机电一体化教案与PPT1
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机电一体化原理与应用PPT教程-第一章 绪论
Mechanics+Electronics
80年代，在日本首先被提出，
交叉学科，一门综合性学科
2、相关知识
机械技术
设计、 仿真
加工、制造、装配
微电子技术
电子技术
自动化技术 信息技术 传感器技术
计算机技术
硬件：微处理器技术 软件：汇编、C、C＋＋、VC
1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素
FMS构成：加工系统、物料运输系统、 控制系统
5、CIMS 定义1：计算机集成制造系统 （Computer Integrated Manufacturing System）是研究从定货到设计、制造、 检查、搬运、市场分配、计划决策、销 售经营等整个企业自动化的一种技术， 也是一种适于多品种、中小批量生产的 高效益、高柔性的智能制造系统。
2）工业发达国家数控机床发展
1.2.3 机器人技术
1、机器人发展三个阶段： 第一代：固定程序型机器人、重复型机 器人、示教再现机器人 第二代：自适应机器人和服务性机器人 第三代：智能机器人
2、工业机器人的构成 操作部分、主机部分、控制部分、检测 部分
3、机器人在各国的发展： 机器人技术在美国、英国、法国、苏联、 日本、中国的发展
1.2 现代制造业中的机电一体 化技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式 1.2.2 机床产业数控化 1.2.3 机器人技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式
1、MRPII 制造资源计划（manufacturing resource planning 简称MRPII）是基于物料需求计 划（Material Requirement Planning）扩 展而成的，它把生产、库存、采购、销 售、财务、成本等系统都联系起来，发 展成为一个覆盖企业全部生长资源的管 理信息系统。
80年代，在日本首先被提出，
交叉学科，一门综合性学科
2、相关知识
机械技术
设计、 仿真
加工、制造、装配
微电子技术
电子技术
自动化技术 信息技术 传感器技术
计算机技术
硬件：微处理器技术 软件：汇编、C、C＋＋、VC
1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素
FMS构成：加工系统、物料运输系统、 控制系统
5、CIMS 定义1：计算机集成制造系统 （Computer Integrated Manufacturing System）是研究从定货到设计、制造、 检查、搬运、市场分配、计划决策、销 售经营等整个企业自动化的一种技术， 也是一种适于多品种、中小批量生产的 高效益、高柔性的智能制造系统。
2）工业发达国家数控机床发展
1.2.3 机器人技术
1、机器人发展三个阶段： 第一代：固定程序型机器人、重复型机 器人、示教再现机器人 第二代：自适应机器人和服务性机器人 第三代：智能机器人
2、工业机器人的构成 操作部分、主机部分、控制部分、检测 部分
3、机器人在各国的发展： 机器人技术在美国、英国、法国、苏联、 日本、中国的发展
1.2 现代制造业中的机电一体 化技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式 1.2.2 机床产业数控化 1.2.3 机器人技术
1.2.1 现代制造系统与新生产方式
1、MRPII 制造资源计划（manufacturing resource planning 简称MRPII）是基于物料需求计 划（Material Requirement Planning）扩 展而成的，它把生产、库存、采购、销 售、财务、成本等系统都联系起来，发 展成为一个覆盖企业全部生长资源的管 理信息系统。
[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/cb2d1888852458fb760b56c5.png)
h
21
第1章 引论
2.机电一体化技术与并行工程的区别 机电一体化技术：将机械技术、微电子技术、计算机
技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机地结 合在一起,十分注意机械和其他部件之间的相互作用。
并行工程：各自范围内齐头并进,只在不同技术内部进 行设计制造,最后通过简单叠加完成整体装置。
3.机电一体化技术与自动控制技术的区别 自动控制技术：侧重讨论控制原理、控制规律、分析
h
20
第1章 引论
1.1.4 机电一体化技术与其他技术的区别
1、机电一体化技术与传统机电技术的区别 传统机电技术：操作控制主要通过具有电磁特性的电 器来实现,如继电器、接触器等； 机械本体和电气驱动 界限分明, 不涉及软件和计算机控制。 机电一体化技术：以计算机为控制中心,在设计过程中 强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装 置在计算机控制下具有一定的智能性。
应
用
范
围
机 械
电军
子 事
制 器 及
造机 件及 航空
电 产 航
设 品 天
备 自 设
动 备
化
设
电
气
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第1章 引论
