《機(jī)電一體化技術(shù)》課件

機(jī)電一體化技術(shù)

1精選PPT機(jī)電一體化技術(shù)1精選PPT第一章概論1.1機(jī)電一體化基本概念1.2機(jī)電一體化發(fā)展概況1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成1.4機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響1.7機(jī)電一體化的發(fā)展2精選PPT第一章概論1.1機(jī)電一體化基本概念2精選PPT1.1基本概念機(jī)電一體化技術(shù)：從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。機(jī)電一體化不是機(jī)械與電子簡單的疊加，而是在信息論、控制論和系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上建立起來的應(yīng)用技術(shù)機(jī)電一體化信息科學(xué)機(jī)械學(xué)電子學(xué)3精選PPT1.1基本概念機(jī)電一體化技術(shù)：從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將機(jī)械技術(shù)機(jī)電一體化一般包含機(jī)電一體化產(chǎn)品(系統(tǒng))和機(jī)電一體化技術(shù)兩層含義。典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品(系統(tǒng))有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。機(jī)電一體化中包含的關(guān)鍵技術(shù)在第四節(jié)中詳細(xì)介紹。1.1基本概念4精選PPT機(jī)電一體化一般包含機(jī)電一體化產(chǎn)品(系統(tǒng))和機(jī)電一體化技數(shù)控銑床5精選PPT數(shù)5精選PPT數(shù)控車床6精選PPT數(shù)控車床6精選PPT焊接機(jī)器人7精選PPT焊接機(jī)器人7精選PPT汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)8精選PPT汽車防抱死系統(tǒng)(ABS)8精選PPT1.2發(fā)展概況1.20世紀(jì)60年代前為第一階段，“萌芽階段”工程師們自覺或者不自覺地把機(jī)械產(chǎn)品和電子技術(shù)相結(jié)合，以提高機(jī)械產(chǎn)品的性能。但是由于電子技術(shù)的發(fā)展相對落后，使得機(jī)械與電子的結(jié)合還沒有得到廣泛的應(yīng)用。2.70年代到80年代為第二階段，“蓬勃發(fā)展階”

計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。

9精選PPT1.2發(fā)展概況1.20世紀(jì)60年代前為第一階段，“萌芽階3.90年代后期開始為第三階段，“智能化階段”

①光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；②對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。③由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

1.2發(fā)展概況10精選PPT3.90年代后期開始為第三階段，“智能化階段”1.2發(fā)展概1.數(shù)控機(jī)床的問世，寫下了“機(jī)電一體化”歷史的第一頁。

2.微電子技術(shù)為“機(jī)電一體化‘’帶來勃勃生機(jī)。

3.可編程序控制器、”電力電子“等的發(fā)展為”機(jī)電一體化“提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)。

4.激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使”機(jī)電一體化“躍上新臺(tái)階。1.2發(fā)展概況11精選PPT1.數(shù)控機(jī)床的問世，寫下了“機(jī)電一體化”歷史的第一頁。

1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

位置,速度檢測單元電機(jī)機(jī)械部件位置,速度反饋CNC數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)組成12精選PPT1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成

位置,速度檢測單元電機(jī)機(jī)械位1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成執(zhí)行器控制信息電子控制單元?jiǎng)恿υ礄z測傳感部分機(jī)械本體參數(shù)變化信息驅(qū)動(dòng)力能量檢測參數(shù)13精選PPT1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成執(zhí)行器控制電子控制單元?jiǎng)恿υ礄z1、機(jī)械本體機(jī)身、框架、機(jī)械聯(lián)接等產(chǎn)品支持機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造功能。要求：可靠、小型、美觀2、能源提供能量，轉(zhuǎn)換成需要的形式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力功能。要求：效率高、可靠性好1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成14精選PPT1、機(jī)械本體機(jī)身、框架、機(jī)械聯(lián)接等產(chǎn)品支持機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)3、檢測傳感裝置檢測產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境，實(shí)現(xiàn)計(jì)測功能。要求：體積小、精度高、抗干擾4、電子控制單元處理、運(yùn)算、決策，實(shí)現(xiàn)控制功能。要求：高可靠性、柔性、智能化1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成15精選PPT3、檢測傳感裝置檢測產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境，實(shí)現(xiàn)計(jì)測功能。要5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括機(jī)械傳動(dòng)與操作機(jī)構(gòu)，接收控制信息，完成要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主功能。要求：高性能、高精度、高效率1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成16精選PPT5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括機(jī)械傳動(dòng)與操作機(jī)構(gòu)，接收控制信息，完成要求的1.4共性關(guān)鍵技術(shù)1檢測傳感技術(shù)2信息處理技術(shù)3自動(dòng)控制技術(shù)4伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)5機(jī)械技術(shù)6系統(tǒng)總體技術(shù)17精選PPT1.4共性關(guān)鍵技術(shù)1檢測傳感技術(shù)17精選PPT1、檢測傳感技術(shù)作用：感受器官、反饋環(huán)節(jié)。研究對象：傳感器及其信號檢測裝置（即變送器）要求：能快速、精確地獲得信息并在相應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境中具有高可靠性。1.4共性關(guān)鍵技術(shù)18精選PPT1、檢測傳感技術(shù)作用：感受器官、反饋環(huán)節(jié)。研究對象：傳感器及2、信息處理技術(shù)主要完成信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策等.其主要工具是計(jì)算機(jī)。傳感器A/D計(jì)算機(jī)D/A執(zhí)行裝置3、控制技術(shù)

