《机电一体化》.ppt
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机电一体化 完整ppt课件
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。
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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
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8
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9
效益分析
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10
第二节 机电一体化构成要素件
11
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12
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13
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14
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
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
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37
(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。
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。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
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。
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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
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效益分析
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10
第二节 机电一体化构成要素件
11
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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
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
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37
(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。
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。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
《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 PPT
（6） 减少在制品库存量 （ 7） 投资高 、风险大 ，开发周期长 、管理水平要求高。
FMS动画.wmv
示教盒： 可手动有线遥控机器人
“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
(8) 航空 、航天 、国防用武器装备等。
4. 电子化汽车
70年代前后 ， 实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化 并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。
70年代后期 ，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统 ，用 于计算最佳点火时间 ，控制执行其点火动作 ，大大提高了汽车的 性能。
80年代以来 ，相继开发出了： 电子控制化油器 、 电子控制自动 变速器 、 电子刹车控制装置 、防滑装置 、 自动稳速控制装置 、 电 子仪表 、 电子自动刮水器 、排气污染的电子控制器 、集中报警系 统 、发动机诊断系统等。
(1) 工业 ，如：数控机床 、机器人 、 自动生产设备 、FMS 、CIMS 无人化工厂等；
(2) 运输 、包装及工程 ， 如： 电子化汽车 、数控包装机械 、数控 运输机械及工程机械设备等； (3) 储存销售 ， 如： 自动仓库 、 自动称量 、销售及现金处理等；
(4) 社会服务性 ， 如： 自动化办公机械 、医疗与环保及公共服务 自动化设备 、文教 、娱乐用机电一体化产品等； (5) 家用 ， 如： 洗衣机 、炊事自动化机械等； (6) 科研及过程控制 ， 如： 测试设备 、信息处理设备等； (7) 农 、林 、牧 、渔 ， 如： 现代农业生产控制装置等；
计算机与信 息处理技术
机电一体化技术
