机电一体化概述汇总
机电一体化概论复习资料
机电系统设计提纲第1章概述1 机电一体化概念以机械学、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。
2 机电一体化共性关键技术（1）精密机械技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）检测传感技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术3 机电一体化的作用及目的作用：（1）机电一体化技术可为改造传统设备开辟新的发展途径（2）机电一体化技术将加快机电工业赶超国际水平的步伐（3）机电一体化技术将加速改善我国的出口产品结构（4）机电一体化可增强企业的生产经营能力目的：机电一体化的目的是使产品多功能化、高效率化、高智能化、高可靠化、省材料省能源化、并使产品的结构向轻、薄、细、小巧化方向发展，不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。
4 机电一体化系统的基本组成要素机械本体、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。
第三章机电一体化系统中的机械设计1 精度（静刚度、动刚度、定位精度等）、误差概念精度的概念（1）准确度：用系统误差大小来表示，反映了测量值偏离真值的程度。
（2）精密度：用随机误差大小来表示，反映了测量值与真值的离散程度。
（3）精确度：系统误差和随机误差大小的综合反映。
（4）设计精度：指在设计时要求达到的精度。
（5）零件精度：包括零件制造的几何尺寸误差和形状位置误差。
（6）运动精度：指设备主要零部件在以工作速度运动时的精度，常用运动误差来表示。
（7）装配精度：指零部件装配后零部件或设备的尺寸和相对位置误差，包括外形尺寸、作业位置尺寸。
（8）定位精度：指机床或仪器重要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度，是一个评价综合性能的精度指标。
（9）重复定位精度：指运动部件沿某个坐标轴向规定位置移动，作多次双向或单向定位时，其实际位置和规定位置的偏差。
（10）几何精度：指机床、仪器在不运动或运动速度较低时的精度。
综合反映零部件和组装后设备的几何形状误差和相对位置误差。
机电一体化概论
机电一体化概论第一章机电一体化概述2•机电一体化的发展趋势:智能化，模块化，网络化，微型化,绿色化，系统化.3•机电一体化的基本含义:机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进徽电子技术，并将机核装置与电子设备以及相关软件有机结合而构成的系统总称。
5•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。
6.机电一体化系统的基本要素及其功能：8•机电一体化一词最早于1971年出现在日本。
它是取机械学的前半部和电子学的后半部拼合而成，但是，机电一体化并非机械技术和电子技术的简单叠加，而是有着自身体系的新型学科。
第二章机电一体化的相关技术L机电一体化系统中的机械系统：传动部分、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架。
2.机电一体化中机械系统的基本要求：高精度、小惯量、大刚度、快速响应性、良好的稳定性。
9•传感器的定义：传感器是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。
13•常见的接近开关及其应用：电涡式接近开关（金属）、电容式接近开关（导体和非导体）、霍尔接近开关（磁性物件）、光电开关：透射型，反射型（统计产量，检测包装，精确定位等）。
16.在控制系统中根据系统信号相对于时间的连续性，通常分为连续时间系统和离散时间系统（连续系统和离散系统）。
18•计算机控制系统的类型及计算机担当的角色：操作指导控制系统（助手）、宜接数字控制系统（DDC,决策者，操作者）、监督计算机控制系统（SCC, 操作指导系统与DDC系统的综合与发展，决策人）、分级控制系统、集散控制系统（DCS）、工厂自动化（FA）系统。
25•接口的分类（1）根据接口的变换和调整功能特征：零接口、被动接口、主动接口、智能接口。
（2）根据接口的输入\输出功能的性质：信息接口、机械接口、物理接口、环境接口。
（3）按照所联系的子系统不同：人机接口、机电接口。
机电一体化概论
1.1机电一体化的定义和基本概念(2)
■ [例1-1]机械手 组织教学 建议：①参观机械手及其动作，结合讲授。 ②重点介绍机电一体化共性的各关键技术及其含义。
1.2机电一体化系统的基本结构和功能 (1)
■ 基本结构：机械部分、控制及信息处理部分、动力部分、传感检测部分、驱动部 分等五个部分(或系统)。
3.5全自动洗衣机
■ 简介： 全自动洗衣机是广泛应用于家用电器中典型的机电一体化设备。
■ 种类： 波轮式、滚筒式、搅拌式等。 洗衣基本原理 基本结构： 洗涤系统、给排水系统、脱水系统、电动机与传动系统、控制系统、箱体与支撑机构 等。
3.5全自动洗衣机
■ 新型洗衣机----模糊洗衣机 几个概念：模糊逻辑、控制原理、模糊控制推理系统、推理规则等。 组织教学 建议：在教学中尽量多结合实际例子或实物进行讲授。
2.7接口技术(1)
■ 概念： 接口----指将机电一体化系统的各部分连接起来的连接电路。 设置接口电路的原因。 接口电路的主要作用、功能。 接口电路的类型：人机接口与机电接口两大类。
2.7接口技术(1)
