典型的机电一体化系统解析
机电一体化系统概述
机电一体化系统概述机电一体化系统（Mechatronics System）是指将机械工程、电子工程和控制工程有机结合的一种综合性系统。
它融合了机械结构、传感器、执行器、电机、电子元件、控制系统和计算机等多种技术手段，实现了机械运动、能量转换和信息处理的一种智能化系统。
机电一体化系统的应用领域非常广泛，如机械制造、自动化生产线、汽车工业、航天航空、能源设备等。
机电一体化系统的组成包括多个子系统，如机械结构子系统、电子子系统、能源子系统和控制子系统等。
机械结构子系统主要由机械传动装置、机构部件和传感器等组成，它们协同工作，通过运动变换和能量转换实现特定的机械功能。
电子子系统则负责信号的采集、处理和控制执行器的工作，例如传感器可以感知环境信息，电机可以驱动机械运动。
能源子系统则是为整个系统提供能量，例如电源、电池或气压等。
控制子系统是机电一体化系统的“大脑”，通过对信号的处理和控制算法的实现，实现系统的自动化和智能化。
机电一体化系统的设计和开发需要考虑多种因素。
首先，需要对系统所应用的工作环境进行充分的分析和调研，包括温度、湿度、振动、噪声等，以便选择合适的机械结构和电子元件。
其次，需要对系统的功能要求进行明确，包括速度、精度、负载承载能力等。
此外，还需要对系统的可靠性、可维护性和安全性等进行全面的考虑。
机电一体化系统的应用领域非常广泛。
在机械制造领域，它可以用于自动化生产线的搬运、组装和装配等工作，提高生产效率和质量。
在汽车工业中，机电一体化系统可以实现汽车的自动驾驶和智能控制，提高行车安全性和舒适性。
在航天航空领域，机电一体化系统可以用于飞行器的导航、定位和控制，实现飞行器的自主飞行。
在能源设备领域，机电一体化系统可以用于风力发电、太阳能发电和水力发电等，提高能源利用效率和环境保护。
总之，机电一体化系统是一种综合性的系统，将机械工程、电子工程和控制工程有机结合，实现了机械运动、能量转换和信息处理的一种智能化系统。
机电一体化系统设计典型实例
1
优势
提高劳动效率，降低成本，增强品质和可靠性，利于维护和管理，并且有一定的 生态效益。
2
挑战
需要协调多个领域的专业技能和信息，需要对未来市场趋势和新技术有敏锐的洞 察力。
结论和总结
未来趋势
随着城市化进程加速，智慧城市崛起，机电一体 化技术将发挥更加重要的作用。
应用广泛
除了上述提到的几个行业，机电一体化技术还可 以广泛应用于医疗、农业、能源等领域。
利用机器视觉技术和高精度 地图，实现自动驾驶，减少 人为事故，提高交通规划的 效率。
智能设施
借助物联网技术和现代传感 器，交通设施变得更加智能 化，如自动收费、智慧路灯、 快速充电等。
流量管理
交通监测和分析系统可以帮 助城市管理者更好地解决交 通拥堵、路况状况和安全问 题。
机电一体化系统设计的优势和挑战
典型实例1：自动化生产线
质量控制
为了生产一致的高质量产品，生产线上使用了 各种传感器、机器视觉技术，以及即时数据处 理软件。
智能机械
生产线使用了各类高效率的机械装备，如机器 人和自动化部件来执行重复性工作。
实时监控
使用先进仪表和监控系统来跟生产量、质量， 及时发现和解决问题。
典型实例2：智能家居系统
提高质量
优秀的系统设计可以增加 可靠性和一致性，减少错 误率，提高产品质量。
机电一体化系统设计的基本原则
1
综合考虑
根据具体需求和环境条件，综合考虑
高效稳定
2
机械、电气、控制等因素。
设计系统要注重功能稳定性，保证机
电作用的高效协同。
3
安全实用
系统设计要符合安全要求，具有便于 维修、保养和更新升级的特点。
第9章 典型机电一体化系统简介
纸币机构简图
返回本章目录
13
结束放映
返回
