機電一體化系統(tǒng)設(shè)計-概論

1、整理ppt機電一體化系統(tǒng)設(shè)計機電一體化系統(tǒng)設(shè)計整理ppt課程介紹第一章。概論 第二章。機械系統(tǒng)設(shè)計 第三章。檢測系統(tǒng)設(shè)計* 第四章。驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 第五章。接口技術(shù) 第六章。控制系統(tǒng)設(shè)計* 第七章。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計典型實例（機器人）整理ppt參考書參考書 鄭堤 等主編。 機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)（機械工業(yè)出版社） 李成華 等主編。 機電一體化技術(shù)（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社） 劉杰 等主編。 機電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計（冶金工業(yè)出版社） 張君安主編。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（兵器工業(yè)出版社） 張立勛等主編。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（哈爾濱工程大學(xué)出版社） 機電一體化技術(shù)手冊編委會。機電一體化技術(shù)手冊（機械工業(yè)出版社）

2、 張建民 等主編. 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 (北京理工大學(xué)出版社)整理ppt第一章。第一章。機電一體化概念機電一體化概念 一一. .機電一體化的基本概念機電一體化的基本概念 機電一體化的英文名稱是Mechatronics,是由日本人通過截取英文機械學(xué)(Mechanics)的詞頭和電子學(xué)(Electronics)的詞尾組合在一起而創(chuàng)造出來的一個新的英文名詞.這一名詞最早出現(xiàn)在1971年日本的雜志副刊上,后來隨著機電一體化的發(fā)展而被廣泛引用 整理ppt機電一體化的含義 日本于1981年提出的解釋:“機機電一體化乃是機械的主功能、動電一體化乃是機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上力功能、信息功能

3、和控制功能上引進微電子技術(shù)引進微電子技術(shù), ,并將機械裝置并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱.”整理ppt機電一體化是一種嶄新的學(xué)術(shù)思想機電一體化是一種嶄新的學(xué)術(shù)思想 按照機電一體化思想，凡是由各種現(xiàn)代高新技術(shù)與機械和電子技術(shù)相互結(jié)合而形成的各種技術(shù)、產(chǎn)品（或系統(tǒng)）都應(yīng)屬于機電一體化的范疇.整理ppt二二. . 機電一體化技術(shù)的發(fā)展機電一體化技術(shù)的發(fā)展 由于大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是微型電子計算機的空前發(fā)展，促進了機械技術(shù)和電子技術(shù)相互交叉和相互滲透，并使機械技術(shù)和電子技術(shù)在系統(tǒng)論、信息論和控制論的基礎(chǔ)上有機

4、地結(jié)合起來，形成今天的機電一體化技術(shù)。整理ppt 直到70年代初，日本人對機電一體化的長期實踐和最新應(yīng)用成果加以系統(tǒng)的概括和總結(jié)，才形成一個比較完整的機電一體化概念。此后由于大規(guī)模集成電路技術(shù)和微型計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，使得機電結(jié)合的形式更加靈活，內(nèi)容更加豐富，應(yīng)用更加廣泛，因而在以機械工業(yè)為主的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中引發(fā)了一場大規(guī)模的機電一體化技術(shù)革命。整理ppt三三. .機電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成 機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)（機構(gòu)），電子信息處理系統(tǒng)（計算機），動力系統(tǒng)（動力源），傳感檢測系統(tǒng)（傳感器），執(zhí)行元件系統(tǒng)（驅(qū)動器）等五個子系統(tǒng)組成1. .機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成機電一體化系

5、統(tǒng)的構(gòu)成整理ppt系統(tǒng)的基本構(gòu)成（全閉環(huán)系統(tǒng)）整理ppt系統(tǒng)的基本構(gòu)成（半閉環(huán)系統(tǒng)）整理ppt2。機電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)的功能構(gòu)成 機電一體化系統(tǒng)是由若干具有特定功能的機械與微電子要素組成的有機整體，具有滿足人們使用要求的功能。根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對輸入的物質(zhì)、能量和信息進行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。整理ppt三大三大“目的功能目的功能”1。變換功能2。傳遞功能3。儲存功能整理ppt系統(tǒng)的目的功能整理ppt系統(tǒng)內(nèi)部功能系統(tǒng)內(nèi)部功能 主功能動力功能檢測功能控制功能構(gòu)造功能整理ppt機電一體化系統(tǒng)內(nèi)部功能構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)內(nèi)部功能構(gòu)成整理pptCNC機床的內(nèi)

