机电一体化系统设计_第一章总论解读.ppt

2、部件和零件的初步设计 3、技术设计与工艺设计 二、设计准则 设计时主要考虑“人、机、材料、成本”等因素，而产品的可靠性、适用性和完善性设计最终可归结于： 在保证目的功能要求和适当寿命的前提下，不断降低成本。 三、设计规律 根据设计要求首先确定离散元素之间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系，这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。 其中确定逻辑关系阶段是关键。 分两个步骤进行： 首先进行功能分解，确定逻辑关系和功能结构； 然后建立其物理模型，确定其物理作用关系。 功能结构的基本形式分为三种：链状结构（串联）、平行结构（并联）和闭式结构（反馈联接） 在机电一体化系统（产品）的开发过程中，应注意： 1、当系统（产品）模块化设计之后，关于某些功能组件是外购还是自己制造的问题，应充分考虑专业化生产方式以取得高效、高质量、高可靠性的效果 2、应充分利用广告宣传开拓产品市场。 1.9 机电一体化系统（产品）的开发工程 1.10 机电一体化系统（产品）设计与现代设计方法 一、计算机辅助设计与并行工程 二、虚拟产品设计 三、快速响应设计 四、绿色设计 五、网络上合作设计 1.11 机电一体化对机械工业的影响 1 提高性能、扩展功能 今日的数控机床充分发挥计算机的威力，运用时间序列分析和精度创成等理论建立数学模型。已有可能实时预报包括随机误差在内的机床误差，然后自动校正，从而达到前所未有的精度。 采用对阻尼进行预报，一旦接近临界值时就自动调整切削用量，这又可能出现永不颤振的机床，保证很高的生产率和良好的加工表面。 1.11 机电一体化对机械工业的影响 2 简化结构 3 提高可靠性 在提高电子元件质量、可靠性的前提下，机电一体化产品可以提高耐久性，减少故障率。另一方面由于赋予其自动监视诊断功能，并采取安全联锁控制，过负荷和失控保护、停 电对策，提高了设备的安全可靠性。 1.11 机电一体化对机械工业的影响 4 节约能源 例如目前我国各类电风扇年产量在200万台左右，如每台电扇的调速器和定时器(现常用电磁机械式)用电子调速器和定时器代替，估计每台风扇可节电5W以上，全年以用扇100天，每天开扇6h计，则每年可节约用电量600万kW·h，还可节省大批铜材和钢材。 再如传统的电焊机以电磁原理和手工操作为基础，即使是一般的自动电焊机，其动作过程也仅为简单的机械动作和相应的控制。这类电焊机耗能多、效率低、质量不易保证。采用微型机技术后，发展新颖的电子控制电源以取代传统的焊接电源，实现焊接电源的节能、高效、小型化、多样化。 1.11 机电一体化对机械工业的影响 5 操作改善 传统的车削 数控车削 1.11 机电一体化对机械工业的影响 本章小结 ?? 本章首先介绍“机电一体化”一词的来源及其概念和内涵，然后讨论了机电一体化所涉及的关键技术，接着重点分析了机电一体化系统的五大功能构成及组成要素、机电一体化的广义接口、机电一体化的产品分类，并概括了机电一体化的特点和发展，指出未来机电一体化的发展趋势。最后分7个步骤介绍了机电一体化系统（产品）设计的一般流程。 机电一体化的特点及发展 1.机电一体化的特点 （1） 简化机械结构，提高精度 以调速电机来驱动机械系统，缩短甚至取消了传动链 （2） 易于实现多功能和柔性自动化 计算机硬件和软件相结合能实现柔性自动化。 （3） 产品开发周期缩短、竞争能力增强 机电一体化产品通过将专业化生产的、高质量的机电部件综合集成形成，可靠性高，维护性好，开发周期短，增强产品的市场竞争能力。 （4） 生产方式向高柔性、综合自动化发展 由机电一体化设备形成的FMS或CIMS，使加工、检测、物流、信息流高度融合，可在同一生产线上分时生产批量、型号或品种多变产品。 （5） 促进经营管理体制发生根本性的变化 机电一体化技术的发展 历史 （1）基础设计理论、研究方法的形成 （二次世界大战前） （2）电子技术的时代（二次世界大战以来） （3）微电子技术时代 （工业自动化的大量应用） （4）机电一体化技术理论体系的初步形成（智能化产品或装置的出现） （5）计算机技术与工业控制软件的应用（智能化—省能源—省资源） （6）工业自动化和产品自动化（智能化— 自动化—增加附加值） （7） 未来发展方向（高度智能化和 自动化） 机电一体化的发展趋势 科技的发展和社会经济的进步，对机电一体化也提出了许多新的和更高的要求。数控系统，FMS，CIMS及机器人等典型的机电一体化技术、产品及系统的发展趋势是： （1）高性能：一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。如激光打印机