机电一体化技术基础 第一章
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机电一体化技术基础 第一章
机电一体化技术基础 第一章
绪论
预备知识
（1）具有电路分析、电子技术的基本知识； （2）具有机械基础、机械加工、机械设计的基础知识； （3）具有常用机电设备、机电产品结构、工作原理的知识； （4）具有常用机电一体化系统安装、使用、维护的基本知识； （5）具有设计中等复杂程度的机电一体化系统的基本知识；
发 展 高速化、精密化、高效率、高可靠性、智能化、轻量化、 方 微型化 向
绪论
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据 的传统方法不同，它是以计算机为手段，其设计步骤通常如下：设计 预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→ 选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、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→ 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
机电一体化产品和系统分类：
绪论
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
汽车自动装配生产线
绪论
纸箱包装生产线
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
立体车库
绪论
健身器材
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
全 自 动 洗 衣 机
绪论
预备知识
（1）具有电路分析、电子技术的基本知识； （2）具有机械基础、机械加工、机械设计的基础知识； （3）具有常用机电设备、机电产品结构、工作原理的知识； （4）具有常用机电一体化系统安装、使用、维护的基本知识； （5）具有设计中等复杂程度的机电一体化系统的基本知识；
发 展 高速化、精密化、高效率、高可靠性、智能化、轻量化、 方 微型化 向
绪论
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据 的传统方法不同，它是以计算机为手段，其设计步骤通常如下：设计 预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→ 选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、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→ 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
机电一体化产品和系统分类：
绪论
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
汽车自动装配生产线
绪论
纸箱包装生产线
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
立体车库
绪论
健身器材
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
全 自 动 洗 衣 机
第一章 概论-机电一体化
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。
第六节 机电一体化设计及其工程路线
机电一体化设计突出体现在两个方面：一方面，当 产品的某一功能单靠某一种技术无法 实现时，必须进 行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体化设计百度文库 另一方面，当产品某一功能的实现有多种可行的技术方 案时，也必须应用机电了体化技术对各种技术方案进行 分析和评价，选择最优的技术方案。因此，机电一体化 设计必须充分考虑各种技术方案的等效性、互补性及可 比性。
3．机电融合型产品：主要特征是根据产品的功能 和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特定 用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等功 能，因而使产品结构更加紧凑、设计更灵活、成本进 一步降低。传真机、复印机、摄象机、磁盘驱动器、 CNC数控机床等都是这一类机电一体产品。
其中，机电一体化产品分类概况表1-1
第一章 概论
❖ 第一节 机电一体化基本概念 ❖ 第二节 机电一体化发展概况 ❖ 第三节 机电一体化产品的构成 ❖ 第四节 机电一体化产品的分类 ❖ 第五节 机电一体化共性关键技术 ❖ 第六节 机电一体化设计及其工程路线
第一节 机电一体化基本概念
❖ “机电一体化”一词的英文是“Mechatronics”, 是 20 世 纪 70 年 代 初 由 日 本 首 先 提 出 的 ， 它 是 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。 ❖ 国内也称为“机械电子学”。
第六节 机电一体化设计及其工程路线
机电一体化设计突出体现在两个方面：一方面，当 产品的某一功能单靠某一种技术无法 实现时，必须进 行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体化设计百度文库 另一方面，当产品某一功能的实现有多种可行的技术方 案时，也必须应用机电了体化技术对各种技术方案进行 分析和评价，选择最优的技术方案。因此，机电一体化 设计必须充分考虑各种技术方案的等效性、互补性及可 比性。
