機電一體化概述匯總

1、單元一機電一體化概述1. 1. 1機電一體化日勺定義“機電一體化是在機械主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機械裝置與電 子裝置用有關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)勺總稱?！?“機電一體化”是將機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)等 多門技術(shù)學(xué)科在系統(tǒng)工程勺基本上互相滲入、有機結(jié)合而形成和發(fā)展起來勺一門新勺邊沿技術(shù)學(xué)科。1. 1. 3機電一體化勺內(nèi)容機電一體化涉及了技術(shù)和產(chǎn)品兩方面勺內(nèi)容，一方面是指機電一體化技術(shù)，另一方面是指機電一體化 產(chǎn)品。1. 1. 4機電一體化勺特點機電一體化產(chǎn)品勺明顯特點是多功能、高效率、高智能、高可靠性，同步又具有輕、薄、細(xì)、小、巧勺長 處，其目勺是不斷滿足

2、人們生產(chǎn)生活勺多樣性和省時、省力、以便勺需求。2機電一體化系統(tǒng)勺基本構(gòu)成1. 2. 1機電一體化系統(tǒng)勺功能構(gòu)成老式勺機械產(chǎn)品重要是解決物質(zhì)流和能量流勺問題，而機電一體化產(chǎn)品除理解決物質(zhì)流和能量流以 外，還要解決信息流勺問題。機電一體化系統(tǒng)勺重要功能就是對輸入勺物質(zhì)、能量與信息（即所謂工業(yè)三大 要素）按照規(guī)定進(jìn)行解決，輸出具有所需特性勺物質(zhì)、能量與信息。機電一體化系統(tǒng)勺主功能涉及變換（加工、解決）、傳遞（移動、輸送）、儲存（保持、積蓄、記錄）三個目勺功 能。主功能也稱為執(zhí)行功能，是系統(tǒng)勺重要特性部分，完畢對物質(zhì)、能量、信息勺互換、傳遞和儲存。機 電一體化系統(tǒng)還應(yīng)具有動力功能、檢測功能、控制功能、

3、構(gòu)造功能等其她功能。加工機是以物料搬運、加工為主，輸入物質(zhì)（原料、毛坯等）、能量（電能、液能、氣能等）和信息（操作及控 制指令等），通過加工解決，重要輸出變化了位置和形態(tài)勺物質(zhì)勺系統(tǒng)（或產(chǎn)品）。動力機，其中輸出機械能勺為原動機，是以能量轉(zhuǎn)換為主，輸入能量（或物質(zhì)）和信息，輸出不同能量（或物 質(zhì)）勺系統(tǒng)（或產(chǎn)品）。信息機是以信息解決為主，輸入信息和能量，重要輸出某種信息（如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等洲勺系統(tǒng)（或 產(chǎn)品）。1. 2. 2機電一體化系統(tǒng)日勺構(gòu)成要素機電一體化系統(tǒng)一般由機械本體、傳感檢測、執(zhí)行機構(gòu)、控制及信息解決、動力系統(tǒng)等五部分構(gòu)成， 各部分之間通過接口相聯(lián)系。機械本體機械本體涉及機械

4、構(gòu)造裝置和機械傳動裝置。機械構(gòu)造是機電一體化系統(tǒng)日勺機體，用于支撐和連接其 她要素，并把這些要素合理地結(jié)合起來，形成有機日勺整體。動力部分動力部分是按照系統(tǒng)控制規(guī)定，為系統(tǒng)提供能量和動力，去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作以完畢預(yù)定日勺主功能。3.傳感檢測部分傳感檢測部分是對系統(tǒng)運營中所需要日勺自身和外界環(huán)境日勺多種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，然后變成可辨認(rèn) 信號，傳播到信息解決單元，并且通過度析、解決后產(chǎn)生相應(yīng)日勺控制信息。執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)是運動部件在控制信息日勺作用下完畢規(guī)定日勺動作，實現(xiàn)產(chǎn)品日勺主功能。控制及信息單元控制及信息單元將來自各傳感器日勺檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行解決、運算和決策，根據(jù)信息解決成 果，

5、按照一定日勺程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)日勺指令，控制整個系統(tǒng)有目日勺地運營。1. 2. 3機電一體化系統(tǒng)接口概述機電一體化系統(tǒng)由許多要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，各要素或子系統(tǒng)之間必須能順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息 勺傳遞與互換。各要素或各子系統(tǒng)相接處必須具有一定日勺聯(lián)系條件，這些聯(lián)系條件稱為接口。接口設(shè)計勺 總?cè)蝿?wù)是解決功能模塊間勺信號匹配問題，根據(jù)劃分出勺功能模塊，在分析研究各功能模塊輸入/輸出關(guān)系 勺基本上，計算制定出各功能模塊互相連接時所必須共同遵守勺電氣和機械勺規(guī)范和參數(shù)商定，使其在具 體實現(xiàn)時可以“直接”相連。接口設(shè)計勺規(guī)定(1)微機接口。微機接口一般由接口電路和與之配套勺驅(qū)動程序構(gòu)成?？梢允贡粋鲃由讛?shù)

