機(jī)電一體化課程

機(jī)電一體化課程第1頁(yè)/共65頁(yè)本課程的考核閉卷平時(shí)（點(diǎn)名+作業(yè)）20%+期末考試80%；參考教材：1.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)姜培剛，蓋玉先，機(jī)工出版社2.機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用黃筱調(diào)，機(jī)工出版社3.機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)趙松年，機(jī)工出版社4.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)鄭堤，唐可宏，機(jī)工出版社第2頁(yè)/共65頁(yè)

先修課程機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)電工學(xué)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)PLC、微機(jī)原理與接口、單片機(jī)原理與接口電機(jī)拖動(dòng)控制、機(jī)電傳動(dòng)控制數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

本課程在先修課程的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用各種專(zhuān)業(yè)知識(shí)，研究機(jī)電一體化產(chǎn)品的各組成要素之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。第3頁(yè)/共65頁(yè)涉及的技術(shù)面廣：涉及機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù),接口技術(shù)及系統(tǒng)集成技術(shù)等群體技術(shù)。機(jī)電結(jié)合，綜合應(yīng)用：部分內(nèi)容與其它課程有交叉應(yīng)用廣泛，實(shí)用性強(qiáng)：廣泛應(yīng)用于機(jī)械、家電、辦公等領(lǐng)域。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：第4頁(yè)/共65頁(yè)第5頁(yè)/共65頁(yè)9軸5聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復(fù)合加工中心第6頁(yè)/共65頁(yè)第7頁(yè)/共65頁(yè)第8頁(yè)/共65頁(yè)第9頁(yè)/共65頁(yè)（1)打印頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)利用步進(jìn)電機(jī)及齒輪減速裝置，由同步齒形帶來(lái)帶動(dòng)打印頭橫向運(yùn)動(dòng)；(2)打印頭打印頭即印字機(jī)構(gòu)，它是成字部件，由若干根打印針和相應(yīng)數(shù)量的電磁鐵組成，其中電磁鐵可驅(qū)動(dòng)打印針完成擊打動(dòng)作；第10頁(yè)/共65頁(yè)第11頁(yè)/共65頁(yè)機(jī)電液一體化、光機(jī)電一體化電液伺服第12頁(yè)/共65頁(yè)生機(jī)電一體化示教機(jī)械手第13頁(yè)/共65頁(yè)

內(nèi)容簡(jiǎn)介

第一章緒論第二章機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第三章傳感器檢測(cè)與接口電路第四章控制電機(jī)及其選擇第五章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)第六章機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例第14頁(yè)/共65頁(yè)

第一章緒論

第一節(jié)機(jī)電一體化的定義第二節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素第三節(jié)機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)第四節(jié)現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化方法第五節(jié)本課程的目的和要求第15頁(yè)/共65頁(yè)第一章緒論第16頁(yè)/共65頁(yè)第一節(jié)機(jī)電一體化的定義

“機(jī)電一體化”一詞的英文名詞是“Mechatronics”,Mechatronics=Mechanics（機(jī)械學(xué)）+Electronics（電子學(xué)）在我國(guó)通常稱(chēng)為機(jī)電一體化或機(jī)械電子學(xué)。

機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)械技術(shù)（機(jī)械學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)）微電子技術(shù)（半導(dǎo)體、IC、LSI）機(jī)電一體化一詞最早起源于日本從字面上表示為機(jī)械學(xué)和電子學(xué)兩個(gè)學(xué)科的綜合。機(jī)電一體化并不是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是有著自身體系的新型學(xué)科。第17頁(yè)/共65頁(yè)定義：機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)它們進(jìn)行有機(jī)的組織和綜合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的最佳化。它不是機(jī)械與電子的簡(jiǎn)單的疊加，而是在信息論（利用傳感技術(shù)）、控制論（利用控制理論）和系統(tǒng)論（“系統(tǒng)”整體籌劃、融合，機(jī)械和電子只是“環(huán)節(jié)”）的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的應(yīng)用技術(shù)。機(jī)電一體化定義第18頁(yè)/共65頁(yè)機(jī)電一體化定義機(jī)電一體化是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)以及其它新技術(shù)的有機(jī)的結(jié)合或融合。機(jī)電一體化的主要目的主要目的：給傳統(tǒng)機(jī)械加上大腦和神經(jīng)，增加機(jī)械系統(tǒng)或裝置的精度、自動(dòng)化程度等附加值。與傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)相比，機(jī)電一體化機(jī)械產(chǎn)品的加工精度、效率、穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度都得到了很大提高?，F(xiàn)在對(duì)機(jī)械電子系統(tǒng)的看法是：除了“塊與塊”之間的動(dòng)力（肌肉）聯(lián)系之外，還有信息（神經(jīng)）之間的相互聯(lián)系，并由具有數(shù)值運(yùn)算和邏輯推理能力的計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)機(jī)械電子系統(tǒng)的所有信息進(jìn)行智能處理。第19頁(yè)/共65頁(yè)

