机电一体化技术PPT
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《机电一体化技术》PPT课件
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10
式中：
线性时变系统的状态空间表达式 线性系统状态空间表达式的一般形式为：
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线性定常系统的状态空间表达式 当线性系统的参数恒定时， 由式 (5-10) 则可得线性定常系统的状态空间表达式为：
3．系统最佳化。
4．系统仿真。
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6
5.2系统数学模型
控制系统的数学模型在控制系统的研究中有 着相当重要的地位，要对系统进行仿真处理， 首先应当知道系统的数学模型，然后才可以 对系统进行模拟。
数学模型是描述元素之间、子系统之间、层 次之间相互作用以及系统与环境相互作用的 数学表达式。它是根据系统的动态特性，即 通过决定系统特征的物理学定律，如机械﹑ 电气﹑热力﹑液压﹑气动等方面的基本定律 而写成的。
A 称为系统的状态矩阵； B 称为控制矩阵 ( 或输入矩阵 ) ； C 称为输出矩 阵； D 称为前馈矩阵。
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由以上分析可知，状态空间表达式具有以下 特点：
(1) 状态空间表达式是一种对系统的完全描 述，其核心是状态方程。
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3
5.1.2控制系统的分类 一．按输入量的特征分类
恒值控制系统 程序控制系统 随动系统（伺服系统）
二.按系统中传递信号的性质分类
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。
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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
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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》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》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。
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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
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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
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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。
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
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过程控制系统与仪表 第1章
机电一体化技术
主讲 张博 2015.12
第一部分 机电一体化技术简介
过程控制系统与仪表 第1章
主要内容
机电一体化系统的基本概念 机电一体化系统的发展过程 机电一体化系统的关键性技术 机电一体化产品的设计
过程控制第系一统与节仪表 机第1电章 一体化（ Mechatronics）的基本概念
“机电一体化这个词乃是在机构的主功能、 动力功能、信息与控制功能上引进了电子 技术，并将机械装置与电子设备以及软件 等有机结合而成的系统的总称”。
过程控制系统与仪表 第1章
2、美国关于现代机械系统的定义
美国是机电一体化产品开发和应用的最早的国 家。如世界上第一台数控机床(1952）、第一 个工业机器人（1962）。
过程控制系统与仪表 第1章
4）系统数学模型
y=(x1、x2、…、xn，α1、α2、…、αn，t) y—系统目的或输出； xi—输入； αi—环境或约束条件。
过程控制系统与仪表 第1章
美国机械工程师协会的一个专家组于1984年 在给美国国家科学基金会的报告中，提出了现
代机械系统的定义。 “由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包 括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械 和(或)机电部件相互联系的系统” 。
过程控制系统与仪表 第1章
3、我国对机电一体化的理解
机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称, 还将柔性制造系统(FMS)(Flexible Manufacturing System)和计算机集成制造系统(CIMS)(Computer Integrated Manufacturing System)包括在内。
