機(jī)電一體化概論

1、1董長(zhǎng)雙2013.12機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本概念機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本概念 機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù) 機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化技術(shù)概論機(jī)電一體化技術(shù)概論3 機(jī)電一體化（機(jī)電一體化（Mechatronics）的基本概念）的基本概念 機(jī)電一體化是微電子技術(shù)向機(jī)械工業(yè)滲透過(guò)程中逐漸機(jī)電一體化是微電子技術(shù)向機(jī)械工業(yè)滲透過(guò)程中逐漸形成的一個(gè)新概念，是各相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種形成的一個(gè)新概念，是各相關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新形式。機(jī)電一體化（新形式。機(jī)電一體化（Mechatronics）這個(gè)名詞的）這個(gè)名詞的起源于日本，在起源于日

2、本，在1971，日本，日本機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)雜志副刊雜志副刊就提出了就提出了“Mechatronics”這一名詞，這一名詞，1976年以廣年以廣告為主的日本雜志告為主的日本雜志Mechatronics Design News開始使用，其中的開始使用，其中的“Mechatronics”是由是由“Mechanics”的前半部和的前半部和“Electronics”的后半部的后半部組合而成。翻譯為機(jī)電一體化或機(jī)械電子學(xué)。組合而成。翻譯為機(jī)電一體化或機(jī)械電子學(xué)。一、一、Mechatronics Mechatronics 的基本含義的基本含義4“機(jī)電一體化機(jī)電一體化”是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)相互交是機(jī)械技術(shù)、

3、微電子技術(shù)相互交叉、融合的產(chǎn)物。叉、融合的產(chǎn)物。機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)（機(jī)械學(xué)（機(jī)械學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)）機(jī)構(gòu)學(xué)）機(jī)電一體化機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域微電子技術(shù)微電子技術(shù)（半導(dǎo)體技（半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)）技術(shù)）5機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展大體上可分為三個(gè)階段機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展大體上可分為三個(gè)階段2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代至年代至8080年代為第二階段。年代為第二階段。 “蓬勃發(fā)展階段蓬勃發(fā)展階段”從從2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代后期開始為第三階段。年代后期開始為第三階段。 “智能化階段智能化階段”2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代以前為第一階段。年代以前為第一階段。 “萌芽階段萌芽階段”機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展史

4、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展史61 1、六十年代，日本通產(chǎn)省為擴(kuò)大機(jī)械功能，在機(jī)械、六十年代，日本通產(chǎn)省為擴(kuò)大機(jī)械功能，在機(jī)械上采用電氣和電子技術(shù)，曾結(jié)合數(shù)控機(jī)床做過(guò)不少上采用電氣和電子技術(shù)，曾結(jié)合數(shù)控機(jī)床做過(guò)不少實(shí)驗(yàn)，但末能獲得成功。實(shí)驗(yàn)，但末能獲得成功。2 2、七十年代，微電子技術(shù)成熟，微機(jī)商品化，大規(guī)模、七十年代，微電子技術(shù)成熟，微機(jī)商品化，大規(guī)模集成電路問(wèn)世，構(gòu)成微機(jī)的基本單元集成電路問(wèn)世，構(gòu)成微機(jī)的基本單元CPUCPU、ROMROM、RAMRAM和和接口電路已經(jīng)模塊化，自己接口電路已經(jīng)模塊化，自己 制造制造 計(jì)算機(jī)成為可能。計(jì)算機(jī)成為可能。機(jī)電一體化得以現(xiàn)實(shí)。機(jī)電一體化得以現(xiàn)實(shí)。3 3、197

5、11971年，日刊工業(yè)新聞社發(fā)行年，日刊工業(yè)新聞社發(fā)行機(jī)電一體化入門機(jī)電一體化入門和和機(jī)電一體化機(jī)電一體化月刊，專門刊載機(jī)電一體化新產(chǎn)品。月刊，專門刊載機(jī)電一體化新產(chǎn)品。74 4、19761976年，機(jī)電一體化正式命名年，機(jī)電一體化正式命名 “” ” (Mechatronics(Mechatronics、機(jī)電一體化）。、機(jī)電一體化）。5 5、19711971到到19781978年日本政府頒發(fā)年日本政府頒發(fā)“機(jī)電法機(jī)電法”和和“機(jī)信機(jī)信法法”，對(duì)機(jī)電一體化的發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。，對(duì)機(jī)電一體化的發(fā)展起到積極推動(dòng)作用。6 6、八十年代，在、八十年代，在“機(jī)信法機(jī)信法”指導(dǎo)下，機(jī)電一體化的指導(dǎo)下，機(jī)