機(jī)電一體化技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用從一般的數(shù)控機(jī)床、加工中心和機(jī)械手發(fā)展到智能機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、無(wú)人生產(chǎn)車(chē)間和將設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售、管理集于一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）。第20頁(yè)/共65頁(yè)

第二節(jié)基本功能要素

機(jī)電一體化系統(tǒng)的形式多種多樣，其功能也各不相同。一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包括以下幾個(gè)基本的功能要素：機(jī)械本體、動(dòng)力單元、傳感檢測(cè)單元、執(zhí)行單元、驅(qū)動(dòng)單元、控制及信息處理單元

各要素和環(huán)節(jié)之間通過(guò)接口相聯(lián)系，這些基本要素的關(guān)系及功能如圖1-1所示。

第21頁(yè)/共65頁(yè)工作指令機(jī)械本體控制單元驅(qū)動(dòng)單元?jiǎng)恿卧獋鞲袉卧獔?zhí)行單元外界信息如干擾所需的機(jī)械運(yùn)動(dòng)圖1-1機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及工作原理目標(biāo)當(dāng)前狀態(tài)第22頁(yè)/共65頁(yè)第23頁(yè)/共65頁(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)要素功能人體要素控制器（計(jì)算機(jī)）控制（信息存儲(chǔ)、處理、傳送）頭腦網(wǎng)絡(luò)信息傳遞神經(jīng)檢測(cè)、傳感器計(jì)測(cè)（信息收集與變換）感官執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)（操作）肌肉手足動(dòng)力源提供動(dòng)力（能量）消化機(jī)械本體（機(jī)構(gòu)）構(gòu)造骨骼第24頁(yè)/共65頁(yè)

一、機(jī)械本體

機(jī)械本體包括機(jī)械傳動(dòng)裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置。其主要功能是使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系安置（裝配連接）在一定位置上，并保持特定的關(guān)系。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品技術(shù)性能、水平和功能的提高，機(jī)械本體需在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面適應(yīng)產(chǎn)品高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀等要求。第25頁(yè)/共65頁(yè)

二、動(dòng)力單元?jiǎng)恿卧墓δ苁前凑諜C(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。機(jī)電一體化系統(tǒng)的顯著特征之一，是用盡可能小的動(dòng)力輸入獲得盡可能大的功能輸出。動(dòng)力源主要有電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)。第26頁(yè)/共65頁(yè)

三、執(zhí)行單元執(zhí)行單元的功能是根據(jù)控制信息和指令在驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下完成所要求的動(dòng)作。執(zhí)行單元是運(yùn)動(dòng)部件，它將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，一般采用機(jī)械、電液、電磁等機(jī)構(gòu)。根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)的匹配性要求，需要考慮改善執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作性能，提高系統(tǒng)整體可靠性等。第27頁(yè)/共65頁(yè)

四、驅(qū)動(dòng)單元

驅(qū)動(dòng)單元的功能是在控制信息作用下，在動(dòng)力單元的支持下，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行單元）完成各種動(dòng)作和功能。機(jī)電一體化系統(tǒng)一方面要求驅(qū)動(dòng)的高效率和快速響應(yīng)特性，同時(shí)要求對(duì)水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。由于幾何尺寸上的限制，動(dòng)作范圍狹窄，還需考慮維修方便和實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化。由于電力電子技術(shù)的高度發(fā)展，高性能的步進(jìn)電機(jī)、直流和交流伺服電機(jī)大量用于機(jī)電一體化產(chǎn)品，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器也不斷的發(fā)展。第28頁(yè)/共65頁(yè)H型直流電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力源控制端控制端接直流電機(jī)輸入為：控制+動(dòng)力第29頁(yè)/共65頁(yè)

五、傳感檢測(cè)單元傳感檢測(cè)單元的功能是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。其功能通常由專(zhuān)門(mén)的傳感器和儀器儀表完成。

傳感檢測(cè)單元的精度和穩(wěn)定性直接影響機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。第30頁(yè)/共65頁(yè)

傳感檢測(cè)單元的精度和穩(wěn)定性直接影響機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。第31頁(yè)/共65頁(yè)

六、控制與信息處理單元控制與信息處理單元是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心單元。其功能是將來(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，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)輸出接口送往驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地運(yùn)行?？刂婆c信息處理單元一般由計(jì)算機(jī)、可編程控制器、數(shù)控裝置以及邏輯電路、A/D與D/A轉(zhuǎn)換器、I/O接口、各種控制算法等組成。第32頁(yè)/共65頁(yè)動(dòng)力單元、控制單元、驅(qū)動(dòng)單元、執(zhí)行單元、傳感檢測(cè)單元間關(guān)系第33頁(yè)/共65頁(yè)

