机电一体化技术导论
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自动化仓库、包装机
动力机械 机械或流体传动 机械或流体蓄能器
信息 信息 信息
电子计算机、检测仪器 通信系统、传真机 存储器、录像机
第一章 机电一体化技术导论
14
2.机电一体化产品的其它内部功能： 机电一体化系统除了主功能，还需要具有构造功能、动力 功能、检测功能、控制功能。
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
第一章 机电一体化技术导论
8
产品方面：
➢微电子装置取代某些机械部件的原有功能，赋予产品 许多新的功能
➢如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控 制、自动诊断与保护等。
➢应用领域：机械为主
冶金、国防、航空航天等
汽车、电站、仪表、化工、通信、
➢产品概念：数控机床、机器人
产品制造和过程控制的
•④机电一体化产品具有“智能化” 本质差别。
概述
第一章 机电一体化技术导论
10
机电一体化产品是机械系统与微电子系统，特别是与微 处理器或微机的的有机结合，从而赋予新的功能和性能 的一种新产品。
概述(end)
第一章 机电一体化技术导论
11
1.2 系统基本组成和分类
一、 机电一体化系Biblioteka Baidu的功能组成
基本组成
大系统:FMS、CAD/CAM、CAPP和CIMS和各种工业过程控制系统、智能
化设备。
概述
第一章 机电一体化技术导论
9
4.机电一体化与机械电气化的区别
•① 电气机械在设计过程中不考虑或少考虑电器与机械的 内在联系；
• ② 机械和电气装置之间界限分明，以机械联结为主，装 置是刚性的；
• ③ 装置的控制以基于电磁学原理的各种电器；
电子学 =
Mecha tronics 机械电子学
或机电一体化
机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思 想在产品设计和制造工程中的协同集成。
概述
第一章 机电一体化技术导论
5
3.定义：
机电一体化： 是在机械主功能、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。
20
接口（信息） 传感器
接口（物理） 接口（物理）
控制器 接口（信息）
执行元件 接口（机械）
运行机构 动力源
第一章 机电一体化技术导论
22
机电一体化
一种以产品和过程为基础的技术 以机械为主体，以微电子技术，特别是 计算机技术为核心 强调各种技术的协同和集成 贯穿于设计与制造全过程
第一章 机电一体化技术导论
特点：执行机构是电子装置。 主要产品：电火花加工机床、线切割加工机床和激光 测量仪等。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
26
3．机电结合类
特点：执行机构是机械和电子装置的有机结合。 主要产品：自动探伤机、形状识别装置和CT扫描仪、 自动售货机等。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
27
4．电液伺服类
第一章 机电一体化技术导论
3
1.1 概述
1.起因
微电子技术
+ 机械工业
计算机技术
3C
机电一体化
机械技术 机电一 （机械学， 体化技
机构学） 术领域
微电子技 术（半导 体技术、 IC、LSI、 VLSI）
机电一体化的涵义
第一章 机电一体化技术导论
4
2. 概念的提出
mechanics
+
机械学、力学
electronics
第一章 机电一体化技术导论
12
1. 系统的主要功能:对物质、能量、信息或其相互 结合进行变换、传递和存储。
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
13
不同主功能及输入－输出的组合
主功能
1
变换
2
传递
3
保存
4
变换
5
传递
6
保存
7
变换
8
传递
9
保存
基本组成
输入－输出
组合实例
物质 物质 物质
能量 能量 能量
材料加工或处理机 交通运输机
执行部件
驱动（操作）
四肢
动力源
提供动力（能量）
内脏
机械本体
基本组成
支撑与联接
第一章 机电一体化技术导论
躯干
19
完善的机电一体化系统包括：
机械本体 动力系统 检测传感系统 执行部件 信息处理及控制系统 五部分相互协调共同完成目的功能。
通过接口有机结合在一起，构成完整的 机电一体化产品。
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
15
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
16
二、 机电一体化系统的构成要素
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
17
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
18
机电一体化系统构成要素与人体构 成要素的对应关系
机电一体化 系统要素
功能
控制器（计算机等）
控制（信息存储、处理、 传送）
人体要素 头脑
传感器
检测（信息收集与变换） 感官
第一章 机电一体化技术导论
29
1.3 机电一体化的优点和效益
1．生产能力和工作质量提高
