機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

機(jī)電一體化技術(shù)

張立勛編著高等教育出版社講授：岳鵬機(jī)械工程系機(jī)電一體化技術(shù)緒論0.1機(jī)電一體化基本概念0.2機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程路線機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件緒論

0.1機(jī)電一體化的基本概念一、

機(jī)電一體化的技術(shù)基礎(chǔ)

機(jī)械學(xué)（Mechanics）+電子學(xué)（Electronics）

=機(jī)電一體化或機(jī)械電子工程（Mechatronics）機(jī)電一體化的定義和主要目的

定義：在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能、控制功能基礎(chǔ)上引入微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)地結(jié)合所構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

主要目的：增加機(jī)械系統(tǒng)或裝置的附加值和自動(dòng)化程度。

圖

機(jī)電一體化的涵義

緒論0.1機(jī)電一體化的基本概念機(jī)電一體化技術(shù)主要研究方向

·

機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性研究與設(shè)計(jì)——原創(chuàng)性設(shè)計(jì)?！?/p>

機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互轉(zhuǎn)換或有機(jī)結(jié)合研究與設(shè)計(jì)——變異性設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化技術(shù)研究的主要內(nèi)容

主要研究“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，形成交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)，解決機(jī)電一體化（技術(shù)）設(shè)計(jì)中的核心技術(shù)問題——接口技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)主要研究方向·機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性原創(chuàng)性設(shè)計(jì)原創(chuàng)性設(shè)計(jì)機(jī)電一體化的核心：機(jī)械技術(shù)+電子技術(shù)機(jī)械技術(shù)的四大支柱學(xué)科:力學(xué)、機(jī)械學(xué)、制造工藝學(xué)和控制機(jī)電一體化的核心：二、機(jī)電一體化的概念：機(jī)電一體化是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的新興的綜合性高新技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品是新型機(jī)械結(jié)構(gòu)與微電子器件，特別是微處理器、微型機(jī)相結(jié)合而開發(fā)出來的新一代電子化機(jī)械產(chǎn)品。二、機(jī)電一體化的概念：0.1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：六大基本要素：機(jī)械本體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部分、測(cè)試傳感部分、控制及信息處理單元、能源。0.1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：0.1.3機(jī)電一體化的發(fā)展優(yōu)勢(shì)1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的高性能化2.機(jī)電一體化技術(shù)的智能化趨勢(shì)3.機(jī)電一體化的輕量化及微型化發(fā)展趨勢(shì)0.1.3機(jī)電一體化的發(fā)展優(yōu)勢(shì)1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的高性能化0.2

機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程

設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)

——運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)、品質(zhì)參數(shù)。（2）系統(tǒng)功能部件要素的劃分

——功能部件選擇、設(shè)計(jì)和與系統(tǒng)主功能的匹配。（3）接口設(shè)計(jì)

——機(jī)械接口、物理接口、信息接口、環(huán)境接口0.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)內(nèi)容：（4）綜合評(píng)價(jià)或系統(tǒng)評(píng)價(jià)——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指標(biāo)和參數(shù)，系統(tǒng)的附加價(jià)值，滿足設(shè)計(jì)或用戶需求的功能性產(chǎn)品或系統(tǒng)為前提。評(píng)價(jià)方法依據(jù)產(chǎn)品要求有所不同。（5）可靠性復(fù)查（6）試制與調(diào)試

——樣機(jī)制造與調(diào)試、試驗(yàn)。（7）最終產(chǎn)品結(jié)果評(píng)價(jià)

——是否達(dá)到設(shè)計(jì)或用戶要求（4）綜合評(píng)價(jià)或系統(tǒng)評(píng)價(jià)——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指第一章機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案1.1概述1.2總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)1.3傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)1.4控制方案設(shè)計(jì)1.5可靠性設(shè)計(jì)第一章機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案1.1概述總體方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（1）總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)（2）驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)（3）控制方案設(shè)計(jì)（4）人機(jī)工程設(shè)計(jì)（5）可靠性設(shè)計(jì)1.1概述總體方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.2總體方案設(shè)計(jì)明確設(shè)計(jì)思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的綜合性能指標(biāo)要求—→類似產(chǎn)品調(diào)研和市場(chǎng)調(diào)研—→劃分部件或子系統(tǒng)的功能模塊—→決定系統(tǒng)和部件、子系統(tǒng)的性能參數(shù)—→擬定總體可行性方案（采用不同的設(shè)計(jì)方法和手段達(dá)到設(shè)計(jì)目的的多種方案）—→方案評(píng)價(jià)與對(duì)比、方案定型—→編寫總體方案的可行性論證書—→專家評(píng)定鑒定—→確定最終總體設(shè)計(jì)方案。1.2總體方案設(shè)計(jì)明確設(shè)計(jì)思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的1.3驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)一、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)二、轉(zhuǎn)動(dòng)輸出型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1.3驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)一、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)1.4控制方案設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制方案一、開環(huán)控制二、閉環(huán)控制三、半閉環(huán)控制1.4控制方案設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制方案一、開環(huán)控制特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、技術(shù)容易掌握；但難于實(shí)現(xiàn)高精度控制二、閉環(huán)控制特點(diǎn)：定位精度高、調(diào)節(jié)速度快；但系統(tǒng)復(fù)雜、成本高三、半閉環(huán)控制特點(diǎn)：傳感器可以與控制電動(dòng)機(jī)集成，結(jié)構(gòu)緊湊；但精度沒有閉環(huán)高一、開環(huán)控制1.5可靠性設(shè)計(jì)一、可靠性指標(biāo)二、可靠性預(yù)測(cè)三、可靠性指標(biāo)的分配1.5可靠性設(shè)計(jì)一、可靠性指標(biāo)習(xí)題：P140-1、P301-1、1-8注意：請(qǐng)同學(xué)們將作業(yè)于3月20日前發(fā)送到郵箱：xiaoyue0354@163.com習(xí)題：P140-1、P301-1、1-8機(jī)電一體化技術(shù)