3．机电融合型产品：主要特征是根据产品的功能 和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特定 用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等功 能，因而使产品结构更加紧凑、设计更灵活、成本进 一步降低。传真机、复印机、摄象机、磁盘驱动器、 CNC数控机床等都是这一类机电一体产品。
其中，机电一体化产品分类概况表1-1
第一章 概论
❖ 第一节 机电一体化基本概念 ❖ 第二节 机电一体化发展概况 ❖ 第三节 机电一体化产品的构成 ❖ 第四节 机电一体化产品的分类 ❖ 第五节 机电一体化共性关键技术 ❖ 第六节 机电一体化设计及其工程路线
第一节 机电一体化基本概念
❖ “机电一体化”一词的英文是“Mechatronics”, 是 20 世 纪 70 年 代 初 由 日 本 首 先 提 出 的 ， 它 是 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。 ❖ 国内也称为“机械电子学”。
[工学]机电一体化教案与PPT
![[工学]机电一体化教案与PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/28c96d0ff111f18583d05aad.png)
电子学
机
械 机电一
学
体化
• 两个显著特征： １）系统的科学性 ２）学科综合性和技术集成性
信息科学
第1章 引论
• 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： 加工制造业：数控机床、机器人 家用电器：洗衣机 航空航天设备：雷达、飞船 医疗仪器设备：CT、分析仪 汽车业： 其他：、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。
第1章 引论
第1章 引论
1.1 概述 1.2 机电一体化系统的设计 1.3 机电一体化的发展趋势
第1章 引论
1.1
1.1.1 引言 机电一体化技术是20世纪60年代后在传统的机械技术
基础上，随着电子技术、计算机技术，特别是自动控制技术、 信息技术及系统工程技术等的迅速发展而发展起来的一门新 技术。
5、控制及信息处理单元 处理、运算、决策，实现控制功能 要求：高可靠性、柔性、智能化
第1章 引论
图1-1 (a） 机电一体化系统的组成要素; (b） 机电一体化系统的功能
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 遵循四大原则：接口耦合、能量传递、信息传递、运动传递
第1章 引论
6、接口耦合与能量转换 （1）变换：通过接口完成信息或能量的统一的过程。
第1章 引论
2025江苏中职职教高考《机电一体化-电工技术基础》讲义知识考点复习资料
江苏职教高考
机电一体化类（电工技术基础）
课程知识框架
电子电工
机械基础30%
电工技术基础35%
液压与气动10%
机械制图10%
电子技术基础15%
考试大纲：考查目标
第二部分《电工技术基础》
1.电路的基本概念
2.简单直流电路
3.复杂直流电路
4.电容和电容器
5.磁场和磁路
6.电磁感应
7.正弦交流电路的基本概念8.正弦交流电路9.三相正弦交流电路
10.变压器11.电机与控制12.非正弦周期电路13.过渡过程
第五部分《电子技术基础》
一、模拟电路部分
二、数字电路部分
第二部分《电工技术基础》
第一章电路的基本概念
本章重难点分析
一、了解电路的组成以及作用
二、理解电路的基本物理量的概念及其单位
三、熟练掌握电动势、电流、电压的参考方向和数值正负的意义
四、理解电功和电功率的概念，掌握电功、电功率和焦耳定律的计算
五、理解电阻的概念和电阻与温度的关系，熟练掌握电阻定律。
六、了解电气设备额定值的意义。
一、电路的基本组成
电路是为实现某种应用目的，由若干电气设备或器件按一定方式用导线联接而成的电流通路。
手电筒电路电风扇电路
电路的组成
电路由电源、负载、控制装置及导线组成。
电源是把其他形式的能量转换为电能的装置。
负载是消耗电能的装置，也称为用电器。负载的作用是把电能转换为其他形式的能量。
控制装置及导线用于连接电源和负载，使它们构成电流的通路，把电源的能量输送给负载，并根据需要控制电路的通、断。
保护装置保证电路的安全运行。
二、电路的基本功能
电路的功能
（1）电力系统中：电路可以实现电能的传输、分配和转换。
（2）电子技术中：电路可以实现电信号的传递、存储和处理。
第1章 机电一体化的基本概念
第一章机电一体化的基本概念
1、机电一体化最本质的特征仍然是机械系统，其最主要功能仍然是进行机械能和其他形式
的能的互换。
2、机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术并将
机械装置和电子设备以及相关软件有机结合而形成的系统总成。
3、机电一体化系统的基本要素：机械本体、动力单元、传感检测单元、执行单元、驱动单
元、控制与信息处理单元和接口。
4、接口的基本功能主要有三个：变换、放大和传递。
5、以下产品有哪些是机电一体化产品？A、机械表 B、电子表 C、电报机 D、自动对焦照
相机
6、机电一体化的相关技术：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。
7、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。
8、自动控制技术包括高精度定位、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、
检索等自动控制技术。
9、机电一体化的发展趋势, 在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展，在功
能上向小型化、轻型化、多功能方向发展，在层次上向系统化、复合集成的方向发展。
10、机电一体化产品（系统）的分类：数控机械类、电子设备类、机电结合类、电液伺
服类、信息控制类。
11、现有的柔性制造系统大致有三种类型：（1）专用型、（2）监视型、（3）随机任务型。
