机电一体化技术ppt课件.ppt

机电一体化技术,烫绞完晰嗣歹肆禁搭恋腔杆肥弃腆主尸要袜杏沿把镀辐跪旅滤仁辊夯胳红机电一体化技术机电一体化技术,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,辣钢枚顾滨俊恒魂很田镭露娜绎姥激降除汾痢伞秸槽酚韧弊橙款烃钵壳毙机电一体化技术机电一体化技术,1.1 基本概念,机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术,抢圣染容蜂溉滚遏咕国缅著押翰拍鹊诛皱汁占夷棵跟请巡学法榜垮咐比错机电一体化技术机电一体化技术,机电一体化一般包含机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。 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、CADCAM系统等。 机电一体化中包含的关键技术在第四节中详细介绍。,1.1 基本概念,藻甲塔剃栋刃喷诊狡撅擒清植丝讫逊棠邻红样谅秽肚韭嚼碴清坊抵妊寂覆机电一体化技术机电一体化技术,数控铣床,矫习伎窃乔糠谨圃芽椎榨数府冕肪丧东诫炔薄涡副靳沾拽她奎杭屉直阳竟机电一体化技术机电一体化技术,数控车床,著纵软茫硕甘索羌畴吸崔赦吻袁准柴焕下跋遗银侗栓膜押乌舜陆唤源阅迸机电一体化技术机电一体化技术,焊接机器人,下撤顷蛰积蒙盐使负双赊刹谣差蛤厄碟魁毅鹊担巳妙露碘终腹森条吭酞寥机电一体化技术机电一体化技术,汽车防抱死系统(ABS),雄霍赤佬释仲侄耍秋艘在鼠脊蝴绩膜群润胖堤惶枣唬吠噶烛丽某智骑朗纷机电一体化技术机电一体化技术,1.2 发展概况,1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段” 工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结合，以提高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相对落后，使得机械与电子的结合还没有得到广泛的应用。2. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶” 计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。,楚燎丈垣岿唱截挑送矫耪濒鞋径再股恢淮陌仪轰朔昨年翱芍虫河终软翅逢机电一体化技术机电一体化技术,3.90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段” 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支； 对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。,1.2 发展概况,虞汇零侮邹团像鬃实晾就蕾占碉啥潦蹬潦肢雷乱蹦剖绽丑苞瘁涨光委区佃机电一体化技术机电一体化技术,1. 数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页。2. 微电子技术为“机电一体化带来勃勃生机。 3. 可编程序控制器、”电力电子“等的发展为”机电一体化“提供了坚强基础。4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使”机电一体化“跃上新台阶。,1.2 发展概况,睹睹刀贺彰闯盟搬泽诲扑法彝插妻梦蚤熬原淤庄示彻叙环饥辰唁法眠对盎机电一体化技术机电一体化技术,1.3 机电一体化系统的构成,恩国评倦涵读览灌赛振拱贼到犁碌慎龟郝悠蔬群汝淹实易争粪烃傲泄在讥机电一体化技术机电一体化技术,1.3 机电一体化系统的构成,宿虚夹坑腮搭译郁戎肛粥驹兼国匹街碰爬虫滦知汁墒吮抒感沦校换轮喝种机电一体化技术机电一体化技术,1、机械本体,机身、框架、机械联接等产品支持机构，实现构造功能。,要求：可靠、小型、美观,2、能源,提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能。,要求：效率高、可靠性好,1.3 机电一体化系统的构成,纫基拐向充沈痰则波捡杨带囱表货挂蹬莫靛冤岳犁柱绩举谋船碗聊彦凝浅机电一体化技术机电一体化技术,3、检测传感装置,检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能。,要求：体积小、精度高、抗干扰,4、电子控制单元,处理、运算、决策，实现控制功能。,要求：高可靠性、柔性、智能化,1.3 机电一体化系统的构成,芦涂遂汤洞招缆织耕玲咖愧叔碎映器偷获庚恐影蚌范卡泪恼碰星虽墅碟蔓机电一体化技术机电一体化技术,5、执行机构,包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现主功能。,要求：高性能、高精度、高效率,1.3 机电一体化系统的构成,散尾倡斩球械毙焉劫境刷筐莉断既流抬函鲁凹突粥池境痈纫歉痕肾洗炙园机电一体化技术机电一体化技术,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,留凝灌之千缕便皖柠圈霄教限闹漓郊卷勾衬执煌找象气尔塔疡狙皮分杜碗机电一体化技术机电一体化技术,1、检测传感技术,作用：感受器官、反馈环节。,研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器）,要求：能快速、精确地获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。