1、开环控制 开环控制的机电一体化系统是没有反馈的控制系统。 特点：结构简单, 成本低, 维修方便；但精度较低,对输 出和干扰没有诊断能力。 应用场合：常用于精度要求不高的场合，如家用电器、 简易NC机床。
个功能的技术方案,再对组成方案组进行分析、评价和优选的
综合应用技术。
解决问题：系统的性能优化问题和组成要素之间的有机联 系问题, 使整个系统很好的协调的正常运行
相关内容：机械技术的优化设计、CAD/CAM技术、可靠性 设计、价值工程等
[工学]机电一体化教案与PPT
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如：数字量与模拟量、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等等
（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
如：电液阀
（3）耦合： 变换和放大后的信号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
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。
“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”, 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。
第1章 引论
第1章 引论
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，从系统 的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标， 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、能量变换机理进行研究，使得整个系 统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路 的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动， 在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多 种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
（2）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
如：电液阀
（3）耦合： 变换和放大后的信号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
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。
“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”, 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。
第1章 引论
第1章 引论
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，从系统 的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标， 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、能量变换机理进行研究，使得整个系 统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路 的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动， 在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多 种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
《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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11
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
12
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-第一章-机电一体化系统设计基础知识PPT课件
三、 机电一体化系统设计中的关键技术
1. 传感器技术是机电一体化的关键性技术。机电一体化系统或产品的柔
性化、功能化和智能化都与传感器的品种多少，性能好坏，结构尺寸 密切相关。传感器技术自身就是一门多学科、知识密集的应用技术。
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2. 信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术。
1. (1) 设计目的与需求分析。 (2) ① 根据设计的机电一体化系统（或产品）分解成子系统具体阐述本
② ③ ④ (3) 经济效益与社会效益预测。 从本项目设计研究的应用和市场需求量，进行价值评估或经济效益预
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(4) 机电系统设计实施途径。 根据所设计的机电一体化系统（或产品）的内容，分解为单元系统说
