机电一体化培训课件
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机电一体化第3讲PPT课件
2
)k
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
2.1 机械系统数学模型的建立
• 三、基本物理量的折算
3、刚度系数的折算 2）扭转刚度系数的折算
T1
1 k1
2
T2
k2
z2 z1
2T1 k2
3
T3 k3
z2 z4 z1 z3
T1 k3
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
2.1 机械系统数学模型的建立
z4 z3
2
1 k3
1 k
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
2.1 机械系统数学模型的建立
• 三、基本物理量的折算
4、系统的数学模型 将基本物理量折算到某一部件后，即可按单一部 件对系统进行建模。在本例中，设输入量为轴I的 转角xi，输出量为工作台的线位移xo，则可以得到 数控机床进给系统的数学模型:
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
控制系统微分方程的列写 • 弹簧：
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
控制系统微分方程的列写 • 阻尼：
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
机械平移系统：
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
机械平移系统：
式中，m、D、k通常均为常数，故机械平移系 统可以由二阶常系数微分方程描述。显然，微分方 程的系数取决于系统的结构参数，而阶次等于系统 中独立储能元件（惯性质量、弹簧）的数量
机电一体化基础
第2章 机械系统设计
– 2.1.2 建立数学模型的方法
控制工程基础
解析法：依据系统及元件各变量之间所遵循
的物理或化学规律列写出相应的数学关系式，
建立模型。
《机电一体化》课件
传感器技术
传感器原理与特性
介绍常见传感器的原理、特性 及应用范围。
传感器信号处理
研究如何将传感器信号转换为 可处理的信息。
智能传感器与MEMS技术
介绍智能传感器和MEMS技术 的最新发展。
传感器在机电一体化中的 应用实例
结合实际案例，介绍传感器在 机电一体化系统中的应用。
03
机电一体化系统设计
系统设计方法
02
机电一体化技术基础
机械技术
机械系统设计
研究如何根据功能需求，设计 出合理的机械结构、传动方式
和机构。
材料力学
研究材料的力学性能，为机械 设计提供材料依据。
制造工艺
涉及机械零件的加工、装配和 检测，确保机械系统的制造精 度。
机械振动与噪声控制
研究如何减小机械系统运行中 的振动和噪声。
电子技术
智能化
机电一体化设备能够根据预设程序或外部信号进 行自主决策和控制。
跨学科性
机电一体化涉及到多个学科领域，需要多方面的 知识和技能。
高效化
机电一体化技术的应用能够提高生产效率、降低 能耗和减少人力成本。
机电一体化的应用领域
工业自动化
在制造业中，机电一体化设备能够实现自动 化生产线、机器人焊接、智能仓储等。
工业机器人的应用范围非常广泛，包括焊接、 装配、搬运、喷涂等领域。
自动化生产线
自动化生产线是将多个机电一体化产品集成在一起，实现生产过程的自动化和智能 化。
自动化生产线通常由输送带、提升机、分拣机、检测设备等组成，其中输送带是主 线，负责将工件从一个工序传输到下一个工序。
自动化生产线的应用范围非常广泛，包括食品、饮料、制药、电子等制造业领域。
机电一体化培训PPT课件
52
课程四 六轴机器人单元 六轴机器人单元
53
课程四 六轴机器人单元 设备 认识
标签台 桌体 桌面接口板 按钮板 控制挂板
吸盘 抓手 升降台B 推杆气缸B
加盖定位气缸 出料台 升降台A 推杆气缸A
54
课程四 六轴机器人单元 IO原理
废料皮带 出料位检测传感器
分拣气缸 不合格位到位检测
龙门检测机构 进料位检测传感器
46
课程三 检测分拣单元 设备 认识
瓶盖颜色检测
状态灯带 光纤A接收 光纤B发射端
光纤A发射 光纤B接收端
龙门检测机
47
课程三 检测分拣单元 接口线路板
38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
拧盖机构 定位气缸 ABB中间断电器 按钮板（电源模块） 按钮板（控制模块）
33
课程二加盖拧盖单元
料筒 加盖升降
气缸 加盖伸缩
气缸 加盖气抓 料筒瓶盖检
