机电一体化 完整ppt课件
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机电一体化机械技术PPT课件
n
KT min J es
3.52104 rad / s 953rad / s 0.1
第19页/共40页
四、传动精度 由于传动件之间的间隙和传动件的安装及制造误差而引起两种误差，称为传
动误差和回程误差。传动链的传动误差和回程误差会影响系统的精度和稳定性。 它们对系统性能的影响随其在系统中的位置的不同而不同。
n
K0min m
2.38108 rad / s 630rad / s 600
由例2.1知，电动机轴上的系统总转动惯量
J 4.37 103 kg m2
则折算到丝杠轴上的系统总转动惯量为：
Jes Ji2 4.37 103 4.82 kg m2 0.1kg m2
忽略电动机轴和齿轮轴的扭转变形，系统扭转振动的最小固有频率为：
好、适用范围广、可实现大功率或者高精度传动，效率高、传动平稳，不易实 现大传动比、体积较大。
图2.5 齿轮传动机构
第23页/共40页
（2）蜗轮蜗杆传动 其特点是传动比大、输出轴与输入轴垂直、结构紧凑、可反向自锁，传
动效率低。
图2.6 蜗轮蜗杆传动机构
第24页/共40页
（3）同步齿型带传动 同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点。同步齿型带传动由于
第11页/共40页
2、刚度的计算 （1）拉压刚度计算 丝杠螺母机构的拉压刚度是由丝杠机构的拉压刚度
丝杠螺母见的接触刚度
KN 及丝杠轴承的支承
KL 、 KB
三部分组成。 ①一端轴向支承的丝杠，其拉压刚度为：
d2E
KL = 4l
式中： d ——丝杠的中径，
m
—E—材料的拉压弹性模量，
l——受力点40页
（1）计算丝杠螺母系统的刚度
《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 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。
《机电一体化介绍》课件
工业控制网络
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
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课件
（2）放大。 在两个信号强度相差悬殊的环节间,经 接口放大,达到能量的匹配。
（3）耦合。 变换和放大后的信号在各环节间能可
靠、快速、准确地交换,必须遵循一致的时序、信号格 式和逻辑规范。接口具有保证信息的逻辑控制功能,使
信息按规定模式进行传递。
（4）能量转换。其执行元件包含了执行器和驱动 器。该转换涉及到不同类型能量间的最优转换方法与 原理。
力,驱动各执行机构完成各种动作和功能。
3. 传感测试部分
传感测试部分的功能是对系统运行中所需要的本
身和外界环境的各种参数及状态进行检测,生成相应的
可识别信号 , 传输到信息处理单元 , 经过分析、处理后 产生相应的控制信息。这一功能一般由专门的传感器 及转换电路完成。
4.执行机构
执行机构的功能是根据控制信息和指令,完成要求
1.1.2
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。 机电一体化系统的组成要素及功能如图1-1所示。
由于机电一体化技术对现代工业和技术的发展具 有巨大的推动力,因此世界各国均将其作为工业技术发
展的重要战略之一。
机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机 床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造 系统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、 管理集于一体的计算机集成制造系统（CIMS）。 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,机电 一体化的发展依赖于其他相关技术的发展。
机电一体化系统设计(最终版)ppt课件
2020/4/11
电力拖动
22
第三节 机电一体化的相关技术
机械技术（精密机械技术）
是机电一体化的基础。机电一体化的机械产 品与传统的机械产品的区别在于：机械结构 更简单、机械功能更强、性能更优越。
机械技术的出发点在于如何与机电一体化技 术相适应，利用其他高新技术来更新概念， 实现结构、材料、性能以及功能上的变更。
现代机械：以力学、电子学、计算机学、控制 论、信息论等为理论基础，以经验、机、电、 计算机、传感与测试等技术为实践基础。
机械：强度高、输出功率大、承载大载荷；实 现微小复杂运动难。
电子：可实现复杂的检测和控制；但无法实现 重载运动。
202的定义
机电一体化是在以机械、电子技术和计算 机科学为主的多门学科相互渗透、相互结 合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴 边缘技术学科。
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电力拖动
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第四节 机电一体化系统的 基本功能要素
接口
将各要素或子系统连接成为一个有机整体， 使各个功能环节有目的地协调一致运动， 从而形成机电一体化的系统工程。
其基本功能主要有三个：变换、放大、传 递
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电力拖动
40
第五节 本课程的目的和要求
本课程的目的和要求
第三节 机电一体化的相关技术
自动控制技术
自动控制技术的目的在于实现机电一体化 系统的目标最佳化。 机电一体化系统中的自动控制技术主要包 括位置控制、速度控制、最优控制、自适 应控制、模糊控制、神经网络控制等。
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电力拖动
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第三节 机电一体化的相关技术
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 令要求运动，并具有良好的动态性能。 常见的伺服驱动系统主要有电气伺服和液 压伺服。
机电一体化技术 ppt课件
第五章 机电一体化技术
1. 定义
“机电一体化”(mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本。它取英文单词mechanics(机械学)的前半部分和 electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学 或机电一体化。
