《机电一体化系统设计》

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→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。
四、 机电一体化系统设计方案 的常用方法
机电一体化系统的组成要素及功能如图所示。
动力 部分 动力
检测 部分
控制器
执行 机构
检测
控制
动作
机械 本体 (a)
ห้องสมุดไป่ตู้
构造 (b)
• (a) 机电一体化系统的组成要素; • (b) 机电一体化系统的功能
二、 机电一体化系统的分类
从控制的角度来讲, 机电一体化系统可分 为开环控制系统和闭环控制系统。 • 开环控制的机电一体化系统是没有反馈 的控制系统,这种系统的输入直接送给控制器, 并通过控制器对受控对象产生控制作用。一 些家用电器、简易NC机床和精度要求不高 的机电一体化产品都采用开环控制方式。开 环控制机电一体化系统的优点是结构简单, 成本低, 维修方便; 缺点是精度较低,对输出 和干扰没有诊断能力。 •
三、 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。 • 系统设计的基本原则是使设计工作获得最优 化效果,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。
系统设计的过程就是“目标—功能—结构—效 果”的多次分析与综合的过程。 综合可理解为各种解决问题要素的拼合的模型 化过程,这是一种高度的创造行为。 分析是综合的反行为，也是提高综合水平的必 要手段。
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二、电气系统设计的原则
在电气控制系统设计过程中应遵循以下原则： • (1)最大限度地满足生产机械和工艺对电气控 制的要求。生产机械和工艺对电气控制系统的要 求是电气设计的依据，这些要求应根据生产需要 充分考虑。 • (2)在满足控制要求的前提下，设计方案应力 求简单经济。 • (3)妥善处理机械、液压和电气之间的关系。 • (4)正确、合理地选用电器元件，确保使用安 全可靠。另外，还应考虑是否选型美观、维护方 便、技术进步等。
1、电气原理图设计的内容 2、工艺设计的内容
电气原理图的设计是整个设计的中心环节， 电气原理图设计主要包括以下内容：
• • • • (1)制订电气控制系统设计任务书； (2)选择拖动方案与控制方式； (3)确定电动机类型及技术参数； (4)设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关 系，拟订各部分技术要求； • (5)设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数； • (6)选择电器元件，制订元件目录清单； • (7)编写设计说明书。
三、电气系统设计的一般步骤
通常，电气控制系统设计有以下几个步骤。
1．拟订设计任务书
设计任务书既是整个系统设计的依据，又是设备竣工后验收的依据。没 计任务书的具体技术指标及要求，是由技术部门及承担设计任务的部 门等几方面共同协商、确定的。其中除简要说明所设计设备的型号、 用途、工艺过程、动作要求、传动参数和工作条件外，还应说明以下 主要技术指标及要求。 (1)控制精度、生产效率； (2)电气传动基本特性； (3)自动化程度； (4)目标成本及费用限额； (5)工期、验收标准及验收方式； (6)其他要求，如设备布局、安装要求、控制柜布置、稳定性、抗 干扰性、照明、信号指示、报警方式等。
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工艺设计的主要目的是便于制造电气设备，实现电气原理图 设计的功能和各项技术指标，为设备的制造、调试、维护和 • • • 使用提供必要的图纸资料。 (1)根据设计的电气原理图及选定的电器元件，设计、绘制电 气系统的总装配图及总接线图， (2)按照电气原理图或划分的组件进行统一编号。 (3)根据组件电路原理及选定的元件，设计组件装配图、接线 图，图中反映各电器元件的安装方式与接线方式。这些资料 是组件装配和生产管理的依据。 (4)根据组件装配要求，绘制电气安装板和非标准的电器安装 图，标明技术要求。这些图纸是制造、加工所必需的资料。 (5)设计电气箱，根据组件的尺寸及安装要求，确定电气箱结 构及外形尺寸，设置安装支架，标明安装尺寸，面板安装方 式，各组件的连接方式，通、散热及开门方式。在电气箱设 计中，应注意操作维护方便与造型美观。
(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、开发新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。
(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。
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二. 电气系统设计
• 电气系统设计包括两个方面：电气原理图 设计与工艺设计。 • 电气原理图的设计质量决定着设备的先进 性、实用性和合理性，是电气控制系统设 计的核心。 • 工艺设计决定着电气控制设备的生产可行 性、经济性、造型美观和使用维护方便。
一、电气系统设计的基本任务与内容
• 电气系统设计的基本任务是根据控制要求 设计和编制设备制造和维护过程中所必需 的图纸、资料，包括电气原理图、安装接 线图、总装图、部件装配图、电气箱制造 工艺图、控制面板及电器元件底板图、非 标准紧固件加工图等，编制外购器件目 录、单台材料消耗清单、设备使用维护说 明书等资料。
《机电一体化系统设计》
小组成员：许信 贺韶 王瑞超 刘杰 学院：机械工程学院 专业：机电
机电系统设计整体方案
• • • • 典型机电系统的整体设计思路 电器系统的设计方案 软件流程设计 智能车机电系统设计整体方案
一、典型机电系统的 整体设计思路
一. 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。