测传感器
加盖机构
拧盖升降 气缸
拧盖电机
拧盖机构
34
课程二 加盖拧盖单元 互动时间
问答1：气动元件有哪些 问答2：请你说说单作用气缸与双作用气缸的 区别
备注
42
课程二 加盖拧盖单元 拧盖机构
序号 1 2 3
名称 X14 Y1 Y5
功能描述 拧盖升降气缸上限位感应，X14闭合 Y1闭合，拧盖电机运行 Y5闭合，拧盖升降气缸下降
备注
43
2019/11/6
44
课程三 检测分拣单元
课程四 六轴机器人单元 六轴机器人单元
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课程四 六轴机器人单元 设备 认识
标签台 桌体 桌面接口板 按钮板 控制挂板
吸盘 抓手 升降台B 推杆气缸B
加盖定位气缸 出料台 升降台A 推杆气缸A
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课程四 六轴机器人单元 IO原理
废料皮带 出料位检测传感器
分拣气缸 不合格位到位检测
龙门检测机构 进料位检测传感器
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课程三 检测分拣单元 设备 认识
瓶盖颜色检测
状态灯带 光纤A接收 光纤B发射端
光纤A发射 光纤B接收端
龙门检测机
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课程三 检测分拣单元 接口线路板
38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
拧盖机构 定位气缸 ABB中间断电器 按钮板（电源模块） 按钮板（控制模块）
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课程二加盖拧盖单元
料筒 加盖升降
气缸 加盖伸缩
气缸 加盖气抓 料筒瓶盖检
测传感器
加盖机构
拧盖升降 气缸
拧盖电机
拧盖机构
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课程二 加盖拧盖单元 互动时间
问答1：气动元件有哪些 问答2：请你说说单作用气缸与双作用气缸的 区别
备注
42
课程二 加盖拧盖单元 拧盖机构
序号 1 2 3
名称 X14 Y1 Y5
功能描述 拧盖升降气缸上限位感应，X14闭合 Y1闭合，拧盖电机运行 Y5闭合，拧盖升降气缸下降
备注
43
2019/11/6
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课程三 检测分拣单元
机电一体化培训课件
03
重要性
随着科技的不断进步和产业升级，机电一体化人才在社会生产中的作用
越来越重要，对推动经济发展和科技进步具有积极意义。
培养模式
高等教育
在高等教育中，机电一体化专业通常涵盖机械工程、电子 工程、控制工程和计算机科学等学科的基础理论和技能的 培养。
职业教育
职业教育则更加注重实践和应用能力的培养，通过实践教 学和职业培训，培养学生具备解决实际问题和创新的能力 。
03
CATALOGUE
机电一体化的实践应用
数控机床
数控机床是现代制造业的重要设备，通过数字控制技术 实现高精度、高效率的加工。
数控机床的组成和工作原理是机电一体化的典型应用， 涉及到机械、电子、计算机等多学科知识。
数控机床在航空、汽车、模具等行业中广泛应用，为产 品的质量和生产效益提供保障。
数控机床的维护和保养也是机电一体化应用中的重要环 节，保证设备的稳定性和可靠性。
05
CATALOGUE
机电一体化的人才培养
培养目标
01 02
定义
机电一体化人才培养的目标是培养具有机械、电子、控制、计算机等学 科的基本理论和技能，能够从事机电一体化产品和系统的设计、制造、 服务的高素质工程技术人才。
适应领域
该类人才可适应制造业、加工业、电力电子、信息技术等多个领域的发 展需求。
。
信号处理技术
包括信号的采集、放大、滤波等 方面的内容。
检测系统设计
讲解了检测系统的组成及设计方 法，包括检测电路的设计、检测
装置的校准等。
计算机技术
计算机硬件基础
包括计算机的组成结构、各部件的工作原理及选 型等。
计算机软件基础
介绍了操作系统、编程语言、算法等方面的内容 。
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
机电一体化技术课件
1.1.1 机电一体化的概念机电一体化，也称机械电子学，是随着生产和技术的发展，在以机械技术、电子技术、计算机技术为主的多门学科相互渗透相互结合的过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。