■ 人机接口-----指人与计算机之间建立联系、实现交换、传输信息的输入/输出设备 的控制电路。 两个任务：信息形式的转换和信息传输的控制。 机电接口---指计算机与机械装置或设备之间联系的控制电路。
■ 组织教学 建议：①结合[例1-2]平面关节型机械手，重点掌握机电一体化系统的结构。 ②结合实物----机械手，介绍机电一体化系统的结构。
1.3机电一体化产品(系统)的种类
■ 按功能来划分： 数控机械类；电子设备类；机电结合类；信息处理类；其它类。
■ 按用途来划分： 生产用类；运输、包装及工程用类；存储、销售用类；社会服务性用类；家庭用 类；科研及பைடு நூலகம்程控制用类；其它用类。 组织教学 建议：在教学中结合日常生活和工作的实际例子进行讲授。
机电一体化介绍
机电一体化介绍现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。
1 机电一体化概述机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。
但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，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、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。
由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。
机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。
这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。
机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。
但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，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。
也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。
2 机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。
机电一体化基础知识
按输出信 号性质分
模拟型
电阻型：电位器、电阻应变片等 电压、电流型：热电偶、光电电池、压电元件等
数字型
记数型：二值＋计数器 代码型：编码器、磁尺等
传感与检测技术发展现状：
➢ 目前检测与传感技术的发展落后于机电一体化其它相关技术 的发展，使得不少机电一体化产品不能达到满意的效果或无 法实现设计。
传感器发展方向：
➢ 传感与检测技术研究对象是传感器及其信号检测装置，将各种被测参 数转换为标准的电信号输入到信息处理系统中。
➢ 传感器是实现检测的核心，传感器一般由敏感元件、转换元件、基本 转换电路三部分组成。
被测量 敏感பைடு நூலகம்件
转换元件
基本转换电路
电量
➢ 敏感元件直接感受被测量，并以确定关系输出某一物理量。 ➢ 转换元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量。 ➢ 基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电信号。
➢ 自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制系统设 计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整 个过程。
➢ 以传递函数为基础，研究单输入、单输出线性自动控制系 统分析与设计问题的古典控制技术发展较早，已趋成熟。
➢ 现代控制技术主要以状态空间法为基础，研究多输入、多 输出、非线性、高精度、高效能控制系统的分析和设计。
➢ 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件。
➢ 缩短传动链，提高传动与支撑刚度。
➢ 选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率, 并尽可能提高 加速能力。
➢ 缩小反向死区误差，采取消除传动间隙、减少支撑变形 的措施。
➢ 改进支撑及架体的结构设计以提高刚性，减小振动，降 低噪声。
➢ 适应精密化、高速化、小型化及轻量化的发展趋势 。
机电一体化技能知识点总结
机电一体化技能知识点总结一、机电一体化技术概述机电一体化技术是指将机械和电气控制两个领域的技术相结合，应用于工业自动化生产系统中，使机电设备能够自动化运行，以提高生产效率、节约人力成本和资源消耗。
在工业生产中，机电一体化技术已经成为提高生产能力和产品质量的必备技术，逐渐取代了传统的手工操作和分体式的机械、电气控制系统。
在机电一体化技术中，机械部分包括各种类型的机械设备、传动装置、执行机构等，而电气控制部分则包括传感器、控制器、电机驱动器和自动化控制系统等。
通过将机械和电气控制相互衔接，实现设备的自动控制和运行，从而实现工业生产的自动化与智能化。
二、机电一体化技术的应用领域1. 工业制造在工业制造领域，机电一体化技术被广泛应用于各种类型的生产线和生产设备中，如汽车制造、电子产品生产、食品包装等。
通过机电一体化技术的应用，大大提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本。
