《机电一体化》课件第一章final_[1]...

MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57机电一体化设计基础邵园园151638117368号楼[e-mail]&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57第一章、概论第二章、机械系统设计第五章、伺服系统设计第三章、接口设计第四章、检测系统设计课程内容MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57第一章概论一、机电一体化基本概念二、机电一体化发展概况五、机电一体化共性关键技术六、机电一体化设计及其工程路线三、机电一体化产品的构成四、机电一体化产品的分类MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57“机电一体化”一词的英文名词是Mechatronics,它是取Mechanics（机械学）的前半部分和Electronics（电子学）的后半部分拼合而成的。一、机电一体化基本概念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。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57一、机电一体化的基本概念机电一体化——是在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。日本机械振兴协会经济研究所1983年3月所作得解释MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57各种现代高新技术与机械和电子技术相结合而形成的各种技术、产品（或系统）都应属于机电一体化范畴。机电一体化是一个综合的概念,包含了技术和产品两方面内容。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、传感与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总体技术等现代高新技术群体之上的一种高新技术。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57拉线小车遥控汽车MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57二、机电一体化发展概况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。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:572.70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶段”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持。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:573.90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。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。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能省材料、省能源，并使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。在激烈的国际竞争中，机电一体化具有举足轻重的作用，其发展水平在很大程度上反映了一个国家的技术经济实力。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57机电一体化产品举例:1、机械制造及数控设备5、自动生产线2、办公自动化设备6、汽车3、机器人7、医疗仪器及设备4、家用电器8、航空航天设备等MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57悬垂线夹直线杆型巡检机器人避雷线绝缘子导线钢筋混凝土电杆拉线横担拉线基础杆塔基础地担防震锤耐张线夹耐张杆型跳线巡检机器人运行模拟图地面基站MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57智能洗衣机蛋黄派生产线MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57电热水器MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57汽车•GPS导航仪•电动刮雨器•汽车ABS系统•电动门窗•汽车配件生产设备等MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57CT机火星探测器MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57三、机电一体化产品的构成任何一种产品都是为满足人们的某种需要而开发和生产的，也就是说，都是有相应的目的功能，产品不同，其具体的目的功能也不同。但概括地讲，都能对输入的物质、能量、信息进行某种处理，输出具有所需形式或所需特性的物质、能量和信息。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57工业三大要素物质能量信息物质能量信息具有所需特性系统（变换、传递、储存）（人）产品目的功能图控制系统目的功能：变换（加工、处理）功能；传递（移动、输送）功能；储存（保持、积蓄、记录）功能。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57产品的目的功能是通过其内部功能实现的。机电一体化产品一般都具有五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能，控制功能和构造功能。而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体和系统。外部电源切削加工（加工机构）位置检测控制器CNC装置电源CNC程序图样信息NC带工件（物质）毛坯（物质）（信息）操作热、振动、切削热、振动人机械结构CNC机床的内部功能构成通过电动机驱动机床，向机床提供动力，实现动力功能CNC机床的主功能，是实现目的的功能实现检测功能和控制功能，其作用是检测机床内部和外部信息，据此对机床实施相应的控制实现构造功能，使机床各功能部件保持规定的相互位置关系，构成一台完整的CNC机床MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57外界信息（脸、口、眼）内脏感官骨骼手足头脑行动排泄（肌肉）食物a)b)动力检测构造动作控制人体五大要素与功能MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57a)动力源机构执行元件计算机传感器机电一体化五大要素与功能b)动力检测构造动作控制MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57(1)机械本体机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等部分。实现产品的构造功能。设计要求：小型轻量(2)动力源向系统提供能量，实现动力功能，包括电源、电动机等执行元件及驱动电路。设计要求：效率高、可靠性好机电一体化的基本结构要素MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57(3)检测与传感装置包括各种传感器和信号检测电路，对内部状态和外部环境进行检测，提供控制所需各种信息，实现计测功能。设计要求：精度高、抗干扰能力强(4)控制与信息处理装置控制与信息处理装置接收传感与检测系统反馈的信息，并对起其进行相应的处理、运算和决策。MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGCOLLEGE,SHANDONGAGRICULTURALUNIVERSITY山东农业大学机械与电子工程学院《机电一体化》课程组00:57(5)执行机构。执行机构在控制信息的