七、接口定義：將機(jī)電一體化產(chǎn)品各組成部分連接起來(lái)的元件就是接口。接口的作用是將各要素或子系統(tǒng)連接成為一個(gè)有機(jī)整體，使各個(gè)功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動(dòng)或工作，從而形成機(jī)電一體化的系統(tǒng)工程。各要素或各子系統(tǒng)相接處必須具備一定的連接部件，即接口。信息通信協(xié)議：RS232、USB2.0、TCP/IP接口的功能：連接-變換！運(yùn)動(dòng)變換、能量變換、信息變換第34頁(yè)/共65頁(yè)其基本功能主要有三個(gè)：

一是交換，需要進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)之間，因信號(hào)的模式不同，無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)信息或能量的交流，通過(guò)接口完成；

二是放大，在兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度相差懸殊的環(huán)節(jié)間，經(jīng)接口放大，達(dá)到能量匹配。

三是傳遞，運(yùn)動(dòng)傳遞:是指運(yùn)動(dòng)各組成環(huán)節(jié)之間的不同類(lèi)型運(yùn)動(dòng)的變換與傳輸,如位移變換、速度變換、加速度變換及直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換等。第35頁(yè)/共65頁(yè)接口技術(shù)的作用：

為實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電子、信息等各異技術(shù)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的物質(zhì)、能源、信息的傳遞與轉(zhuǎn)換，達(dá)到系統(tǒng)所需的目的功能。實(shí)際上，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，需要解決的根本問(wèn)題就是接口技術(shù)問(wèn)題。第36頁(yè)/共65頁(yè)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景或趨勢(shì)：

①性能上：向高精度、高效率、高性能、智能化方向發(fā)展；

②功能上：向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展；

③層次上：向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向發(fā)展。第37頁(yè)/共65頁(yè)

第三節(jié)機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)

機(jī)電一體化是多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。其主要的相關(guān)技術(shù)可以歸納為六個(gè)方面：

機(jī)械技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)。第38頁(yè)/共65頁(yè)

一、機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)。機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越?，F(xiàn)代機(jī)械要求具有更新穎的結(jié)構(gòu)、更小的體積、更輕的重量，還要求精度更高、剛度更大、動(dòng)態(tài)性能更好。機(jī)械技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)：如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來(lái)更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上以及功能上的變更。第39頁(yè)/共65頁(yè)

二、傳感檢測(cè)技術(shù)

傳感與檢測(cè)裝置是系統(tǒng)的感受器官,它與信息系統(tǒng)的輸入端相連并將檢測(cè)到的信息輸送到信息處理部分。傳感與檢測(cè)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),它的功能越強(qiáng),系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。傳感與檢測(cè)的關(guān)鍵元件是傳感器。傳感檢測(cè)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究如何對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能快速、準(zhǔn)確地獲取信息。因此大力開(kāi)展對(duì)傳感檢測(cè)技術(shù)的研究對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。第40頁(yè)/共65頁(yè)三、信息處理技術(shù)

信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策，因此信息處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)密切相關(guān)。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)的軟、硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要采用工控機(jī)、單片機(jī)、PLC進(jìn)行信息處理。計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息處理技術(shù)已成為促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展和變革的最重要因素，信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。第41頁(yè)/共65頁(yè)四、自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)就是在此理論的指導(dǎo)下對(duì)具體控制裝置或控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；之后進(jìn)行系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；最后使研制的系統(tǒng)可靠地投入運(yùn)行。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。自動(dòng)控制技術(shù)的目的在于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的目標(biāo)最佳化。自動(dòng)控制所依據(jù)的理論是自動(dòng)控制原理，

第42頁(yè)/共65頁(yè)五、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

“伺服”(Serve)即“伺候服侍”的意思。伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)就是在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動(dòng)元件，使執(zhí)行部件部件嚴(yán)格按照指令要求運(yùn)動(dòng)，并具有良好的動(dòng)態(tài)性能。伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類(lèi)型的傳動(dòng)裝置，這些傳動(dòng)裝置通過(guò)接口與計(jì)算機(jī)相連。常見(jiàn)的主要有電氣伺服（交流伺服）和液壓伺服兩類(lèi)。第43頁(yè)/共65頁(yè)六、系統(tǒng)總體技術(shù)

系統(tǒng)總體技術(shù)是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)。即從全局的角度和系統(tǒng)的目標(biāo)出發(fā)，將系統(tǒng)分解為若干各子系統(tǒng)，從實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)來(lái)考慮每個(gè)子系統(tǒng)的技術(shù)方案。