12、柔性制造系统主要由计算机、数控机床、机器人、托盘、自动搬运小车和自动仓库
等组成。以电子计算机为核心，由加工中心、机器人和自动仓库共同构成一组机电一体化系统。
13、柔性制造系统三大部分：（1）加工系统、（2）物流系统、（3）信息流系统。
第1章 机电一体化
二、机电一体化的基本概念
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
机电一体化：将多种技术融合为一体的产物 或者是将多种技术柔和地融合在一起的一门 综合学科。
微电子技术 （半导体技术、计 算机技术）
机械技术 （机械学、机构学）
机电一体化 技术领域
“机电一体化”也就是机械技术、微电子技术相互交叉、融 合的产物。
流和交流伺服电动机将大量应用于机电一体化系统。
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
6、控制与信息处理单元
控制与信息处理单元是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、 储存、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。控制与信息处理单元一般 由计算机、可编程控制器、数控装置以及逻辑电路等组成。
4、执行单元 执行单元的功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。
执行单元是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等方式将输
入的各种形式的能量转换为机械能。根据机电一体化系统的匹 配性要求，需要考虑改善执行机构的工作性能，如提高刚性， 减轻重量，实现组件化、标准化和系列化，以提高系统整体工 作可靠性等。
产品技术性能、水平和功能的提高，机械本体需在机械结构、
可靠、节能、小型、轻量、美观等要求。
机电一体化第一章概论
理的功能。 控制功能： 对整个系统进行控制，使系统正常运转以实施
“目的功能”。 构造功能 ：使构成系统的子系统及元、部件维持所
定的时间和空间上的相互关系所必需的 功能
机电一体化第一章概论
16
机电一体化系统的五种内部功能
机电一体化第一章概论
17
机电一体化系统（产品）的 内部功能
主功能 动力功能 控制功能 构造功能 计测功能
第一章 概 论
第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命 第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 第三节 机电一体化系统构成要素及功能构成 第四节 机电一体化系统构成要素之间的连接 第五节 机电一体化系统的评价 第六节 机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 第七节 机电一体化系统的设计流程 第八节 机电一体化工程与系统工程 第九节 机电一体化系统的设计程序、准则与规律 第十节 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法
机电一体化第一章概论
20
构成要素之相互联系
机电一体化第一章概论
21
广义的接口功能有 两种
（一） 变换、调整功能 （二 ） 输入／输出功能
1) 零接口 2) 无源接口 3) 有源接口 4) 智能接口
机电一体化第一章概论
22
根据接口的变换、调整功能，可将接口 分成以下四种：
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。
“目的功能”。 构造功能 ：使构成系统的子系统及元、部件维持所
定的时间和空间上的相互关系所必需的 功能
机电一体化第一章概论
16
机电一体化系统的五种内部功能
机电一体化第一章概论
17
机电一体化系统（产品）的 内部功能
主功能 动力功能 控制功能 构造功能 计测功能
第一章 概 论
第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命 第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 第三节 机电一体化系统构成要素及功能构成 第四节 机电一体化系统构成要素之间的连接 第五节 机电一体化系统的评价 第六节 机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 第七节 机电一体化系统的设计流程 第八节 机电一体化工程与系统工程 第九节 机电一体化系统的设计程序、准则与规律 第十节 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法
机电一体化第一章概论
20
构成要素之相互联系
机电一体化第一章概论
21
广义的接口功能有 两种
（一） 变换、调整功能 （二 ） 输入／输出功能
1) 零接口 2) 无源接口 3) 有源接口 4) 智能接口
机电一体化第一章概论
22
根据接口的变换、调整功能，可将接口 分成以下四种：
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。
机电一体化基础课件第1章教材
• 传统机电技术的操作控制大都以基于电磁学原理的各种电 器（如继电器、接触器等）来实现，在设计过程中不考虑 或很少考虑彼此之间的内在联系。机械本体和电气驱动界 限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件。机电一体化技 术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电 子器件的相互作用和影响，整个装置包括软件在内，具有 很好的灵活性。
• 2．机电一体化技术与并行工程的区别 • 机电一体化技术将机械、微电子、计算机、控制和电子技