6、電一體化的產(chǎn)品如雨后春筍不斷涌現(xiàn)。產(chǎn)品如雨后春筍不斷涌現(xiàn)。7 7、九十年代，集成度提高，價(jià)格下降，機(jī)電一體化技、九十年代，集成度提高，價(jià)格下降，機(jī)電一體化技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)遍及術(shù)在世界范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)遍及社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。全盛時(shí)期開始。社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。全盛時(shí)期開始。8 機(jī)電一體化的定義在日本多種多樣。但機(jī)電一體化的定義在日本多種多樣。但最具有指導(dǎo)性的定義是日本機(jī)械振興協(xié)最具有指導(dǎo)性的定義是日本機(jī)械振興協(xié)會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所提出的。會(huì)經(jīng)濟(jì)研究所提出的。1、日本關(guān)于、日本關(guān)于Mechatronics的定義的定義 “機(jī)電一體化這個(gè)詞乃是在機(jī)械的主功能、機(jī)電一體化這個(gè)詞乃

7、是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息與控制功能上引進(jìn)了電子動(dòng)力功能、信息與控制功能上引進(jìn)了電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子設(shè)備以及軟件技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合而成的系統(tǒng)的總稱等有機(jī)結(jié)合而成的系統(tǒng)的總稱”。9 美國(guó)是機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用的最早的國(guó)美國(guó)是機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用的最早的國(guó)家。如世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床家。如世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床(1952）、第一）、第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人（個(gè)工業(yè)機(jī)器人（1962）。）。2、美國(guó)關(guān)于現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的定義、美國(guó)關(guān)于現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的定義“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的,用于完成包用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)

8、械括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和和(或或)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)” 。 美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的一個(gè)專家組于美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的一個(gè)專家組于1984年年 在給美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的報(bào)告中，提出了現(xiàn)在給美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的報(bào)告中，提出了現(xiàn) 代機(jī)械系統(tǒng)的定義。代機(jī)械系統(tǒng)的定義。10 113、我國(guó)對(duì)機(jī)電一體化的理解、我國(guó)對(duì)機(jī)電一體化的理解 機(jī)電一體化是機(jī)電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品的統(tǒng)稱機(jī)電一體化是機(jī)電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品的統(tǒng)稱,還將柔性制造系統(tǒng)還將柔性制造系統(tǒng)(FMS)(Flexible Manufacturing System)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS

9、)(Computer Integrated Manufacturing System)包括在內(nèi)。包括在內(nèi)。 機(jī)電一體化是在機(jī)械產(chǎn)品中的機(jī)構(gòu)主功能、動(dòng)機(jī)電一體化是在機(jī)械產(chǎn)品中的機(jī)構(gòu)主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),并將機(jī)械裝置和電子設(shè)備以及計(jì)算機(jī)并將機(jī)械裝置和電子設(shè)備以及計(jì)算機(jī)軟件等有機(jī)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的系統(tǒng)總稱。軟件等有機(jī)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的系統(tǒng)總稱。 863863計(jì)劃計(jì)劃 機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù) 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人 計(jì)算機(jī)幾集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)幾集成制造系統(tǒng)12二、機(jī)電一體化系統(tǒng)二、

10、機(jī)電一體化系統(tǒng)1、定義：、定義： 機(jī)電一體化系統(tǒng)是一種比較復(fù)雜的工程系統(tǒng)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)是一種比較復(fù)雜的工程系統(tǒng)，它是由相互關(guān)聯(lián)的、若干種類的元素由相互關(guān)聯(lián)的、若干種類的元素(機(jī)械、流體、電、磁、機(jī)械、流體、電、磁、光、熱、聲等光、熱、聲等)組成的，具有特定目標(biāo)的有機(jī)整體。組成的，具有特定目標(biāo)的有機(jī)整體。整體性整體性(集合性集合性)、關(guān)聯(lián)性、目的性和相對(duì)性。、關(guān)聯(lián)性、目的性和相對(duì)性。1 1）屬性）屬性13系統(tǒng)系統(tǒng)控制控制物質(zhì)物質(zhì)能量能量信息信息物質(zhì)物質(zhì)能量能量信息信息（人）（人）工業(yè)三大工業(yè)三大要素要素具有所需具有所需特性特性2）系統(tǒng)目的功能）系統(tǒng)目的功能三大目三大目的功能的功能變換功能變