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示教盒： 可手动有线遥控机器人
“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
(8) 航空 、航天 、国防用武器装备等。
4. 电子化汽车
70年代前后 ， 实现了充电电压调整器和点火装置的电路集成化 并研制成功了燃油喷射的电子控制装置。
70年代后期 ，美国和日本先后开发了汽车发动机控制系统 ，用 于计算最佳点火时间 ，控制执行其点火动作 ，大大提高了汽车的 性能。
80年代以来 ，相继开发出了： 电子控制化油器 、 电子控制自动 变速器 、 电子刹车控制装置 、防滑装置 、 自动稳速控制装置 、 电 子仪表 、 电子自动刮水器 、排气污染的电子控制器 、集中报警系 统 、发动机诊断系统等。
(1) 工业 ，如：数控机床 、机器人 、 自动生产设备 、FMS 、CIMS 无人化工厂等；
(2) 运输 、包装及工程 ， 如： 电子化汽车 、数控包装机械 、数控 运输机械及工程机械设备等； (3) 储存销售 ， 如： 自动仓库 、 自动称量 、销售及现金处理等；
(4) 社会服务性 ， 如： 自动化办公机械 、医疗与环保及公共服务 自动化设备 、文教 、娱乐用机电一体化产品等； (5) 家用 ， 如： 洗衣机 、炊事自动化机械等； (6) 科研及过程控制 ， 如： 测试设备 、信息处理设备等； (7) 农 、林 、牧 、渔 ， 如： 现代农业生产控制装置等；
计算机与信 息处理技术
机电一体化技术
《机电一体化技术》PPT课件
智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、
生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人
类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决
策等能力，以求得到更高的控制目标。
2021/6/10
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1.7 机电一体化的发展趋势
2 模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研 制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接 口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分 复杂但又是非常重要的事。这需要制定各项标准， 以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突， 近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以 通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产 品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论 是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产 机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化 企业带来美好的前程。
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。
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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
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1.3 机电一体化系统的构成
品设计和制造中存在的各种问题后，即可投入大
批量生产。
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27
1.6 机电一体化对机械工业的影响
1 提高性能、扩展功能
今日的数控机床充分发挥计算机的威力，运用 时间序列分析和精度创成等理论建立数学模型。 已有可能实时预报包括随机误差在内的机床误 差，然后自动校正，从而达到前所未有的精度。 采用对阻尼进行预报，一旦接近临界值时就自动 调整切削用量，这又可能出现永不颤振的机床， 保证很高的生产率和良好的加工表面。
《机电一体化技术》课件
伺服系统
总结词
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的重要部 分。
详细描述
伺服系统是机电一体化系统中实现精确控制的关键部 分之一，它能够根据控制信号调整执行机构的运动轨 迹和位置，实现高精度的位置控制和速度控制。伺服 系统通常由伺服电机、伺服驱动器和控制器等组成， 具有快速响应、高精度和高稳定性的特点。在机电一 体化系统中，伺服系统广泛应用于各种需要精确控制 的场合，如数控机床、机器人、自动化生产线等。
01
机电一体化技术的 未来展望
人工智能与机电一体化的结合
01
人工智能技术为机电一体化系统提供智能化决策和 控制能力，提高系统的自主性和适应性。
02
人工智能技术可以用于优化机电一体化系统的设计 和生产过程，提高生产效率和产品质量。
03
人工智能技术还可以用于故障诊断和预测，提高机 电一体化系统的可靠性和安全性。
位、稳定运行以及节能降耗等目标。
系统总体技术
总结词
系统总体技术是实现机电一体化系统整体协 调和优化的关键，涉及系统总体设计、集成 与优化等方面的技术。
详细描述