2. 交通运输在交通运输领域，机电一体化技术被应用于各种类型的交通工具和设备中，如轨道交通、港口装卸、机场输送等。
通过机电一体化技术的应用，实现了交通设备的自动控制和运行，提高了运输效率和安全性。
3. 智能家居在智能家居领域，机电一体化技术被应用于各种类型的家用电器和智能设备中，如智能灯具、智能空调、智能门锁等。
通过机电一体化技术的应用，实现了家居设备的自动控制和智能化，提高了居住环境的舒适性和便利性。
三、机电一体化技术的关键技能1. 机械设计机械设计是机电一体化技术中的关键技能之一，包括机械设计原理、机械结构设计、零部件设计、装配工艺等方面的知识。
机械设计人员需要具备扎实的工程学知识和设计经验，能够进行机械产品的设计和优化，以满足生产和使用的要求。
2. 电气控制电气控制是机电一体化技术中的另一个关键技能，包括电气原理、电路设计、控制系统设计、自动化控制技术等方面的知识。
电气控制人员需要具备深厚的电气工程知识和控制技术经验，能够设计和实现各种类型的电气控制系统。
第1章 机电一体化
机电一体化系统的组成及工作原理 a)人的五大要素 b)机电一体化系统的要素 c)机电一体化系统的功能
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
各要素间联系
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
1、机械本体 机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功 能是将构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关 系安置在一定的位置上，并保持特定的关系。随着机电一体化
(机械学）
（电子学）
（机电一体化）
机电一体化不是机械技术和电子技术的简单叠加，而是 将电子设备的信息处理功能和控制功能“揉和”到机械装 置中去，从而达到扬长避短、互为补充的目的，使机电一 体化产品更具有系统性、完整性和科学性。
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
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 与电子设备以及相关软件有机结合而构成系统的总 称。
第 一 章 机 电 一 体 化 概 述
四、机电一体化的组成
机械技术 电气技术 微电子技术 机电一体化技术 接口技术 信息技术 机电一体化 控制技术 其他技术 机电一体化装置 机电一体化产品 机电一体化系统
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。
机电一体化最本质的特性仍然是一个机械系统，其最主 要功能仍然是进行机械能和其他形式的能的互换，利用机械 能实现物料搬移或形态变化以及实现信息传递和变换。机电 一体化系统与传统机械系统的不同之处是充分利用计算机技 术、传感技术和可控驱动元件特性，实现机械系统的现代化、 智能化、自动化。
机电一体化概论
计算机辅助工程（CAE）是采用CAE技术以 及有限元分析发，可实现对质量、体积、
惯性力矩、强度等计算分析；对产品的运 动精度，动、静态特征等的性能分析；对 产品的应力、变形等的结构分析。
五、并行工程
并行工程是集成地、并行地设计产品及其 部件和相关各种过程的一种系统工作模式。
律、分析方法和自控系统的构造等。 三、机电一体化技术的特点 机电一体化技术具有以下特点： 1、体积小、重量轻
2、速度快、精度高 3、可靠性高 4、柔性好
由于机电一体化技术的上述特点，使其机 电一体化产品具有节能、高质、高效、低 成本的共性，从而产生一系列过去不可想 象的新产品。
管理信息系统（MIS）、物料需求计划（MRP） 制造资源计划(MRP)等。
从狭义上来讲，先进制造是指各种计算机辅助制 造设备和计算机集成制造系统。
生产过程中机电一体化所包括的内容： 一、计算机的辅助设计
计算机的辅助设计是在计算机硬件与软件的支撑 下，通过对产品的描述、造型、系统分析、优化、 仿真和图形处理的研究，使计算机辅助完成产品 的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产 品图形。
为系统提供能量和动力。使系统正常运行。 （4）传感器（检测要素） 传感器是将被测对象的状态、性质等信息
转换为一定的物理量或者化学量。 （5）计算机控制装置（控制要素） 为达到一定的目的而实行的适当的操作成
为控制。
6、接口
机电一体化系统由许多要素或子系统构成， 各子系统之间必须能顺利进行物质、能量 和信息的传递与交换，为此各要素或子系 统相接处必须具备一定的联系部件，这个 部件称为接口，其基本功能主要有三个：1、 交换，需要进行信息交换和传输之间，2、 放大，在两个信息强度相差悬殊的环节间， 经接口放大，达到能量的匹配；
第一章机电一体化概述
5、伺服驱动技术
伺服驱动技术就是在 控制指令的指挥下， 控制驱动元件，使机 械的运动部件按照指 令的要求进行运动， 并具有良好的动态性 能。
伺服油缸
常见的伺服驱动系统主要有液压和电气伺服系
统。
系统 优缺点
优点
工作稳定、 响应速度快、输 出力矩大，在低 速运行时其性能 更突出。
控制灵活、 费用小、可靠性 高等。
1.3 机电一体化系统的构成要素
教学目标
1、了解机电一体化的构成要素 2、了解机电一体化的各构成要素的功能
3、了解YL-235的组成
1.3.1 机电一体化系统的基本要素
一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个 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
