动画.wmv
应用实例三：机器人用于喷涂油漆
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例五：机器人用于机床上下料
机床上下料过程 动画.wmv
应用实例六：机器人用于柔性制造系统
对老弱病残护理等。
工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人， 是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。 工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在 汽车和电子生产线上大量使用。
机器人用于焊接车身
五轴机器人手臂在三维空间的运动区域
五轴机器人坐标系 （世界坐标系、工具坐标系）
机电一体化技术
接口技术
伺服驱动技术
自动控制技术
2. 机电一体化系统的组成要素
1. 定义
“机电一体化”(mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本。它取英文单词mechanics(机械学)的前半部分和 electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学 或机电一体化。
机电一体化主要涉及的相关技术：
机械技术
传感器技术
计算机与信 息处理技术
➢ 在这些新技术的基础上，为多品种、中小批量生产的需要而 兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术 具体应用的柔性制造系统 (FMS)、柔性制造单元 (FMC)和柔性 制造自动线(FML)等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System，FMS)最具代表性。
应用实例一：机器人用于零件重新排列
应用实例二：机器人用于装配
应用实例二：机器人用于装配
装配过程 动画.wmv
应用实例三：机器人用于喷涂油漆
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例五：机器人用于机床上下料
机床上下料过程 动画.wmv
应用实例六：机器人用于柔性制造系统
对老弱病残护理等。
工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人， 是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。 工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在 汽车和电子生产线上大量使用。
机器人用于焊接车身
五轴机器人手臂在三维空间的运动区域
五轴机器人坐标系 （世界坐标系、工具坐标系）
机电一体化技术
接口技术
伺服驱动技术
自动控制技术
2. 机电一体化系统的组成要素
《机电一体化》PPT课件
二、物流系统组成及工作原理
运动控制分析举例
堆垛机：堆垛机的零位：出库口，升降台位于最
下位置，作业结束后堆垛机回零位（零位限位开关）。
列认址：在巷道货架底部与每个货格相对应都安装有
一个固定的认址片，在堆垛机底部安装有光电开关随 堆垛机一起运动，每经过一个货格，向控制器发出一 个脉冲；层认址类似。到目的货格的前一个货格时开 始减速，堆垛机到达目标货位后检测目标货位是否空，
步进电机
五、相关知识简介—步进电机控制
环形分配表：
0 1 2 3 4 5
16进制
五、相关知识简介—步进电机控制
软件环形分配器控制流程框图 软件环形分配器：单片机和PLC 中通过定时功能实现脉冲分配；再 通过光电隔离、功率放大实现电机 驱动。
六、参考资料
1. 机电一体化系统设计课程设计指导书 2. 机电一体化原理及应用 3. 自动化立体仓库设计（刘昌祺主编） 4. 现代生产物流作业系统中PLC运动控制技术的应用 5. 电气制图与读图 6. 电工读图 7. 常用自动化控制器手册 8. 电气控制与PLC 9. 单片机在控制系统中的应用 10. 运动控制器与专用控制系统解决方案 11. GT系列运动控制器编程手册 12. GT系列运动控制器用户手册 13. SIMENS S7-200可编程序控制器系统手册 14. 欧姆龙变频器说明书 15. 步进电机说明书
三、具体要求—说明书
1. 说明书用16开纸书写或打印。说明书、任务书及相关图 装于资料袋并贴上标签。
2. 说明书字数8000~10000字。
3. 说明书的内容一般应包括（供参考）： 目录
第一章 机电一体化技术的发展及其所带来的影响
第二章 课程设计的目的和要求 第三章 控制系统硬件设计
机电一体化技术ppt课件(完整版)
1. 4机电一体化系统的设计
1 .4.5机电一体化系统的设计流程 各种机电一体化系统的研究、开发、生产
及销售的过程各有其自身特点，归纳其基本规 律，机电一体化系统的设计流程如图1-6所示。
目录
第1章概论 1. 1机电一体化的定义 1. 2机电一体化系统的基本构成 1. 3机电一体化相关技术 1.4机电一体化系统的设计 1.5机电一体化技术的发展历程和发展趋势
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第2章机械技术 2.1概述 2.2机械传动 2.3支承部件 2.4导轨副
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第3章自动化控制技术 3. 1自动控制技术概述 3. 2 PID控制技术 3 .3模糊控制理沦 3 .4计算机控制系统 3. 5先进控制方法简介
取代法就是用电气控制取代原系统中机械 控制机构。这种方法就是改造旧产品开发新产 品或对原系统进行技术改造常用的方法。如用 电气调速控制系统取代机械式变速机构，用可 编程序控制器取代机械凸轮控制机构、中间继 电器等。这不但大大简化了机械结构和电气控 制，而且提高了系统的性能和质量。这种方法 是改造传统机械产品的常用方法。
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1. 4机电一体化系统的设计