机电一体化主要涉及的相关技术：
机械技术
传感器技术
计算机与信 息处理技术
➢ 在这些新技术的基础上，为多品种、中小批量生产的需要而 兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术 具体应用的柔性制造系统 (FMS)、柔性制造单元 (FMC)和柔性 制造自动线(FML)等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System，FMS)最具代表性。
应用实例一：机器人用于零件重新排列
应用实例二：机器人用于装配
应用实例二：机器人用于装配
装配过程 动画.wmv
应用实例三：机器人用于喷涂油漆
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例五：机器人用于机床上下料
机床上下料过程 动画.wmv
应用实例六：机器人用于柔性制造系统
对老弱病残护理等。
工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人， 是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。 工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在 汽车和电子生产线上大量使用。
机器人用于焊接车身
五轴机器人手臂在三维空间的运动区域
五轴机器人坐标系 （世界坐标系、工具坐标系）
机电一体化技术
接口技术
伺服驱动技术
自动控制技术
2. 机电一体化系统的组成要素
1. 定义
“机电一体化”(mechatronics)一词在20世纪70年代起源于日 本。它取英文单词mechanics(机械学)的前半部分和 electronics (电子学)的后半部分拼成一个新词，即机械电子学 或机电一体化。
机电一体化主要涉及的相关技术：
机械技术
传感器技术
计算机与信 息处理技术
➢ 在这些新技术的基础上，为多品种、中小批量生产的需要而 兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术 具体应用的柔性制造系统 (FMS)、柔性制造单元 (FMC)和柔性 制造自动线(FML)等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统 (Flexible Manufacturing System，FMS)最具代表性。
应用实例一：机器人用于零件重新排列
应用实例二：机器人用于装配
应用实例二：机器人用于装配
装配过程 动画.wmv
应用实例三：机器人用于喷涂油漆
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例四：机器人用于涂抹粘结剂
应用实例五：机器人用于机床上下料
机床上下料过程 动画.wmv
应用实例六：机器人用于柔性制造系统
对老弱病残护理等。
工业机器人（Industrial Robot）是在工业生产中应用的机器人， 是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。 工业机器人可用于制造、装配、焊接、喷涂、搬运等作业，在 汽车和电子生产线上大量使用。
机器人用于焊接车身
五轴机器人手臂在三维空间的运动区域
五轴机器人坐标系 （世界坐标系、工具坐标系）
机电一体化技术
接口技术
伺服驱动技术
自动控制技术
2. 机电一体化系统的组成要素
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
机电一体化系统设计课件(PPT51张)
真题解析——选择题
（ 05、4 ）1、主要用于系统中各级间的信息传递 的模块称为【 】 B A．软件模块 C．通信模块 B．接口模块 D．驱动模块
（ 04、4 ）1．由计算机网络将计算机辅助设计、 计算机辅助规划、计算机辅助制造联接成的系统称
为【 】
D
A．顺序控制系统 C．柔性制造系统
真题解析——选择题
（ 12、4 ）1．用于承载、传递力和运动的模块是
【 】A
A．机械受控模块 C．接口模块 B．驱动模块 D． 微计算机模块
（ 09、4 ）1．系统中用于提供驱动力改变系统运 行状态，产生所希望运动的模块称为 【 】 A A．驱动模块 B．接口模块 C .微计算机模块 D．测量模块
B．自动引导车系统 D． 计算机集成制造系统
真题解析——选择题
（ 03、4 ）1.将计算机数控机床、工业机器人以 及自动引导车联接起来的系统称( C ) A.顺序控制系统 B.计算机集成制造系统 C.柔性制造系统 D.伺服系统 （ 02、4 ）1.受控变量是机械运动的一种反馈控 制系统称( A.顺序控制系统 D.工业机器人 )B B.伺服系统 C.数控机床
1.2 典型机电一体化系统
工业机器人组成部件：主体结构、终端器、控制器
1.2 典型机电一体化系统
4、自动导引车 自动导引车是另一种形式的移动工业机器人。他能 跟踪编程路径，在工厂内江一个零件从一个地方移动 到另一个地方。
1.2 典型机电一体化系统
5、顺序控制系统 顺序控制系统是按照预先规定的次序完一系列操作 的系统。 根据如何开始和终结操作可分为两类： （1）当某一事件发生时，开始或结束操作的称为事件驱 动顺序控制； （2）在某一时刻或一定时间间隔之后，开始或结束操作 的称为时间驱动顺序控制。
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
1 .4. 2机电一体化系统开发的类型 1.开发性设计 开发性设计是一种独创性的设计方式，在 没有参考样板的情况下，通过抽象思维和理沦 分析，依据产品性能和质量要求设计出系统原 理和制造工艺。开发性设计属于产品发明专利 范畴。最初的电视机和录像机、中国的“神舟 一七号”航天飞机都属于开发性设计。 2.适应性设计 适应性设计是在参考同类产品上一的页基下础一上页 ，返回 主要原理和设计方案保持不变的情况下，通过
1. 4机电一体化系统的设计
1 .4. 4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
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精选
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第三节 机电一体化发展方向
一、机电一体化特点
1、体积小，重量轻 2、速度快，精度高 3、可靠性高 4、柔性好
二、发展方向
1、复合化 2、小型化，轻量化 3、高速化 4、移动化 5、智能化 6、层次化和系统化 7、全盘化 总之，性能上:向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展；