1.2 功能构成和要素构成产品的目的功能是通过其内部功能来实现的。
机电一体化系统要实现其目的功能，一般需要具备五种内部功能，即主功能、动力功能、计测功能、控制功能和结构功能。
其中，主功能是实现系统目的功能直接必需的功能，它表明了系统的主要特征；动力功能是向系统提供动力、让系统得以运转的功能；计测功能和控制功能的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转；结构功能则将系统各要素组合起来，进行空间配置，形成一个统一的整体，如图1－3所示。
可见，一个典型的机电一体化系统与其五种内部功能相对应,主要由以下要素构成：动力源、机械本体、执行机构、检测与传感装置、控制与信息处理装置。
各部分之间通过接口相联系。
1.机械本体：系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械连接等，它实现系统的构造功能。
2.动力源：向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能3.检测与传感装置：检测与传感装置是检测部分的核心，包括各种传感器及其信号检测电路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供进行控制所需的各种信息，实现计测功能。
4.执行机构：包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
5.控制与信息处理装置：根据产品的功能和性能要求以及传感器的反馈信息，进行处理、运行和决策，对产品运行施以相应的控制．实现控制功能。
相关技术一. 机械技术机械技术是机电一体化技术的基础。
机电一体化产品的主功能和结构功能，往往是以机械技术为主实现的。
在机械与电子相互结合的实践中，不断对机械技术提出更高的要求，使现代机械技术相对于传统机械技术发生了很大变化。
新材料、新工艺、新原理、新机构等不断出现，现代设计方法不断发展和完善，以满足机电一体化产品对减轻重量、缩小体积、提高精度和刚度、改善性能等多方面的要求。
机电一体化 完整ppt课件
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
编辑版pppt
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(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
2.机电技术完全融合形成新型机电一体化产品
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
编辑版pppt
7
C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
编辑版pppt
36
滚珠丝杠副轴向间隙的调整
(a)垫片调隙式（图7-18） 通常用螺 钉来连接滚珠丝杠两个螺母的凸缘， 并在凸缘间加垫片。调整垫片的厚度 使螺母产生轴向位移，以达到消除间 隙和产生预拉紧力的目的。
这种结构的特点是构造简单、可靠性 好、刚度高以及装卸方便。但调整费 时，并且在工作中不能随意调整，除 非更换厚度不同的垫片。
能更优越。现代机械要求具有更新颖的结构、更
小的体积、更轻的重量，还要求精度更高、刚度
更大、动态性能更好。
3.
在设计和制造机械系统时除了考虑静态、动
态刚度及热变形等问题外，还应考虑采用新型复
合材料和新型结构以及新型的制造工艺和工艺装
置。
4. 2 .传感检测技术
5.
传感检测技术的内容，一是研究如何将各种
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
《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 完整ppt课件
2
3
1
图7-27 带锥度齿轮的消除间隙结构 1、2-齿轮 3-垫片
精选PPT课件
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2. 斜齿轮传动
图7-29是垫片错齿调整法，薄片齿轮由平 键和轴连接，互相不能相对回转。斜齿轮 1和2的齿形拼装在一起加工。装配时，将 垫片厚度增加或减少Δt，然后再用螺母拧 紧。这时两齿轮的螺旋线就产生了错位， 其左右两齿面分别与宽齿轮的齿面贴紧， 从而消除了间隙。
被测量（包括物理量、化学量和生物量等）转换
为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号
的加工处理，如放大、补偿、标度变换等。
6.