11、換功能:加工、處理加工、處理傳遞功能傳遞功能:移動(dòng)、輸送移動(dòng)、輸送 儲(chǔ)存功能儲(chǔ)存功能:保持、積蓄、記錄保持、積蓄、記錄(變換、傳遞、儲(chǔ)存）變換、傳遞、儲(chǔ)存）142、功能構(gòu)成原理、功能構(gòu)成原理1）系統(tǒng)框圖）系統(tǒng)框圖系統(tǒng)系統(tǒng)（特性）（特性）輸入輸入x外部環(huán)境外部環(huán)境直接輸出直接輸出y間接輸出間接輸出152）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖大系統(tǒng)大系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)1分系統(tǒng)分系統(tǒng)1（單元）（單元）單元單元1（部件）（部件）元件元件1系統(tǒng)系統(tǒng)k分系統(tǒng)分系統(tǒng)h單元單元m元件元件n16主功能主功能（變換、傳遞、保存）（變換、傳遞、保存）動(dòng)力功能動(dòng)力功能控制功能控制功能輸入輸入輸出輸出結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)功能干擾干擾排放物排放

12、物能量輸入能量輸入信息輸入信息輸入 信息輸出信息輸出物質(zhì)物質(zhì)能量能量信息信息物質(zhì)物質(zhì)能量能量信息信息3）機(jī)電一體化系統(tǒng)功能構(gòu)成原理圖）機(jī)電一體化系統(tǒng)功能構(gòu)成原理圖檢測(cè)功能檢測(cè)功能17CNC機(jī)床內(nèi)部功能構(gòu)成實(shí)例機(jī)床內(nèi)部功能構(gòu)成實(shí)例18結(jié)論：有五種內(nèi)部功能。結(jié)論：有五種內(nèi)部功能。主主 功功 能：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目的功能直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、能：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目的功能直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、 能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)。能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)。動(dòng)力功能：向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。動(dòng)力功能：向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。檢測(cè)功能：獲取系統(tǒng)內(nèi)、外部

13、信息的功能。檢測(cè)功能：獲取系統(tǒng)內(nèi)、外部信息的功能?？刂乒δ埽簩?duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施目的控制功能：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施目的 功能。功能。構(gòu)造功能：使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和構(gòu)造功能：使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和 空間上的相互關(guān)系所必須的功能?？臻g上的相互關(guān)系所必須的功能。194）系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型）系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型y=(x1、x2、xn，1、2、n，t)y系統(tǒng)目的或輸出；系統(tǒng)目的或輸出；xi輸入；輸入；i環(huán)境或約束條件。環(huán)境或約束條件。20 機(jī)械本體機(jī)械本體3、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)組成 動(dòng)力部分動(dòng)力部分 測(cè)試傳感部分測(cè)試傳感部分 控制及信息

14、處理單元控制及信息處理單元 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 接口接口 驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)部分211）機(jī)械本體）機(jī)械本體 是所有功能元素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身、框架、機(jī)是所有功能元素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身、框架、機(jī)械連接、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件等。械連接、機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件等。 2）動(dòng)力部分）動(dòng)力部分 在控制系統(tǒng)的控制下，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正在控制系統(tǒng)的控制下，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力使系統(tǒng)正常運(yùn)行。常運(yùn)行。3）測(cè)試傳感部分）測(cè)試傳感部分 在系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)系統(tǒng)本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)在系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)系統(tǒng)本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，變成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過(guò)分進(jìn)行檢測(cè)，變成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻?/p>

15、理單元，經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。224）執(zhí)行機(jī)構(gòu)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收控制系統(tǒng)的控制信息和指令，完成要求的動(dòng)作。接收控制系統(tǒng)的控制信息和指令，完成要求的動(dòng)作。5）驅(qū)動(dòng)部分）驅(qū)動(dòng)部分 在控制信息作用下，提供動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)功率匹配，驅(qū)動(dòng)在控制信息作用下，提供動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)功率匹配，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作和功能。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動(dòng)作和功能。6）控制及信息處理單元）控制及信息處理單元 將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定中、存儲(chǔ)、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程

16、序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)按要求實(shí)的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)按要求實(shí)現(xiàn)有序地運(yùn)行?，F(xiàn)有序地運(yùn)行。7）接口）接口 系統(tǒng)中各單元和環(huán)節(jié)之間進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交系統(tǒng)中各單元和環(huán)節(jié)之間進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的連接界面，是外部設(shè)備和數(shù)控裝置之間的橋梁。換的連接界面，是外部設(shè)備和數(shù)控裝置之間的橋梁。23內(nèi)臟內(nèi)臟手腳手腳五官五官骨骼骨骼動(dòng)力動(dòng)力系統(tǒng)系統(tǒng)控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)檢測(cè)檢測(cè)部分部分機(jī)械機(jī)械本體本體大腦大腦24機(jī)電一體化系統(tǒng)各構(gòu)成要素之間的相互聯(lián)系機(jī)電一體化系統(tǒng)各構(gòu)成要素之間的相互聯(lián)系25第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品一、機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類一、機(jī)電一