数控机床生产效率提高5~6倍 柔性制造系统
• 设备利用率提高1.5~3.5倍 • 机床数量减少50% • 人员减50% • 生产周期缩短40% • 成本降低50%
第一章 机电一体化技术导论
主讲教师：温伟刚
学习目标（讲课2学时）
掌握机电一体化技术的基本概念、特点、 组成和分类； 理解机电一体化的理论基础和关键技术； 了解机电一体化与其它技术的内在联系及 发展趋势。
第一章 机电一体化技术导论
2
目录
1.1 概述 1.2 系统基本组成和分类 1.3 优点和效益 1.4 理论基础与关键技术 1.5 发展状况
特点：执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构 是接受电信号的液压伺服阀。 主要产品：机电一体化的伺服装置。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
28
5．信息控制类
特点：执行机构的动作完全由所接收的信息控制。 主要产品：电报机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机 以及复印机、传真机等办公自动化设备。
系统的分类
概述
第一章 机电一体化技术导论
6
“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。
•技术：群体技术有机融合 机电一体化
•产品：新的功能和性能的新产品
概述
第一章 机电一体化技术导论
7
机电一体化技术特征：
从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电 子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技 术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术 信号变换技术、以及软件技术等群体技术，设 计优化系统的系统工程技术。
23
三、机电一体化系统的分类（执行机构）
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
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
24
1. 数控机械类
特点：执行机构是机械装置。 主要产品：数控机床、工业机器人、发动机控 制系统和自动洗衣机等。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
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2．电子设备类
动力机械 机械或流体传动 机械或流体蓄能器
信息 信息 信息
电子计算机、检测仪器 通信系统、传真机 存储器、录像机
第一章 机电一体化技术导论
14
2.机电一体化产品的其它内部功能： 机电一体化系统除了主功能，还需要具有构造功能、动力 功能、检测功能、控制功能。
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
第一章 机电一体化技术导论
8
产品方面：
➢微电子装置取代某些机械部件的原有功能，赋予产品 许多新的功能
➢如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控 制、自动诊断与保护等。
➢应用领域：机械为主
冶金、国防、航空航天等
汽车、电站、仪表、化工、通信、
➢产品概念：数控机床、机器人
产品制造和过程控制的
•④机电一体化产品具有“智能化” 本质差别。
概述
第一章 机电一体化技术导论
10
机电一体化产品是机械系统与微电子系统，特别是与微 处理器或微机的的有机结合，从而赋予新的功能和性能 的一种新产品。
概述(end)
第一章 机电一体化技术导论
11
1.2 系统基本组成和分类
一、 机电一体化系Biblioteka Baidu的功能组成
基本组成
大系统:FMS、CAD/CAM、CAPP和CIMS和各种工业过程控制系统、智能
化设备。
概述
第一章 机电一体化技术导论
9
4.机电一体化与机械电气化的区别
•① 电气机械在设计过程中不考虑或少考虑电器与机械的 内在联系；
• ② 机械和电气装置之间界限分明，以机械联结为主，装 置是刚性的；
• ③ 装置的控制以基于电磁学原理的各种电器；
电子学 =
Mecha tronics 机械电子学
或机电一体化
机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思 想在产品设计和制造工程中的协同集成。
概述
第一章 机电一体化技术导论
5
3.定义：
机电一体化： 是在机械主功能、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。
20
接口（信息） 传感器
接口（物理） 接口（物理）
控制器 接口（信息）
执行元件 接口（机械）
运行机构 动力源
第一章 机电一体化技术导论
22
机电一体化
一种以产品和过程为基础的技术 以机械为主体，以微电子技术，特别是 计算机技术为核心 强调各种技术的协同和集成 贯穿于设计与制造全过程
第一章 机电一体化技术导论
特点：执行机构是电子装置。 主要产品：电火花加工机床、线切割加工机床和激光 测量仪等。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
