机电一体化设计基础

产品技术附加值与技术构成
机电一体化技术的突出特点在于它在机械产品中 注入了过去所没有的新技术，把电子器件的信息处理 和自动控制等功能“揉和”到机械装置中去，从而获 得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能和效果。 其技术附加值随机电结合程度的加深而提高。其中产 品技术附加值与技术构成比例的发展情况如图1-1。
3．检测与传感装置 包括各种传感器及其信号 检测路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进 行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功 能。 4．控制与信息处理装置 主要是指由计算机及 其相应硬、软件所构成的控制系统。 5．执行机构 包括机械传动与操作机构，在控 制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 是机电一体化产品中最重要的组成要素之一。 其中，机电一体化产品五大要素及功能如图1-2 所示。
三、检测与传感技术
检测与传感技术的研究对象是传感器及其信号检测 装置。机电一体化产品中，传感器作为感受器官，将各 种内、外部信息通过相应的信号检测装置反馈给控制及 信息处理装置。因此检测与传感是实现自动控制的关键 环节。 四、自动控制技术 自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制 系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到 实践的整个过程。自动控制技术的难点在于自动控制理 论的工程化与实用化。
五、伺服驱动技术 伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动 装置。执行元件有电动、气动、液压等多种类型，因此 伺服驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产 品的动态性能、稳态精度、控制质量等具有决定性的影 响。 六、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，将系统总体分解成相互有机联系的若干 功能单元，然后再把功功能和技术方案组合成方案组进 行分析、评价和优选的综合应用技术。 返回第一章目录
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第五节 机电一体化共性关键技术
一、机械技术 机械技术是机电一体化的基础。机电一体化产品 中的主功能和构造功能，它主要是以机械技术为主实现 的。 二、计算机与信息处理技术 实现信息处理的主要工具是计算机。计算机技术包 括计算机硬件技术和软件技术、网络与通信技术、数据 库技术等。在机电一体化产品中，计算机与信息处理装 置指挥整个产品的运行。计算机应用及信息处理技术已 成为促进机电一体化技术和产品发展的最活跃的因素。
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第二节 机电一体化发展概况
机电一体化也经历了较长期的自然产生和发展过程。 直到70年代初，日本人对机电一体化的长期实践和最 新应用成果加以系统地概括和总结，才形成一个比较 完整的机电一体化概念。目前，机电一体化产品已经 渗透到国民经济和日常工作、生活的各个领域。 我国对机电一体化的研究虽起步较晚，80年代以 来，制订了一系列有利于机电一体化发展的政策法规， 确定了数控机床、工业自动化控制仪表、工业机器人、 汽车电子化等15个优先发展领域及6项共性关键技术 的研究方向和课题。 机电一体化是科学技术发展的必然趋势，并将成 为21世纪的主流技术之一。 返回第一章目录
高等学校教材
机电一体化技术
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 试题1 试题2 概论 机械系统和电子技术 伺服驱动技术 传感器检测技术 微机自动控 第三节 第四节 第五节 第六节
概论
机电一体化基本概念 机电一体化发展概况 机电一体化产品的构成 机电一体化产品的分类 机电一体化共性关键技术 机电一体化设计及其工程路线 本章小结 返回目录
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第四节 机电一体化产品的分类
机电一体化产品可划分为功能附加型、功能替代 型和机电融合型三类。 1．功能附加型产品：主要特征是在原有机械产 品基础上，采用微电子技术，使产品功能增加和增强， 性能得到适当的提高。经济型数控机床、电子秤、数 显量具、全自动洗衣机等都属于这一类机电一体化产 品。 2．功能替代型产品：主要特征是采用电子技术 及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能 或主功能，使产品结构简化，性能提高。柔性增加， 如电子缝纫机、自动照相机等用微电于装置取代了原 来复杂的机械控制机构；线切割加工机床、激光手术 器等则用因微电子技术的应用而产生的新功能，取代 了原来机械的主功能。
• 机电一体化技术与其他技术的区别 • 1. 机电一体化技术与传统机电技术 的区别
• 传统机电技术的操作控制主要通过具有 电磁特性的各种电器来实现,如继电器、接 触器等,在设计中不考虑或很少考虑彼此间 的内在联系； 机械本体和电气驱动界限分 明 , 整个装置是刚性的 , 不涉及软件和计算 机控制。机电一体化技术以计算机为控制 中心,在设计过程中强调机械部件和电器部 件间的相互作用和影响,整个装置在计算机 控制下具有一定的智能性。
3．机电融合型产品：主要特征是根据产品的功 能和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特 定用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等 功能，因而使产品结构更加紧凑、设计更灵活、成本 进一步降低。传真机、复印机、摄象机、磁盘驱动器、 CNC数控机床等都是这一类机电一体产品。 其中，机电一体化产品分类概况表1-1
第一节
机电一体化基本概念
机电一体化是随着生产和技术的发展，在以机械、 电子技术为主的多门技术学科相互渗透、相互结合过 程中逐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。 机电一体化是一种崭新的学术思想，它除了强调 机与电的有机结合，还具有更深刻、更广泛的涵义。 按照机电一体化思想，凡是由各种现代高新技术与机 械和电子技术相互结合而成的各种技术，产品(或系 统)都属于机电一体化范畴。 机电一体化是一个综合的概念，包含了技术和产 品两方面内容。
第三节 机电一体化发展概况
机电一体化产品由下述五个基本要素构成：
1．机械本体 包括机身、框架机械联接等在内 的产品支持结构属于基础部分，实现产品的构造功能。 2．动力源 向系统提供能量，并将输入的能量 转换成需要的形式，实现动力功能。 3．检测与传感装置 包括各种传感器及其信号 检测路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进 行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功 能。