术在设计、制造、使用等各阶段有机结合在一起，十分注 意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程是将上述 各种技术尽量在各自范围内齐头并进，在不同技术的内部 进行设计制造，最后完成整体装置。 • 3．机电一体化技术与自动控制技术的区别 • 自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析 方法和自动控制系统的构造等。机电一体化技术是将自动 控制原理及方法作为重要支撑技术，将自动控制部件作为 重要控制部件。它应用自动控制原理和方法，对机电一体 化装置进行系统分析和性能估测，但机电一体化技术往往 强调的是机电一体化系统本身。
• 3．自动控制技术 • 自动控制技术范围很广，主要包括：经典控制理论和现代
控制理论。在此两类理论指导下对具体控制装置或控制系 统进行设计、设计后对系统进行仿真、现场调试、使系统 可靠地投入运行等。由于控制对象种类繁多，所以控制技 术的内容极其丰富，例如高精度定位控制、速度控制、自 适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等。由于计 算机的广泛应用，自动控制技术越来越多的与计算机控制 技术联系在一起，成为机电一体化中十分重要的关键技术。 • 4．伺服驱动技术 • 伺服驱动技术主要是执行系统和机构中的一些技术问题。 伺服驱动的动力类型包括电动、气动、液动。由微型计算 机通过接口输出信息至伺服驱动系统，再由伺服驱动器控 制它们的运动、带动工作机械作回转、直线以及其它各种 复杂的运动。伺服驱动技术是直接执行操作的技术，伺服 系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件。它对系 统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。常见
• 2．机电一体化技术与并行工程的区别 • 机电一体化技术将机械、微电子、计算机、控制和电子技
术在设计、制造、使用等各阶段有机结合在一起，十分注 意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程是将上述 各种技术尽量在各自范围内齐头并进，在不同技术的内部 进行设计制造，最后完成整体装置。 • 3．机电一体化技术与自动控制技术的区别 • 自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析 方法和自动控制系统的构造等。机电一体化技术是将自动 控制原理及方法作为重要支撑技术，将自动控制部件作为 重要控制部件。它应用自动控制原理和方法，对机电一体 化装置进行系统分析和性能估测，但机电一体化技术往往 强调的是机电一体化系统本身。
• 3．自动控制技术 • 自动控制技术范围很广，主要包括：经典控制理论和现代
控制理论。在此两类理论指导下对具体控制装置或控制系 统进行设计、设计后对系统进行仿真、现场调试、使系统 可靠地投入运行等。由于控制对象种类繁多，所以控制技 术的内容极其丰富，例如高精度定位控制、速度控制、自 适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等。由于计 算机的广泛应用，自动控制技术越来越多的与计算机控制 技术联系在一起，成为机电一体化中十分重要的关键技术。 • 4．伺服驱动技术 • 伺服驱动技术主要是执行系统和机构中的一些技术问题。 伺服驱动的动力类型包括电动、气动、液动。由微型计算 机通过接口输出信息至伺服驱动系统，再由伺服驱动器控 制它们的运动、带动工作机械作回转、直线以及其它各种 复杂的运动。伺服驱动技术是直接执行操作的技术，伺服 系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件。它对系 统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。常见
机电一体化基础知识File
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
1.3 机电一体化系统的构成
பைடு நூலகம்
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
1.3 机电一体化系统的构成
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。
1.4 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 器 A/ D 计算 机 D/ A 执行装 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。
机电一体化概述
实例介绍
印制线路板焊接质量图像检测装置 ③
机电一体化概述
实例介绍
印制线路板焊接质量图像检测装置 ④
运动控制卡 （PCI/ISA） 连接板
伺服电机 驱动器
机电一体化概述
实例介绍
印制线路板焊接质量图像检测装置 ⑤
运动控制卡（PCI/ISA）
机电一体化概述
实例介绍
集成电路芯线焊接机 ①
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。
1.3 机电一体化系统的构成
பைடு நூலகம்
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
1.3 机电一体化系统的构成
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。
1.4 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 器 A/ D 计算 机 D/ A 执行装 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。
机电一体化概述
实例介绍
印制线路板焊接质量图像检测装置 ③
机电一体化概述
实例介绍
印制线路板焊接质量图像检测装置 ④
运动控制卡 （PCI/ISA） 连接板