關(guān)于軟件方面的技術(shù)，主要以控制理論為指導(dǎo)，對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真、現(xiàn)場調(diào)試、可靠運(yùn)行等。1.4共性關(guān)鍵技術(shù)19精選PPT2、信息處理技術(shù)主要完成信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷4、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)執(zhí)行元件種類：電動(dòng)、液壓、氣壓

研究對象：執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置：各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源電路

實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的主功能和構(gòu)造功能，影響系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性、可靠性等。

5、機(jī)械技術(shù)1.4共性關(guān)鍵技術(shù)20精選PPT4、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)執(zhí)行元件種類：電動(dòng)、液壓、氣壓研究對象6、系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)和方法，將系統(tǒng)各個(gè)功能模塊有機(jī)的結(jié)合起來，以實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)。其重要內(nèi)容為接口技術(shù)。接口包括電氣接口、機(jī)械接口、人機(jī)接口

1.4共性關(guān)鍵技術(shù)21精選PPT6、系統(tǒng)總體技術(shù)1.4共性關(guān)鍵技術(shù)21精選PPT1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、市場調(diào)研二、總體方案設(shè)計(jì)三、詳細(xì)設(shè)計(jì)四、樣機(jī)試制與試驗(yàn)五、小批量生產(chǎn)六、大批量生產(chǎn)22精選PPT1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、市場調(diào)研22精選PPT一、市場調(diào)研

市場調(diào)研包括市場調(diào)查和市場預(yù)測。所謂市場調(diào)查就是運(yùn)用科學(xué)的方法，系統(tǒng)地、全面地收集所設(shè)計(jì)產(chǎn)品市場需求和經(jīng)銷方面的情況和資料，分析研究產(chǎn)品在供需雙方之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移的狀況和趨勢，而市場預(yù)測就是在市場調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用科學(xué)方法和手段，根據(jù)歷史資料和現(xiàn)狀，通過定性的經(jīng)驗(yàn)分析或定量的科學(xué)計(jì)算，對市場未來的不確定因素和條件做出預(yù)計(jì)、測算和判斷，為產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)23精選PPT一、市場調(diào)研

市場調(diào)研包括市場調(diào)查和市場預(yù)測。所謂二、總體方案設(shè)計(jì)1．產(chǎn)品方案構(gòu)思產(chǎn)品方案構(gòu)思完成后，以方案圖的形式將設(shè)計(jì)方案表達(dá)出來。方案圖應(yīng)盡可能簡潔明了，反映機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成部分的相互關(guān)系，同時(shí)應(yīng)便于后面的修改。2．方案的評價(jià)對多種構(gòu)思和多種方案進(jìn)行篩選，選擇較好的可行方案進(jìn)行分析組合和評價(jià)，從中再選幾個(gè)方案按照機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)評價(jià)原則和評價(jià)方法進(jìn)行深入的綜合分析評價(jià)，最后確定實(shí)施方案。1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)24精選PPT二、總體方案設(shè)計(jì)1．產(chǎn)品方案構(gòu)思1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)是根據(jù)綜合評價(jià)后確定的系統(tǒng)方案，從技術(shù)上將其細(xì)節(jié)逐層全部展開，直至完成產(chǎn)品樣機(jī)試制所需全部技術(shù)圖紙及文件的過程。