机电一体化系统要求传感检测装置能快速、
准确、可靠的获取信息
精选PPT课件
15
3 信息处理技术
实现信息处理的主要工具是计算机，计算机技术包括计算机的软件技术、硬件 技术、网络与通讯技术和数据技术。机电一体化系统中主要采用工业控制机（包 括可编程控制器，单、多回路调节器，单片微控制器，总线式工业控制机，分布 式计算机测控系统）进行信息处理。信息处理的发展方向是提高信息处理的速度、 可靠性和智能化程度。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计 算机信息处理技术的范畴。
精选PPT课件
16
三、学科构成
精选PPT课件
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四、机电一体化系统设计方法
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、 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。
精选PPT课件
18
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。
《机电一体化上》课件
《机电一体化上》ppt课件
• 机电一体化概述 • 机械系统基础 • 传感器与检测技术 • 控制技术基础 • 机电一体化系统设计实例
01
机电一体化概述
定义与特点
总结词
机电一体化的定义、特点
详细描述
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，提高整个系统的 性能和效率。其主要特点包括自动化、智能化、高效化等。
电容式传感器
利用电容原理，通过测量电容值的变 化来感知被测量，常用于压力、液位 、厚度等参数的测量。
光电式传感器
利用光电效应，通过光电器件将光信 号转换为电信号，常用于转速、距离 、颜色等参数的测量。
检测技术的发展趋势
智能化
微型化
随着人工智能技术的发展，智能传感器已 成为检测技术的重要发展方向，能够实现 自适应、自校准和自诊断等功能。
负责接收输入信号，并按照设 定的算法处理后输出控制信号
。
执行器
接收控制信号，驱动被控对象 执行相应的动作。
传感器
检测被控对象的参数变化，并 将检测信号反馈给控制器。
被控对象
需要控制的设备或系统。
经典控制理论及应用
线性控制系统分析
通过传递函数、频率特性等方法分析系统的稳定 性、动态性能和稳态误差。
PID控制
机械系统的运动学与动力学
运动学主要研究机械系统的运动规律，包括速度、加速度、位移等参数。
动力学则研究机械系统在力作用下的运动规律，涉及到力、力矩、惯性力等物理量 。
运动学与动力学在机械系统设计中有重要应用，如机构分析、机器效率分析等。
பைடு நூலகம்
机械系统的优化设计
• 机电一体化概述 • 机械系统基础 • 传感器与检测技术 • 控制技术基础 • 机电一体化系统设计实例
01
机电一体化概述
定义与特点
总结词
机电一体化的定义、特点
详细描述
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，提高整个系统的 性能和效率。其主要特点包括自动化、智能化、高效化等。
电容式传感器
利用电容原理，通过测量电容值的变 化来感知被测量，常用于压力、液位 、厚度等参数的测量。
光电式传感器
利用光电效应，通过光电器件将光信 号转换为电信号，常用于转速、距离 、颜色等参数的测量。
检测技术的发展趋势
智能化
微型化
随着人工智能技术的发展，智能传感器已 成为检测技术的重要发展方向，能够实现 自适应、自校准和自诊断等功能。
负责接收输入信号，并按照设 定的算法处理后输出控制信号
。
执行器
接收控制信号，驱动被控对象 执行相应的动作。
传感器