6、部功能構(gòu)成機床的內(nèi)部功能構(gòu)成整理ppt人體五大要素極其功能的對應(yīng)關(guān)系3 。 機電一體化基本結(jié)構(gòu)要素機電一體化基本結(jié)構(gòu)要素整理ppt機電一體化產(chǎn)品的組成要素及其功能的對應(yīng)關(guān)系整理ppt機電一體化系統(tǒng)五大要素實例機電一體化系統(tǒng)五大要素實例#整理ppt1 1。機械系統(tǒng)（機械本體）。機械系統(tǒng)（機械本體） 包括機身、框架、機械連接等包括機身、框架、機械連接等在內(nèi)的產(chǎn)品支持結(jié)構(gòu)，屬于基礎(chǔ)部在內(nèi)的產(chǎn)品支持結(jié)構(gòu)，屬于基礎(chǔ)部分，實現(xiàn)產(chǎn)品的構(gòu)造功能。分，實現(xiàn)產(chǎn)品的構(gòu)造功能。整理ppt2 2。動力源。動力源 向系統(tǒng)提供能量，并將輸入的能向系統(tǒng)提供能量，并將輸入的能量轉(zhuǎn)換成需要的形式，實現(xiàn)動力功量轉(zhuǎn)換成需要的形式，實

7、現(xiàn)動力功能。能。整理ppt3 3。檢測與傳感裝置。檢測與傳感裝置 包括各種傳感器極其信號檢測電包括各種傳感器極其信號檢測電路，用于對產(chǎn)品運行時的內(nèi)部狀態(tài)路，用于對產(chǎn)品運行時的內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境進行檢測，提供運行控和外部環(huán)境進行檢測，提供運行控制所需的各種信息，實現(xiàn)計測功能。制所需的各種信息，實現(xiàn)計測功能。整理ppt4 4?？刂婆c信息處理裝置。控制與信息處理裝置 根據(jù)產(chǎn)品的功能和性能要求以根據(jù)產(chǎn)品的功能和性能要求以及傳感器的反饋信息，進行處理、及傳感器的反饋信息，進行處理、運算和決策，對產(chǎn)品運行施以相應(yīng)運算和決策，對產(chǎn)品運行施以相應(yīng)的控制，實現(xiàn)控制功能。的控制，實現(xiàn)控制功能。整理ppt5 5。執(zhí)

8、行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu) 包括機械傳動與操作機構(gòu)，在控制信息作用下完成要求的動作，實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。執(zhí)行機構(gòu)因作業(yè)對象不同而形式各異。整理ppt四。機電一體化的意義 機電一體化技術(shù)可以用來設(shè)計新型的機電一體化產(chǎn)品，改造舊的機電產(chǎn)品，使機電產(chǎn)品的面貌大大改觀，達到功能增強、精度提高、結(jié)構(gòu)簡化(體積減少、重量減輕)、可靠性提高、改善操作、提高柔性、性能價格比大大改善的目的。整理ppt實施機電一體通?？梢垣@得以下一些效果 （1）功能增強 （2）提高精度 （3）結(jié)構(gòu)簡化 （4）可靠性提高 （5）改善操作 （6）提高柔性整理ppt五.機電一體化技術(shù)的分類 1 機電一體化技術(shù)分類概述 目前世界上普遍認為機電一體化

9、有兩大分支，即生產(chǎn)過程的機電一體化和機電產(chǎn)品的機電一體化。 整理ppt生產(chǎn)過程的機電一體化 生產(chǎn)過程的機電一體化意味著整個工業(yè)體系的機電一體化，生產(chǎn)過程的機電一體化根據(jù)生產(chǎn)過程的特點又可劃分為離散制造過程的機電一體化和連續(xù)生產(chǎn)過程的機電一體化。整理ppt機電產(chǎn)品的機電一體化 機電產(chǎn)品的機電一體化是機電一體化的核心，是生產(chǎn)過程機電一體化的物質(zhì)基礎(chǔ)。整理ppt機電一體化產(chǎn)品根據(jù)結(jié)構(gòu)和電子技術(shù)與計機電一體化產(chǎn)品根據(jù)結(jié)構(gòu)和電子技術(shù)與計算機技術(shù)在系統(tǒng)中的作用可以分為三類：算機技術(shù)在系統(tǒng)中的作用可以分為三類： （1）原機械產(chǎn)品采用電子技術(shù)和計算機控制技術(shù); （2）用集成電路或計算機及其軟件代替原機械的部分