伺服电机 驱动器
机电一体化概述
实例介绍
印制线路板焊接质量图像检测装置 ⑤
运动控制卡（PCI/ISA）
机电一体化概述
实例介绍
集成电路芯线焊接机 ①
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。
《机电一体化技术》课程教案(第一章)范文
教案
2010～2011学年第一学期
主讲教师梁杰
课程名称机电一体化技术
课程类别专业必修课
学时及学分48学时3学分
授课班级机械07 机电方向
使用教材姜培刚《机电一体化系统设计》2003年9月第一版
系(院、部) 工程机械系教研室(实验室) 机械电子技术
课时授课计划
课次序号： 1
一、课题：1 绪论
1.1 概述
1.2 机电一体化的发展概况
1.3 机电一体化应用举例
1.4 机电一体化系统的构成
二、课型：课堂讲授
三、目的要求：通过该次课的学习，使学生了解机电一体化的定义、研究内容、产生与发展历程；了解机电一体化技术在日常生活、机械制造、汽车、工程机械等行业的应用情况；熟悉机电一体化系统的基本组成及每一部分的功能；了解本课程的学习内容与学习方法。
四、重点、难点：本次课的重点是机电一体化的应用、系统的基本组成及每一部分的功能。
五、教学方法及手段：采用多媒体教学结合板书。本次课的内容相对容易理解。在讲授的过程中，通过尽量多的应用实例使学生认识到机电一体化技术目前的普及程度及掌握该技术的重要性；提高学生学习本课程的兴趣，并加深对所讲授内容的理解。
六、参考资料：
1、张建民等编著《机电一体化系统设计》，高等教育出版社。
2、梁景凯、盖玉先主编《机电一体化技术与系统》，机械工业出版社，2006年11月第二版。
七、作业：1-1
八、授课记录：
九、授课效果分析：
通过大量的应用实例，活跃了课堂气氛，调动了学生的听课积极性，收到了较好的教学效果。
十、教学进程（教学内容、教学环节及时间分配等）
1、复习
2、导入课题：通过具体实例来说明现代工程机械等产品机电一体化技术的普及程度，掌握机电一体化技术的重要性。
机电一体化技术基础
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，只是形成 便携式而已，直到20多年前，才逐渐被电 脑所取代，在书写历史上打字机功不可没。
绪论
老式英文打字机
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 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 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 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 非击打输出设备。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分 对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态进 行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。 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。
绪论
三 坐 标 测 量 仪
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
绪论
农用机械
防爆机器人
1.4 现代机电一体化方法
机
提高精度
电
一
增强功能
体 化
提高生产效率
的
节约能源、降低能耗
绪论
老式英文打字机
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 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 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 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 非击打输出设备。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分 对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态进 行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。 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。
绪论
三 坐 标 测 量 仪
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
绪论
农用机械
防爆机器人
1.4 现代机电一体化方法
机
提高精度
电
一
增强功能
体 化
提高生产效率
的
节约能源、降低能耗
第1章 机电一体化概述
（新） 物质 能量 信息
输 入
检测功能
控制功能
输入控制 动力输入 （能量）
（信息）
人或其他系统
表1-1 不同主功能及输入的组合 主功能 输入-输出 组合实例
1 2 3
4 5 6 7 8 9
变换 传递 存储
变换 传递 存储 变换 传递 存储
物质 物质 物质
能量 能量 能量 信息 信息 信息
材料加工或处理机 交通运输机 自动化仓库、包装机
1.2
机电一体化系统的基本组成
• 机电一体化系统的五大功能：
主功能：系统的主要加工目的；
动力功能：给系统提供动力、能量 检测功能：测量监测系统运行情况 控制功能：控制调整系统的动作流程等 构造功能：提供系统支撑、传动等。
概括性质，对具体设计无实质性帮助
一、系统主功能及机电一体化系统的分类 1、系统主功能与工业三大要素间关系
4、机电一体化定义