检测被控对象的参数变化，并 将检测信号反馈给控制器。
被控对象
需要控制的设备或系统。
经典控制理论及应用
线性控制系统分析
通过传递函数、频率特性等方法分析系统的稳定 性、动态性能和稳态误差。
PID控制
机械系统的运动学与动力学
运动学主要研究机械系统的运动规律，包括速度、加速度、位移等参数。
动力学则研究机械系统在力作用下的运动规律，涉及到力、力矩、惯性力等物理量 。
运动学与动力学在机械系统设计中有重要应用，如机构分析、机器效率分析等。
பைடு நூலகம்
机械系统的优化设计
机电一体化技术ppt课件
n 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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5 机电一体化系统设计
n 一、市场调研 n 二、总体方案设计 n 三、详细设计 n 四、样机试制与试验 n 五、小批量生产 n 六、大批量生产
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5 机电一体化系统设计
四、样机试制与试验
n 完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与 试验阶段。根据制造的成本和性能试验的要求， 一般制造几台样机供试验使用。样机的试验分为 实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机 的各种性能指标是否满足设计要求，考核样机的 可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设 计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试 验。如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求， 则进入产品的小批量生产阶段。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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。
1.5 机电一体化系统设计
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
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1. 4机电一体化系统的设计
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机械传动
丝杠
滚珠丝杠螺母副
组成
带圆弧的 螺旋滚道
发兰
丝杠
螺母 滚珠
机电一体化技术
丝杠螺母副将旋转运动转变成 直线运动，用较小的驱动力矩就 可获得较大的轴向牵引力。数控 机床进给系统采用滚珠丝杠螺母 副的目的在于：由于丝杠和螺母 之间有滚珠，因此摩擦系数小， 且动 静摩擦系数相差小，低速无 爬行。在施加预紧后，轴向刚度 好，定位精度高。
花键轴
机械传动
支承部件
密珠轴承
径向轴承 推力轴承
滚珠排列方式
保持架
密珠轴承
精密分度头主轴系统
机电一体化技术
密珠轴承是一种 新型的滚动摩擦支 承，由内、外圈和 密集的滚珠组成。 滚珠在尼龙保持架 的空隙中以近似与 多头螺旋线的形式 排列，滚珠的密集 具有误差平均效 应，有利于提高回 转轴的精度。
机械传动
封闭式线性球轴承 轴承与导轨间
的间隙不可调
可调式线性球轴承
在轴承外套筒和 挡圈上开有轴向切 口，能任意调整轴承 与导轨间的间隙
开放式线性球轴承 在轴承外套筒和挡圈
上开有轴向扇形切口，轴 承与导轨间的间隙可调
机械传动
导轨
滚动导轨块和直线轴承导轨
直线轴承导轨
机电一体化技术