17、體化產(chǎn)品的分類（1）產(chǎn)業(yè)機(jī)械：用于生產(chǎn)的電子控制機(jī)械。）產(chǎn)業(yè)機(jī)械：用于生產(chǎn)的電子控制機(jī)械。1、按機(jī)電一體化產(chǎn)品的用途分類、按機(jī)電一體化產(chǎn)品的用途分類（2）信息機(jī)械：用于信息處理、存儲(chǔ)的電子機(jī)械產(chǎn)品）信息機(jī)械：用于信息處理、存儲(chǔ)的電子機(jī)械產(chǎn)品 。（3）民生機(jī)械：用于生活領(lǐng)域的電子機(jī)械產(chǎn)品或機(jī)械電子產(chǎn)品。）民生機(jī)械：用于生活領(lǐng)域的電子機(jī)械產(chǎn)品或機(jī)械電子產(chǎn)品。 262、按機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能分類、按機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能分類（1）在原有機(jī)械本體上采用微電子控制裝置的產(chǎn)品。）在原有機(jī)械本體上采用微電子控制裝置的產(chǎn)品。（2）用電子裝置局部取代機(jī)械控制裝置。）用電子裝置局部取代機(jī)械控制裝置。（3）用電子裝置

18、取代原來(lái)執(zhí)行信息處理功能的機(jī)構(gòu)。）用電子裝置取代原來(lái)執(zhí)行信息處理功能的機(jī)構(gòu)。（4）用電子裝置取代了機(jī)械的主功能的產(chǎn)品。）用電子裝置取代了機(jī)械的主功能的產(chǎn)品。（5）信息設(shè)備和電子裝置有機(jī)結(jié)合的信息電子設(shè)備。）信息設(shè)備和電子裝置有機(jī)結(jié)合的信息電子設(shè)備。（6）檢測(cè)裝置、電子裝置和機(jī)構(gòu)有機(jī)結(jié)合的檢測(cè)用電子機(jī)械設(shè)備。）檢測(cè)裝置、電子裝置和機(jī)構(gòu)有機(jī)結(jié)合的檢測(cè)用電子機(jī)械設(shè)備。 27二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)二、機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)1、主要構(gòu)成、主要構(gòu)成1）機(jī)械系統(tǒng)）機(jī)械系統(tǒng)4）信息處理及控制系統(tǒng)）信息處理及控制系統(tǒng)3）傳感與檢測(cè)系統(tǒng)）傳感與檢測(cè)系統(tǒng)5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)2）動(dòng)力系統(tǒng)）動(dòng)力系統(tǒng)28

19、2、特點(diǎn)、特點(diǎn)1）安全性、可靠性高）安全性、可靠性高2）生產(chǎn)能力與工作質(zhì)量高）生產(chǎn)能力與工作質(zhì)量高3）使用性能好）使用性能好4）有復(fù)合功能）有復(fù)合功能5）便于調(diào)整和維護(hù)）便于調(diào)整和維護(hù)29第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)電一體化的技術(shù)體系機(jī)電一體化的技術(shù)體系 機(jī)電一體化技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處機(jī)電一體化技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、電力電子理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、電力電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程的一種高新技術(shù)。密集型系統(tǒng)工程的一種高新技術(shù)。30一、機(jī)械技術(shù)一、機(jī)械技術(shù)1.內(nèi)涵：指

20、機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造。內(nèi)涵：指機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造。2.作用：完成機(jī)電一體化系統(tǒng)間的連接以及如何作用：完成機(jī)電一體化系統(tǒng)間的連接以及如何與機(jī)電一體化的其它技術(shù)相適應(yīng)，并利用其它技與機(jī)電一體化的其它技術(shù)相適應(yīng)，并利用其它技術(shù)來(lái)更新概念，從而實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)、材料、性能上術(shù)來(lái)更新概念，從而實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)、材料、性能上的最優(yōu)化，以滿足減少重量、縮小體積、提高精的最優(yōu)化，以滿足減少重量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善性能的要求。度、提高剛度、改善性能的要求。31二、信息處理技術(shù)二、信息處理技術(shù)（計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)）（計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)）1.內(nèi)涵：信息的變換、存取、運(yùn)算、判斷和決策；內(nèi)涵：信息的變換、存取

21、、運(yùn)算、判斷和決策；計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)和硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)和硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。此外，人工智能技術(shù)、專術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等。此外，人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等也屬于該范疇。家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等也屬于該范疇。2.作用：是促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展和變革的作用：是促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展和變革的 最活躍的因素。最活躍的因素。 32三、檢測(cè)與傳感器技術(shù)三、檢測(cè)與傳感器技術(shù)1.內(nèi)涵：研究如何將各種物理量轉(zhuǎn)換成與之成比例內(nèi)涵：研究如何將各種物理量轉(zhuǎn)換成與之成比例的電量；研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。的電量；研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。2.作用：傳感與檢測(cè)

