机电一体化系统设计基础.ppt

机电一体化系统设计基础 第一章 机电一体化导论 1.1 概述 1.2 机电一体化系统的基本组成 1.3 机电一体化系统的分类 1.4 机电一体化的优点和效益 1.5 机电一体化的理论基础与关键技术 1.6 机电一体化的发展 1.1 概述 一、机电一体化的概念 机电一体化，也称机械电子学，英文名为Mechatronics,它是由英文Mechanics（机械学）的前半部分和Electronics（电子学）的后半部分组合而成的。 较普遍的解释是： 机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称。 1.2 机电一体化系统的基本组成 1.2.1 机电一体化系统的功能组成 机电一体化系统的主功能就是对输入的物质、能量与信息按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质、能量与信息。如图1所示。 1.2.2 机电一体化系统的构成要素 一个典型的机电一体化系统应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制机信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构促成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 机电一体化系统的组成要素及其功能如图2和图3所示。 1.3 机电一体化系统的分类 数控机床、机器人、自动生产设备 生产用机电一体化产品和系统 柔性生产单元、自动组合生产单元 FMS、无人化工厂、CIMS 微机控制汽车、机车等交通运输工具 运输、包装及工程用机电一体化产品 数控包装机械及系统 数控运输机械及工程机械设备 自动仓库 储存、销售用机电一体化产品 自动空调与制冷系统及设备 自动称量、分选、销售及现金处理系统 自动化办公设备 社会服务性机电一体化产品 动力、医疗、环保及公共服务自动化设备 文教、体育、娱乐用机电一体化产品 微机或数控型耐用消费品 家庭用机电一体化产品 炊事自动化机械 家庭用信息、服务设备 测试设备 科研及过程控制用机电一体化产品 控制设备 信息处理系统 农、林、牧、渔及其它民用机电一体化产品 航空、航天、国防用武器装备等机电一体化产品 1.4 机电一体化的优点和效益 机电一体化的效果： 功能增多， 体积减小， 重量减轻， 可靠性提高， 性能价格比大大改善。 A、性能提高、功能增强 ①例如，过去精密机床采用的是机械校正，只能校正机床的系统误差，现在数控机床，可克服随机误差和系统误差，从而可以达到前所未有的高精度。 ②调整切削阻尼，减少颤振，保证很高的生产率与很高的加工表面光洁度。 ③粗加工与精加工工序集成，深刻地改变了传统机床的结构布局，冲破了传统的机床按类别的划分。 B、结构简化 因采用微处理机、集成电路、新型传动技术，代替电气控制柜和传动装置，使产品体积小，零部件数量减小，结构简化。例如： 传统的电机控制靠用户，而实现机电一体化后出现了无换向器电机，提高了电机寿命，缩小了体积。 “电脑”电动机用单片机控制