1 .4. 2机电一体化系统开发的类型 1.开发性设计 开发性设计是一种独创性的设计方式，在 没有参考样板的情况下，通过抽象思维和理沦 分析，依据产品性能和质量要求设计出系统原 理和制造工艺。开发性设计属于产品发明专利 范畴。最初的电视机和录像机、中国的“神舟 一七号”航天飞机都属于开发性设计。 2.适应性设计 适应性设计是在参考同类产品上一的页基下础一上页 ，返回 主要原理和设计方案保持不变的情况下，通过
1. 4机电一体化系统的设计
1 .4. 4机电一体化系统设计 所谓的系统设计，就是用系统思维综合运
机电一体化机械技术PPT课件
n
KT min J es
3.52104 rad / s 953rad / s 0.1
第19页/共40页
四、传动精度 由于传动件之间的间隙和传动件的安装及制造误差而引起两种误差，称为传
动误差和回程误差。传动链的传动误差和回程误差会影响系统的精度和稳定性。 它们对系统性能的影响随其在系统中的位置的不同而不同。
n
K0min m
2.38108 rad / s 630rad / s 600
由例2.1知，电动机轴上的系统总转动惯量
J 4.37 103 kg m2
则折算到丝杠轴上的系统总转动惯量为：
Jes Ji2 4.37 103 4.82 kg m2 0.1kg m2
忽略电动机轴和齿轮轴的扭转变形，系统扭转振动的最小固有频率为：
好、适用范围广、可实现大功率或者高精度传动，效率高、传动平稳，不易实 现大传动比、体积较大。
图2.5 齿轮传动机构
第23页/共40页
（2）蜗轮蜗杆传动 其特点是传动比大、输出轴与输入轴垂直、结构紧凑、可反向自锁，传
动效率低。
图2.6 蜗轮蜗杆传动机构
第24页/共40页
（3）同步齿型带传动 同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步齿型带传动由于
第11页/共40页
2、刚度的计算 （1）拉压刚度计算 丝杠螺母机构的拉压刚度是由丝杠机构的拉压刚度
丝杠螺母见的接触刚度
KN 及丝杠轴承的支承
KL 、 KB
三部分组成。 ①一端轴向支承的丝杠，其拉压刚度为：
d2E
KL = 4l
式中： d ——丝杠的中径，
m
—E—材料的拉压弹性模量，
l——受力点40页
（1）计算丝杠螺母系统的刚度
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电子控制单元
参数变 化信息
检测传 感部分
控制 信息
能量 执行器
检测 参数
驱 动 力
机械本体
动力源
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1.3 机电一体化系统的构成
1、机械本体 机身、框架、机械联接等产品支持机构，
实现构造功能。
要求：可靠、小型、美观
2、能源 提供能量，转换成需要的形式，实现动力
功能。
要求：效率高、可靠性好
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 5、机械技术
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
性等。
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1.4 共性关键技术
6、系统总体技术 系统总体技术是一种从整体目标出发，用
系统工程的观点和方法，将系统各个功能模 块有机的结合起来，以实现整体最优。其重 要内容为接口技术。接口包括电气接口、机 械接口、人机接口
③ 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取 得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。 这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐 渐形成完整的科学体系。
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1.2 发展概况
1. 数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的 第一页。
2. 微电子技术为“机电一体化‘’带来勃勃生机。
机电一体化不是机械
与电子简单的叠加，而
机
是在信息论、控制论和
械 学
系统论的基础上建立起
来的应用技术
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电子学 机电一 体化
信息科学
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1.1 基本概念
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。
典型的机电一体化产品(系统)有：数控 机床、机器人、汽车电子化产品、智能化 仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM 系统等。
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1.4 共性关键技术
1 检测传感技术 2 信息处理技术 3 自动控制技术 4 伺服驱动技术 5 机械技术 6 系统总体技术
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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。
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1.5 机电一体化系统设计
二、总体方案设计
1．产品方案构思 产品方案构思完成后，以方案图的形式将设计方
案表达出来。方案图应尽可能简洁明了，反映机 电一体化系统各组成部分的相互关系，同时应便 于后面的修改。
机电一体化技术
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1
第一章 概论
1.1 机电一体化基本概念 1.2 机电一体化发展概况 1.3 机电一体化系统的构成 1.4 机电一体化共性关键技术 1.5 机电一体化系统设计 1.6 机电一体化对机械工业的影响 1.7 机电一体化的概念