22、裝置是機(jī)電一體化系統(tǒng)的作用：傳感與檢測(cè)裝置是機(jī)電一體化系統(tǒng)的感覺(jué)器官，它與信息系統(tǒng)的輸入端相連，并將感覺(jué)器官，它與信息系統(tǒng)的輸入端相連，并將檢測(cè)到的信號(hào)輸送到信息處理部分，是實(shí)現(xiàn)自檢測(cè)到的信號(hào)輸送到信息處理部分，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。33四、自動(dòng)控制技術(shù)四、自動(dòng)控制技術(shù)1.內(nèi)涵：基本控制理論，對(duì)具體控制裝置或系統(tǒng)的內(nèi)涵：基本控制理論，對(duì)具體控制裝置或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、投入運(yùn)行。設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、投入運(yùn)行。2.作用：實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的目標(biāo)最優(yōu)化，提作用：實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的目標(biāo)最優(yōu)化，提高產(chǎn)品的精度、效率。高產(chǎn)品的

23、精度、效率。341.內(nèi)涵：機(jī)電一體化產(chǎn)品中的執(zhí)行元件和驅(qū)動(dòng)裝內(nèi)涵：機(jī)電一體化產(chǎn)品中的執(zhí)行元件和驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中的技術(shù)。置設(shè)計(jì)中的技術(shù)。五、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)五、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)2.作用：伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)作用：伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件。執(zhí)行元件一方面通過(guò)接口電路與換裝置與部件。執(zhí)行元件一方面通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)相連，接受控制系統(tǒng)的指令；另一方面通計(jì)算機(jī)相連，接受控制系統(tǒng)的指令；另一方面通過(guò)機(jī)械接口與機(jī)械傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，以實(shí)現(xiàn)過(guò)機(jī)械接口與機(jī)械傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的規(guī)定的動(dòng)作。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性

24、能、操作精度和控制質(zhì)量等具動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、操作精度和控制質(zhì)量等具有決定性的影響。有決定性的影響。35六、系統(tǒng)整體技術(shù)六、系統(tǒng)整體技術(shù)1.內(nèi)涵：以整體的概念，組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)的內(nèi)涵：以整體的概念，組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)。應(yīng)用技術(shù)。2.作用：通過(guò)分析、評(píng)價(jià)、綜合等措施，優(yōu)選出作用：通過(guò)分析、評(píng)價(jià)、綜合等措施，優(yōu)選出最佳的功能技術(shù)方案。最佳的功能技術(shù)方案。36 傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作控制主要是通過(guò)具有電磁特傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作控制主要是通過(guò)具有電磁特性的各種電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中不考慮或很少考慮彼性的各種電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系；機(jī)械本體和電氣驅(qū)動(dòng)界限分明，整此間

25、的內(nèi)在聯(lián)系；機(jī)械本體和電氣驅(qū)動(dòng)界限分明，整個(gè)裝置是剛性的，不涉及軟件和計(jì)算機(jī)控制。個(gè)裝置是剛性的，不涉及軟件和計(jì)算機(jī)控制。 機(jī)電一體化技術(shù)以計(jì)算機(jī)為控制中心，在設(shè)計(jì)過(guò)機(jī)電一體化技術(shù)以計(jì)算機(jī)為控制中心，在設(shè)計(jì)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)機(jī)械部件和電器部件間的相互作用和影響，程中強(qiáng)調(diào)機(jī)械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個(gè)裝置在計(jì)算機(jī)控制下具有一定的智能性。整個(gè)裝置在計(jì)算機(jī)控制下具有一定的智能性。37 機(jī)電一體化技術(shù)將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)機(jī)電一體化技術(shù)將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)在設(shè)計(jì)和制造階段算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)在設(shè)計(jì)和制造階段就有機(jī)地結(jié)合在一起，十分注意機(jī)械和其他部件之就

26、有機(jī)地結(jié)合在一起，十分注意機(jī)械和其他部件之間的相互作用。間的相互作用。 并行工程將上述各項(xiàng)技術(shù)盡量在各自范圍內(nèi)齊并行工程將上述各項(xiàng)技術(shù)盡量在各自范圍內(nèi)齊頭并進(jìn)，只在不同技術(shù)內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，最后通頭并進(jìn)，只在不同技術(shù)內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，最后通過(guò)簡(jiǎn)單疊加完成整體裝置。過(guò)簡(jiǎn)單疊加完成整體裝置。38 自動(dòng)控制技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)是討論控制原理、控制自動(dòng)控制技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)是討論控制原理、控制規(guī)律、分析方法和自動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造等。規(guī)律、分析方法和自動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造等。 機(jī)電一體化技術(shù)將自動(dòng)控制原理及方法作為重機(jī)電一體化技術(shù)將自動(dòng)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)用要支撐技術(shù)，將自控部件作為重要控

