机电一体化产品设计课程

传感 A/ 计算 D 执行装
器
D机
/A 置
3、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。
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1.4 共性关键技术
4、伺服驱动技术 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 5、机械技术
• 机电一体化中包含的关键技术在第四节 中详细介绍。
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数 控 铣 床
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数控车床
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焊接机器人
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• 汽车防抱死系统(ABS)
1.2 发展概况
1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段”
工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结 合，以提高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相对 落后，使得机械与电子的结合还没有得到广泛的应用。
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、能源 提供能量，转换成需要的形式，实现动力 功能。 要求：效率高、可靠性好
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1.3 机电一体化系统的构成
3、检测传感装置 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
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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
1.3 机电一体化系统的构成
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 能 量
检测 参数
驱 动 力
机械本体
Leabharlann Baidu
动力源
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1.3 机电一体化系统的构成
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1.5 机电一体化系统设计
2. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶”
计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体 化的发展奠定了技术基础这个时期的特点是： ①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世
纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认； ②机电一体化技术和产品得到了极大发展； ③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支
• 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
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电子学
机
械 机电一
学
体化
信息科学
1.1 基本概念
• 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：数控 机床、机器人、汽车电子化产品、智能化 仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM 系统等。
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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。
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1.4 共性关键技术
2、信息处理技术 主要完成信息的交换、存取、运算、判断和
决策等.其主要工具是计算机。
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1.5 机电一体化系统设计
• 一、市场调研 • 二、总体方案设计 • 三、详细设计 • 四、样机试制与试验 • 五、小批量生产 • 六、大批量生产
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1.5 机电一体化系统设计
一、市场调研
• 市场调研包括市场调查和市场预测。所谓市 场调查就是运用科学的方法，系统地、全面地 收集所设计产品市场需求和经销方面的情况和 资料，分析研究产品在供需双方之间进行转移 的状况和趋势，而市场预测就是在市场调查的 基础上，运用科学方法和手段，根据历史资料 和现状，通过定性的经验分析或定量的科学计 算，对市场未来的不确定因素和条件做出预计 、测算和判断，为产品的方案设计提供依据。
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1.2 发展概况
• 3.90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段”
• ① 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也 在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电 一体化等新分支；
• ② 对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电 一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。
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第一章 概论
• 1.1 机电一体化基本概念 • 1.2 机电一体化发展概况 • 1.3 机电一体化系统的构成 • 1.4 机电一体化共性关键技术 • 1.5 机电一体化系统设计 • 1.6 机电一体化对机械工业的影响 • 1.7 机电一体化的发展
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1.1 基本概念
• 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。
实现机电一体化产品的主功能和构造功能， 影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠 性等。
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1.4 共性关键技术
• 6、系统总体技术 • 系统总体技术是一种从整体目标出发，用
系统工程的观点和方法，将系统各个功能模 块有机的结合起来，以实现整体最优。其重 要内容为接口技术。接口包括电气接口、机 械接口、人机接口
• ③ 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取 得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地 。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和 逐渐形成完整的科学体系。
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1.2 发展概况
• 1. 数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的 第一页。
2. 微电子技术为“机电一体化‘’带来勃勃生机。 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。
4、电子控制单元 处理、运算、决策，实现控制功能。 要求：高可靠性、柔性、智能化
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1.3 机电一体化系统的构成 5、执行机构
包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成 要求的动作，实现主功能。 要求：高性能、高精度、高效率
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1.4 共性关键技术
• 1 检测传感技术 • 2 信息处理技术 • 3 自动控制技术 • 4 伺服驱动技术 • 5 机械技术 • 6 系统总体技术