張立勛編著高等教育出版社講授：岳鵬機(jī)械工程系機(jī)電一體化技術(shù)緒論0.1機(jī)電一體化基本概念0.2機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程路線機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件緒論

0.1機(jī)電一體化的基本概念一、

機(jī)電一體化的技術(shù)基礎(chǔ)

機(jī)械學(xué)（Mechanics）+電子學(xué)（Electronics）

=機(jī)電一體化或機(jī)械電子工程（Mechatronics）機(jī)電一體化的定義和主要目的

定義：在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能、控制功能基礎(chǔ)上引入微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)地結(jié)合所構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

主要目的：增加機(jī)械系統(tǒng)或裝置的附加值和自動(dòng)化程度。

圖

機(jī)電一體化的涵義

緒論0.1機(jī)電一體化的基本概念機(jī)電一體化技術(shù)主要研究方向

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機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性研究與設(shè)計(jì)——原創(chuàng)性設(shè)計(jì)。·

機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互轉(zhuǎn)換或有機(jī)結(jié)合研究與設(shè)計(jì)——變異性設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化技術(shù)研究的主要內(nèi)容

主要研究“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，形成交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識(shí)，解決機(jī)電一體化（技術(shù)）設(shè)計(jì)中的核心技術(shù)問題——接口技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)主要研究方向·機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性原創(chuàng)性設(shè)計(jì)原創(chuàng)性設(shè)計(jì)機(jī)電一體化的核心：機(jī)械技術(shù)+電子技術(shù)機(jī)械技術(shù)的四大支柱學(xué)科:力學(xué)、機(jī)械學(xué)、制造工藝學(xué)和控制機(jī)電一體化的核心：二、機(jī)電一體化的概念：機(jī)電一體化是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的新興的綜合性高新技術(shù)。機(jī)電一體化產(chǎn)品是新型機(jī)械結(jié)構(gòu)與微電子器件，特別是微處理器、微型機(jī)相結(jié)合而開發(fā)出來的新一代電子化機(jī)械產(chǎn)品。二、機(jī)電一體化的概念：0.1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：六大基本要素：機(jī)械本體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部分、測(cè)試傳感部分、控制及信息處理單元、能源。0.1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：0.1.3機(jī)電一體化的發(fā)展優(yōu)勢(shì)1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的高性能化2.機(jī)電一體化技術(shù)的智能化趨勢(shì)3.機(jī)電一體化的輕量化及微型化發(fā)展趨勢(shì)0.1.3機(jī)電一體化的發(fā)展優(yōu)勢(shì)1.機(jī)電一體化系統(tǒng)的高性能化0.2

機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程

設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)

——運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)、品質(zhì)參數(shù)。（2）系統(tǒng)功能部件要素的劃分

——功能部件選擇、設(shè)計(jì)和與系統(tǒng)主功能的匹配。（3）接口設(shè)計(jì)

——機(jī)械接口、物理接口、信息接口、環(huán)境接口0.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)內(nèi)容：（4）綜合評(píng)價(jià)或系統(tǒng)評(píng)價(jià)——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指標(biāo)和參數(shù)，系統(tǒng)的附加價(jià)值，滿足設(shè)計(jì)或用戶需求的功能性產(chǎn)品或系統(tǒng)為前提。評(píng)價(jià)方法依據(jù)產(chǎn)品要求有所不同。（5）可靠性復(fù)查（6）試制與調(diào)試

——樣機(jī)制造與調(diào)試、試驗(yàn)。（7）最終產(chǎn)品結(jié)果評(píng)價(jià)

——是否達(dá)到設(shè)計(jì)或用戶要求（4）綜合評(píng)價(jià)或系統(tǒng)評(píng)價(jià)——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指第一章機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案1.1概述1.2總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)1.3傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)1.4控制方案設(shè)計(jì)1.5可靠性設(shè)計(jì)第一章機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案1.1概述總體方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（1）總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)（2）驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)（3）控制方案設(shè)計(jì)（4）人機(jī)工程設(shè)計(jì)（5）可靠性設(shè)計(jì)1.1概述總體方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.2總體方案設(shè)計(jì)明確設(shè)計(jì)思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的綜合性能指標(biāo)要求—→類似產(chǎn)品調(diào)研和市場(chǎng)調(diào)研—→劃分部件或子系統(tǒng)的功能模塊—→決定系統(tǒng)和部件、子系統(tǒng)的性能參數(shù)—→擬定總體可行性方案（采用不同的設(shè)計(jì)方法和手段達(dá)到設(shè)計(jì)目的的多種方案）—→方案評(píng)價(jià)與對(duì)比、方案定型—→編寫總體方案的可行性論證書—→專家評(píng)定鑒定—→確定最終總體設(shè)計(jì)方案。1.2總體方案設(shè)計(jì)明確設(shè)計(jì)思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的1.3驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)一、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)二、轉(zhuǎn)動(dòng)輸出型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1.3驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)一、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)1.4控制方案設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制方案一、開環(huán)控制二、閉環(huán)控制三、半閉環(huán)控制1.4控制方案設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制方案一、開環(huán)控制特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、技術(shù)容易掌握；但難于實(shí)現(xiàn)高精度控制二、閉環(huán)控制特點(diǎn)：定位精度高、調(diào)節(jié)速