教材章節(jié)1-1、2、3.doc

教 材 章 節(jié)11機電一體化的基本概念12機電一體化的技術(shù)體系13機電一體化的發(fā)展前景 （2學(xué)時）講 授時 間 起年 月 日 止教材分析目 的1 了解建材機電一體化的基本概念；2 掌握機電一體化的技術(shù)體系；3明確機電一體化的發(fā)展前景。重 點機電一體化的技術(shù)體系難 點機電一體化的技術(shù)體系教 法行為主義教學(xué)理論下的程序教學(xué)法關(guān) 鍵重點的講授教 具教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配A項目導(dǎo)入（2分鐘）通過學(xué)生將來工作中或生活中有時需要建材機電技術(shù)的實例進行項目導(dǎo)入，拓展思維，提高學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。B項目確定通過教師導(dǎo)語確定項目C項目分析（3分鐘）1機電一體化的基本概念2機電一體化的技術(shù)體系3機電一體化的發(fā)展前景D項目實施（65分鐘）11機電一體化的基本概念一、機電一體化的定義機電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程出發(fā)，應(yīng)用機械、電子、信息等有教法：聯(lián)系實際的談話法導(dǎo)入課題哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配關(guān)技術(shù)，對它們進行有機的組織與綜合，實現(xiàn)了整體最佳化。機電一體化不是機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)。二、機電一體化產(chǎn)品1定義：機電一體化產(chǎn)品是由機械系統(tǒng)（或部件）與電子系統(tǒng)（或部件）及信息處理單元（硬件和軟件）有機結(jié)合，并賦予了新功能和新性能的高科技產(chǎn)品。2分類：機械本身的主要功能被電子取代機械式信息處理機構(gòu)被電子元件代替機械電子化產(chǎn)品機械式控制機構(gòu)被電子式的代替采用微電子技術(shù)增加了控制功能機械與電子融合的產(chǎn)品三、機電一體化技術(shù)特點：1體積小、重量輕2速度快、精度高3可靠性高4柔性好四、機電一體化包括的三個方面機電一體化，按其工程對象而言可包括以下三個方面1 機械制造過程的機電一體化2 機械（包括電工）產(chǎn)品設(shè)計的機電一體化3 機械成套裝置的機電一體化哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配12機電一體化的技術(shù)體系一、機電一體化的構(gòu)成要素1機電一體化系統(tǒng)的五大要素動力計算機機械機構(gòu)傳感器執(zhí)行機構(gòu)2機電一體化系統(tǒng)的組成要素關(guān)系哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配12機電一體化的技術(shù)體系一、機電一體化的構(gòu)成要素1機電一體化系統(tǒng)的五大要素動力計算機機械機構(gòu)傳感器執(zhí)行機構(gòu)2機電一體化系統(tǒng)的組成要素關(guān)系二、機電一體化所聯(lián)系的主要學(xué)科領(lǐng)域三、機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)組成（機電一體化的相關(guān)技術(shù)）機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。（一）硬件1機械技術(shù)機電一體化的基礎(chǔ)（1）減輕重量（2）提高剛度（3）實現(xiàn)通用化（4）提高系統(tǒng)整體的可靠性2傳感與檢測技術(shù)哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配傳感與檢測是指與傳感器及其信號檢測裝置相關(guān)的技術(shù)。根據(jù)用途可以分為檢測自身內(nèi)部信息的傳感器和檢測對象的外部傳感器。檢測裝置由檢測、轉(zhuǎn)換、指示、信息處理、記錄等部分組成。傳感器是系統(tǒng)的感受器官，它與信息系統(tǒng)的輸入端相連并將檢測到的信息通過相應(yīng)信號檢測裝置感知并輸送到信息處理部分。傳感與檢測是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的功能越強，系統(tǒng)的自動化程序越高。3信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策等，實現(xiàn)信息處理的工具是計算機，因此計算機與信息處理技術(shù)是密切相關(guān)的。計算機技術(shù)包括計算機軟件技術(shù)和硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)等。信息處理設(shè)備包括計算機主機或可編程序控制器及與其配套的輸入輸出設(shè)備、顯示器和外部存儲器（磁盤等）。4驅(qū)動技術(shù)伺服傳動技術(shù)伺服傳動技術(shù)的主要研究對象是執(zhí)行機構(gòu)及其驅(qū)動裝置。執(zhí)行機構(gòu)包括電動、氣動、液壓等各種類型。5接口技術(shù)將組成機電一體化產(chǎn)品各部分連接起來的元件就是接口。主要有電氣接口、機械接口、人機接口。電氣接口實現(xiàn)系統(tǒng)間的信號聯(lián)系；機械接口則完成機械與機械部件、機械與電氣裝置的連接；人機接口提供人與系統(tǒng)間的交互界面。