在机电一体化系统中，系统总体技术主要用 于对系统的各个组成部分进行整体协调和优 化，以达到最佳的性能和效果。它涉及到系 统总体设计、模块化设计、可维护性设计、 可靠性设计等方面。通过系统总体技术，可 以实现系统的整体优化和协调，提高系统的
机电一体化技术的应用领域
总结词：机电一体化技术在许多领域都有广泛的应用 ，如数控机床、自动化生产线、机器人、智能家居等 。
详细描述：在制造业中，数控机床是机电一体化技术的 典型应用，通过引入计算机数控系统，实现了高精度、 高效率的加工。在自动化生产线中，机电一体化技术用 于实现生产流程的自动化和智能化，提高了生产效率和 产品质量。此外，机器人技术也是机电一体化技术的应 用之一，可用于工业生产中的搬运、装配、检测等环节 ，提高了生产效率和降低了人工成本。在智能家居领域 ，机电一体化技术可以实现家居设备的智能化控制和管 理，提高生活品质和便利性。
《机电一体化》课件
空控制系统等。
计算机技术基础
计算机技术概述
介绍计算机技术的基本概念、发展历程 和应用领域。
计算机组成结构
介绍计算机的基本组成结构和工作原理 ，如CPU、内存、外存等。
计算机软件基础
介绍计算机软件的基本概念和应用领域 ，如操作系统、数据库、编程语言等。
计算机网络基础
介绍计算机网络的基本原理和应用领域 ，如互联网、局域网等。
建立行业标准与规范
政府应制定和完善机电一体化行业的 标准和规范，促进产业的健康发展。
培养专业人才
高校和企业应注重机电一体化人才的 培养，为行业发展提供人才支持。
加强国际合作与交流
企业应积极参与国际合作与交流，引 进国外先进技术和管理经验，提高自 身竞争力。
THANKS
数控技术是一种数字化控 制技术，通过计算机编程 实现对机床等设备的精确 控制。
应用领域
数控技术在机械制造、航 空航天、汽车制造等领域 广泛应用，提高了加工精 度和生产效率。
技术特点
数控技术具有高精度、高 效率、高柔性等特点，能 够满足复杂零件的加工需 求。
工业机器人及应用
工业机器人
工业机器人是一种自动化 设备，能够代替人工完成 危险、繁重、重复的工作 。
智能制造系统具有信息化、自动化、 智能化等特点，能够大幅提高生产效 率和产品质量。
应用领域
智能制造系统在机械制造、航空航天 、汽车制造等领域广泛应用，提高了 生产效率和产品质量。
05
机电一体化的未来发展
机电一体化技术的发展趋势
智能化
模块化与集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展 ，机电一体化产品将更加智能化，能够自 主完成更复杂的操作和任务。
详细设计
计算机技术基础
计算机技术概述
介绍计算机技术的基本概念、发展历程 和应用领域。
计算机组成结构
介绍计算机的基本组成结构和工作原理 ，如CPU、内存、外存等。
计算机软件基础
介绍计算机软件的基本概念和应用领域 ，如操作系统、数据库、编程语言等。
计算机网络基础
介绍计算机网络的基本原理和应用领域 ，如互联网、局域网等。
建立行业标准与规范
政府应制定和完善机电一体化行业的 标准和规范，促进产业的健康发展。
培养专业人才
高校和企业应注重机电一体化人才的 培养，为行业发展提供人才支持。
加强国际合作与交流
企业应积极参与国际合作与交流，引 进国外先进技术和管理经验，提高自 身竞争力。
THANKS
数控技术是一种数字化控 制技术，通过计算机编程 实现对机床等设备的精确 控制。
应用领域
数控技术在机械制造、航 空航天、汽车制造等领域 广泛应用，提高了加工精 度和生产效率。
技术特点
数控技术具有高精度、高 效率、高柔性等特点，能 够满足复杂零件的加工需 求。
工业机器人及应用
工业机器人
工业机器人是一种自动化 设备，能够代替人工完成 危险、繁重、重复的工作 。
智能制造系统具有信息化、自动化、 智能化等特点，能够大幅提高生产效 率和产品质量。
应用领域
智能制造系统在机械制造、航空航天 、汽车制造等领域广泛应用，提高了 生产效率和产品质量。
05
机电一体化的未来发展
机电一体化技术的发展趋势
智能化
模块化与集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展 ，机电一体化产品将更加智能化，能够自 主完成更复杂的操作和任务。
详细设计
《机电一体化》课件
认识机电一体化与工业自动化的关系 与人工智能、大数 据和云计算等技术相结合，推动 智能制造的发展。
自动化仓储
机电一体化在仓储和物流领域的 应用将实现更高效的货物管理和 分发。
智能城市
机电一体化将在智能城市建设中 发挥重要作用，提供高效的能源 管理和智能化的城市基础设施。
课程总结和收获
了解机电一体化的定义和发展历程 掌握机电一体化的优势和应用领域 拓宽视野，为未来的职业发展做好准备
2
第二阶段：集成时代
20世纪80年代，随着计算机技术的发展，机电一体化进入了集成时代，涉及更 多领域的应用。
3
第三阶段：智能化时代
21世纪初，随着人工智能、机器学习和物联网等技术的发展，机电一体化进入 了智能化时代。
机电一体化与工业自动化的关系
互为基石
机电一体化和工业自动化相互依存，共同构建了现代工业生产的基础。
紧密合作
机电一体化技术为工业自动化提供了更大的灵活性和效率。
相辅相成
工业自动化推动了机电一体化的发展，而机电一体化则为工业自动化带来了更高的标准。
机电一体化的优势和应用领域
优势
• 提高生产效率 • 降低人工成本 • 优化产品质量
应用领域
• 制造业 • 能源行业 • 交通运输 • 农业和食品加工
机电一体化的未来发展趋势
2 提升生产效率
3 推动创新与发展
通过整合不同领域的技术， 机电一体化能够提高生产 效率、降低成本并改善产 品质量。
机电一体化在工业领域的 广泛应用推动了技术和工 程领域的创新与发展。
