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机电一体化技术 南京农业大学工学院重点课程 第一章 概论 1.1 机电一体化基本概念 1.2 机电一体化发展概况 1.3 机电一体化系统的构成 1.4 机电一体化共性关键技术 1.5 机电一体化系统设计 1.6 机电一体化对机械工业的影响 1.7 机电一体化的发展 1.1 基本概念 什么是机电一体化? 机电一体化又称为机械电子学,其英文名称为Mechatronics,由机械学(Mechanics)的前一半和电子学(Electronics)的后一半组成. 由英文名称亦可知,机械电子学早期是由机械学和电子学衍生出来的子学科(1971年日本杂志《机械设计》的副刊首次使用). 1 机电一体化已经发展为一门独立学科 它融合了机械学、电子学、信息科学等学科的知识与发展成果，但其本身又具有自身的特点及研究任务。 2 机电一体化是一个不断发展中的概念 机电一体化包含机电一体化技术和机电一体化产品(系统) 两个方面。 典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。 数 控 铣 床 汽车防抱死系统(ABS) 1.2 发展概况 1.3 机电一体化系统的构成 1.3 机电一体化系统的构成 1.4 共性关键技术 1 检测传感技术 2 信息处理技术 3 自动控制技术 4 伺服驱动技术 5 机械技术 6 系统总体技术 6、系统总体技术 系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统各个功能模块有机的结合起来，以实现整体最优。其重要内容为接口技术。接口包括电气接口、机械接口、人机接口 1.5 机电一体化系统设计 一、市场调研 二、总体方案设计 三、详细设计 四、样机试制与试验 五、小批量生产 六、大批量生产 一、市场调研 市场调研包括市场调查和市场预测。 所谓市场调查就是运用科学的方法，系统地、全面地收集所设计产品市场需求和经销方面的情况和资料，分析研究产品在供需双方之间进行转移的状况和趋势。 市场预测就是在市场调查的基础上，运用科学方法和手段，根据历史资料和现状，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做出预计、测算和判断，为产品的方案设计提供依据。 二、总体方案设计 1．产品方案构思 产品方案构思完成后，以方案图的形式将设计方案表达出来。方案图应尽可能简洁明了，反映机电一体化系统各组成部分的相互关系，同时应便于后面的修改。 2．方案的评价 对多种构思和多种方案进行筛选，选择较好的可行方案进行分析组合和评价，从中再选几个方案按照机电一体化系统设计评价原则和评价方法进行深入的综合分析评价，最后确定实施方案。 三、详细设计 详细设计 根据综合评价后确定的系统方案，从技术上将其细节逐层全部展开，直至完成产品样机试制所需全部技术图纸及文件的过程。 四、样机试制与试验 完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与试验阶段。根据制造的成本和性能试验的要求，一般制造几台样机供试验使用。 样机的试验分为实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机的各种性能指标是否满足设计要求，考核样机的可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试验。如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求，则进入产品的小批量生产阶段。 五、小批量生产 　　 产品的小批量生产阶段实际上是产品的试生产试销售阶段。这一阶段的主要任务是跟踪调查产品在市场上的情况，收集用户意见，发现产品在设计和制造方面存在的问题，并反馈给设计、制造和质量控制部门。 六、大批量生产 　　 经过小批量试生产和试销售的考核，排除产品设计和制造中存在的各种问题后，即可投入大批量生产。 1.6 机电一体化对机械工业的影响 1 提高性能、扩展功能、提高效率 　以数控机床为例，高速的DSP处理器芯片及精确的运动控制算法是实现机床多轴联动曲面异型体工件加工的基础，实现了传统机床永远无法实现的目标，是对机床性能的提高和功能的扩展。 　　　数控加工中心能够实现一次装夹，多工位同时加工，提高了设备的效率。另外，多轴联动的数控机床在模具加工方面也有相当大优势，可以通过程序控制实现模具的批量生产，模具的虚拟加工与调试等。 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，过载和失控保护、停电保护等对策，提高了设备的安全可靠性。 4 节约能源 　　变