（二）軟件軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減少軟件的研制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化，包括：子程序標(biāo)準(zhǔn)化、哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配程序模塊化，軟件程序的固化，推行軟件工程等。四、機電一體化技術(shù)與其他技術(shù)的區(qū)別（一）機電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機電技術(shù)的區(qū)別傳統(tǒng)機電技術(shù)的操作控制主要通過具有電磁特性的各種電器來實現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)存聯(lián)系；機械本體和電氣驅(qū)動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計算機控制。機電一體化技術(shù)以計算機為控制中心，在設(shè)計過程中強調(diào)機械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個裝置在計算機控制下具有一定的智能。（二）機電一體化技術(shù)與并行工程的區(qū)別機電一體化技術(shù)將機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)和檢測技術(shù)在設(shè)計和制造階段就有機地結(jié)合在一起，十分注意機械和其他部件之間的相互作用。而并行工程將上述技術(shù)盡量在各自范圍內(nèi)齊頭并進，只在不同技術(shù)內(nèi)部進行設(shè)計制造，最后通過簡單疊加完成整體裝置。（三）機電一體化技術(shù)與自動控制技術(shù)的區(qū)別自動控制技術(shù)的側(cè)重點是討論控制原理、控制規(guī)律、分析方法和自動系統(tǒng)的構(gòu)造等。機電一體化技術(shù)將自動控制原理及方法作為重要支撐技術(shù)，將自控部件作為重要控制部件應(yīng)用自控原理和方法，對機電一體化裝置進行系統(tǒng)分析和性能測算。（四）機電一體化技術(shù)與計算機應(yīng)用技術(shù)的區(qū)別機電一體化技術(shù)只是將計算機作為核心部件應(yīng)用，目的是提高和改善系統(tǒng)性能。計算機在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用僅僅是計算機應(yīng)用技術(shù)中的一部分，它還可以在辦公、管理及圖像等方面得到廣泛應(yīng)哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配13機電一體化的發(fā)展前景一、機械技術(shù)發(fā)展的總趨勢二、機電現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展歷程（一）萌芽階段20世紀(jì)70年代以前的時期為萌芽階段。在這一時期，盡管機電一體化的概念沒有正式提出來，但人們在機械產(chǎn)品的設(shè)計與制造過程中總是自覺或不自覺地應(yīng)用電子技術(shù)的初步成果改善機械產(chǎn)品的性能，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)了許多性能優(yōu)良的軍事用途的機電產(chǎn)品。這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)在戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟恢復(fù)和技術(shù)進步起到了積極的促進作用。（二）蓬勃發(fā)展階段20世紀(jì)7080年代為蓬勃發(fā)展階段。在這一時期，人們自覺地、主動地利用3C技術(shù)的成果創(chuàng)造新的機電一體化產(chǎn)品。這一階段，日本在失去機電一體化技術(shù)的發(fā)展方面起了主導(dǎo)作用。（三）智能化階段從20世紀(jì)90年代開始為智能化階段。在這一階段，機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進，進入了深入發(fā)展時期，其主要樗是模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、光纖通信等領(lǐng)域的研究成果應(yīng)用到機電一體化技術(shù)中。三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向（一）復(fù)合化哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配基本條件，并且可在同一地點同時處理加工、裝配、檢測等兩種以上的工作。通過這種復(fù)合處理，便可在同一空間內(nèi)將工件的停留和搬運壓縮到最低程度，以期實現(xiàn)多品種小批量生產(chǎn)的自動化和高效率化。（二）小型化和輕量化小型、輕量化是指與微細加工技術(shù)相類似的一種表現(xiàn)。由于引進微電子技術(shù)，實現(xiàn)機電一體化，對提高機械的精度和功能是十分有利的。進一步來說，將機械的重量減輕到與人體重量相稱的水平，乃是今后機電一體化技術(shù)發(fā)展的基本要求。（三）高速化高速化是現(xiàn)在所有技術(shù)開發(fā)的基本目標(biāo)，在機電一體化領(lǐng)域中尤為重要。（四）移動化移動化是指機械本身的移動。（五）智能化智能化就是把人的智慧納入機械之中。（六）層次化和系統(tǒng)化（七）全盤化（八）網(wǎng)絡(luò)化由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。（九）綠色化機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。設(shè)計綠色的機電產(chǎn)品，具有無限的發(fā)展前途。哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配在FMS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的FMC就是以復(fù)合化概念作為系統(tǒng)設(shè)計的四、機電一體化技術(shù)對機械工業(yè)的影響機械零部件向電子元器件的過渡和轉(zhuǎn)化，以及機械零部件與電子元器件的結(jié)合，給機械（或最終產(chǎn)品）本身帶來一場革命。小型、輕量和可靠性的機械必將大量涌現(xiàn)出來。通過功能的復(fù)合還會出現(xiàn)過去只有機械部件所無法滿足的各種新功能和新性能，大大提高了機械的性能價格比，更好地滿足用戶需要。同時還將開辟電子化的機械設(shè)備或產(chǎn)品的新市場。1 這種形勢的出現(xiàn)，必將進一步促進工業(yè)企業(yè)的設(shè)備更新?lián)Q代。2 在這種情況下，機械加工將會大幅度地減小，生產(chǎn)組織和勞動組織也要作相應(yīng)地調(diào)整或改進。3 數(shù)控機床經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了輝煌的成就，數(shù)控機床的產(chǎn)值占機床總產(chǎn)值的比例逐年上升。五、機電一體化技術(shù)對機械產(chǎn)品的影響1提高性能、擴展功能2簡化結(jié)構(gòu)3提高可靠性4節(jié)約能源5操作改善哈爾濱市醫(yī)藥工程學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、過程和時間分配E項目評價（5分鐘）各小組對總論的學(xué)習(xí)進行總結(jié)，反饋學(xué)生信息，表揚優(yōu)勝小組及同學(xué)。學(xué)生相互交流在實際操作中遇到問題，解決方法。指出學(xué)生在操作中的不足及典型錯誤。師生共同總結(jié)這節(jié)課我們有什么收獲F項目延伸（2分鐘）延伸總論，明確其本質(zhì)，提出其后續(xù)工作更為重要，為以后課程埋下伏筆，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。G項目作業(yè)（3分鐘）1溫故2知新：自主學(xué)習(xí)，預(yù)習(xí)機械系統(tǒng)建模中基本物理量的描述3拓展：搜集機電一體化的有關(guān)素材，討論機電一體化的基本知識教師：評價小結(jié)解惑學(xué)生回味總結(jié)分享教師解釋分析作業(yè)要求學(xué)生設(shè)計思考建材機電技術(shù)應(yīng)用第一章第 14 頁 共 14 頁11機電一體化的基本概念一、機電一體化的定義機電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程出發(fā)，應(yīng)用機械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對它們進行有機的組織與綜合，實現(xiàn)了整體最佳化。機電一體化不是機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)。二、機電一體化產(chǎn)品1定義：機電一體化產(chǎn)品是由機械系統(tǒng)（或部件）與電子系統(tǒng)（或部件）及信息處理單元（硬件和軟件）有機結(jié)合，并賦予了新功能和新性能的高科技產(chǎn)品。2分類：板書設(shè)計三、機電一體化技術(shù)特點：四、機電一體化包括的三個方面機電一體化，按其工程對象而言可包括以下三個方面1 機械制造過程的機電一體化2機械（包括電工）產(chǎn)品設(shè)計的機電一體化3機械成套裝置的機電一體化12機電一體化的技術(shù)體系一、機電一體化的構(gòu)成要素1機電一體化系統(tǒng)的五大要素2機電一體化系統(tǒng)的組成要素關(guān)系二、機電一體化所聯(lián)系的主要學(xué)科領(lǐng)域三、機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)組成（機電一體化的相關(guān)技術(shù)）機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。（一）硬件1機械技術(shù)機電一體化的基礎(chǔ)2傳感與檢測技術(shù)3信息處理技術(shù)4驅(qū)動技術(shù)伺服傳動技術(shù)5接口技術(shù)（二）軟件四、機電一體化技術(shù)與其他技術(shù)的區(qū)別（一）機電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機電技術(shù)的區(qū)別（二）機電一體化技術(shù)與并行工程的區(qū)別（三）機電一體化技術(shù)與自動控制技術(shù)的區(qū)別（四）機電一體化技術(shù)與計算機應(yīng)用技術(shù)的區(qū)別13機電一體化的發(fā)展前景一、機械技術(shù)發(fā)展的總趨勢二、機電現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展歷程（一）萌芽階段（二）蓬勃發(fā)展階段（三）智能化階段三、機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向（一）復(fù)合化（二）小型化和輕量化（三）高速化（四）移動化（五）智能化（六）層次化和系統(tǒng)化（七）全盤化（八）網(wǎng)絡(luò)化（九）綠色化四、機電一體化技術(shù)對機械工業(yè)的影響五、機電一體化技術(shù)對機械產(chǎn)品的影響機械本體工作指令控制及信息處理單元動力與驅(qū)動單元執(zhí)行機構(gòu)單元機械運動傳感與檢測單元動力機電一體化系統(tǒng)的組成要素關(guān)系機電一體化所聯(lián)