26
3．机电结合类
特点：执行机构是机械和电子装置的有机结合。 主要产品：自动探伤机、形状识别装置和CT扫描仪、 自动售货机等。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
27
4．电液伺服类
第一章 机电一体化技术导论
3
1.1 概述
1.起因
微电子技术
+ 机械工业
计算机技术
3C
机电一体化
机械技术 机电一 （机械学， 体化技
机构学） 术领域
微电子技 术（半导 体技术、 IC、LSI、 VLSI）
机电一体化的涵义
第一章 机电一体化技术导论
4
2. 概念的提出
mechanics
+
机械学、力学
electronics
第一章 机电一体化技术导论
12
1. 系统的主要功能:对物质、能量、信息或其相互 结合进行变换、传递和存储。
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
13
不同主功能及输入－输出的组合
主功能
1
变换
2
传递
3
保存
4
变换
5
传递
6
保存
7
变换
8
传递
9
保存
基本组成
输入－输出
组合实例
物质 物质 物质
能量 能量 能量
材料加工或处理机 交通运输机
执行部件
驱动（操作）
四肢
动力源
提供动力（能量）
内脏
机械本体
基本组成
支撑与联接
第一章 机电一体化技术导论
躯干
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完善的机电一体化系统包括：
机械本体 动力系统 检测传感系统 执行部件 信息处理及控制系统 五部分相互协调共同完成目的功能。
通过接口有机结合在一起，构成完整的 机电一体化产品。
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
15
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
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二、 机电一体化系统的构成要素
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
17
基本组成
第一章 机电一体化技术导论
18
机电一体化系统构成要素与人体构 成要素的对应关系
机电一体化 系统要素
功能
控制器（计算机等）
控制（信息存储、处理、 传送）
人体要素 头脑
传感器
检测（信息收集与变换） 感官
第一章 机电一体化技术导论
29
1.3 机电一体化的优点和效益
1．生产能力和工作质量提高
数控机床生产效率提高5~6倍 柔性制造系统
• 设备利用率提高1.5~3.5倍 • 机床数量减少50% • 人员减50% • 生产周期缩短40% • 成本降低50%
第一章 机电一体化技术导论
主讲教师：温伟刚
学习目标（讲课2学时）
掌握机电一体化技术的基本概念、特点、 组成和分类； 理解机电一体化的理论基础和关键技术； 了解机电一体化与其它技术的内在联系及 发展趋势。
第一章 机电一体化技术导论
2
目录
1.1 概述 1.2 系统基本组成和分类 1.3 优点和效益 1.4 理论基础与关键技术 1.5 发展状况
特点：执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构 是接受电信号的液压伺服阀。 主要产品：机电一体化的伺服装置。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
28
5．信息控制类
特点：执行机构的动作完全由所接收的信息控制。 主要产品：电报机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机 以及复印机、传真机等办公自动化设备。
系统的分类
概述
第一章 机电一体化技术导论
6
“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。
•技术：群体技术有机融合 机电一体化
•产品：新的功能和性能的新产品
概述
第一章 机电一体化技术导论
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机电一体化技术特征：
从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电 子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技 术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术 信号变换技术、以及软件技术等群体技术，设 计优化系统的系统工程技术。
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三、机电一体化系统的分类（执行机构）
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
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
24
1. 数控机械类
特点：执行机构是机械装置。 主要产品：数控机床、工业机器人、发动机控 制系统和自动洗衣机等。
系统的分类
第一章 机电一体化技术导论
25
2．电子设备类