控制及信息处理单元。
a
b
c
图1-1
a)人的五大要素
机电一体化系统的组成及工作原理
c)机电一体化系统的功能
b)机电一体化系统的要素
1、机械本体
机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。
机械传动装置
机械结构装置
2、动力单元
动力单元的功能是按照机电一体化系统的控制 要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。
动力单元----用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出
Electronics 电子学
基本概念：
定义： 在机械的主功能、动力功能、信息处理功 能与控制功能上引进电子技术，并将机械 装置与电子设备以及软件等有机结合起来 而构成的系统。 区别： 传统的电气机械是不同的 并行工程不同（机械、微电子、计算机、 控制和电工）
技术特点： 1、体积小、重量轻 2、速度快、精度高 3、可靠性高 4、柔性好 （扩展性好 多样化）
机电一体化专业介绍
机电一体化专业介绍一、专业概述机电一体化专业是一门涉及机械工程与电气工程的交叉学科，旨在培养学生掌握现代机电一体化系统的设计、制造、调试和管理技术。
该专业涵盖机械结构设计、电气控制技术、自动化技术等知识领域，使学生在学习中能够对机械与电气知识进行有机结合，具备综合分析和解决复杂机电一体化工程问题的能力。
二、专业特点1.综合性强：机电一体化专业旨在培养具备机械与电气知识的综合工程师，能够独立完成机电一体化系统的设计与管理等工作。
2.实践性强：课程设置以实践操作为主，注重培养学生动手能力和解决实际问题的能力。
3.前沿性强：学科结合了机械与电气的前沿技术，如智能制造、机器人技术等，使学生在学习过程中接触到最新的技术发展动态。
三、就业前景机电一体化专业毕业生在就业市场上具有良好的就业前景。
他们可在制造业、航空航天、汽车制造、机械制造等领域从事机电一体化系统的设计、研发、实施与维护工作，也可以在跨学科的公司中担任技术总监、项目主管等职位。
此外，随着科技的不断发展，机电一体化专业毕业生的需求量还会逐渐增加。
四、未来发展随着工业自动化水平的不断提高和人工智能技术的日益普及，机电一体化专业将会更加重要。
未来，机电一体化专业的发展方向可能会朝着智能化、自动化方向发展，培养更多具备跨学科知识和技能的综合型人才，以应对复杂的机电一体化系统需求。
五、总结机电一体化专业作为机械工程和电气工程的交叉学科，具有广阔的发展前景和重要的社会意义。
未来，随着智能制造、自动化技术的不断发展，机电一体化专业将进一步发展壮大，为推动我国制造业向着高端化、智能化方向迈进做出重要贡献。
希望更多有志于此的学子能够选择机电一体化专业，为我国工业发展贡献力量。
机电一体化全解
2.1 精密机械技术
四、轴系
轴系设计的基本要求
（1）旋转精度 （2）刚度 （3）抗振性 （4）热变形 （5）轴上零件的布置 （6）轴系的驱动方法
轴系的分类、特点和结构形式
2.2 传感检测技术
传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之 一，机电一体化系统的自动化程度越高，对传感器 的依赖性也就越大。 能将各种非电物理量转换成电量的传感器及其应用 技术便成为机电一体化技术系统中不可缺少的组成 部分。 传感器是整个设备的感觉器官，其性能好坏直接影 响到工作机械的运动性能、控制精度和智能水平。
滚珠丝杠副的典型结构类型
单圆弧型
①按螺纹滚道截面形状分 双圆弧型 内循环 ②按滚珠的循环方式 外循环 端盖式外循环 插管式外循环 双螺母螺纹调隙预紧式 双螺母垫片调隙预紧式 ③按消除轴向间隙的调整方法 双螺母齿差调隙预紧式 单螺母增大滚珠直径法 单螺母偏置导程法
2.1 精密机械技术
二、机械导向机构
机械部分是主体，这不仅由于机械本体是系统重要的 组成部分，而且系统的主要功能必须要由机械装置来完成， 否则就不能称其为机电一体化产品。 机电一体化的核心是电子技术，这电子技术包括微电 子技术和电力电子技术，但重点是微电子技术，特别是微 型计算机或微处理器。
② 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，因此强 调各种技术的协同和集成，不是将各个单元或部件简单拼凑到一起。
1.6 机电一体化的发展
机电一体化的主要发展方向如下： （1）智能化 （2）模块化 （3）网络化 （4）微型化 （5）绿色化 （6）人性化
总之，机电一体化的发展前景： 性能上 高精度、高效率、高性 能、智能化 功能上 层次上 系统化、集成复合化
小型化、轻型化、多功 能
机电一体化概述
第一章机电一体化概述一、机电一体化定义及特征机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。
但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，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、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。
由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
二、.机电与机械电气的区别：机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。