27、制部件，應(yīng)用自動(dòng)控制原理和方法，對(duì)機(jī)電一體化裝置進(jìn)行分析自動(dòng)控制原理和方法，對(duì)機(jī)電一體化裝置進(jìn)行分析和性能測(cè)算。和性能測(cè)算。39 機(jī)電一體化技術(shù)只是將計(jì)算機(jī)作為核心部件應(yīng)機(jī)電一體化技術(shù)只是將計(jì)算機(jī)作為核心部件應(yīng)用，目的是提高和改善系統(tǒng)性能。用，目的是提高和改善系統(tǒng)性能。其研究的是機(jī)電其研究的是機(jī)電一體化系統(tǒng)，而不是計(jì)算機(jī)應(yīng)用本身。一體化系統(tǒng)，而不是計(jì)算機(jī)應(yīng)用本身。 計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用僅僅計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用僅僅計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的一部分，它還可以在其他方面得到廣泛應(yīng)用技術(shù)的一部分，它還可以在其他方面得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用。40 機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)二、系

28、統(tǒng)（產(chǎn)品）評(píng)價(jià)二、系統(tǒng)（產(chǎn)品）評(píng)價(jià)三、設(shè)計(jì)的方法三、設(shè)計(jì)的方法四、設(shè)計(jì)類型四、設(shè)計(jì)類型五、設(shè)計(jì)程序、準(zhǔn)則和規(guī)律五、設(shè)計(jì)程序、準(zhǔn)則和規(guī)律一、設(shè)計(jì)流程一、設(shè)計(jì)流程41根據(jù)系統(tǒng)（產(chǎn)品）的目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格及性能指標(biāo)根據(jù)系統(tǒng)（產(chǎn)品）的目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格及性能指標(biāo)開開 始始按系統(tǒng)（產(chǎn)品）內(nèi)部五大功能劃分功能部件或功能子系統(tǒng)按系統(tǒng)（產(chǎn)品）內(nèi)部五大功能劃分功能部件或功能子系統(tǒng)確定各功能部件或子系統(tǒng)的功能要素確定各功能部件或子系統(tǒng)的功能要素接接 口口 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)整整 體體 評(píng)評(píng) 價(jià)價(jià)是優(yōu)否是優(yōu)否修修 正正 改改 進(jìn)進(jìn)可可 靠靠 性性 復(fù)復(fù) 查查可靠否可靠否試試 制制 與與 調(diào)調(diào) 試試滿意否滿意否結(jié)結(jié) 束束

29、 一、一、 機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)流程機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)流程N(yùn)OYESYESYESNONO42二、系統(tǒng)（產(chǎn)品）的評(píng)價(jià)二、系統(tǒng)（產(chǎn)品）的評(píng)價(jià)高附加值化高附加值化高性能化高性能化低價(jià)格化低價(jià)格化高可靠性化高可靠性化智能化智能化省能化省能化輕薄短小化輕薄短小化機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）主功能主功能計(jì)測(cè)、控制功能計(jì)測(cè)、控制功能動(dòng)力功能動(dòng)力功能構(gòu)造功能構(gòu)造功能1）評(píng)價(jià)內(nèi)容）評(píng)價(jià)內(nèi)容432）系統(tǒng)（產(chǎn)品）內(nèi)部功能價(jià)值評(píng)價(jià)的方法）系統(tǒng)（產(chǎn)品）內(nèi)部功能價(jià)值評(píng)價(jià)的方法 系統(tǒng)（產(chǎn)品）內(nèi)部功系統(tǒng)（產(chǎn)品）內(nèi)部功能能 評(píng)價(jià)參數(shù)評(píng)價(jià)參數(shù)系統(tǒng)（產(chǎn)品）的價(jià)值系統(tǒng)（產(chǎn)品）的價(jià)值 高高 低低 主功能主

30、功能 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 抗干擾能力抗干擾能力 廢棄物輸出廢棄物輸出 變換效率變換效率 少少 強(qiáng)強(qiáng) 少少 高高 大大 弱弱 多多 低低 動(dòng)力功能動(dòng)力功能 輸入能量輸入能量 能能 源源 少少 內(nèi)裝內(nèi)裝 多多 外設(shè)外設(shè) 控制功能控制功能 控制控制I/O口個(gè)數(shù)口個(gè)數(shù) 手動(dòng)操作手動(dòng)操作 多多 少少 少少 多多 構(gòu)造功能構(gòu)造功能 尺寸、重量尺寸、重量 強(qiáng)度強(qiáng)度 小、輕小、輕 高高 大、重大、重 低低 計(jì)測(cè)功能計(jì)測(cè)功能 精度精度 高高 低低44a、機(jī)電互補(bǔ)法（取代法）、機(jī)電互補(bǔ)法（取代法）三、系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)的常用方法三、系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)的常用方法b、結(jié)合（融合）法、結(jié)合（融合）法c、組合法、組合法45四、