功能上：向小型化、轻型化、多功能方向发展; 层次上：向系统化、复合集成化方向发展。
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。
精选
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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
精选
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三、机电一体化产品的表现形式
1.机械的电子化
（1）在原有机械系统的基础上采用微型计算机控制装置，使系统的性能提高，功 能增强。例如，模糊控制洗衣机能根据衣物的洁净度自动控制洗涤过程，从而实 现节水、节电、节时、节洗衣粉的功能；机床的数控化是另一个典型的例子。 （2）用电子装置局部替代机械传动装置和机械控制装置，简化结构，增强控制灵 活性。例如，数控机床的进给系统采用伺服系统，简化了传动链，提高了进给系 统的动态性能；将传统电机的电刷用电子装置替代形成的无刷电机，具有性能可 靠、结构简单、尺寸减小等优点。 （3）用电子装置完全替代原来执行信息处理功能的机构，既减化了结构，又极大 地丰富了信息传输的内容，提高了速度。例如，石英电子钟表、电子秤、按键式 电话等。 （4）用电子装置替代机械的主功能，形成特殊的加工能力。例如，电火花加工机 床、线切割加工机床、激光加工机床等。
技术的机械电子装置（产品）。
精选
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二、机电一体化产品
录 像 机
精选
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数控机床、机器人、自动生产设备 生产用机电一体化产品 柔性生产单元、自动组合生产单元
FMS、无人化工厂、CIMS 微机控制汽车、机车等交通运输工具
运输、包装及工程用机电一体化产品 数控包装机械及系统 数控运输机械及工程机械设备
自动仓库 储存、销售用机电一体化产品 自动空调与制冷系统及设备
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. 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
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
4 自动控制技术
自动控制所依据的理论是自动控制原理（包括经典控制理论和现代控制理论），
自动控制技术就是在此理论的指导下对具体控制装置或控制系统进行设计；设计 后进行系统仿真，现场调试；最后使研制的系统可靠地投入运行。 机电一体化
系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、自适应控制以 及模糊控制、神经网络控制等。
机电一体化系统设计
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机电一体化构成要素
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目录
应工控传机绪
用业制感械论
举控电检系
例制动测统
计机系设
算及统计
机其设
及选计
接择
口计
设算
计
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绪论
第一节 机电一体化概念
一、机电一体化概念 Mechatronics=Mechanics+Electronics 机械工程和电子工程相结合的技术，以及应用这些
自动称量、分选、销售及现金处理系统 自动化办公设备 社会服务性机电一体化产品 动力、医疗、环保及公共服务自动化设备 文教、体育、娱乐用机电一体化产品 微机或数控型耐用消费品 家庭用机电一体化产品 炊事自动化机械 家庭用信息、服务设备
测试设备 科研及过程控制用机电一体化产品 控制设备
信息处理系统 农、林、牧、渔及其它民用机电一体化产品 航空、航天、国防用武器装备等机电一体化产品
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
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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。
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三、学科构成
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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。
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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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机械系统设计
机械系统是机电一体化系统的最基本要素，主要包括执行机构、传动机构和支承 部件。机械的主要功能是完成机械运动，一部机器必须完成相互协调的若干机械运 动。每个机械运动可由单独的控制电机、传动件和执行机构组成的若干个子系统来 完成，若干个机械运动由计算机来协调与控制。
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效益分析
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第二节 机电一体化构成要素及相关技术 一、构成要素
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二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
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
5 伺服传动技术
伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置常见的伺服驱动系统主要 有电气伺服（如步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等）和液压伺服（如液 压马达、脉冲油缸等）两类。
6 系统总体技术
机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各有关技术协调配合、 综合运用而达到整体系统的最佳化。