日本 处于对机械发展新阶段的敏感，日本在1971年就提出一个 新的英文集成名词“Mechatronics” 可称为机械电子工程学。 机电一体化的定义在日本虽然是各种各样的，但对机电—体 化系统和单机柔性自动化来说，日本机械振兴协会经济研究所 在1981年提出的定义具有普遍性，即：“机电一体化这个词乃 我国通常译为机电一体
6、机电一体化技术与传统机械工程技 术的区别
机电一体化专业教学大纲
机电一体化专业教学大纲第一章课程简介
1.1 课程名称及学时分配
1.2 课程目标
1.3 教材及参考书目
1.4 考核方式及评分标准
第二章机电一体化基础
2.1 机械基础
2.2 电子技术基础
2.3 控制理论基础
2.4 传感器原理
第三章机电系统分析与设计
3.1 机电系统分析方法
3.2 机械设计基础
3.3 电气设计基础
3.4 控制系统设计基础
第四章先进机电技术
4.1 机器人技术
4.2 无人驾驶技术
4.3 三维打印技术
4.4 物联网技术
第五章实践教学
5.1 实验室教学
5.2 实习教学
5.3 毕业设计
第六章教学评估
6.1 课程评估
6.2 学生评估
6.3 教师评估
附录：机电一体化专业相关课程的培养目标、教学大纲及考核方式。
机电一体化技术基础第一章
机电一体化技术的发展历程
1
第二阶段
2
随着计算机和网络技术的发展，机电
系统逐渐实现了远程监控和智能调度，
提高了生产效率和资源利用率。
3
第一阶段
机电一体化技术从传统的简单控制系 统开始，逐步发展为具有分布式控制 和智能化功能的系统。
第三阶段
现代机电一体化技术已经发展到全面 集成的阶段，通过物联网和云计算等 技术的应用，实现了设备之间的无缝 连接和数据的共享与分析。
融合，实现更广泛的应用场景。
3
可持续发展
机电一体化技术将与能源管理和环境 保护相结合，实现可持续的工业生产。
总结和展望
通过本章的学习，我们深入了解了机电一体化技术的定义和背景，发展历程，基本原理，应用领域和优 势，以及未来的发展趋势。希望这些知识能够为您的工作和学习带来启发和帮助。
3 提高产品质量
4 增强灵活性
机电一体化技术实现了精确的运动控制和 自动化检测，提高了产品质量。
机电一体化技术提供了灵活的生产模式和 智能化的调度能力，适应不同生产需求。
机电一体化技术未来发展的趋势
1
人工智能应用
机电一体化技术将与人工智能相结合，
多领域融合
2
实现机器的智能化和自主学习。
机电一体化技术将与其他领域的技术
机器人技术
机电一体化技术与机器人技术 的结合，实现灵活高效的生产 线自动化。
机电一体化第一章
由此可见， 机电一体化技术实际上————是自动化技术发展的 一个阶段和必然产物。 是自动化领域中机械技术与电子技术有机结合而产生 的新技术。
第1章 引论
机电一体化是机械、电子、计算机和自动控制 等技术有机结合的一门复合技术，其产生与发展与 自动化技术的发展密切相关。 在工程技术和科学的发展过程中，自动化与自 动控制技术起着极其重要的作用。 自动控制最早、最典型的应用→航天、制导、 冶金、电力、化工、练油、轧钢。 进一步发展——现代机械制造、电子化机械产 品。
第1章 引论
机电一体化技术的理论基础（方法论）
系统工程、控制论和信息论是机电
一体化的理论基础，也
是机电一体化技术的 方法论
第1章 引论 第一只晶体管的诞生 1947年 集成电路 1959年 微处理芯片 70年代 微电子技术获得惊人的发展 intel 4004 1971 2000器件/片 时钟 1MHz
2．机电一体化系统的组成要素（2）
第1章 引论
1．4 机电一体化系统的共性关键技术
（精密）机械技术 计算机和信息处理技术 检测与传感技术 自动控制技术 伺服驱动技术 系统总体技术
第1章 引论
机电一体化系统的共性关键技术
第1章 引论
1. （精密）机械技术
机械技术是一门历史最久的应用技 术，是各个技术领域的基础，有一整套
目前、机电一体化技术、产品和系统已经渗透 到国民经济、社会生活的各个领域： 大的： 机械制造装备、汽车、石化装备、冶金装备、 航空航天、现代化武器 小的 ： 办公自动化设备、家用电器等 达到无孔不入的地步。
第1章 引论
机电一体化是机械、电子、计算机和自动控制 等技术有机结合的一门复合技术，其产生与发展与 自动化技术的发展密切相关。 在工程技术和科学的发展过程中，自动化与自 动控制技术起着极其重要的作用。 自动控制最早、最典型的应用→航天、制导、 冶金、电力、化工、练油、轧钢。 进一步发展——现代机械制造、电子化机械产 品。
第1章 引论
机电一体化技术的理论基础（方法论）
系统工程、控制论和信息论是机电
一体化的理论基础，也
是机电一体化技术的 方法论
第1章 引论 第一只晶体管的诞生 1947年 集成电路 1959年 微处理芯片 70年代 微电子技术获得惊人的发展 intel 4004 1971 2000器件/片 时钟 1MHz
2．机电一体化系统的组成要素（2）
第1章 引论
1．4 机电一体化系统的共性关键技术
（精密）机械技术 计算机和信息处理技术 检测与传感技术 自动控制技术 伺服驱动技术 系统总体技术
第1章 引论
机电一体化系统的共性关键技术
第1章 引论
1. （精密）机械技术
机械技术是一门历史最久的应用技 术，是各个技术领域的基础，有一整套
目前、机电一体化技术、产品和系统已经渗透 到国民经济、社会生活的各个领域： 大的： 机械制造装备、汽车、石化装备、冶金装备、 航空航天、现代化武器 小的 ： 办公自动化设备、家用电器等 达到无孔不入的地步。
机电一体化原理及应用第一章
思考题
1.
2. 3.
4.
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？ 机电一体化产品由哪五部分构成？ 机电一体化的技术构成是什么？ 我国煤矿机电一体化技术现状与前景？
1、功能 接收信息处理部分发出的指令，完成所需要的动作。 执行机构是运动部件，将输入的各种形式的能量转换为机械 能（如人的四肢）。 例如：自动洗衣机完成洗涤、脱水、烘干等 自动机床自动换刀、切削量、工作台换向或更 换等 火箭发射的自动点火、自动定向、分级等 完成这些操作虽然需要组成部分的协调工作，但最终是通 过执行机构来实现的，它直接和被控对象打交道，按照指令 准确、迅速、可靠地实现对被控对象的调整和控制。没有它 其它部分再好也等于零。