（3） 印字机构 印字机构的简图如图9-8用于印字机构的辊筒票纸有两种尺寸。一种是以 车票的短边宽度卷成辊状的，使用这种车票纸的印字机构称为纵切式。另一 种是以车票的长边宽度卷成辊状的，这称为横切式。纵切式从长边切断，横 切式从短边切断来完成车票的尺寸。 售票机用印字方法目前以热印式(即热敏点直接印字方式)为主，其特点 是：①不使用墨水，故不会脏手；②印刷文字全部可以用软件(程序)处理， 故能任意改变印字内容；③不需补充油墨，可用开关操作来变更日期(年、月、 日)，故操作方便、安装简单；④不需要存放印版的空间，印刷机构可装小盒 子中，并可印出多种车票； ⑤因没有印版选择的打印机构，因此可无噪声地 进行印刷。因为发行的每张车票不同，故 需要对每次印字内容进行编辑。这种编辑 全部由CPU处理，印刷内容分下面三部分： ①车票发售名的部分；②车票编号、年、 月、日等按规定改变的部分；③车票金额 每次发售都可任意选择的部分。 近年来又研究出各种自动售票机，并 且随着机电一体化的发展，将继续朝着操 作简便、购买速度快、省能、超省力(无 人售票车站)型的售票机方向发展。
返回本章目录
5
结束放映
返回
1.中央计算机系统（CCS）
该系统由一组计算机组成几个服务器和几个工作站,共同完成服务与系 统的运营管理。系统包括中央主机（数据服务器）、通信服务器、远程拨号 服务器、中央工作站（监控、系统设置、数据库、网管工作站等），其主要 功能:①收集及保存车站计算机上传的各类相关票务、账务、客流、车站设 备运行状态等数据；②监视和控制所有车站的运行状态，并下达给车站计算 机和车站设备；③设置系统运营参数及系统运行模式，并下达给车站计算机 和车站设备；④按照设定的日期（日、月、季、年）处理和统计收集到的各 类数据，生成相应的各类报表并打印；⑤时钟同步等。
机电一体化系统分析
机电一体化系统分析班级：姓名：学号：随着城市建设的不断发展,高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。
电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。
电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的,电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的,因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。
从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。
国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活,抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器来实现。
电梯是将机械原理应用、电气技术、电力电子技术、电机与拖动理论、微处理器技术、自动控制理论、电力拖动自动控制系统、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备,它是建筑物中的永久性垂直交通工具。
为满足和提高人们的生活质量，电梯的智能化、自动化技术迅速发展。
特别是随着计算机网络技术、微电子和电力电子技术的飞速发展，现代电梯的技术含量日益提高。
在改善电梯性能的同时，对电梯的设计、管理和维护人员提出了更高的要求.电梯的基本结构电梯是机与电紧密结合的复杂产品，是垂直交通运输工具中使用最普遍的一种电梯.电梯的基本组成包括机械部份和电气部份，结构包括四大空间（机房部分、井道和底坑部分、围壁部分和层站部分)和八大系统（曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统）。
电梯基本结构如图1所示。
1、机房部分机房用来安装曳引机、电控屏、限速器等。
机电一体化系统组成原理及架构的分析
机电一体化系统组成原理及架构的分析摘要:现在我国科学技术的发展速度越来越快，机电一体化的概念也在不断推广，其实每个机电一体化产品本身就是一个机电一体化系统，集合了电子元件和机械元件的一个符合系统，同时随着信息技术的普及，很多机电一体化产品也开始运用数据库技术。
机电一体化系统融合了多种技术，来实现整个系统的最优化，给人们的使用带来便利，可以说现在机电一体化系统的概念已经拓展到了全部自动化生产设备。