3、1971年，日刊工业新闻社发行《机电一体化入门》 和《机电一体化》月刊，专门刊载机电一体化新产品。
过程控制系统与仪表 第1章
4、1976年，机电一体化正式命名 “メカトロニケス” (Mechatronics、机电一体化）。
5、1971到1978年日本政府颁发“机电法”和“机信 法”，对机电一体化的发展起到积极推动作用。
机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动 力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术 和计算机技术,并将机械装置和电子设备以及计算机 软件等有机结合起来构成的系统总称。
过程控制系统与仪表 第1章
二、机电一体化系统
1、定义：
机电一体化系统是一种比较复杂的工程系统，它是 由相互关联的、若干种类的元素(机械、流体、电、磁、 光、热、声等)组成的，具有特定目标的有机整体。
结论：有五种内部功能。
主 功 能：实现系统目的功能直接必需的功能，主要是对物质、 能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。
动力功能：向系统提供动力、让系统得以运转的功能。
检测功能：获取系统内、外部信息的功能。
控制功能：对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施目的 功能。
构造功能：使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和 空间上的相互关系所必须的功能。
1）属性
整体性(集合性)、关联性、目的性和相对性。
过程控制系统与仪表 第1章
2）系统目的功能
物质
工业三大
物质
具有所需
能量
要素
系统
特性
(变换、传递、储存）
能量
信息
信息
（人） 控制
三大目 的功能
储存功能:保持、积蓄、记录 变换功能:加工、处理
传递功能:移动、输送
过程控制系统与仪表 第1章
2、功能构成原理
6、八十年代，在“机信法”指导下，机电一体化的 产品如雨后春笋不断涌现。
7、九十年代，集成度提高，价格下降，机电一体化技 术在世界范围内得到迅猛发展，机电一体化技术遍及 社会各个领域。全盛时期开始。
过程控制系统与仪表 第1章
1、日本关于Mechatronics的定义
机电一体化的定义在日本多种多样。但 最具有指导性的定义是日本机械振兴协 会经济研究所提出的。
1）系统框图
输入x 外部环境
系统 （特性）
直接输出y 间接输出
过程控制系统与仪表 第1章
2）系统结构框图
大系统
系统1
分系统1 （单元）
单元1 （部件）
元件1
系统k
分系统h
单元m
元件n
过程控3制）系机统电与一仪体表化第系1章统功能构成原理图
干扰
排放物
输入
输出
主功能（变换、传递、保存）
物
结物
质
检测功能
构 功
质
能
动力功能
控制功能 能
能
量
量
信
信
息
能量输入
信息输入 信息输出
息
CNC过机程床控内制部系统功与能仪构表成第实1例章
热、振动
热、振动、切屑
毛坯 （物质）
输入
切削加工 （加工机构）
位置检测
电源
控制器
工件 （物质）
输出
外部电源
CNC程序
输入 （信息） 输出
控制
控制
人（操作）
过程控制系统与仪表 第1章
一、Mechatronics的基本含义
机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐 形成的一个新概念，是各相关技术有机结合的一种新 形式。关于机电一体化（Mechatronics）这个名词的 起源，说法很多。早在1971，日本《机械设计》杂志 副刊就提出了“Mechatronics”这一名词，1976年以广 告为主的日本杂志《Mechatronics Design News》开 始使用，其中的“Mechatronics”是由“Mechanics”的 前半部和“Electronics”的后半部组合而成。翻译为机 电一体化或机械电子学。
过程控制系统与仪表 第1章
“机电一体化”是机械技术、微电子技术相互交叉、 融合的产物。
机械 技术 （机 械学 机构 学）
机电一 体化技 术领域
微电子 技术
（半导 体技术、 计算机 技术）
过程控制系统与仪表 第1章
机电一体化技术发展史
机电一体化为第一阶段。 ——“萌芽阶段”
20世纪70年代至80年代为第二阶段。 ——“蓬勃发展阶段”
从20世纪90年代后期开始为第三阶段。 ——“智能化阶段”
过程控制系统与仪表 第1章
1、六十年代，日本通产省为扩大机械功能，在机械 上采用电气和电子技术，曾结合数控机床做过不少 实验，但末能获得成功。
2、七十年代，微电子技术成熟，微机商品化，大规模 集成电路问世，构成微机的基本单元CPU、ROM、RAM和 接口电路已经模块化，自己"制造"计算机成为可能。 机电一体化得以现实。
机电一体化技术
主讲 张博 2015.12
第一部分 机电一体化技术简介
过程控制系统与仪表 第1章
主要内容
机电一体化系统的基本概念 机电一体化系统的发展过程 机电一体化系统的关键性技术 机电一体化产品的设计
过程控制第系一统与节仪表 机第1电章 一体化（ Mechatronics）的基本概念
“机电一体化这个词乃是在机构的主功能、 动力功能、信息与控制功能上引进了电子 技术，并将机械装置与电子设备以及软件 等有机结合而成的系统的总称”。
过程控制系统与仪表 第1章
2、美国关于现代机械系统的定义
美国是机电一体化产品开发和应用的最早的国 家。如世界上第一台数控机床(1952）、第一 个工业机器人（1962）。
过程控制系统与仪表 第1章
4）系统数学模型
y=(x1、x2、…、xn，α1、α2、…、αn，t) y—系统目的或输出； xi—输入； αi—环境或约束条件。