机电一体化的发展历程
1
第一阶段：起步时期
20世纪60年代初，机电一体化开始萌芽，主要应用于机床、车床和自动化生产 线。
机电一体化PPT课件
-
20
为了机床运止机床突然断电，各轴都安装断电制动器。
电磁失电制动器广泛应用于冶金、建筑、化工、食品、 机床、印刷、包装等机械中，及在断电时（防险）制动等 场合。
-
22
THANKS
-
23
机电一体化课程汇报
汇报人：
2018/4/1 8
-
1
此次主要设计的是一款三轴数控铣床
-
2
该机床主要由如图所示的 几部分组成
-
3
主要采用步进电动机+滚珠丝杠+滚动导轨的驱动方式
计算机 数控
位置,速 度反馈
电机
位置,速度 检测单元
数控机床伺服系统组成
机械部件
-
4
机床XY轴组成结构
-
5
采用PID进行位移控制与速度控制
-
13
HCTL-20XX系列集成电路细分原理图
-
14
直流伺服电机,它包括定子、转子铁芯、电机转轴、伺服电机绕组换 向器、伺服电机绕组、测速电机绕组、测速电机换向器,所述的转子 铁芯由矽钢冲片叠压固定在电机转轴上构成。
-
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（一）PWM的的基本原理
电压的平均值Uav为
Uav
Ton T
U
S
U S
-
19
7.Discharge(引脚 7)：振荡器放电端。该端与引脚 5 之 间外接一只放电电阻， 构成放电回路。8.Soft-Start(引 脚 8)：软启动电容接入端。该端通常接一只 5 的软启 动电容。pensation(引脚 9)：PWM 比较器补偿 信号输入端。在该端与引脚 2 之间接 入不同类型的反
式中 =ton/T，称为占空比；T开关周期，ton为一个 周期内开关接通时间。改变脉冲的占空比，电机两
《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
《机电一体化技术》课件
机电一体化产品实例介绍
机电一体化自动化设备
自动化生产线，可以通过机械臂、传送带、视觉系统等多种手段完成产品的加工、装配、检 测工作。
机电一体化物流设备
如机场行李传输设备、智能物流分拣设备等，在物流场景下发挥着异常重要的作用。
机电一体化医疗设备
如医疗机器人、机电一体化看护床等，为现代医学世界带来了更好的服务和支持。
应用领域
机电一体化技术广泛应用于 汽车、机床、工业自动化设 备、机械制造等众多领域， 为各行各业提供了更高效率、 更高精度、更低成本的解决 方案。
机电一体化技术的组成部分
机械结构设计
机电一体化设计的基础，包括机 械元件的设计、结构设计和材料 选择。
电控系统设计
传动系统设计
控制机械系统运动和操作的核心， 包括传感器、执行器和微控制器 等关键元器件。
的结构和参数设计，并优化系统的控制策
略和运行效率。
5
产品概念分析
基于用户需求、市场调研、公司战略等因 素，对产品的基本特性、市场定位和业务 模式进行分析和确定。
传动系统设计
根据产品的应用特点和实际需求，设计出 传动系统的布局、选型和参数等详细信息， 并进行模拟仿真分析。
感知系统设计
根据传感器数据和产品应用需求，选型/制 造感应器，通过机器视觉技术进行边缘分 析，确保产出完美的产品。
《机电一体化技术》PPT 课件
机电一体化技术是现代工业技术的重要组成部分，掌握这项技术，将会在工 业领域带来巨大的吸引力和竞争优势。
介绍机电一体化技术
定义
机电一体化技术是通过对机 械、电子、计算机和自动控 制技术的融合应用，实现机 械设备的高效、自动化的生 产过程。
发展历程
《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。
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机械系统的优化设计
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
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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机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
（二）A/D转换芯片（ADC0804）
8位CMOS逐次逼近型ADC；
三态锁定输出；
分辨率：8位；
机
电
转换精度：±1LSB；
一
体
输入电压：0～5V；
化
技
转换时间：100us；
术
基
础
增加外接电路后，输入模拟电压可为 5V；
及
应
芯片的输出总线可直接连接在CPU的数据总线上，无
离散电平之间的差值越小，量化误差越小。
3、A/D转换器的主要技术指标
（1）分辨率
A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数
越多，误差越小，转换精度越高。
例如：输入模拟电压的变换范围为0～5V，输出8位二进制数可以分
辨的最小模拟电压为 5V 28； 20mV
机 电
输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为： 5V 212 1.22mV 一
电 一
来。经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。
体
化
量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用D表示。
技 术
它是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB。
基
础
在量化过程中，由于取样电压不一定能被D整除，所以