2. (1) (2) 设计机电系统依据的文件名称；批准文件的部门名称及批准日期；
(3) (4) 设计中必须进行的科研和其他工作的论证要求。
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(5) ① ② ③ 对产品寿命、可靠性、准确度、稳定性和维护方便性方面的要求；
④ 对生产和使用的工艺性要求。根据这些工艺性要求，产品的制造、 使用和维修有可能以短时间、低消耗、高效率达到所要求的质量指标；
2. (1) 整体性原则。也就是说要把机电系统当作一个整体，应具有整体
大于它的各部分的总和的思想，这就准确地反映了整体性原则的本质。 (2) 综合性原则。任何机电系统都具有多方面的特性，涉及多方面的
技术知识 。 (3) 科学性原则。在处理设计问题时应按照科学的顺序和步骤进行，
环环相扣，并不断通过信息反馈加以分析检查改进，且尽量使用定量 方法。
6. 在机电一体化系统设计中，无论采用何种现代化的设计方法，选择最
先进的高科技系统单元，对于任何一种机电产品既可能产生机械故障， 又可能产生电子故障，计算机软件问题。
1. 传感器技术是机电一体化的关键性技术。机电一体化系统或产品的柔
性化、功能化和智能化都与传感器的品种多少，性能好坏，结构尺寸 密切相关。传感器技术自身就是一门多学科、知识密集的应用技术。
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2. 信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术。
1. (1) 设计目的与需求分析。 (2) ① 根据设计的机电一体化系统（或产品）分解成子系统具体阐述本
② ③ ④ (3) 经济效益与社会效益预测。 从本项目设计研究的应用和市场需求量，进行价值评估或经济效益预
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(4) 机电系统设计实施途径。 根据所设计的机电一体化系统（或产品）的内容，分解为单元系统说
2. (1) (2) 设计机电系统依据的文件名称；批准文件的部门名称及批准日期；
(3) (4) 设计中必须进行的科研和其他工作的论证要求。
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(5) ① ② ③ 对产品寿命、可靠性、准确度、稳定性和维护方便性方面的要求；
④ 对生产和使用的工艺性要求。根据这些工艺性要求，产品的制造、 使用和维修有可能以短时间、低消耗、高效率达到所要求的质量指标；
2. (1) 整体性原则。也就是说要把机电系统当作一个整体，应具有整体
大于它的各部分的总和的思想，这就准确地反映了整体性原则的本质。 (2) 综合性原则。任何机电系统都具有多方面的特性，涉及多方面的
技术知识 。 (3) 科学性原则。在处理设计问题时应按照科学的顺序和步骤进行，
环环相扣，并不断通过信息反馈加以分析检查改进，且尽量使用定量 方法。
6. 在机电一体化系统设计中，无论采用何种现代化的设计方法，选择最
先进的高科技系统单元，对于任何一种机电产品既可能产生机械故障， 又可能产生电子故障，计算机软件问题。
《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
机电一体化必备机械制图教案ppt课件
已知尺寸就能直接作出的线段。如图中 的φ3圆及R7.5、R5等弧线。
中间线段（圆弧）：已知定形尺寸，
少一个定位尺寸的线段（圆弧）。如图 中的R40圆弧。
连接线段（圆弧）：只知定形尺寸
的线段（圆弧）。如图中的R6圆弧。
3. 平面图形画法
平面图形的画图，关键在于 根据图形及所标注的尺寸进行尺寸 分析及线段性质分析，确定尺寸基 准。以手柄平面图形为例，画图步 骤如图所示。
➢学习制图国家标准及其有关知识，培 养绘制和阅读机械图样的基本能力。
➢学习尺规绘图、徒手绘图、计算机绘图 基本技能。
➢本课程理论、实践性均强，学习时注意理论联 系实际；要完成一定数量作业；加强上机练习。
➢严格遵守国家标准，学会查阅有关标准。
➢培养初步的空间想象能力，掌握三维立体二维 图样之间的对应关系规律。
2. 徒手绘图的方法
徒手图也称草图，是用目测 来估计物体的形状和大小，不借 助绘图工具，徒手绘制的图样。
绘制草图时应做到图形准确、 线型分明、比例匀称，并应尽可 能使图线光滑、整齐。具体画线 方法如图1–13和图1–14所示。
作正多边形通常都是用等分 圆周的方法绘制。绘制过程为： 确定多边形的中心，以中心到多 边形的角点的距离为半径绘圆， 等分圆周，连接各等分点即可完 成多边形的绘制。对于三边、六 边等特殊的角度，应尽量利用三 角板量取角度。
要求：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐
字母和数字
拉丁字母（B型斜体）示例
阿拉伯数字示例 罗马数字示例
1.1.4 图线（GB/T17450-1998）
图线分粗、细两种，细线宽度约为d/2。图 线宽度的推荐系列为：0.18，0.25，0.5，0.35， 0.5，0.7，1，1.4，2mm。
中间线段（圆弧）：已知定形尺寸，
少一个定位尺寸的线段（圆弧）。如图 中的R40圆弧。
连接线段（圆弧）：只知定形尺寸
的线段（圆弧）。如图中的R6圆弧。
3. 平面图形画法
平面图形的画图，关键在于 根据图形及所标注的尺寸进行尺寸 分析及线段性质分析，确定尺寸基 准。以手柄平面图形为例，画图步 骤如图所示。