滚动导轨块
直线轴承导轨安装
滚动导轨块安装
机电一体化技术
机械传动
概述 机电一体化设备进给传动方案 双矩形导轨导向方式 低速爬行现象 进给传动“滚动化”的必要性 直线滚动导轨
圆形导轨 滚动导轨块和直线轴承导轨 滚珠丝杠螺母副 滚珠花键 支承部件 滚珠丝杠与进给电机的连接 直线电机 转动惯量
机械传动
概述
机电一体化技术
机械传动
传统的机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递 给执行机构的中间装置，是一种转矩和转速的变换器，其目 的是使驱动电动机与负载之间在转矩和转速上得到合理的匹 配。
J1
包括齿轮z2、 z3和轴Ⅱ的惯量
包括齿轮z1和轴Ⅰ的惯量
机械传动
特性
4.传动带转动惯量
机电一体化技术
m
折算到驱动轴上的总转动惯量J
……
v J =(m +mD )d 2
d
J
传动带质量
机械传动
特性
机械传动
传动部件
机电一体化技术
同步齿形带
同步齿形带传动是综合了带传动、 齿轮传动和链传动特点的一种新型传动。 带的工作表面制有带齿，它与有相应齿 形的带轮相啮合，用来传递运动和动力。 与一般带传动相比较，同步齿形带传动 具有如下特点：传动比准确，传动效率 高；工作平稳，能吸收振动；不需润 滑，维护保养方便；中心距要求严格， 安装精度要求高。
千分表 F
δ
变形量 预紧力
预紧力的大小是通过测 量丝杠的变形量来获得的。
= F
AE
丝杠截面积 丝杠弹性模量
预紧就是传 动部件在承载前， 在装配或调试阶段 预先施加载荷使之 产生微量变形。预 紧能消除传动间 隙，减小承载传动 时的变形，提高传 动刚度；预紧还能 抵消传动时的热变 形，提高传动精度。 预紧的外施力要适 当，过大的话会增 加附加摩擦力矩， 不利于快速性的提 高。
支承部件
空气静压轴承
机电一体化技术
圆柱径向和端面推力空气静压轴 承 径向轴承的轴套为外鼓形， 可自动调整定心。方法是先通气 使轴套自动将位置调好后再固定。 这样可提高前后轴套的同轴度， 从而保证转轴的回转精度。 双半球空气轴承主轴 转轴前 后轴承均为半球状，既是径向轴 承又是止推力轴承，由于轴承的 球形气浮面具有自动调心作用， 因此可以提高前后轴承的同轴 度，以提高转轴的回转精度。
式结构紧凑。
外循环：滚珠在循环过程中，滚珠 在换向时与丝杠脱离接触。
由于丝杠与螺母之间存在间隙，因此，当丝杠由正转变为反转的瞬时， 螺母必须先克服该间隙才能运动，则该间隙称反向间隙。反向间隙的存在降 低了运动精度和丝杠螺母副的刚度，间隙消除的方法采用双螺母，通过调整 两个螺母之间的微量轴向位移，消除间隙。通常采用垫法调隙式、螺纹调隙 式和齿差调隙式。
垫片
v
床身
压板
塑料导轨
常用的塑料导轨材料有： 塑料导轨软带、金属塑料复
合导轨板和塑料涂层。
t
机械传动
导轨
进给传动“滚动化”的必要性
机电一体化技术
“滚动化”是滚珠丝杠和滚动导 轨。
机电一体化设备为获得高的加 工精度，要求进给运动有：高的 传动精度、高的灵敏度、高的稳 定性。
普通滑动导轨和丝杠存在着摩 擦力大，低速爬行，高速振动， 灵敏度低缺点，因此，不适宜应 用在机电一体化设备的进给传动 中。
机电一体化技术
机械传动
导轨
弧形滚动导轨
机电一体化技术
机械传动
导轨
X-Y十字工作台
机电一体化技术
机械传动
导轨
圆形导轨
线性球轴承座
机电一体化技术
圆形导轨又称直线运动球轴承，这种轴承只能在 导轨轴上作直线往复运动，而不能旋转。滚珠与导轨 轴外圆柱面为点接触，因而许用载荷较小，但运动轻 便灵活、精度较高、价格低、维护方便，广泛应用于 机床、测量装置、电子仪器、输送机械、医疗诊断仪 器等轻载设备和装置。
机械传动
丝杠
滚珠丝杠螺母副类型
机电一体化技术
单螺母内循环式
双螺母消隙内循环式
单螺母外循环式
双螺母外循环垫片消隙式
机械传动
丝杠
滚珠丝杠支承
一端固定一端自由