机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技 术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统 工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最 佳化的一门新科学技术。
持。
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1.2 发展概况
3.90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段”
① 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也 在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电 一体化等新分支；
② 对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电 一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。
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1.4 共性关键技术
2、信息处理技术 主要完成信息的交换、存取、运算、判断和
决策等.其主要工具是计算机。
传感 A/ 计算 D 执行装
器
D机
/A 置
3、控制技术
关于软件方面的技术，主要以控制理论为
指导，对控制系统设计、仿真、现场调试、可
靠运行等。
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1.4 共性关键技术
4、伺服驱动技术 研究对象：执行元件及其驱动装置
3. 可编程序控制器、”电力电子“等的发展为”机 电一体化“提供了坚强基础。
4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使” 机电一体化“跃上新台阶。
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1.3 机电一体化系统的构成
CNC
位置,速 度反馈
位置,速度 检测单元
电机
数控机床伺服系统组成
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机械 部件
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1.3 机电一体化系统的构成
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1.3 机电一体化系统的构成
3、检测传感装置 检测产品内部状态和外部环境，实现计测 功能。 要求：体积小、精度高、抗干扰
4、电子控制单元 处理、运算、决策，实现控制功能。 要求：高可靠性、柔性、智能化
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1.3 机电一体化系统的构成 5、执行机构
包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成 要求的动作，实现主功能。 要求：高性能、高精度、高效率
2. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶”
计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体
化的发展奠定了技术基础这个时期的特点是：
①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世 纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；
②机电一体化技术和产品得到了极大发展；
③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支
机电一体化中包含的关键技术在第四节 中详细介绍。
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4
数 控 铣 床
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5
数控车床 精选PPT
6
焊接机器人
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7
汽车防抱死系统(ABS)
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1.2 发展概况
1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段”
工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结 合，以提高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相对 落后，使得机械与电子的结合还没有得到广泛的应用。
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1.5 机电一体化系统设计
一、市场调研 二、总体方案设计 三、详细设计 四、样机试制与试验 五、小批量生产 六、大批量生产
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1.5 机电一体化系统设计
一、市场调研
市场调研包括市场调查和市场预测。所谓 市场调查就是运用科学的方法，系统地、全面 地收集所设计产品市场需求和经销方面的情况 和资料，分析研究产品在供需双方之间进行转 移的状况和趋势，而市场预测就是在市场调查 的基础上，运用科学方法和手段，根据历史资 料和现状，通过定性的经验分析或定量的科学 计算，对市场未来的不确定因素和条件做出预 计、测算和判断，为产品的方案设计提供依据。