➢学习制图国家标准及其有关知识，培 养绘制和阅读机械图样的基本能力。
➢学习尺规绘图、徒手绘图、计算机绘图 基本技能。
➢本课程理论、实践性均强，学习时注意理论联 系实际；要完成一定数量作业；加强上机练习。
➢严格遵守国家标准，学会查阅有关标准。
➢培养初步的空间想象能力，掌握三维立体二维 图样之间的对应关系规律。
2. 徒手绘图的方法
徒手图也称草图，是用目测 来估计物体的形状和大小，不借 助绘图工具，徒手绘制的图样。
绘制草图时应做到图形准确、 线型分明、比例匀称，并应尽可 能使图线光滑、整齐。具体画线 方法如图1–13和图1–14所示。
作正多边形通常都是用等分 圆周的方法绘制。绘制过程为： 确定多边形的中心，以中心到多 边形的角点的距离为半径绘圆， 等分圆周，连接各等分点即可完 成多边形的绘制。对于三边、六 边等特殊的角度，应尽量利用三 角板量取角度。
要求：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐
字母和数字
拉丁字母（B型斜体）示例
阿拉伯数字示例 罗马数字示例
1.1.4 图线（GB/T17450-1998）
图线分粗、细两种，细线宽度约为d/2。图 线宽度的推荐系列为：0.18，0.25，0.5，0.35， 0.5，0.7，1，1.4，2mm。
机电一体化课件1
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。 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。
1.3 机电一体化系统的构成
1.4 共性关键技术
1 2 3 4 5 6
检测传感技术 信息处理技术 自动控制技术 伺服驱动技术 机械技术 系统总体技术
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。
机械 部件
教学的基本要求包括：
1．学习机电一体化基本概念，理解机电一体化 系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系， 初步建立机电产品的系统化设计思想。 2．了解机电一体化系统中常用传感器、传动机 构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特 点。 3．熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线， 能够针对具体的机电一体化产品确定产品开发 技术路线。 4．掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动 力、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典 型装置的技术原理和使用方法。 5．了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计 方法，学会设计简单的机电一体化产品。
☆ 机电一体化定义（内涵）
机电一体化概念的内涵目前国内外尚没有完全统一的 表述。一般认为：机电一体化是以机械学、电子学和信息 科学为主的多门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(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
机电一体化系统设计PPT
四、系统论、控制论和信息论的相互关系 系统论、
信息论研究的是如何认识信息和度量信息。 而系统论和控制论是研究如何利用信息，系统 论是利用信息来实现系统最优化，控制论是利 用信息来实现系统的有目的最佳控制。
1.5.2 关键技术（技术构成） 关键技术（技术构成）
1、机械技术 、
数控机床、机器人、自动生产设备 生产用机电一体化产品和系统 柔性生产单元、自动组合生产单元 FMS、无人化工厂、CIMS 微机控制汽车、机车等交通运输工具 运输、包装及工程用机电一体化产品 数控包装机械及系统 数控运输机械及工程机械设备 自动仓库 储存、销售用机电一体化产品 自动空调与制冷系统及设备 自动称量、分选、销售及现金处理系统 自动化办公设备 社会服务性机电一体化产品 动力、医疗、环保及公共服务自动化设备 文教、体育、娱乐用机电一体化产品 微机或数控型耐用消费品 家庭用机电一体化产品 炊事自动化机械 家庭用信息、服务设备 测试设备 科研及过程控制用机电一体化产品 控制设备 信息处理系统 农、林、牧、渔及其它民用机电一体化产品 航空、航天、国防用武器装备等机电一体化产品
机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目 的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中 的应用仅仅是计算机应用技术的一部分，它还可以在办 公、管理及图像处理等方面得到广泛应用。机电一体化 技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。
1.2 机电一体化系统的基本组成
1.2.1 机电一体化系统的功能组成
D、节约能源
• 机电一体化的产品 ， 可以节约材料、 节约 机电一体化的产品， 可以节约材料 、
能源。 能源。例如： • 我国目前各类电风扇的调整器为电磁机械 式 ， 如果用电子式调整器每年全国可节约 电600万度； 600万度； • 汽油机电子点火； • 液压挖掘机电子节能。