机电一体化从系统的观点出发，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、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。
由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。
机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。
机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。
这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。
机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。
但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，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。
《机电一体化介绍》课件
如Profibus、Modbus等，用于实现分布式控制和数据传输。
可编程控制器（PLC）
用于自动化生产线和工业控制系统的逻辑控制和顺序控制。
检测技术
传感器技术
利用各种物理效应和化学反应， 将物理量或化学量转换为电信号 ，用于监测和控制机电一体化系
统的运行状态。
信号处理技术
对传感器输出的电信号进行滤波、 放大、转换等处理，提取出有用的 信息。
数控机床的应用范围广泛，涉及汽车 、航空、模具、仪器仪表等领域，对 提高产品质量和生产效率具有重要作 用。
数控机床通常包括数控系统、伺服系 统、主轴系统、刀具系统等部分，各 业机器人
工业机器人是用于自动化生产线 的机电一体化产品，能够执行各 种重复性或危险性任务，提高生
电子电路设计
包括模拟电路、数字电路、集成电路等，为机电 一体化系统提供信号处理和能源供给。
嵌入式系统
将微处理器嵌入到机械系统中，实现智能化控制 和数据处理。
传感器与执行器
用于检测和驱动机电一体化系统的各种物理量， 如温度、压力、位移等。
控制技术
控制算法
如PID控制、模糊控制等，用于实现机电一体化系统的精确控制。
自动化生产线广泛应用于汽车、家电、食品等领域，能够大幅提高生产效 率、降低能耗和减少人力成本。
智能家居系统
1
智能家居系统是利用机电一体化技术将家居设备 进行智能化改造，实现家庭生活的智能化和舒适 化。
2
智能家居系统包括智能照明、智能安防、智能环 境控制等子系统，通过互联网和物联网技术实现 远程控制和智能化管理。
机电一体化技术使得定制化生产成为可能，满足了消费者对个性化 产品的需求。
在人工智能领域的应用前景
机电一体化概述
信息和检测等多种技术相互交叉融合而成
5)高可靠性，高稳定性
的新兴技术。
非接触传感器检测、无刷电动机驱
2)层次多，覆盖面广
动、简化的机械系统以及计算机在线监
覆盖了包括机械、电子、信息、计算 测、误差补偿和校正等技术提高了系统
机、控制和检测技术等多门学科。
的可靠性和稳定性。
3)体小量轻，结构简化，方便操作
机电一体化概述
返回
1.1
机电一体化的基本概念
1.2
机电一体化系统的组成与实例
1.3
机电一体化相关技术及特点
1.4
机电一体化的发展
机电一体化概述
1.1 机电一体化的基本概念
返回
机电一体化Mechatronics是由机械学Mechanics的前半部分与电子学 Electronics的后半部分组合而成的。
2. 传感器技术
传感器检测的精度和分辨力直接决定 系统所能达到的最高精度,其检测的信息全 面与否决定着系统的自动化程度，而检测 信息的准确度和灵敏度直接影响系统的精 度。
3. 计算机控制技术
计算机控制技术主要是根据各种理论
和算法，通过计算机对信息进行运算、判 断与决策。
4. 接口技术
接口技术是系统中非常重要的
机电一体化概述
1.2 机电一体化系统的组成与实例
1.2.2 机电一体化系统的实例
2. 指针式石英钟
指针式石英钟的组成框图
指针式石英钟步进电动机原理图
机电一体化概述
1.3 机电一体化相关技术及特点
返回
1.3.1 机电一体化相关技术
1. 机械技术
与一般的机械装置相比,要求质量小、 转动惯量小、摩擦小、误差小、效率高、 精度高，同时要能提高刚度及改善性能。
机电一体化知识点汇总
1、机电一体化的概念：机电一体化又称机械电子学，它是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最优化而建立起来的一门的科学技术。
机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化系统两方面的内容。
典型的机电一体化系统有数控机床、工业机器人、汽车等。
2、机和电的关系：在机电一体化系统中，“机”指机械部分，包括结构、执行机构、传感器机构等。
“电”指电子部分，包括控制电路和电气连线等。
二者关系是，“机”是基础，“电”是核心。
机电系统在电的控制下，协调各机械部件(传感器、电机、结构等)完成各种指令及功能。
3、机电一体化的范畴：凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形成的各种技术、产品以及系统都属于机电一体化的范畴4、机电一体化的发展趋势：1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展。
2）功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。