及 应
量化前后不可避免的存在误差，此误差称之为量化误差，用 用
e表示。
量化误差属原理误差，它是无法消除的。A/D转换器的位数越多，各
技 术
强，电路简单，但其工作速度较低。
基 础
逐次逼近型ADC：分辨率较高、误差较低、转换速度较快，及应
在一定程度上兼顾了前两者转换器的优点，因此得到普遍的应 用
用。
逐次逼近型ADC的工作原理
机
电
转换开始前，先将所有寄存器清零。
一
体
开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置1，使输出数字 化
为100…0。这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压uo,送到比较 技
用
根据转换方式的不同，ADC可分为三类：并联比较型 ADC，逐次逼近型ADC和双积分型ADC。 不同的A/D转换方 式具有各自的特点：
并联比较型ADC：转换速度快，但其需要使用的比较器和
机 电
触发器很多。随着分辨率的提高，所需要的元件数目也按几何 一
级数增加。
体 化
双积分型ADC：性能较稳定，转换精度高，抗干扰能力较
输出信号所经过的这段时间。
4、常用A/D转换芯片的特性
（1）ADC的外特性
从使用的角度看，ADC的外特性包括以下4部分：
机
电
1）模拟信号输入端；
一
体
2）数字量的并行输出端；
化 技
术
3）起动转换的外部控制信号；
基
础
4）转换完毕由转换器发出的转换结束信号。
及 应
用
（2）A/D转换电路的输出方法：
1）若ADC的数据输出寄存器具有可控的三态门。
电路的带负载能力。一般还要础
求电路中
及
应
用
取样保持电路已有很多种型号的单片集成 电路产品。如双极型工艺的有AD585、AD684； 混合工艺的有AD1154、SHC76等。
2、量化与编码
量化为数值量化的简称，就是将取样—保持电路的输出
电压，按某种近似方式规划到与之相应的离散电平上的转化
过程。
机
量化后的数值最后还须通过编码过程用一个代码表示出
第二节 数---模转换集成芯片
模—数转换
■ 定义：模拟信号到数字信号的转换，称为模—数转换，
或称为A/D（Analog to Digital）转换。
机
电
■把实现A/D转换的电路称为A/D转换器（Analog Digital 一
Converter，简称ADC）。
体 化
数—模转换
技 术
■ 定义：数字信号到模拟信号的转换，称为数—模转换，
基 础
或称为D/A（ Digital to Analog ）转换。
及 应
■把实现D/A转换的电路称为D/A转换器（ Digital Analog 用
Converter，简称DAC）。
模拟信号
机
电
一
体
数字信号
化
技
术
基
础
及
应
用
非电量
模 拟 模拟电量 传 感
A/D 转
数字量
换
器
器 数
机 电
被
字
一
控
处
体
ADC的输出线允许与微型机系统的数据总线相连，并
机 电
在转换结束后利用读信号RD控制三态门，将数据送上总线。
一 体
化
2）若ADC的数据输出寄存器不具备可控的三态门电路， 技
术
而是直接与芯片管脚相连。
基
础
ADC芯片的数据输出线不允许与系统的数据总线直接
及 应
相连，而必须通过I/O通道与CPU交换信息。
化
技
在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取
术 基
样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现。
础 及
应
用
机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
1、采样保持电路
电路由输入放大器A1、输
出放大器A2、保持电容CH和 开关驱动电路组成。
电路图中要求A1具有很高机 的输入阻抗，以减小对输入信电 号 荷源 不为的 易使影 泄保响放持。，阶A段2C也H应上具所有存较电一体化技 高输入阻抗，A2还应具有较术 低的输出阻抗，这样可以提高基
用
需附加逻辑接口电路。
机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
2. ADC0801
机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
（2）相对精度
体
在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。
化
相对精度是指：实际任一数字量所对应的模拟输入量实际值与理论值之间的 基
差值。
础
（3）转换时间和转换率
及 应
转换时间：完成一次转换所需的时间。
用
即从接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字
器中与ui进行比较。
术
基
若ui≥uo,说明数字过大，故将最高位的1清除；
础
若ui<uo,说明数字还不够大，应将该位保留；然后再按相同的方
式将次高位置1，并且经过比较后确定这个1是否应该保留。
及 应 用
这样逐位比较下去，一直到最低位为止。
比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。
机 电 一 体 化 技 术 基 础 及 应 用
对 象
理 系 统
化 技 术
执
D/A
基
行
转
础
控制操作
元 件
模拟电量
换 数字量 器
及 应
用
典型数字控制系统框图
一、A/D转换器
（一）A/D转换器的基本原理
1、A/D转换器的基本原理
为了将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、
机 电
幅值也离散的数字信号，A/D转换一般要经过取样、保持、
一 体
量化及编码4个过程。