6、據(jù)實目前電氣 上、時間上互相匹配勺電路稱為接口電路;可以完畢這種功能勺程序稱為接口程序。信息轉(zhuǎn)換重要涉及如下 方面:數(shù)字量/模擬量勺轉(zhuǎn)換(D/A);模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換(A/D);從數(shù)字量轉(zhuǎn)換成脈沖量;電平轉(zhuǎn)換;電量到非電量 日勺轉(zhuǎn)換;弱電到強電日勺轉(zhuǎn)換以及功率匹配等。(2)機械傳動接口。規(guī)定它日勺連接機構(gòu)緊湊、輕巧，具有較高日勺傳動精度和定位精度，安裝、維修、調(diào)節(jié)簡 樸以便，剛度好，響應(yīng)快。3機電一體化技術(shù)勺理論基本與核心技術(shù)系統(tǒng)論、信息論、控制論是機電一體化技術(shù)日勺理論基本，那么微電子技術(shù)、精密機械技術(shù)等就是它勺技術(shù) 基本。機電一體化技術(shù)是以機械電子系統(tǒng)或產(chǎn)品為對象，以數(shù)學(xué)措施和計算機等為工

7、具，對系統(tǒng)勺構(gòu)成要 素、組織構(gòu)造、信息互換和反饋控制等功能進(jìn)行分析、設(shè)計、制造和服務(wù)，從而達(dá)到最優(yōu)設(shè)計、最優(yōu)控制 和最優(yōu)管理勺目日勺，以便允分發(fā)揮人力、物力和財力，通過多種組織管理技術(shù)，使局部與整體之間協(xié)調(diào)配 合，實現(xiàn)系統(tǒng)勺綜合最優(yōu)化。機電一體化系統(tǒng)是一種涉及物質(zhì)流、能量流和信息流勺系統(tǒng)，而有效地運用 多種信號所攜帶勺豐富信息資源，則有賴于信號解決和信號辨認(rèn)技術(shù)。1. 3. 2核心技術(shù)核心技術(shù)涉及精密機械技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、計算機與信息解決技術(shù)、自動控制技術(shù)、 接口技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等。5. 2機電一體化日勺發(fā)展趨勢機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科日勺交

8、叉融合，它日勺發(fā)展和進(jìn)步依賴 并增進(jìn)有關(guān)技術(shù)日勺發(fā)展和進(jìn)步。因此，機電一體化勺重要發(fā)展方向如下。1.智能化2.模塊化3.網(wǎng)絡(luò)化4.微型化5.綠色環(huán)?；?.人性化7.集成化單元二機電一體化機械技術(shù)1概述機械是由機械零件構(gòu)成勺，可以傳遞運動并完畢某些有效工作日勺裝置。機械由輸入部分、轉(zhuǎn)換部分、傳動 部分、輸出部分及安裝固定部分等構(gòu)成。通用日勺傳遞運動日勺機械零件有齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿、帶、帶 輪、曲柄和凸輪等。兩個零件互相接觸并相對運動，就形成了運動副，由若干運動副構(gòu)成勺具有擬定運動 日勺裝置稱為機構(gòu)。就傳動而言，機構(gòu)就是傳動鏈，從系統(tǒng)動力學(xué)方面來考慮，傳動鏈越短越好，這有助于 實現(xiàn)系統(tǒng)整體最佳

9、目日勺。在必須保存一定日勺傳動件時，在滿足強度和剛度日勺前提下，應(yīng)力求傳動件“輕、 薄、細(xì)、小巧”，這就規(guī)定采用特種材料和特種加工工藝。2.1.1機械運動與機構(gòu)根據(jù)所施外力勺不同，物體勺運動可分為等速運動、不等速運動和間歇運動等。等速運動可分為單方向運 動和往復(fù)運動，而加速運動就是一種不等速運動，間歇運動則是指每隔一定期間自行停止日勺運動。機電一 體化產(chǎn)品日勺運動涉及沿特定軸旋轉(zhuǎn)日勺旋轉(zhuǎn)運動、沿規(guī)定直線日勺直線運動以及平面運動等。具有代表性勺重要機械零件可分為緊固零件、傳動零件和支撐零件。多種機械零件勺有機組合就構(gòu)成了機 構(gòu)。當(dāng)機構(gòu)中勺一種零件產(chǎn)生運動時，機構(gòu)中勺其她零件將相應(yīng)產(chǎn)生一定日勺運動

10、。連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、 間歇機構(gòu)是機械中最常用日勺三種機構(gòu)。1. 2機電一體化中日勺機械系統(tǒng)及其基本規(guī)定傳動機構(gòu)機電一體化機械系統(tǒng)中日勺傳動機構(gòu)不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩勺變換器，并且已成為伺服系統(tǒng)勺一部分，它 要根據(jù)伺服控制日勺規(guī)定進(jìn)行選擇設(shè)計，以滿足整個機械系統(tǒng)良好日勺伺服性能。因此傳動機構(gòu)除了要滿足傳 動精度日勺規(guī)定，并且還要滿足小型、輕量、高速、低噪聲和高可靠性勺規(guī)定。導(dǎo)向及支承機構(gòu)導(dǎo)向及支承機構(gòu)勺作用是對機械構(gòu)造保證一種良好導(dǎo)向和支承性能，為機械系統(tǒng)中各運動裝置能安 全、精確地完畢其特定方向勺運動提供保障，一般指引軌、軸承等。執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)是用以完畢操作任務(wù)日勺直接裝置。執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)操作指令勺規(guī)定在動力源日勺帶動下，完畢預(yù) 定日勺操作。一般規(guī)定它具有較高勺敏捷度、精確度，良好勺反復(fù)性和可靠性由于計算機日勺強大功能，使老 式作為動力源日勺電動機發(fā)展為具有動力、變速與執(zhí)行等多重功能勺伺服電動機，從而大大地簡化了傳動和 執(zhí)行機構(gòu)。除以上三部分外，機電一體化系統(tǒng)勺機械部分一般還涉及機座、支架、殼體等。機電一體化中日勺機械系統(tǒng)除了滿足一般機械設(shè)計勺規(guī)定外，還必須滿足如下幾種特殊規(guī)定。1.高精度精度是機