2、功能 构造系统的各子系统，零部件按照一定的空间和时间的关系 安置在一定的位置上，并保持特定的关系，形成最佳的匹配 方式。
3、机械本体的发展
机电一体化的产品众多，多层次，繁简各异，其机械本体有 的很简单，有的很复杂。 如电子表外壳、打印机外壳、支架、机床的床身，大型数控 支承体等。
因此机械本体总的发展趋势是： 结构简单、加工制造方便、通用性强。 当然，不怎么变，机械本体只会变更加合理，决不会消失。
§1 机电一体化的基本概念
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增强功能
提高生产效率
减轻劳动强度
简化结构、减轻重量
节约能源、降低能耗
提高安全性、可靠性
降低价格
增强柔性应用功能
发 展 方 向
高速化、精密化、高效率、高可靠性、智能化、轻量化、 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
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
据的传统方法不同，它是以计算机为手段，其设计步骤通常如下：
激光打印机
1.1 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称，它是以机械 学、电子学和信息科学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。
机电一体化的三重含义： 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 ； 是一个发展中的概念 ；
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分 对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态 进行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装臵（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。
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。 执行部分
传感检测技术 信息处理技术
自动控制技术 伺服传动技术 系统总体技术
机电一体 化技术
将被测量按比例转换为电量； 电信号的处理加工。 在快速、准确、可靠性等方面有 较高要求。
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术：
机械技术
信息处理技术 实现信息的交换、存取、
运算、判断和决策等处理过程， 与计算机技术密切相关。
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
调一致运动，主要功能包括：信息交换、信号放大、信号传递。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 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。
总体方 案设计
样机试 制与试 验
正常
生产
思考
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？
作业：
1、什么是机电一体化？
2、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素,它
们之间的组成关系是什么？
新奥迪Q3汽车生产线
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
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。 研究对象：执行元件及其驱动装臵 执行元件种类：电动、液压、气压 驱动装臵：各种电动机的驱动电源电路 控制与信息处理部分 是机电一体化系统的核心部分，完成对来自各传感器检测信号和 外部命令的集中、存储、分析和处理，并发出相应的控制信号。一般 由计算机、PLC、数控装臵、逻辑电路、A/D或D/A转换、I/O接口等 组成。
传感检测技术 信息处理技术
自动控制技术 伺服传动技术 系统总体技术
机电一体 化技术
主要包括电气伺服和液压伺服。
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术：
机械技术
系统总体技术 以整体的概念组织应用各
种相关技术，使整体系统实现 最佳化。
传感检测技术 信息处理技术
自动控制技术 伺服传动技术 系统总体技术
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
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。 主要功能包括：信息交换、信号放大、信号传递。接口包括电气 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
传感检测技术 信息处理技术
自动控制技术 伺服传动技术 系统总体技术
机电一体 化技术
控制、自适应控制和智能控制， 其与计算机技术的也有密切联
系。
1.3 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：
机械技术
伺服传动技术 是实现电信号到机械动作
的转化装臵或部件，决定了系 统动态性能、控制质量和功能，
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
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：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与接口部分。
