機電一體化技術課件

機電一體化的發(fā)展趨勢10413班01號綠色化方向仿生物系統(tǒng)化方向光電一體化方向智能化方向柔性化方向帶源化方向模塊化方向微型化方向網絡化方向光電一體化方向

一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效的改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系和信息處理系統(tǒng)。1

柔性化方向

未來機電一體化產品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系統(tǒng)”。在這系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同環(huán)境條件做出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具有“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力、柔性，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。3

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MicroElectronicMechanicalSystem簡稱MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小、耗能低、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。微型化方向4

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產品單元模塊式一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新產品。

模塊化方向5

今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物:當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產品雖然有仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長的道路要走。7

仿生物系統(tǒng)化方向8

帶源化方向

機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發(fā)展方向之一。9

綠色化方向

科學技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現可持續(xù)發(fā)展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調而可再生的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產品壽命結束時，可分解和再利用。1、高速化

由于高速加工技術普及，機床普通提高了各方面的速度。車床主軸轉速由3000～4000r/min提高到8000～10000r/min;銑床和加工中心主軸轉速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上，快速移動速度由過去的10～20m/min提高48m/min60m/min80m/min120m/min在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G(重力加速度)提高到1.5～2G，最高可15G;直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內裝式主軸電機。2、高精度化

數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008mm左右;亞微米級機床達到0.0005mm左右;納米級機床達到0.005～0.01um;最小分辨率為1nm(0.000001mm)的數控系統(tǒng)和機床已問世。3、復合加工，新結構機床大量出現

如5軸5面體復合加工機床，5軸5面動加工各類異形零件。同時派生出各種新城的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯絞鏈機床等，采用特殊機械結構，數控的特殊運算方式，特殊編程要求。4、使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床“知虎添翼”

如內冷轉頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉頭切削刃和排除切屑，在轉深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達到5000m/min。5、數控機床的開放性和聯網管理

數控機床的開放性和聯網管理已是使用數控機床的基本要求，它不僅是提高數控機床開動率、生產率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網絡制造、異地診斷、盛擬制造、并行工程等等各種新技術都在數控機床基礎上發(fā)展起來，這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。自動機與自動生產線

在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現。這些自動機或生產線中廣泛應用了現代電子技術與傳感技術。如可編程序控