3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。
系统结构采用采用开放式和模式化的总线结构，并具有强大的通讯功能，如RS232、RS485、CAN等。
4）机电一体化单元向模块化方向发展，利用标准模块解决系统集成中的不匹配、不兼容问题。
5）机电一体化产品向网络化方向发展，基于网络的各种远程控制和监视意义重大。
6、机电一体技术的主要特征1）整体结构最优化。
在设计机电一体化系统时，综合运用机械、电子、硬件、软件等各种知识和理论，实现系统优化。
2）系统控制智能化。
机电一体化系统具有自动控制、自动检测、自动信息处理、自动诊断、自动记录、自动显示等功能。
3）操作性能柔性化。
通过软件和程序实现对系统机构的控制和协调。
操作流程通过软件设定，灵活、方便。
7、机电一体化的目的功能：任何一种机电一体化产品或系统都是为满足人们某种需要而开发生产的，都具有相应的目的功能。
概括起来必须具有三大目的功能：1）变换(加工、处理)功能；2）传递(移动、输送)功能；3）存储(保存、记录)功能。
机电一体化 概述
机电一体化概述机电一体化是指在机械设备中融入电子技术和自动控制技术，实现设备的自动化和智能化。
随着科技的发展和社会的进步，机电一体化在各个领域得到了广泛的应用。
机电一体化的优势在于提高了设备的生产效率和质量，减少了人力资源的浪费。
通过引入电子技术和自动控制技术，设备可以实现自动化生产，减少了人为操作的错误和疲劳，提高了生产效率。
同时，机电一体化可以对设备进行实时监控和控制，确保设备的稳定运行和高质量的生产。
在制造业中，机电一体化的应用尤为广泛。
例如，在汽车制造过程中，机电一体化可以实现汽车的自动装配和检测，提高了生产效率和产品质量。
在电子产品制造中，机电一体化可以实现电路板的自动焊接和组装，提高了生产效率和产品质量。
除了制造业，机电一体化在其他领域也有着广泛的应用。
在农业中，机电一体化可以实现农机的自动化操作，提高了农业生产效率和农产品质量。
在医疗领域，机电一体化可以实现医疗设备的自动控制和监测，提高了医疗服务的质量和效率。
机电一体化的发展还带来了一系列的技术和产品创新。
例如，智能家居系统可以实现家庭设备的自动化控制，提供便利和舒适的居住环境。
无人驾驶技术可以实现汽车的自动驾驶，提高了交通安全和交通效率。
尽管机电一体化在各个领域都有着广泛的应用，但是也面临着一些挑战和问题。
例如，机电一体化设备的维护和维修需要专业的技术人员，成本较高。
同时，机电一体化系统的安全性和稳定性也需要得到保障，以防止系统故障和数据泄露。
机电一体化是现代社会发展的必然趋势，将会在各个领域发挥重要的作用。
随着技术的不断进步和创新，机电一体化将会更加智能化和高效化，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
《机电一体化介绍》课件
制造效率更高
机电一体化可以实现 各部件的操作与控制 的整合，提高制造过 程的自动化程度和生 产效率。
构造更加紧凑
机电一体化可以减少 不必要的连接件和部 件，使产品构造更加 紧凑，降低体积和重 量。
性能更加优异
机电一体化能够充分 发挥机械、电子和控 制技术的优势，提高 产品的性能和功能。
机电一体化应用领域
工业制造领域
机电一体化在工业制造中广泛应用，提高生产 效率和产品质量。
交通运输领域
机电一体化应用于交通运输行业，提高交通工 具的性能和运行安全。
智能家居领域
机电一体化在智能家居中的应用可以实现家居 设备的自动化控制和智能化管理。
航空航天领域
机电一体化在航空航天领域中广泛应用，提高 飞行器的性能和控制能力。
机电一体化介绍
这是一份关于机电一体化的介绍课件。机电一体化是将机械与电子相结合， 实现整体化设计制造的技术体系。下面将详细介绍机电一体化的概念、优势、 应用领域、发展趋势和前景展望。
什么是机电一体化
1 机电一体化概述
机电一体化是将机械、电 子和控制技术相结合，实 现整体化设计和制造。
2 机电一体化的定义
机电一体化发展趋势
1
智能化发展
机电一体化将与人工智能、大数据等技术相结合，实现产品和系统的智能化。
2
数据化管理
机电一体化将通过数据采集和分析，实现对设备和系统的实时监控和故障预测。
3
个性化设计
机电一体化将支持根据用户需求定制化设计，实现个性化的产品和解决方案。
4
精细化制造
机电一体化将通过数字化制造和先进制造技术，提高产品质量和制造效率。
Hale Waihona Puke 机电一体化前景展望未来机电一体化市场 前景
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单元一机电一体化概述1. 1. 1机电一体化的定义“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。
”“机电一体化”是将机械技术、微电子技术、信息技术等多门技术学科在系统工程的基础上相互渗透、有机结合而形成和发展起来的一门新的边缘技术学科。
1. 1. 3机电一体化的内容机电一体化包含了技术和产品两方面的内容，首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。
1. 1. 4机电一体化的特点机电一体化产品的显著特点是多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又具有轻、薄、细、小、巧的优点，其目的是不断满足人们生产生活的多样性和省时、省力、方便的需求。
