机电一体化基本概念.ppt

机电一体化基本概念,,机电一体化基本概念,机电一体化认识项目项目一机电一体化的定义项目二机电一体化发展概况项目三机电一体化的相关技术机电一体化拓展项目项目一机电一体化的发展前景项目二机电一体化对机械工业的影响项目三机电一体化的具体应用实例项目四机电一体化系统设计,,机电一体化认识项目,,机电一体化基本概念,项目一机电一体化的定义,机电一体化技术较为人们以普遍接受的涵义是“机电一体化乃是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术并将机械装置与电子设备以及相关软件有机结合而构成系统的总称。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,机电一体化基本概念,1.基本要素,机电一体化基本概念,本图分离出驱动及接口单元接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。基本功能主要有三个一是变换；二是放大；三是传递。,机电一体化基本概念,1、机械本体,机身、框架、机械联接等产品支持机构，实现构造功能。,要求可靠、小型、美观,2、能源,要求效率高、可靠性好,提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能。,机电一体化基本概念,3、检测传感装置,检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能。,要求体积小、精度高、抗干扰,4、电子控制单元,要求高可靠性、柔性、智能化,处理、运算、决策，实现控制功能。,机电一体化基本概念,5、执行机构,包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现主功能。,要求高性能、高精度、高效率,,,,,机电一体化基本概念,2.典型的机电一体化产品系统有数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。,,机电一体化基本概念,,机电一体化基本概念,焊接机器人,,机电一体化基本概念,汽车防抱死系统ABS,,机电一体化基本概念,1.下面不是机电一体化产品A、数码相机B、电子秤C、普通车床D、空调机2.机电一体化就是机械和电子的结合，是它们两者的简单叠加。对不对3.举出机电一体化的实例并说明其要素组成4.什么是接口和接口技术,概念课内问题,,,机电一体化基本概念,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。2.70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶”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年代末期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。,项目二机电一体化发展概况,,,机电一体化基本概念,3.90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。,,,机电一体化基本概念,1.数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页。2.微电子技术为“机电一体化‘’带来勃勃生机。3.可编程序控制器、”电力电子“等的发展为”机电一体化“提供了坚强基础。4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使”机电一体化“跃上新台阶,,,机电一体化基本概念,一、机械技术二、传感检测技术三、信息处理技术四、自动控制技术五、伺服驱动技术六、系统总体技术,项目三机电一体化的相关技术,,1、检测传感技术,作用感受器官、反馈环节。,,研究对象传感器及其信号检测装置（即变送器）,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。,机电一体化基本概念,2、信息处理技术,主要完成信息的交换、存取、运算、判断和决策等.其主要工具是计算机。,3、控制技术,关于软件方面的技术，主要以控制理论为指导，对控制系统设计、仿真、现场调试、可靠运行等。,,机电一体化基本概念,4、伺服驱动技术,执行元件种类电动、液压、气压,研究对象执行元件及其驱动装置,驱动装置各种电动机的驱动电源电路,实现机电一体化产品的主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性等。,5、机械技术,,1.4共性关键技术,机电一体化基本概念,,1.4共性关键技术,机电一体化基本概念,6、系统总体技术系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统各个功能模块有机的结合起来，以实现整体最优。其重要内容为接口技术。接口包括电气接口、机械接口、人机接口,,1.4共性关键技术,机电一体化基本概念,机电一体化是多学科领域综合交叉技术密集型系统工程，主要相关技术有哪几个方面,相关技术课内问题,,,机电一体化基本概念,机电一体化拓展项目,①性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展；②功能上向小型化、轻型化、多功能方向发展；③层次上向系统化、复合集成化的方向发展。,项目一机电一体化的发展前景,,,机电一体化基本概念,1提高性能、扩展功能今日的数控机床充分发挥计算机的威力，运用时间序列分析和精度创成等理论建立数学模型。已有可能实时预报包括随机误差在内的机床误差，然后自动校正，从而达到前所未有的精度。采用对阻尼进行预报，一旦接近临界值时就自动调整切削用量，这又可能出现永不颤振的机床，保证很高的生产率和良好的加工表面。,项目二机电一体化对机械工业的影响,2简化结构,机电一体化基本概念,3提高可靠性在提高电子元件质量、可靠性的前提下，机电一体化产品可以提高耐久性，减少故障率。另一方面由于赋予其自动监视诊断功能，并采取安全联锁控制，过负荷和失控保护、停电对策，提高了设备的安全可靠性。,机电一体化基本概念,4节约能源例如目前我国各类电风扇年产量在200万台左右，如每台电扇的调速器和定时器现常用电磁机械式用电子调速器和定时器代替，估计每台风扇可节电5W以上，全年以用扇100天，每天开扇6h计，则每年可节约用电量600万kWh，还可节省大批铜材和钢材。再如传统的电焊机以电磁原理和手工操作为基础，即使是一般的自动电焊机，其动作过程也仅为简单的机械动作和相应的控制。这类电焊机耗能多、效率低、质量不易保证。采用微型机技术后，发展新颖的电子控制电源以取代传统的焊接电源，实现焊接电源的节能、高效、小型化、多样化。5操作改善,机电一体化基本概念,,机电一体化基本概念,信息化的车铣加工中心,项目三机电一体化的具体应用实例,①机械手臂,5-步进电机；6-谐波减速器；7-光电编码器,②FMS（柔性制造系统）,具有加工系统；物流系统；信息流系统,,机电一体化基本概念,项目四机电一体化系统设计,一、市场调研二、总体方案设计三、详细设计四、样机试制与试验五、小批量生产六、大批量生产,一、市场调研,市场调研包括市场调查和市场预测。所谓市场调查就是运用科学的方法，系统地、全面地收集所设计产品市场需求和经销方面的情况和资料，分析研究产品在供需双方之间进行转移的状况和趋势，而市场预测就是在市场调查的基础上，运用科学方法和手段，根据历史资料和现状，通过定性的经验分析或定量的科学计算，对市场未来的不确定因素和条件做出预计、测算和判断，为产品的方案设计提供依据。,机电一体化基本概念,二、总体方案设计,1．产品方案构思产品方案构思完成后，以方案图的形式将设计方案表达出来。方案图应尽可能简洁明了，反映机电一体化系统各组成部分的相互关系，同时应便于后面的修改。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。,机电一体化基本概念,三、详细设计,详细设计是根据综合评价后确定的系统方案，从技术上将其细节逐层全部展开，直至完成产品样机试制所需全部技术图纸及文件的过程。,机电一体化基本概念,四、样机试制与试验,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。,机电一体化基本概念,产品的小批量生产阶段实际上是产品的试生产试销售阶段。这一阶段的主要任务是跟踪调查产品在市场上的情况，收集用户意见，发现产品在设计和制造方面存在的问题，并反馈给设计、制造和质量控制部门。六、大批量生产经过小批量试生产和试销售的考核，排除产品设计和制造中存在的各种问题后，即可投入大批量生产。,五、小批量生产,机电一体化基本概念,,机电一体化基本概念,1.什么是机电一体化其组成要素是什么,课外作业,课后体会,1.机电一体化相关的技术有哪些2.你的未来准备怎么应用机电一体化技术,主编,撰稿教师（以姓氏为序）,制作,责任编辑,电子编辑,,谢谢观看,