1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)25精選PPT三、詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)是根據(jù)綜合評價(jià)后確定的系統(tǒng)方案，從技術(shù)上四、樣機(jī)試制與試驗(yàn)

完成產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)后，即可進(jìn)入樣機(jī)試制與試驗(yàn)階段。根據(jù)制造的成本和性能試驗(yàn)的要求，一般制造幾臺(tái)樣機(jī)供試驗(yàn)使用。樣機(jī)的試驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和實(shí)際工況試驗(yàn)，通過試驗(yàn)考核樣機(jī)的各種性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，考核樣機(jī)的可靠性。如果樣機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性不滿足設(shè)計(jì)要求，則要修改設(shè)計(jì)，重新制造樣機(jī)，重新試驗(yàn)。如果樣機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性滿足設(shè)計(jì)要求，則進(jìn)入產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)階段。1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)26精選PPT四、樣機(jī)試制與試驗(yàn)完成產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)后，即可進(jìn)入樣機(jī)試制與五、小批量生產(chǎn)

產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)階段實(shí)際上是產(chǎn)品的試生產(chǎn)試銷售階段。這一階段的主要任務(wù)是跟蹤調(diào)查產(chǎn)品在市場上的情況，收集用戶意見，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造方面存在的問題，并反饋給設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量控制部門。六、大批量生產(chǎn)

經(jīng)過小批量試生產(chǎn)和試銷售的考核，排除產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中存在的各種問題后，即可投入大批量生產(chǎn)。1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)27精選PPT五、小批量生產(chǎn)1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)27精選PPT1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響

1提高性能、擴(kuò)展功能

今日的數(shù)控機(jī)床充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的威力，運(yùn)用時(shí)間序列分析和精度創(chuàng)成等理論建立數(shù)學(xué)模型。已有可能實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)包括隨機(jī)誤差在內(nèi)的機(jī)床誤差，然后自動(dòng)校正，從而達(dá)到前所未有的精度。采用對阻尼進(jìn)行預(yù)報(bào)，一旦接近臨界值時(shí)就自動(dòng)調(diào)整切削用量，這又可能出現(xiàn)永不顫振的機(jī)床，保證很高的生產(chǎn)率和良好的加工表面。

28精選PPT1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響

1提高性能、擴(kuò)展功能1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響2簡化結(jié)構(gòu)29精選PPT1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響2簡化結(jié)構(gòu)29精選PP3提高可靠性在提高電子元件質(zhì)量、可靠性的前提下，機(jī)電一體化產(chǎn)品可以提高耐久性，減少故障率。另一方面由于賦予其自動(dòng)監(jiān)視診斷功能，并采取安全聯(lián)鎖控制，過負(fù)荷和失控保護(hù)、停電對策，提高了設(shè)備的安全可靠性。

1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響30精選PPT3提高可靠性1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響30精選P4節(jié)約能源例如目前我國各類電風(fēng)扇年產(chǎn)量在200萬臺(tái)左右，如每臺(tái)電扇的調(diào)速器和定時(shí)器(現(xiàn)常用電磁機(jī)械式)用電子調(diào)速器和定時(shí)器代替，估計(jì)每臺(tái)風(fēng)扇可節(jié)電5W以上，全年以用扇100天，每天開扇6h計(jì)，則每年可節(jié)約用電量600萬kW·h，還可節(jié)省大批銅材和鋼材。再如傳統(tǒng)的電焊機(jī)以電磁原理和手工操作為基礎(chǔ)，即使是一般的自動(dòng)電焊機(jī)，其動(dòng)作過程也僅為簡單的機(jī)械動(dòng)作和相應(yīng)的控制。這類電焊機(jī)耗能多、效率低、質(zhì)量不易保證。采用微型機(jī)技術(shù)后，發(fā)展新穎的電子控制電源以取代傳統(tǒng)的焊接電源，實(shí)現(xiàn)焊接電源的節(jié)能、高效、小型化、多樣化。1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響31精選PPT4節(jié)約能源1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響31精選PP5操作改善

傳統(tǒng)的車削

數(shù)控車削

1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響32精選PPT5操作改善1.6機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)的影響32精選PP1.7機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

1智能化智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。33精選PPT1.7機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢1智能化33精選PPT2模塊化由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。1.7機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢34精選PPT2模塊化1.7機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢34精選PPT3網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是