31、系統(tǒng)（產(chǎn)品）的設(shè)計(jì)類型四、系統(tǒng)（產(chǎn)品）的設(shè)計(jì)類型a、開發(fā)性設(shè)計(jì)、開發(fā)性設(shè)計(jì)b、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)c、變異性設(shè)計(jì)、變異性設(shè)計(jì) 是沒(méi)有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是沒(méi)有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì),僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理和要求理和要求,設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品或系統(tǒng)。品或系統(tǒng)。 是在總的方案原理基本保持不變的情況下是在總的方案原理基本保持不變的情況下,對(duì)現(xiàn)有系對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部更改統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部更改,以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價(jià)值。某些附加價(jià)值。 是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下是在設(shè)計(jì)方案和功能

32、結(jié)構(gòu)不變的情況下,僅改變現(xiàn)僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求求。46五、設(shè)計(jì)程序準(zhǔn)則和規(guī)律五、設(shè)計(jì)程序準(zhǔn)則和規(guī)律設(shè)計(jì)中一般采用三階段法。設(shè)計(jì)中一般采用三階段法。 在試驗(yàn)性設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，多采用既分階在試驗(yàn)性設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中，多采用既分階段又平行兼顧的設(shè)計(jì)，即并行設(shè)計(jì)，以便相互協(xié)調(diào)。段又平行兼顧的設(shè)計(jì)，即并行設(shè)計(jì)，以便相互協(xié)調(diào)。 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)部件（零件）的選擇與設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)部件（零件）的選擇與設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)47 1）總體設(shè)計(jì)程序）總體設(shè)計(jì)程序明確設(shè)計(jì)思想；明確設(shè)計(jì)思想；分析

33、綜合要求；分析綜合要求；劃分功能模塊；劃分功能模塊；決定性能參數(shù)；決定性能參數(shù)；調(diào)研類似產(chǎn)品；調(diào)研類似產(chǎn)品；擬定總體方案；擬定總體方案；方案對(duì)比定型；方案對(duì)比定型；編寫總體設(shè)計(jì)論證書。編寫總體設(shè)計(jì)論證書。482）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則49既然是機(jī)電一體化系統(tǒng)，就要打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的既然是機(jī)電一體化系統(tǒng)，就要打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的思維方式，綜合機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)各自的特思維方式，綜合機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)各自的特點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，例如在經(jīng)常需要調(diào)整轉(zhuǎn)速點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，例如在經(jīng)常需要調(diào)整轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，用電子調(diào)速裝置代替齒輪變速裝置。的場(chǎng)合，用電子調(diào)速裝置代替齒輪變速裝置。不僅可以提高調(diào)速精度，而且靈活方便；采用不僅可

34、以提高調(diào)速精度，而且靈活方便；采用可編程控制器代替電磁式繼電器，不但可以提可編程控制器代替電磁式繼電器，不但可以提高調(diào)速精度，而且可以減小系統(tǒng)的體積和重量，高調(diào)速精度，而且可以減小系統(tǒng)的體積和重量，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更大的靈活性，這就要求系統(tǒng)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更大的靈活性，這就要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作者從機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、硬件技術(shù)設(shè)計(jì)工作者從機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、硬件技術(shù)和軟件技術(shù)四個(gè)方面權(quán)衡經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的利弊和軟件技術(shù)四個(gè)方面權(quán)衡經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的利弊得失，采取正確的選擇方法。得失，采取正確的選擇方法。(1)(1)機(jī)電互補(bǔ)原則機(jī)電互補(bǔ)原則50 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要抓住用戶最關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)，特在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要抓住用戶

35、最關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)，特別是系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性，經(jīng)濟(jì)性等。對(duì)各種相關(guān)技別是系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性，經(jīng)濟(jì)性等。對(duì)各種相關(guān)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，而不是片面追求高指標(biāo)、全功能。術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，而不是片面追求高指標(biāo)、全功能。(2)(2)功能優(yōu)化原則功能優(yōu)化原則 高精度、高效率、高可靠性是機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)高精度、高效率、高可靠性是機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)的重要指標(biāo)，因此要求系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控的重要指標(biāo)，因此要求系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)記錄及自動(dòng)顯示；在出制、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)記錄及自動(dòng)顯示；在出現(xiàn)故障時(shí)能進(jìn)行自動(dòng)診斷，自動(dòng)采取應(yīng)急措施，實(shí)現(xiàn)自現(xiàn)故障時(shí)能進(jìn)行自動(dòng)診斷，自