机电一体化技术
机械传动
丝杠
一端固定一端移动机电一体化技术源自械传动丝杠两端固定
机电一体化技术
机械传动
丝杠
机电一体化技术
丝杠预紧
预紧螺母
预紧垫片
柔性轴承
入啮合，柔轮的旋转方向与波发生器的旋转方
向相反。谐波齿轮传动既可以做成减速器，也 刚轮
可以做成增速器。波形发生器、柔轮和刚轮三
者任意一个固定，其余二个一个为主动，另一
个为从动，应用广泛的是刚轮固定，波发生器
主动，柔轮从动的形式。单级减速的减速比i
＝75～500（i＝zr/zg－zr）。
机械传动
外齿，刚轮具有内齿，刚轮的齿数zg比柔轮的
齿数zr略多。柔轮的轮缘极簿，刚度很小，在 未装配前，柔轮是圆形的，由于波形发生器的
能力大、传动精度高、传动平稳 无冲击的特点。
直径比柔轮内圆的直径略大，所以当波形发生
器装入柔轮的内圆时，就迫使柔轮变形，呈椭 波发生器 圆形。波发生器有滚轮式、凸轮式和偏心盘式。 柔轮 当波发生器转动时，柔轮和刚轮上的齿依次进
机械传动
支承部件
滚珠花键
外筒
花键轴
机电一体化技术
花键轴的外圆上均布3条凸起的 轨道，在外筒内有循环的滚珠。外 筒和花键轴之间既可以轴带筒，也 可以筒带轴作回转移动，又可以作 灵活、轻便的相对的直线运动，所 以滚珠花键即是一种传动装置，又 是一种直线运动支承。可用于机器 人、机床、机电一体化设备和自动 搬运车等各种机械。
同步带的齿形一般为梯形，材料为 聚氨酯橡胶和氯丁橡胶，带轮材料一般 采用钢、塑料或轻合金。
同步齿形带的主要参数是带齿的节距pb
pb
机械传动
传动部件
机电一体化技术
谐波齿轮变速器
组成及工作原理
谐波齿轮传动是一种新型传动装置，主
与一般齿轮传动相比，谐波
要有波形发生器、柔轮和刚轮组成。柔轮具有 齿轮传动具有：传动比大、承载
滚动丝杠和滚动导轨具有： 摩擦力小﹑传动灵活﹑无爬行、 传动效率高。
预紧后可消除间隙，提高传动 刚度。
机械传动
导轨
直线滚动导轨
结构组成
滑块（通过安装孔用螺 栓固定在移动部件上）
安装孔
机电一体化技术
安装孔
滚珠
导轨（通过安装孔用 螺栓固定在床身上）
直线滚动导轨由专业生产厂家生产。 一条导轨上有两个支承滑块，支承滑块 固定在运动部件上，导轨整体安装在机床的基础件上。当滑块移动时，滑块内的 滚珠在导轨上的圆弧沟槽滚动并形成循环。直线滚动导轨在制造时已消除了间 隙，因而刚度和精度都较高。
传动部件
刚轮
轴承
波发生器 输入轴
输出轴
柔轮
刚轮 内齿圈
柔轮 外齿圈 波发生器
机电一体化技术
波发生器﹕它与输入轴相联，对柔轮 的齿圈的变形起产生和控制的作用。 它由一个椭圆形凸轮和一个薄壁的柔 性轴承组成。柔性轴承不同于普通轴 承﹐它的外环很薄﹐容易产生径向变 形﹐在未装入凸轮之前环是圆形的， 装上之后为椭圆形。 柔轮﹕有薄壁杯形﹑薄壁圆筒形或平 嵌式等多种。薄壁圆筒形柔轮的开口 端部外面有齿圈﹐它随波发生器的转 动而变形﹐筒底部分与输出轴联接。 刚轮﹕它是一个刚性的内齿轮。双波 谐波传动的刚轮通常比柔轮多2齿。谐 波齿轮减速器多以刚轮固定，外部与 箱体联接。
机械传动
传动方式
直线电机在进给运动中的应用
机电一体化技术
1—直线电机磁铁组件 2—直线电机滑块组件 3—工作台 4—滑座 5—直线光栅扫描头 6—直线滚动导轨 7—直线光栅
进给驱动采用直线电机与旋转电机传动方式的最大区别是取消了电动机到 工作台之间的一切中间环节，减少了传动链。其优点是，响应快（加速度一般 可达5~10g）、传动刚度高、定位精度高。
进给电机驱动丝杠旋转时， 和运动部件固定在一起的螺母作 直线运动，螺母内的滚珠在丝杠 带圆弧的螺旋滚道内滚动，并在 螺母内不断循环。按照滚珠的循 环方式，滚珠丝杠螺母副分成内 循环和外循环两大类。
机械传动
丝杠
滚珠循环方式
内循环
外循环
机电一体化技术 插管
反向器
螺母
内循环：滚珠在循环过程中，滚 珠始终保持和丝杠接触，这种方