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传统的机械产品主要是解决物质流和能量流的问题，而机电一体化产品除了解决物质流和能量流以外，还要解决信息流的问题。
机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质、能量与信息(即所谓工业三大要素)按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质、能量与信息。
机电一体化系统的主功能包括变换(加工、处理)、传递(移动、输送)、储存(保持、积蓄、记录)三个目的功能。
主功能也称为执行功能，是系统的主要特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。
机电一体化系统还应具备动力功能、检测功能、控制功能、构造功能等其他功能。
加工机是以物料搬运、加工为主，输入物质(原料、毛坯等)、能量(电能、液能、气能等)和信息(操作及控制指令等)，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质的系统(或产品)。
动力机，其中输出机械能的为原动机，是以能量转换为主，输入能量(或物质)和信息，输出不同能量(或物质)的系统(或产品)。
信息机是以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息(如数据、图像、文字、声音等)的系统(或产品)。
1. 2. 2机电一体化系统的构成要素机电一体化系统一般由机械本体、传感检测、执行机构、控制及信息处理、动力系统等五部分组成，各部分之间通过接口相联系。
1.机械本体机械本体包括机械结构装置和机械传动装置。
机械结构是机电一体化系统的机体，用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。
2.动力部分动力部分是按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。
3.传感检测部分传感检测部分是对系统运行中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态进行检测，然后变成可识别信号，传输到信息处理单元，并且经过分析、处理后产生相应的控制信息。
4.执行机构执行机构是运动部件在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
5.控制及信息单元控制及信息单元将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行处理、运算和决策，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。
1. 2. 3机电一体化系统接口概述机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素或子系统之间必须能顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。
各要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件称为接口。
接口设计的总任务是解决功能模块间的信号匹配问题，根据划分出的功能模块，在分析研究各功能模块输入/输出关系的基础上，计算制定出各功能模块相互连接时所必须共同遵守的电气和机械的规范和参数约定，使其在具体实现时能够“直接”相连。
2.接口设计的要求(1)微机接口。
微机接口通常由接口电路和与之配套的驱动程序组成。
能够使被传动的数据实现在电气上、时间上相互匹配的电路称为接口电路;能够完成这种功能的程序称为接口程序。
信息转换主要包括以下方面:数字量/模拟量的转换(D/A);模拟量/数字量转换(A/D);从数字量转换成脉冲量;电平转换;电量到非电量的转换;弱电到强电的转换以及功率匹配等。
(2)机械传动接口。
要求它的连接机构紧凑、轻巧，具有较高的传动精度和定位精度，安装、维修、调整简单方便，刚度好，响应快。
1. 3机电一体化技术的理论基础与关键技术系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，那么微电子技术、精密机械技术等就是它的技术基础。
机电一体化技术是以机械电子系统或产品为对象，以数学方法和计算机等为工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，以便允分发挥人力、物力和财力，通过各种组织管理技术，使局部与整体之间协调配合，实现系统的综合最优化。
机电一体化系统是一个包括物质流、能量流和信息流的系统，而有效地利用各种信号所携带的丰富信息资源，则有赖于信号处理和信号识别技术。
1. 3. 2关键技术关键技术包括精密机械技术、传感检测技术、伺服驱动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、接口技术和系统总体技术等。
1. 5. 2机电一体化的发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉融合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。
因此，机电一体化的主要发展方向如下。
1.智能化2.模块化3.网络化4.微型化5.绿色环保化6.人性化7.集成化单元二机电一体化机械技术2. 1概述机械是由机械零件组成的，能够传递运动并完成某些有效工作的装置。
机械由输入部分、转换部分、传动部分、输出部分及安装固定部分等组成。