10、結(jié)構(gòu); （3）利用機電一體化原理設(shè)計的全新的機電一體化產(chǎn)品.整理ppt2 機械制造過程的機電一體化 機械制造過程的機電一體化包括產(chǎn)品設(shè)計、加工、裝配、檢驗的自動化，生產(chǎn)過程自動化，經(jīng)營管理自動化等，其高級形式是計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System，簡稱CIMS）。 整理ppt 計算機輔助設(shè)計,(CAD)計算機輔助工藝過程設(shè)計,(CAPP)計算機輔助制造, (CAM)CAD/CAM集成系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造單元(FMC) 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS） 整理pptCIMS集成關(guān)系 整理ppt六.機電一體化的相關(guān)技術(shù) 涉及

11、到四大基礎(chǔ)科學(xué)，即機械學(xué)、控制論、電子學(xué)和計算機科學(xué)。整理ppt1. 機械技術(shù) 對于絕大多數(shù)的機電一體化產(chǎn)品，機械本體在質(zhì)量、體積等方面都占有絕大部分，如原動機、工作機和傳動裝置一般都采用機械結(jié)構(gòu)。這些機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造問題，都屬于機械技術(shù)的范疇。整理ppt2. 傳感技術(shù) # 傳感技術(shù)的核心是傳感器。傳感器按照一定的精度將被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電信號，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。整理ppt3 .信息處理技術(shù) 信息處理技術(shù)是指利用電子計算機及其外部設(shè)備對信息進入輸入、轉(zhuǎn)換、運算、存儲和輸出等技術(shù)，這里所說的電子計算機包括工控機、單片機和可編程控制器等。整理ppt4. 接口

12、技術(shù) 在機電一體化系統(tǒng)中，計算機與外部設(shè)備（如執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、機械本體、動力源和人機交互設(shè)備等）之間的連接和信息交換環(huán)節(jié)稱為接口，接口功能的實現(xiàn)除硬件電路外，還應(yīng)包括相應(yīng)的接口軟件（驅(qū)動程序），通常通過接口硬件和接口軟件的結(jié)合來實現(xiàn)接口任務(wù)。整理ppt5 伺服驅(qū)動技術(shù) 伺服驅(qū)動技術(shù)主要是指與執(zhí)行機構(gòu)相關(guān)的一些技術(shù)問題。伺服驅(qū)動的方式主要有電動、氣動和液壓等各種類型。整理ppt6 系統(tǒng)總體技術(shù) 系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點和方法，將系統(tǒng)分解成若干個相互有聯(lián)系的功能單元，找出能完成各個功能的技術(shù)方案，并將其進行分析、評價和優(yōu)化的綜合應(yīng)用技術(shù)。整理ppt七.機電一體化設(shè)

13、計方法 傳統(tǒng)的設(shè)計方法和各種現(xiàn)代設(shè)計方法是普遍適用的，當(dāng)然也適用機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計。而機電產(chǎn)品的機電一體化設(shè)計方法又是現(xiàn)代設(shè)計方法的重要組成部分。整理ppt1 模塊化設(shè)計方法 機電一體化產(chǎn)品或設(shè)備可設(shè)計成由相應(yīng)于五大要素的功能部件組成，也可以設(shè)計成由若干功能子系統(tǒng)組成，而每個功能部件或功能子系統(tǒng)又包含若干組成要素。這些功能部件或功能子系統(tǒng)經(jīng)過標準化、通用化和系列化，就成為功能模塊。每一個功能模塊可視為一個獨立體，在設(shè)計時只需了解其性能規(guī)格，按其功能來選用，而無須了解其結(jié)構(gòu)細節(jié)。整理ppt2 柔性化設(shè)計方法 將機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)中完成某一功能的檢測傳感元件、執(zhí)行元件和控制器作成機電一體化的功

