机电一体化系统设计姜培刚

包括机械传动装置和机械结构装置。其 主要功能是使构造系统的各子系统、零 部件按照一定的空间和时间关系安置在 一定位置上，并保持特定的关系。 其开发重点是模块化、标准化和系列化， 以便于机械系统的快速组合和更换
2019统的基本功能要素
动力单元
按照机电一体化系统的控制要求。为 系统提供能量和动力以保证系统正常 运行。 其显著特征之一，是用尽可能小的动 力输入获得尽可能大的功能输出。
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第三节 机电一体化系统的基本功能要素
执行单元
根据控制信息和指令完成所要求的 动作。
驱动单元
在控制信息作用下，驱动各种执行 机构完成各种动作和功能。
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第一节 机电一体化的定义
Mechtronics是一个综合的概念，包 含技术和产品两方面。
机电一体化技术指包括技术基础、技 术原理在内的使机电一体化产品得以 实现、使用和发展的技术。
机电一体化产品指采用机电一体化技 术，在机械产品基础上创建出来的新 一代机电产品。
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利用此方法可以缩短设计与研制周 期、节约工装设备费用，有利于生 产管理、使用和维修。
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第三节 机电一体化系统的基本功能要素
机械本体
动力单元
传感检测单元
执行单元
驱动单元
控制与信息处理单元
接口
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第三节 机电一体化系统的基本功能要素
机械本体（机械系统）
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
机电一体化产品和系统的分类
按机电一体化产品和系统的用途分 类，有产业机械，信息机械，民用 机械等；按机械和电子的功能和含 量分类，有以机械装置为主体的机 械电子产品和以电子装置为主体的 电子产品；按机电结合的程度分类， 有功能附加型、功能替代型和机电 融合型。
用电子装置替代机械的主要功能， 形成特殊的加工能力
将机电技术完全融合形成新型机电 一体化产品
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
机电一体化系统开发的设计思想
在开发过程中，一方面要求设计机 械系统时应选择与控制系统的电气 参数相匹配的机械系统参数；同时 也要求设计控制系统时，应根据机 械系统的固有结构参数来选择和确 定电气参数。
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
机电一体化系统设计方法
取代法 整体设计法 组合法
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
取代法
这种方法是用电气控制取代原传统 中机械控制机构。这种方法是改造 传统机械产品和开发新型产品常用 的方法。
这种方法的缺点是跳不出原系统的 框架，不利于开拓思路，尤其在开 发全新的产品时更具有局限性。
机械技术 （机械学 机构学）
机电一体 化技术领
域
微电子技术 （半导体技 术、计算机
技术）
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第一节 机电一体化的定义
机电一体化涉及到许多相关的学科：机 械学、电子学、控制论、计算机科学
机电一体化的产生与迅速发展的根本原 因在于社会的发展和科学技术的进步。 系统工程、控制论和信息论是机电一体 化的理论基础，也是机电一体化技术的 方法论。微电子技术的发展，半导体大 规模集成电路制造技术的进步，则为机 电一体化技术奠定了物质基础；
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第一节 机电一体化的定义
机电一体化和机械电气化的区别 电气机械在设计过程中不考虑或较 少考虑电气与机械的内在联系。 机械和电气装置之间界限分明 装置所需的控制以基于电磁学原理 的各种电器，属于强电范畴。
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第一节 机电一体化的定义
机电一体化是在以机械、电子技术 和计算机科学为主的多门学科相互 渗透、相互结合过程中逐渐形成和 发展起来的一门新兴边缘技术学科。
机电一体化技术方向
在原有机械系统的基础上采用微 型计算机控制装置，使系统的性 能提高，功能增强
用电子装置局部代替机械传动装 置和机械控制装置，以简化结构， 增强控制灵活性
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
用电子装置完全代替原来执行信息 处理功能的机构，即减化了结构， 又极大地丰富了信息传输内容，提 高了速度。
第一节 机电一体化的定义
传统机械：主要以力学为理论基础，以 经验为实践基础；
现代机械：以力学、电子学、计算机学、 控制论、信息论等为理论基础，以经验、 机、电、计算机、传感与测试等技术为 实践基础。
机械：强度高、输出功率大、承载大载 荷；实现微小复杂运动难。
电子：可实现复杂的检测和控制；但无 法实现重载运动。
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
机电一体化产品的优越性
使用安全性和可靠性提高 生产能力和工作质量提高 调整和维护方便，使用性能改善 具有复合功能，适用面广 改善劳动条件，有利于自动化生产 节约能源，减少耗材
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
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第三节 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测单元
对系统运行过程中所需要的本身和外界 环境的各种参数及状态进行检测，并 转换成可识别信号，传输到控制信息 处理单元，经过分析、处理产生相应 的控制信息。
对其要求是体积小、便于安装与连接、 检测精度高、抗干扰性强
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
整体设计法
这种方法主要用于全新产品和系统 的开发。在设计时完全从系统的整 体目标考虑各子系统的设计，所以 接口简单，甚至可能互融一体。
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
组合法
这种方法就是选用各种标准模块， 像积木那样组合成各种机电一体化 系统。
现代机械的机电一体化目标
提高精度
增强功能
提高生产效率
节约能源，降低能耗
提高安全性、可靠性
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
改善操作性和实用性 减轻劳动强度，改善劳动条件 简化结构，减轻重量 降低价格 增强柔性应用功能
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法