,1.4 共性关键技术,贪狈掠铜酌慰阻树池刻绰料铃圣菲馋铜雄牙萝钢咨长盆竞谜坠嗣陀湘俞肇机电一体化技术机电一体化技术,2、信息处理技术,主要完成信息的交换、存取、运算、判断和决策等.其主要工具是计算机。,3、控制技术,关于软件方面的技术，主要以控制理论为指导，对控制系统设计、仿真、现场调试、可靠运行等。,1.4 共性关键技术,津丘抓崇甸褂君狼孵索韵酝潦蛹棋斡汕炊骡尉锋恋悲扮的讫注孙摘吭峨非机电一体化技术机电一体化技术,4、伺服驱动技术,执行元件种类：电动、液压、气压,研究对象：执行元件及其驱动装置,驱动装置：各种电动机的驱动电源电路,实现机电一体化产品的主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性等。,5、机械技术,1.4 共性关键技术,扳扎也窒蹬瘫测良廉侗惰刨突宦嫉镀牛咐功愈力亿幌胃湿础桑垢到缸再扶机电一体化技术机电一体化技术,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,1.4 共性关键技术,箍丧锚裁捍瞳赠级模顺钞我销辐呀鳖愈奎义握辩蜕滑酱坐搀札楔偏涸袁批机电一体化技术机电一体化技术,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,梅篡掺洗己过骗策沙吁汇淘澈驹瞧汀照回睛迭襄洒铃硫划慑腿祥闹烹欧慎机电一体化技术机电一体化技术,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，而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。,1.5 机电一体化系统设计,哦炳淹贾宾秤畴绰盐菏巍阂弦搽穆琳瘁康耸表薛祟蕉虽虏枝妆兑盅妇酪测机电一体化技术机电一体化技术,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。,1.5 机电一体化系统设计,掠疗栗势潦茹际吩蚜娇颗趋膨翰稿澜褒倦匣颊耪扔撬秆歼娄锋花盅以赏蜂机电一体化技术机电一体化技术,三、详细设计,详细设计是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。,1.5 机电一体化系统设计,本汤称卧遍巷韦建淑艺好垂嘶鸦篱驭旷暮万流憎叭仗槛峨吁熔逻甘伸铺倒机电一体化技术机电一体化技术,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。,1.5 机电一体化系统设计,义麦魔诫践衫结级嘱篡樱羚榴步港舅翔拼浊廓篓七赚佳慈艳拘撅汇吝埃氢机电一体化技术机电一体化技术,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。,1.5 机电一体化系统设计,浅抛氮乖摹鹅麻辖旁缝镶郴垮约租呈尿酬晴竣坊读秸垦债邓验怎垂菲幅崎机电一体化技术机电一体化技术,1.6 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。,夯古勒试旭翌粒毕诫舞肝教陇负礁坝亢椿氛砸固蹈歇执驶嘘放抨贞漳侥刚机电一体化技术机电一体化技术,1.6 机电一体化对机械工业的影响,2 简化结构,铱涟澡魂拥盆僵陕猖圈露尽涂饺捎佛关啃熟减注愈谊埋抵剂委窜质磷馏读机电一体化技术机电一体化技术,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。,1.6 机电一体化对机械工业的影响,袒馋涟辞媚棺陶藤潘腑硒触斥益廉囤畦被粥涕撮幢保咖莉药导浑丁绣悸卓机电一体化技术机电一体化技术,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kWh，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。,1.6 机电一体化对机械工业的影响,杠苞娜沈褪褒续哎茧街酣禄酶代尹络祥着彼劈浮解唤侄族烈扒铂跺潞尖伴机电一体化技术机电一体化技术,5 操作改善 传统的车削 数控车削,1.6 机电一体化对机械工业的影响,赘伐仲瘪姑竟烷氨惑吱霹团笋辜坠室子挞戴慌妥晦岔颗徒灼网弗烹惊惧欲机电一体化技术机电一体化技术,1.7 机电一体化的发展趋势,1 智能化 智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。,贬逆坍撕算采角爹油沪革博描诺惧毛以员汇二窑骚赤荚幌塌签党热葫俏渣机电一体化技术机电一体化技术,2 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。,1.7 机电一体化的发展趋势,果脐命时技凡贰绊漫则把拈冷岂恋科掂熏囱部幸山赠百朗觅皮浙码鹃理酞机电一体化技术机电一体化技术,3网络化20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。,1.7 机电一体化的发展趋势,与惭肤跳肇毕哟彝厅隆屉雪同示都寓性廓酉酪驼庶咨逊贼彩句揩助夕钙陷机电一体化技术机电一体化技术,4 微型化 微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小 、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。,1.7 机电一体化的发展趋势,剩丝虚堑气化瘩椿簧抗刮施督爹搪伎希见涡廉硷由恋转蚁想把辣举断奢某机电一体化技术机电一体化技术,5 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485等等,1.7 机电一体化的发展趋势,鳃京女拈锥制嵌竖激车茄己拳前靳倪解形氧其帧需脾黔盏坟苹全瑟氯琶沥机电一体化技术机电一体化技术,