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设 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、
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→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
机电一体化产品的开发过程： 市场 调研 详细 设计 小批 生产
机械本体(基础)
包括机械传动装臵和机械结构装臵，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臵在一定位臵上。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 等。
动力部分(能源部分)
按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现较小的 动力输入获得较大的功能输出。
老式英文打字机
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 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 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 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 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 非击打输出设备。 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 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 广泛应用。
传感检测技术 信息处理技术
自动控制技术 伺服传动技术 系统总体技术
机电一体 化技术
态性能方面有更高的要求。
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术：
机械技术
传感检测技术
是机电一体化系统的感觉器官， 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 低。研究内容包括：
传感检测技术 信息处理技术
自动控制技术 伺服传动技术 系统总体技术
机电一体 化技术
信息处理发展方向：提高 信息处理速度、可靠性和智能
化程度。
1.3 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：
机械技术
自动控制技术 其目的在于实现机电一体
化系统的目标最优化，主要包 括位臵控制、速度控制、最优
机电一体 化技术
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
生产类
航空航 天与国 防类
运输、 包装及 工程类
农林牧 渔类
机电一体 化产品和 系统
贮存销 售类
科研及 过程控 制类
社会服 务类 家庭实 用类
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
纸箱包装生产线
汽车自动装配生产线
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
健身器材
立体车库
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
全 自 动 洗 衣 机
三 坐 标 测 量 仪
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品和系统分类：
农用机械
防爆机器人
1.4 现代机电一体化方法
机 电 一 体 化 的 目 标 提高精度 改善操作性和实用性
难点: 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
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 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 是一个巧妙的书写工具。打出的字体规范 整洁，一目了然。键盘字母的排列也是独 具匠心的。当时将常用的字母臵于方便位 臵，不常用的字母臵于偏僻处。这种排列 方法直至今日电脑键盘仍然沿袭下来，可 见其合理性。 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 成便携式而已，直到20多年前，才逐渐被 电脑所取代，在书写历史上打字机功不可 没。
1.3 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：
机械技术
传感检测技术 信息处理技术
自动控制技术 伺服传动技术 系统总体技术
机电一体 化技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1.3 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：
机械技术
机械技术 机电一体化的基础，具有
结构简单、功能更强、性能优 越等特点，在刚度、精度和动
预备知识
（1）具有电路分析、电子技术的基本知识； （2）具有机械基础、机械加工、机械设计的基础知识； （3）具有常用机电设备、机电产品结构、工作原理的知识； （4）具有常用机电一体化系统安装、使用、维护的基本知识； （5）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
重点: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; 掌握机电一体化技术方向