机电一体化系统设计(1).ppt

机电一体化技术,张立勋编著高等教育出版社讲授岳鹏机械工程系,,,,,绪论0.1机电一体化基本概念0.2机电一体化系统设计的工程路线,绪论,0.1机电一体化的基本概念一、机电一体化的技术基础机械学（Mechanics）电子学（Electronics）机电一体化或机械电子工程（Mechatronics）机电一体化的定义和主要目的定义在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。主要目的增加机械系统或装置的附加值和自动化程度。图机电一体化的涵义,,机电一体化技术主要研究方向,机电一体化产品或系统的原创性研究与设计原创性设计。机电一体化产品或系统的机械系统（或部件）与微电子系统（或部件）相互转换或有机结合研究与设计变异性设计。机电一体化技术研究的主要内容主要研究“省能源、省资源、智能化”三大基本要素，形成交叉学科的基础理论知识，解决机电一体化（技术）设计中的核心技术问题接口技术。,,,原创性设计,,机电一体化的核心机械技术电子技术机械技术的四大支柱学科力学、机械学、制造工艺学和控制,,,二、机电一体化的概念机电一体化是微电子、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的新兴的综合性高新技术。机电一体化产品是新型机械结构与微电子器件，特别是微处理器、微型机相结合而开发出来的新一代电子化机械产品。,,,0.1.2机电一体化系统的结构要素六大基本要素机械本体、执行机构、驱动部分、测试传感部分、控制及信息处理单元、能源。,,0.1.3机电一体化的发展优势,1.机电一体化系统的高性能化2.机电一体化技术的智能化趋势3.机电一体化的轻量化及微型化发展趋势,,0.2机电一体化系统的设计流程,设计内容（1）确定产品规格、性能指标运动参数、动力参数、品质参数。（2）系统功能部件要素的划分功能部件选择、设计和与系统主功能的匹配。（3）接口设计机械接口、物理接口、信息接口、环境接口,,,（4）综合评价或系统评价,系统性能、结构质量的各种定量指标和参数，系统的附加价值，满足设计或用户需求的功能性产品或系统为前提。评价方法依据产品要求有所不同。（5）可靠性复查（6）试制与调试样机制造与调试、试验。（7）最终产品结果评价是否达到设计或用户要求,,,,,第一章机电一体化系统总体设计方案1.1概述1.2总体结构方案设计1.3传动方案设计1.4控制方案设计1.5可靠性设计,1.1概述,总体方案设计的主要内容（1）总体结构方案设计（2）驱动方案设计（3）控制方案设计（4）人机工程设计（5）可靠性设计,,1.2总体方案设计,明确设计思想和概念→分析系统（产品）的综合性能指标要求→类似产品调研和市场调研→划分部件或子系统的功能模块→决定系统和部件、子系统的性能参数→拟定总体可行性方案（采用不同的设计方法和手段达到设计目的的多种方案）→方案评价与对比、方案定型→编写总体方案的可行性论证书→专家评定鉴定→确定最终总体设计方案。,,1.3驱动方案设计,一、直线运动机构的驱动二、转动输出型驱动机构,,1.4控制方案设计,驱动控制方案一、开环控制二、闭环控制三、半闭环控制,,一、开环控制特点结构简单、成本较低、技术容易掌握；但难于实现高精度控制二、闭环控制特点定位精度高、调节速度快；但系统复杂、成本高三、半闭环控制特点传感器可以与控制电动机集成，结构紧凑；但精度没有闭环高,,1.5可靠性设计,一、可靠性指标二、可靠性预测三、可靠性指标的分配,,,习题P140-1、P301-1、1-8注意请同学们将作业于3月20日前发送到邮箱xiaoyue0354,,