機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。第44頁(yè)/共65頁(yè)1.機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的區(qū)別傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作控制主要通過(guò)具有電磁特性的各種電器來(lái)實(shí)現(xiàn),如繼電器、接觸器等,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,整個(gè)裝置是剛性（物理）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)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。早期的機(jī)電一體化產(chǎn)品主要強(qiáng)調(diào)的是物理上和動(dòng)力上的聯(lián)結(jié)，當(dāng)前機(jī)電產(chǎn)品越來(lái)越強(qiáng)調(diào)基于傳感器信息的驅(qū)動(dòng)和控制，這樣可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的動(dòng)作。

機(jī)電一體化技術(shù)與其他技術(shù)的區(qū)別第45頁(yè)/共65頁(yè)2.機(jī)電一體化技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的區(qū)別 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。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)用自控原理和方法,對(duì)機(jī)電一體化裝置進(jìn)行系統(tǒng)分析和性能測(cè)算

第46頁(yè)/共65頁(yè)3.機(jī)電一體化技術(shù)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的區(qū)別

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,目的是提高和改善機(jī)械系統(tǒng)性能。計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用僅僅是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中的一部分,它還可以在辦公、管理及圖像處理等方面得到廣泛應(yīng)用。機(jī)電一體化技術(shù)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。第47頁(yè)/共65頁(yè)

第四節(jié)現(xiàn)代機(jī)械的機(jī)電一體化方法

一、機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類(lèi)機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)種類(lèi)繁多。按產(chǎn)品和系統(tǒng)的用途分類(lèi)，有產(chǎn)業(yè)機(jī)械，信息機(jī)械，民生機(jī)械等；按機(jī)械和電子的功能和含量分類(lèi)，有以機(jī)械裝置為主體的機(jī)械電子產(chǎn)品和以電子裝置為主體的電子產(chǎn)品；按機(jī)電結(jié)合的程度分類(lèi)，有功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型。機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類(lèi)如圖1-2所示。

第48頁(yè)/共65頁(yè)圖1-2機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)分類(lèi)第49頁(yè)/共65頁(yè)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歸類(lèi)第50頁(yè)/共65頁(yè)現(xiàn)在機(jī)械的機(jī)電一體化目標(biāo)是綜合利用機(jī)、電、信息、控制等各種相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，以達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化效果，取得顯著的社會(huì)效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)消息。二、機(jī)電一體化目標(biāo)第51頁(yè)/共65頁(yè)現(xiàn)在機(jī)械機(jī)電一體化目標(biāo)提高精度增強(qiáng)功能提高效率節(jié)約能源提高安全性改善操作性、實(shí)用性增加柔性降低價(jià)格第52頁(yè)/共65頁(yè)三、機(jī)電一體化技術(shù)方向1.機(jī)械的電子化（1）在原有機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用微型計(jì)算機(jī)控制裝置，使系統(tǒng)的性能提高，功能增強(qiáng)。例如，模糊控制洗衣機(jī)能根據(jù)衣物的潔凈度自動(dòng)控制洗滌過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)時(shí)、節(jié)洗衣粉的功能；第53頁(yè)/共65頁(yè)1.機(jī)械的電子化（2）用電子裝置局部替代機(jī)械傳動(dòng)裝置和機(jī)械控制裝置，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)控制靈活性。例如，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)采用伺服系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)鏈，提高了進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；將傳統(tǒng)直流電機(jī)的電刷用電子裝置替代形成的無(wú)刷電機(jī)，具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸減小等優(yōu)點(diǎn)。第54頁(yè)/共65頁(yè)1.機(jī)械的電子化（3）用電子裝置完全替代原來(lái)執(zhí)行信息處理功能的機(jī)構(gòu)，既減化了結(jié)構(gòu)，又極大地豐富了信息傳輸?shù)膬?nèi)容，提高了速度。例如，石英電子鐘表、電子秤、按鍵式電話等。第55頁(yè)/共65頁(yè)1.機(jī)械的電子化

（4）用電子裝置替代機(jī)械的主功能，形成特殊的加工能力。例如，電火花加工機(jī)床、線切割加工機(jī)床、激光加工機(jī)床等。第56頁(yè)/共65頁(yè)2.機(jī)電技術(shù)完全融合形成新型機(jī)電一體化產(chǎn)品

生產(chǎn)機(jī)械中的激光快速成形機(jī)；信息機(jī)械中的傳真機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)；檢測(cè)機(jī)械中的CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描診斷裝置）掃描診斷儀、掃描隧道顯微鏡等。三、機(jī)電一體化技術(shù)方向第57頁(yè)/共65頁(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)方案的常用方法

1.取代法 取代法就是用電氣控制取代原系統(tǒng)中的機(jī)械控制機(jī)構(gòu)。該方法是改造舊產(chǎn)品、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ到y(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造常用的方法,也是改造傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的常用方法。

如用電氣調(diào)速系統(tǒng)取代機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)等第58頁(yè)/共65頁(yè)數(shù)控鉆床立式鉆床第59頁(yè)/共65頁(yè)2.