14、能模塊，如果控制器具有可編程的特點，則該模塊就成為柔性模塊。整理ppt3 取代設(shè)計方法 取代設(shè)計方法又稱為機電互補設(shè)計方法。該方法的主要特點是利用通用或?qū)Ｓ秒娮悠骷〈鷤鹘y(tǒng)機械產(chǎn)品中的復(fù)雜機械部件，以便簡化結(jié)構(gòu)，獲得更好的功能和特性。 整理ppt4. 4. 融合設(shè)計方法融合設(shè)計方法 融合設(shè)計方法是把機電一體化產(chǎn)品融合設(shè)計方法是把機電一體化產(chǎn)品的某些功能部件或子系統(tǒng)設(shè)計成該的某些功能部件或子系統(tǒng)設(shè)計成該產(chǎn)品所專用的。用這種方法可以使產(chǎn)品所專用的。用這種方法可以使該產(chǎn)品各要素和參數(shù)之間的匹配問該產(chǎn)品各要素和參數(shù)之間的匹配問題考慮的更充分、更合理、更經(jīng)濟、題考慮的更充分、更合理、更經(jīng)濟、更能體現(xiàn)機電

15、一體化的優(yōu)越性。融更能體現(xiàn)機電一體化的優(yōu)越性。融合法還可以簡化接口，使彼此融為合法還可以簡化接口，使彼此融為一體。一體。整理ppt5 優(yōu)化設(shè)計方法 (1) 機械技術(shù)和電子技術(shù)的綜合與優(yōu)化. (2) 硬件和軟件的交叉與優(yōu)化 (3) 機電一體化產(chǎn)品的整體優(yōu)化 整理ppt八 .系統(tǒng)設(shè)計的評價分析方法 (1)工效實用性 (2)系統(tǒng)可靠性 (3)運行穩(wěn)定性 (4)操作宜人性 (5)人機安全性整理ppt (6)環(huán)境完善性 (7)技術(shù)經(jīng)濟性 (8)結(jié)構(gòu)工藝性 (9)造型藝術(shù)性 (10)成果規(guī)范性整理ppt九 .機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)步驟 (1)市場調(diào)查 所謂市場調(diào)查就是運用科學(xué)的方法，系統(tǒng)地、全面地收集有

16、關(guān)市場需求和經(jīng)銷方面的有關(guān)資料。在市場調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過定性的經(jīng)驗分析或定量的科學(xué)計算，對市場未來的不確定因素和條件作出預(yù)測，為企業(yè)提供依據(jù)。 整理ppt(2) 初步設(shè)計 初步設(shè)計的主要任務(wù)是建立產(chǎn)品的功能模型，提出總體方案、投資預(yù)算，擬定實施計劃等整理ppt初步設(shè)計的主要工作內(nèi)容包括： （A）系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計； （B）系統(tǒng)的功能及技術(shù)性能設(shè)計； （C）確定產(chǎn)品模型的信息和聯(lián)系； （D）提出系統(tǒng)內(nèi)部和外部接口要求； （E）找出關(guān)鍵技術(shù)，逐一提出每個關(guān)鍵技術(shù)的解決方案； （F）確定系統(tǒng)配置； （G）確定實施進度計劃； （H）提出經(jīng)費預(yù)算； （I）進行技術(shù)經(jīng)濟效益分析； （J）編寫初步設(shè)計報

17、告。 整理ppt(3) 詳細設(shè)計 詳細設(shè)計主要是對系統(tǒng)總體方案進行具體實施步驟的設(shè)計，其主要的依據(jù)是總體方案框圖。從技術(shù)上將其細節(jié)逐步全部展開，直至完成試制產(chǎn)品樣機所需的全部技術(shù)圖紙和文檔，機電一體化的詳細設(shè)計主要應(yīng)包括以下內(nèi)容： 整理ppt(A)機械本體設(shè)計 這里所說的機械本體一般由減速裝置、蝸輪蝸桿副、絲杠螺母副等各種線性傳動部件，連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等非線性傳動部件，撓性傳動部件、間歇傳動部件等特殊傳動部件，導(dǎo)向支承部件、旋轉(zhuǎn)支承部件以及機架等支承部件組成。整理ppt (B)接口設(shè)計 對于一種產(chǎn)品（或系統(tǒng)），其各部件之間，各子系統(tǒng)之間往往需要傳遞動力、運動、命令或信息，這都是通過各種接口來實現(xiàn)的。整理ppt按功能可以將接口劃分為以下按功能可以將接口劃分為以下3 3種：種： （I）零接口。 （II）普通轉(zhuǎn)換接口。 （III）智能轉(zhuǎn)換接口。整理ppt(C)微控制器設(shè)計與制作步驟 單片機應(yīng)用系統(tǒng)又稱微控制器或嵌入式微處理器