机电一体化系统设计概论.ppt

2 机械制造过程的机电一体化 机械制造过程的机电一体化包括产品设计、加工、装配、检验的自动化，生产过程自动化，经营管理自动化等，其高级形式是计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，简称CIMS）。  计算机辅助设计,(CAD) 计算机辅助工艺过程设计,(CAPP) 计算机辅助制造, (CAM) CAD/CAM集成系统 柔性制造系统(FMS) 柔性制造单元(FMC) 计算机集成制造系统（CIMS） CIMS集成关系 六.机电一体化的相关技术 涉及到四大基础科学，即机械学、控制论、电子学和计算机科学。 1. 机械技术 对于绝大多数的机电一体化产品，机械本体在质量、体积等方面都占有绝大部分，如原动机、工作机和传动装置一般都采用机械结构。这些机械结构的设计和制造问题，都属于机械技术的范畴。 2. 传感技术 # 传感技术的核心是传感器。传感器按照一定的精度将被测量转换为与之有确定对应关系的电信号，通常由敏感元件、转换元件和转换电路组成。 3 .信息处理技术 信息处理技术是指利用电子计算机及其外部设备对信息进入输入、转换、运算、存储和输出等技术，这里所说的电子计算机包括工控机、单片机和可编程控制器等。 4. 接口技术 在机电一体化系统中，计算机与外部设备（如执行机构、传感器、机械本体、动力源和人机交互设备等）之间的连接和信息交换环节称为接口，接口功能的实现除硬件电路外，还应包括相应的接口软件（驱动程序），通常通过接口硬件和接口软件的结合来实现接口任务。 5 伺服驱动技术 伺服驱动技术主要是指与执行机构相关的一些技术问题。伺服驱动的方式主要有电动、气动和液压等各种类型。 6 系统总体技术 系统总体技术是一种从全局角度和系统目标出发，用系统的观点和方法，将系统分解成若干个相互有联系的功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，并将其进行分析、评价和优化的综合应用技术。 七.机电一体化设计方法 传统的设计方法和各种现代设计方法是普遍适用的，当然也适用机电一体化产品的设计。而机电产品的机电一体化设计方法又是现代设计方法的重要组成部分。 1 模块化设计方法 机电一体化产品或设备可设计成由相应于五大要素的功能部件组成，也可以设计成由若干功能子系统组成，而每个功能部件或功能子系统又包含若干组成要素。这些功能部件或功能子系统经过标准化、通用化和系列化，就成为功能模块。每一个功能模块可视为一个独立体，在设计时只需了解其性能规格，按其功能来选用，而无须了解其结构细节。 2 柔性化设计方法 将机电一体化产品或系统中完成某一功能的检测传感元件、执行元件和控制器作成机电一体化的功能模块，如果控制器具有可编程的特点，则该模块就成为柔性模块。 3 取代设计方法 取代设计方法又称为机电互补设计方法。该方法的主要特点是利用通用或专用电子器件取代传统机械产品中的复杂机械部件，以便简化结构，获得更好的功能和特性。 4. 融合设计方法 融合设计方法是把机电一体化产品的某些功能部件或子系统设计成该产品所专用的。用这种方法可以使该产品各要素和参数之间的匹配问题考虑的更充分、更合理、更经济、更能体现机电一体化的优越性。融合法还可以简化接口，使彼此融为一体。 5 优化设计方法 (1) 机械技术和电子技术的综合与优化. (2) 硬件和软件的交叉与优化 (3) 机电一体化产品的整体优化 八 .系统设计的评价分析方法 (1)工效实用性 (2)系统可靠性 (3)运行稳定性 (4)操作宜人性 (5)人机安全性 (6)环境完善性 (7)技术经济性 (8)结构工艺性 (9)造型艺术性 (10)成果规范性 九 .机电一体化产品的设计开发步骤 (1)市场调查 所谓市场调查就是运用科学的方法，系统地、全面地收集有关市场需求和经销方面的有关资料。在市场调查的基础上，通过定性的经验分析或定量的科学计算，对市场未来的不确定因素和条件作出预测，为企业提供依据。 (2) 初步设计 初步设计的主要任务是建立产品的功能模型，提出总体方案、投资预算，拟定实施计划等 初步设计的主要工作内容包括： （A）系统的总体结构方案设计； （B）系统的功能及技术性能设计； （C）确定产品模型的信息和联系； （D）提出系统内部和外部接口要求； （E）找出关键技术，逐一提出每个关键技术的解决方案； （F）确定系统配置； （G）确定实施进度计划； （H）提出经费预算； （I）进行技术经济效益分析； （J）编写初步设计报告。 (3) 详细设计 详细设计主要是对系统总体方案进行具体实施步骤的设计，其主要的依据是总体方案框图。从技术上将其细节逐步全部展开，直至完成试制产品样机所需的全部技术图纸和文档，机电一体化的详细设计主要