通用的传递运动的机械零件有齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、带、带轮、曲柄和凸轮等。
两个零件互相接触并相对运动，就形成了运动副，由若干运动副组成的具有确定运动的装置称为机构。
就传动而言，机构就是传动链，从系统动力学方面来考虑，传动链越短越好，这有利于实现系统整体最佳目标。
在必须保留一定的传动件时，在满足强度和刚度的前提下，应力求传动件“轻、薄、细、小巧”，这就要求采用特种材料和特种加工工艺。
2.1.1机械运动与机构根据所施外力的不同，物体的运动可分为等速运动、不等速运动和间歇运动等。
等速运动可分为单方向运动和往复运动，而加速运动就是一种不等速运动，间歇运动则是指每隔一定时间自行停止的运动。
机电一体化产品的运动包括沿特定轴旋转的旋转运动、沿规定直线的直线运动以及平面运动等。
具有代表性的主要机械零件可分为紧固零件、传动零件和支撑零件。
多种机械零件的有机组合就构成了机构。
当机构中的一个零件产生运动时，机构中的其他零件将对应产生一定的运动。
连杆机构、凸轮机构、间歇机构是机械中最常用的三种机构。
2. 1. 2机电一体化中的机械系统及其基本要求1.传动机构机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩的变换器，而且已成为伺服系统的一部分，它要根据伺服控制的要求进行选择设计，以满足整个机械系统良好的伺服性能。
因此传动机构除了要满足传动精度的要求，而且还要满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性的要求。
2.导向及支承机构导向及支承机构的作用是对机械结构保证一个良好导向和支承性能，为机械系统中各运动装置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障，一般指导轨、轴承等。
3.执行机构执行机构是用以完成操作任务的直接装置。
执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作。
一般要求它具有较高的灵敏度、精确度，良好的重复性和可靠性由于计算机的强大功能，使传统作为动力源的电动机发展为具有动力、变速与执行等多重功能的伺服电动机，从而大大地简化了传动和执行机构。
除以上三部分外，机电一体化系统的机械部分通常还包括机座、支架、壳体等。
机电一体化中的机械系统除了满足一般机械设计的要求外，还必须满足以下几种特殊要求。
1.高精度精度是机电一体化产品的重要性能指标，对其机械系统设计主要是执行机构的位置精度，其中包括结构变形、轴系误差和传动误差，另外还要考虑温度变化的影响。
2.小惯量传动件本身的转动惯量会影响系统的响应速度及系统的稳定性。
大惯量会使机械负载增大、系统响应速度变慢、灵敏度降低，使系统固有频率下降，容易产生谐振;使电气驱动部分的谐振频率变低，阻尼增大。
反之，小惯量则可使控制系统的带宽做得比较宽，快速性比较好、精度比较高，同时还有利于减小用于克服惯性载荷的伺服电机的功率，提高整个系统的稳定性、动态响应和精度。
3.大刚度机电一体化机械系统要有足够的刚度，弹性变形要限制在一定范围之内。
弹性变形不仅影响系统精度，而且影响系统结构的固有频率、控制系统的带宽和动态性能。
机电一体化机械系统设计一样有传动设计和结构设计部分，只是由于机电一体化的特征决定了在机械系统设计过程中有它自身的特点。
2. 2机械传动机构机电一体化机械系统应具有良好的伺服性能，从而要求传动机构满足以下几个方面:转动惯量小、刚度大、阻尼合适，此外还要求摩擦小、抗振性好、间隙小，特别是其动态特性与伺服电动机等其他环节的动态特性相匹配。
2. 2. 1齿轮传动在数控机床伺服进给系统中采用齿轮传动装置的目的有两个:一是将高转速低转矩的伺服电机(如步进电机、直流或交流伺服电机等)的输出，改变为低转速大转矩的执行件的输出;二是使滚珠丝杠和工作台的转动惯量在系统中占有较小的比重。
此外，对开环系统还可以保证所要求的精度。
提高传动精度的结构措施有以下几种。
①适当提高零部件本身的精度。
②合理设计传动链，减少零部件制造、装配误差对传动精度的影响。
首先，合理选择传动形式;其次，合理确定级数和分配各级传动比;最后，合理布置传动链。
③采用消隙机构，以减少或消除空程消除齿轮传动中侧隙的措施。
1.圆柱齿轮传动(1)偏心轴套调整法。
(2)锥度齿轮调整法。
(3)双向薄齿轮错齿调整法。
2. 2. 2带传动1.普通带传动带传动是利用张紧在带轮上的带，靠它们之间的摩擦或啮合，在两轴(或多轴)间传递运动或动力。
根据传动原理不同，带传动可分为摩擦型和啮合型两大类，常见的是摩擦带传动。
摩擦带传动根据带的截面形状分为平带、V带、多楔带和圆带等靠摩擦工作的带传动，其优点是:①因带是弹性体，能缓和载荷冲击，运行平稳无噪声;②过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件损坏;③制造和安装精度不像啮合传动那样严格;④可增加带长以适应中心距较大的工作条件(可达巧m)。
其缺点是:①带与带轮的弹性滑动使传动比不准确，效率较低，寿命较短;②传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大;③不宜用于高温、易燃等场合。
常用的张紧装置有三种。
(1)定期张紧装置:调节中心距使带重新张紧。
(2)自动张紧装置(3)使用张紧轮的张紧装置2. 2. 4螺旋传动根据螺旋传动的运动方式可以分为两大类:一类是滑动摩擦式螺旋传动，它是将联结件的旋转运动转化为被执行机构的直线运动;另一类是滚动摩擦式螺旋传动，它是将滑动摩擦转换为滚动摩擦，完成旋转运动。