过程控制系统与仪表 第1章
美国机械工程师协会的一个专家组于1984年 在给美国国家科学基金会的报告中，提出了现
代机械系统的定义。 “由计算机信息网络协调与控制的,用于完成包 括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械 和(或)机电部件相互联系的系统” 。
过程控制系统与仪表 第1章
3、我国对机电一体化的理解
机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称, 还将柔性制造系统(FMS)(Flexible Manufacturing System)和计算机集成制造系统(CIMS)(Computer Integrated Manufacturing System)包括在内。
3、1971年，日刊工业新闻社发行《机电一体化入门》 和《机电一体化》月刊，专门刊载机电一体化新产品。
过程控制系统与仪表 第1章
4、1976年，机电一体化正式命名 “メカトロニケス” (Mechatronics、机电一体化）。
5、1971到1978年日本政府颁发“机电法”和“机信 法”，对机电一体化的发展起到积极推动作用。
机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动 力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术 和计算机技术,并将机械装置和电子设备以及计算机 软件等有机结合起来构成的系统总称。
过程控制系统与仪表 第1章
二、机电一体化系统
1、定义：
机电一体化系统是一种比较复杂的工程系统，它是 由相互关联的、若干种类的元素(机械、流体、电、磁、 光、热、声等)组成的，具有特定目标的有机整体。
结论：有五种内部功能。
主 功 能：实现系统目的功能直接必需的功能，主要是对物质、 能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。
动力功能：向系统提供动力、让系统得以运转的功能。
检测功能：获取系统内、外部信息的功能。
控制功能：对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施目的 功能。
构造功能：使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和 空间上的相互关系所必须的功能。
1）属性
整体性(集合性)、关联性、目的性和相对性。
过程控制系统与仪表 第1章
2）系统目的功能
物质
工业三大
物质
具有所需
能量
要素
系统
特性
(变换、传递、储存）
能量
信息
信息
（人） 控制
三大目 的功能
储存功能:保持、积蓄、记录 变换功能:加工、处理
传递功能:移动、输送
过程控制系统与仪表 第1章
2、功能构成原理
6、八十年代，在“机信法”指导下，机电一体化的 产品如雨后春笋不断涌现。
7、九十年代，集成度提高，价格下降，机电一体化技 术在世界范围内得到迅猛发展，机电一体化技术遍及 社会各个领域。全盛时期开始。
过程控制系统与仪表 第1章
1、日本关于Mechatronics的定义
机电一体化的定义在日本多种多样。但 最具有指导性的定义是日本机械振兴协 会经济研究所提出的。
1）系统框图
输入x 外部环境
系统 （特性）
直接输出y 间接输出
过程控制系统与仪表 第1章
2）系统结构框图
大系统
系统1
分系统1 （单元）
单元1 （部件）
元件1
系统k
分系统h
单元m
元件n
过程控3制）系机统电与一仪体表化第系1章统功能构成原理图
干扰
排放物
输入
输出
主功能（变换、传递、保存）
物
结物
质
检测功能
构 功
质
能
动力功能
控制功能 能
能
量
量
信
信
息
能量输入
信息输入 信息输出
息
CNC过机程床控内制部系统功与能仪构表成第实1例章
热、振动
热、振动、切屑
毛坯 （物质）
输入
切削加工 （加工机构）
位置检测
电源
控制器
工件 （物质）
输出
外部电源
CNC程序
输入 （信息） 输出
控制
控制
人（操作）
过程控制系统与仪表 第1章
一、Mechatronics的基本含义
机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐 形成的一个新概念，是各相关技术有机结合的一种新 形式。关于机电一体化（Mechatronics）这个名词的 起源，说法很多。早在1971，日本《机械设计》杂志 副刊就提出了“Mechatronics”这一名词，1976年以广 告为主的日本杂志《Mechatronics Design News》开 始使用，其中的“Mechatronics”是由“Mechanics”的 前半部和“Electronics”的后半部组合而成。翻译为机 电一体化或机械电子学。
过程控制系统与仪表 第1章
“机电一体化”是机械技术、微电子技术相互交叉、 融合的产物。
机械 技术 （机 械学 机构 学）
机电一 体化技 术领域
微电子 技术
（半导 体技术、 计算机 技术）
过程控制系统与仪表 第1章
机电一体化技术发展史
机电一体化为第一阶段。 ——“萌芽阶段”
20世纪70年代至80年代为第二阶段。 ——“蓬勃发展阶段”
从20世纪90年代后期开始为第三阶段。 ——“智能化阶段”
过程控制系统与仪表 第1章
1、六十年代，日本通产省为扩大机械功能，在机械 上采用电气和电子技术，曾结合数控机床做过不少 实验，但末能获得成功。
2、七十年代，微电子技术成熟，微机商品化，大规模 集成电路问世，构成微机的基本单元CPU、ROM、RAM和 接口电路已经模块化，自己"制造"计算机成为可能。 机电一体化得以现实。