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机电一体化程设计
汇报人：AA
2024-01-19
目录
机电一体化概述
机械设计基础
电气控制原理及实现
传感器与执行器技术
机电一体化系统集成与调试
典型案例分析
01
机电一体化概述
机电一体化是一种综合性的技术，它涉及机械、电子、计算机等多个领域的知识，旨在实现机械设备的自动化、智能化和高效化。
机电一体化经历了从简单机械控制到复杂电子控制的发展历程，随着计算机技术的不断发展，机电一体化技术也在不断升级和完善。
发展历程
定义
机电一体化在制造业中应用广泛，如自动化生产线、工业机器人等。
制造业
机电一体化技术也应用于交通运输领域，如智能交通系统、电动汽车等。
交通运输
随着人们生活水平的提高，智能家居逐渐普及，机电一体化技术是实现智能家居的重要手段之一。
智能家居
包括机身、框架、机械传动和执行机构等。
通过传感器感知环境和被控对象的状态，为控制系统提供必要的信息。
根据感知系统提供的信息，对执行机构进行控制，实现预期的运动或功能。
包括电机、气动元件等执行机构，将控制系统的指令转化为实际的动作。
机械系统
感知系统
控制系统
执行系统
02
机械设计基础
零件功能分析
材料选择
结构设计
选型原则
明确零件在机械系统中的作用，如传动、支撑、定位等，并根据功能需求进行零件设计。
根据零件的功能和材料特性，进行结构设计和优化，包括形状、尺寸、精度等方面的考虑。
根据零件的工作环境和性能要求，选择合适的材料，如钢、铝合金、塑料等。
在满足功能和性能要求的前提下，尽量选择标准化、通用化的零件，以降低制造成本和提高互换性。
根据机械系统的传动需求和特点，选择合适的传动类型，如齿轮传动、带传动、链传动等。
传动类型选择
传动比分配
传动效率分析
可靠性设计
根据机械系统的总传动比和各级传动的特点，合理分配各级传动的传动比，以实现平稳、高效的传动。
对传动装置进行效率分析，找出影响传动效率的关键因素，并进行优化改进。
在传动装置设计中充分考虑可靠性因素，如强度、刚度、耐磨性等，以确保传动装置长期稳定运行。
结构类型选择
根据机械系统的支撑需求和特点，选择合适的支撑结构类型，如框架式、箱式、板式等。
刚度与稳定性分析
对支撑结构进行刚度和稳定性分析，找出薄弱环节并进行优化改进，以提高支撑结构的整体性能。
轻量化设计
在满足刚度和稳定性的前提下，尽量采用轻量化设计，如采用高强度材料、优化截面形状等，以降低机械系统的重量和能耗。
振动与噪声控制
在支撑结构设计中充分考虑振动和噪声控制因素，如采用隔振措施、优化结构动态特性等，以提高机械系统的运行平稳性和舒适性。
03
电气控制原理及实现
接触器
继电器
熔断器
按钮开关
01
02
03
04
用于频繁地接通和切断主电路或大容量的控制电路，具有低压释放保护功能。
根据输入信号的变化接通或断开控制电路，实现控制或保护目的。
当电路发生过载或短路故障时，自动熔断熔体，切断电路。
用于手动发出控制信号，接通或断开控制电路。
明确电动机等执行元件的工作电压、电流及功率等参数，确定主电路的接线方式。
主电路分析
根据生产工艺要求，分析各控制信号的逻辑关系，确定控制电路的组成及工作原理。
控制电路分析
根据控制要求选择适当的控制元件，设计主电路和控制电路，并进行必要的保护电路设计。
设计步骤
1
2
3
了解PLC的组成及各部分的功能，如CPU、存储器、输入输出接口等。
PLC基本结构
掌握PLC的编程语言，如梯形图、指令表、顺序功能图等。
编程语言
根据控制要求，选择合适的编程语言进行编程，实现控制逻辑。同时，掌握PLC的调试和故障诊断方法。
编程方法
04
传感器与执行器技术
利用物质在温度变化时，其某些物理性质随之变化的特性来测量温度的。
温度传感器
将被测压力转换为电信号输出的传感器。通常利用压电效应、压阻效应等原理实现。
压力传感器
将被测位移转换为电信号输出的传感器。常用原理有电阻应变式、电容式、电感式等。
位移传感器
利用光电效应将光信号转换为电信号的传感器。包括光敏电阻、光电二极管、光电三极管等。
光电传感器
将电能转换为机械能，驱动负载运动的执行器。如电动机、电磁铁等。
电动执行器
气动执行器
液动执行器
以压缩空气为动力，驱动负载运动的执行器。如气缸、气动马达等。
以液体压力为动力，驱动负载运动的执行器。如液压缸、液压马达等。
03
02
01
根据系统的控制精度要求选择传感器的精度等级。
根据负载的性质和大小选择合适的执行器类型。
根据工作环境和使用寿命要求选择执行器的材料和防护等级。
根据测量对象与测量环境确定传感器的类型，进行具体的测量工作。
根据测量范围选择传感器的量程。
根据控制精度要求选择执行器的精度等级。
01
02
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04
05
06
05
机电一体化系统
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