36、動(dòng)采取應(yīng)急措施，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)等；在工作對(duì)象變化時(shí)，能夠靈活改變其工作狀動(dòng)保護(hù)等；在工作對(duì)象變化時(shí)，能夠靈活改變其工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)最大限度的柔性化；最大限度地減少人的干預(yù)，態(tài)，實(shí)現(xiàn)最大限度的柔性化；最大限度地減少人的干預(yù)，降低人的體力和智力勞動(dòng)強(qiáng)度，盡可能排除人為的不利降低人的體力和智力勞動(dòng)強(qiáng)度，盡可能排除人為的不利因素影響。因素影響。(3)(3)自動(dòng)化、省力化原則自動(dòng)化、省力化原則51 要在滿足用戶的目標(biāo)功能和適應(yīng)的使用壽命的前提要在滿足用戶的目標(biāo)功能和適應(yīng)的使用壽命的前提下，最大限度地降低成本。要合理選用材質(zhì)和零件，正下，最大限度地降低成本。要合理選用材質(zhì)和零件，正確進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化制造工藝

37、，降低生產(chǎn)成本。積極確進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化制造工藝，降低生產(chǎn)成本。積極采用先進(jìn)適用的成熟技術(shù)，提高系統(tǒng)的技術(shù)附加價(jià)值，采用先進(jìn)適用的成熟技術(shù)，提高系統(tǒng)的技術(shù)附加價(jià)值，增強(qiáng)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力。要使系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維修方便，減增強(qiáng)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力。要使系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維修方便，減少消耗，合理利用自然資源，降低用戶的使用成本。要少消耗，合理利用自然資源，降低用戶的使用成本。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理排放，減少對(duì)環(huán)境的污染，以提高其社實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的合理排放，減少對(duì)環(huán)境的污染，以提高其社會(huì)效益。會(huì)效益。(4)(4)效益最大原則效益最大原則（2）從制造廠的立場(chǎng)出發(fā)降低設(shè)計(jì)與制造成本。）從制造廠的立場(chǎng)出發(fā)降低設(shè)計(jì)與制造成本。降低成本的措

38、施：降低成本的措施：（1 1）從用戶需求出發(fā)降低使用成本。）從用戶需求出發(fā)降低使用成本。52 要以一組標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或約定的原則來(lái)統(tǒng)一這個(gè)系統(tǒng)要以一組標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或約定的原則來(lái)統(tǒng)一這個(gè)系統(tǒng)的接口、通信和與外部的連接，使系統(tǒng)能容納不同廠家的接口、通信和與外部的連接，使系統(tǒng)能容納不同廠家制造的設(shè)備及軟件產(chǎn)品，同時(shí)又有適應(yīng)未來(lái)新技術(shù)的發(fā)制造的設(shè)備及軟件產(chǎn)品，同時(shí)又有適應(yīng)未來(lái)新技術(shù)的發(fā)展。要使系統(tǒng)具有開放性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇并貫展。要使系統(tǒng)具有開放性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇并貫徹一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和約定，這樣，才能在此基礎(chǔ)上徹一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和約定，這樣，才能在此基礎(chǔ)上比較容易地實(shí)現(xiàn)軟件的可移植性和可操

39、作性。比較容易地實(shí)現(xiàn)軟件的可移植性和可操作性。(5)(5)開放性原則開放性原則533）設(shè)計(jì)規(guī)律）設(shè)計(jì)規(guī)律設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求確定離散元素間的邏輯關(guān)系確定離散元素間的邏輯關(guān)系確定離散元素間的物理關(guān)系確定離散元素間的物理關(guān)系確定離散元素間的結(jié)構(gòu)關(guān)系確定離散元素間的結(jié)構(gòu)關(guān)系54智能化智能化模塊化模塊化網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化微型化微型化綠色化綠色化系統(tǒng)化系統(tǒng)化 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)551.智能化 智能機(jī)電一體化產(chǎn)品可以模擬人類智能, 具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力, 從而取代制造工程中人的部分腦力勞動(dòng)。 人工智能學(xué)科562.系統(tǒng)化系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài), 進(jìn)行任意的剪裁和組合, 同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。未來(lái)的機(jī)電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系, 如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品以人的智能、情感、人性顯得越來(lái)越重要573.微型化 國(guó)外稱微電子機(jī)械系統(tǒng)的幾何尺寸一般不超過(guò)1 cm3, 并正向微米、納米級(jí)方向發(fā)展。目前, 利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù), 在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。 1962 1962 硅微型壓力傳感器，其后硅微型壓力傳感器，其后50500m50500m齒輪、齒齒輪、齒輪泵、氣動(dòng)