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
目录
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目录
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
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第1章 引论 1.2.5 机电一体化系统（、开发、生 产及销售的过程各自有其自身特点,归纳其基本规律,机 电一体化系统（产品）的工程路线如图1-2所示。
第1章 引论
1.3 机电一体化的发展趋势
1.3.1 机电一体化的技术现状
机电一体化占据主导地位是制造产业发展的必然 趋势,而制造产业是整个科学技术和国家经济发展的基 础工业,因而机电一体化在当前激烈的国际政治、军事、 经济竞争中起着举足轻重的作用,受到各工业国家的极 大重视。 （1）技术发展 （2）资金支持
思考：机电一体化系统与人体的对应关系？
第1章 引论
第1章 引论
1.2 机电一体化系统的设计
1.2.1 机电一体化系统的分类
开环控制 控制角度 闭环控制 机械制造机电设备 电子器件及产品自动化设备 应用范围 军事及航空航天设备 家用智能电气
动作，实现主功能。 常用执行机构：机械、电磁、电液等机构 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 机电一体化系统的组成要素及功能 (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 合的一个完整系统。 遵循四大原则：接口耦合、能量传递、信息传递、运动传递
要求：信息处理速度快、运行可靠、抗干扰能力强
第1章 引论 3、自动控制技术
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 机电自动控制技术是机电一体化中的关键技术。
4、传感与检测技术 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：快速、精确地获得信息并在相应的应用环境中 传感与检测是实现自动控制、自动调节的关键环节,它 的功能越强,系统的自动化程度就越高。
第1章 引论
1.1.4
机电一体化技术与其他技术的区别
1、机电一体化技术与传统机电技术的区别
传统机电技术：操作控制主要通过具有电磁特性的电 器来实现,如继电器、接触器等； 机械本体和电气驱动 界限分明, 不涉及软件和计算机控制。 机电一体化技术：以计算机为控制中心,在设计过程中 强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装 置在计算机控制下具有一定的智能性。
第1章 引论 日本将智能传感器,计算机芯片制造技术,具有视频、触 觉和人机对话能力的人工智能工业机器人,柔性制造系统等, 列为高技术领域的重大研究课题。 西欧高技术发展规划“尤里卡”计划,提出五大关键技术 领域,其中包括研制可自由行动、决策并易于人机对话的欧洲
第三代安全民用机器人,广泛合作研究计算机辅助设计、制造、
第1章 引论 4.机电一体化技术与计算机应用技术的区别 机电一体化技术：只是将计算机作为核心部件应 用,目的是提高和改善系统性能，研究的是机电一体化 系统,而不是计算机应用本身。 计算机应用技术：机电一体化系统中仅仅是计算 机应用技术中的一部分,它还可以在办公、管理及图像 处理等方面得到广泛应用
第1章 引论 数控机床
第1章 引论
焊接机器人
第1章 引论
汽车防抱死系统(ABS)
第1章 引论
机电一体化产品的特点：
1、整体结构最优化（小型轻量） 2、系统控制的智能化（“傻瓜”相机） 3、操作性能柔性化（灵活性和适应性）
机电一体化技术与其他高新技术的关系：
1、机电一体化技术是其他高新技术发展的基础； 2、机电一体化的发展依赖于其他相关技术的发展。
第1章 引论
1.2.4 机电一体化系统设计
系统设计：即用系统思维综合运用各有关学科的知识、技术 和经验,在系统分析的基础上,通过总体研究和详细设计,实现 满足设计目标的产品研发过程。 基本原则： 1）使设计工作获得最优化效果 2）在保证目的功能要求与适当使用寿命的前提下不断降 低成本。 过程： “目标—功能—结构—效果”的多次分析与综合的过程 设计步骤通常如下： 设计预测→信号分析→科学类比→系统分析设计→创造 设计→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）→机电一体化系统设计质量的综合评价。
如：电动机、液压泵
第1章 引论 7、信息传递 系统控制单元作为智能组成要素,在软、硬件的保
证下,完成数据采集、分析、判断、决策功能,以达到信
息控制的目的。 8、运动传递 运动传递是指运动各组成环节之间的不同类型运 动的变换与传输,如位移变换、速度变换、加速度变换 及直线运动和旋转运动变换等。运动传递还包括以运 动控制为目的的运动优化设计,以提高系统的伺服性能。
指令 控制器 执行机构 对象
检测元件
第1章 引论 1.2.2 机电一体化系统（产品）开发的类型 1、开发性设计 2、适应性设计 3、变参数设计
1.2.3 机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法
1、取代法 取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制 机构。该方法是改造旧产品或对原系统进行技术改造 常用的方法，也是改造传统机械产品的常用方法。
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 概述
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。
第1章 引论 2、整体设计法 整体设计法主要用于新产品的开发设计。在设计 时完全从系统的整体目标出发,考虑各子系统的设计。 3、组合法 组合法就是选用各种标准功能模块组合设计成机 电一体化系统。例如,设计一台数控机床,可以依据机 床的性能要求,通过对不同厂家的计算机控制单元、伺 服驱动单元、位移和速度测试单元及主轴、导轨、刀 架、传动系统等产品的评估分析,研究各单元间接口关 系和各单元对整机性能的影响,通过优化设计确定机床 的结构组成。
生产、管理的柔性系统,实现工厂全面自动化等机电一体化研 究方向。
1991年3月,美国国家关键技术委员会提交的年度报告
《国家关键技术》中,列举了22项对于美国国家经济繁荣和国 防安全至为关键的技术,其中包括机器人、传感器、控制技术 和CIMS及与CIMS相关的其他工具和技术。
第1章 引论 技术密集型的高技术发展初期投资大、回收少,多 数国家政府给予资金支持和必要的政策优惠。
第1章 引论 2.机电一体化技术与并行工程的区别 机电一体化技术：将机械技术、微电子技术、计算机 技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机地结 合在一起,十分注意机械和其他部件之间的相互作用。 并行工程：各自范围内齐头并进,只在不同技术内部进 行设计制造,最后通过简单叠加完成整体装置。
3.机电一体化技术与自动控制技术的区别 自动控制技术：侧重讨论控制原理、控制规律、分析 方法和自动系统的构造等 机电一体化技术：自动控制原理及方法为重要支撑技 术,将自控部件作为重要控制部件应用自控原理和方法,对机 电一体化装置进行系统分析和性能测算
机 械 学
电子学
机电一 体化 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。 • 机电一体化技术：共性关键技术
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、动力与驱动部分
提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能 要求：效率高、、适应性好、可靠性高
3、传感测试部分
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、抗干扰能力强
第1章 引论 4、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
第1章 引论
• 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。 • 机电一体化不是机械与电子
简单的叠加，而是在信息论、 控制论和系统论的基础上建
立起来的应用技术，特别是
微电子技术是其发展的物质 基础 • 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
第1章 引论 1.1.2 机电一体化系统的基本组成要素
机械 部件 CNC 位置,速 度反馈 位置,速度 检测单元 数控机床伺服系统组成 电机
第1章 引论
电子控制单元 参数变 化信息 检测传 感部分
控制 信息
执行器 驱 动 力 机械本体
能量
动力源
检测 参数
第1章 引论
典型的机电一体化系统应包含以下几个基本要素：
“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”, 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。
第1章 引论
第1章 引论 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，从系统 的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标， 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、能量变换机理进行研究，使得整个系 统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路 的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动， 在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多 种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
第1章 引论
5、伺服传动技术 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 驱动装置：各种电动机的驱动电源电路 6、系统总体技术 系统总体技术是一种从整体目标出发,用系统的观点和全 局角度,将总体分解成相互有机联系的若干单元,找出能完成各 个功能的技术方案,再对组成方案组进行分析、评价和优选的 综合应用技术。 解决问题：系统的性能优化问题和组成要素之间的有机联 系问题, 使整个系统很好的协调的正常运行 相关内容：机械技术的优化设计、CAD/CAM技术、可靠性 设计、价值工程等 接口技术是系统总体技术的关键环节：有电气接口、人机 接口、机械接口等。