关键词:机电一体化；组成原理；架构机电一体化技术系统主要包括机械主体、传感器设备以及信息处理设备和执行机构等等，而较为高级的机电一体化系统不仅有硬件，也具备了可以实现各种硬件难以实现的功能的软件系统，这可以大大拓展设备的用途。
常见的机电一体化系统包括加工车床、工业机器人等等，机械电子技术除了就可以同于设备和生产技术的改造，同时也有助于柔性系统的制造和开发，例如工厂和办公自动化等等，这些都是其在未来应用的主要发展方向。
一、机电一体化系统的技术构成（一）自动控制技术自动控制技术的范围是非常广泛的，在控制理论的指导之下，对系统进行设计，同时也据此开展后续的系统仿真和现场调试，而控制技术包括了高精度定位的控制和速度的控制以及系统的自诊断和补偿等等。
（二）计算机技术计算机和信息技术在系统当中起到的作用例如信息的存取和交换以及决策、人工智能技术和神经网络技术，所以在未来，其应用也会越来越广泛，功能也会越来越丰富。
（三）机械技术机械技术在整个机电一体化技术当中处于基础地位，机械技术其主要着眼于如何实现机电一体化技术的适应程度，满足其高新技术的应用要求，并且简化结构、减轻重量、提高设备精度和性能，以及提高相关部位的坚固性。
对于机电一体化系统的制造来说，原有的机械理论仍然是非常重要的，同时借助于计算机技和人工智能系统等等就可以形成新的机械制造技术，进而形成新的机电一体化系统。
（四）系统技术从整体的概念组织对各种先关技术的应用，就叫系统技术，系统技术从全局的角度作为出发点，将总体进行分解，形成一个相互关联的功能单元，其中接口技术是其关键点，其可以实现将各部分都进行有效连接，保证功能的适配。
全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计详解
全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计详解一、引言本文档详细介绍了全自动波轮洗衣机机电一体化系统的设计。
通过简洁的语言，避免法律纠纷和复杂性，旨在让读者了解系统设计的基本原理和实施方法。
二、系统设计概述全自动波轮洗衣机机电一体化系统设计的目标是实现洗衣机的全自动化操作，提供用户友好的界面和高效的洗衣功能。
系统主要包括以下几个方面的设计：1. 控制系统设计控制系统是全自动洗衣机的核心，负责控制各个部件的运行和协调。
设计中需要考虑洗衣机的各种运行模式，如洗涤、漂洗、脱水等，并确保各个模式之间的切换顺畅和准确。
2. 传感器设计传感器是感知洗衣机内部状态的关键组件，包括水位传感器、温度传感器、转速传感器等。
传感器的设计需要考虑精度和可靠性，以确保洗衣机在各种工作条件下能够准确感知和响应。
3. 电机驱动设计电机驱动是控制洗衣机运转的重要部分。
设计中需要考虑电机的功率和效率，以及驱动电路的设计和保护措施，确保洗衣机能够稳定可靠地运行。
4. 用户界面设计用户界面是用户与洗衣机交互的重要途径。
设计中需要考虑界面的直观性和易用性，提供清晰的操作指引和显示功能，以便用户能够方便地使用洗衣机。
5. 安全性设计洗衣机是家庭电器，安全性设计是至关重要的。
设计中需要考虑电路的绝缘和保护措施，防止漏电和其他安全事故的发生。
三、系统设计实施方法为了实现全自动波轮洗衣机机电一体化系统的设计，可以采用以下实施方法：1. 确定需求：明确洗衣机的功能要求和用户界面的设计要求，为系统设计提供准确的目标。
2. 系统分析：对洗衣机的各个部件进行分析，确定所需的传感器、电机和控制器等关键组件。
3. 系统集成：将各个组件进行集成，设计合适的电路和接口，确保各个部件能够协调工作。
4. 测试验证：对系统进行全面的测试和验证，确保其功能和性能符合设计要求。
5. 优化改进：根据测试结果和用户反馈，对系统进行优化改进，提高其稳定性和用户体验。
四、结论本文档详细介绍了全自动波轮洗衣机机电一体化系统的设计原理和实施方法。
机电一体化系统设计专题：全自动波轮洗衣机案例分析
机电一体化系统设计专题：全自动波轮洗衣机案例分析1. 案例背景本案例分析旨在探讨机电一体化系统设计在全自动波轮洗衣机中的应用。
全自动波轮洗衣机是一种主要通过机电一体化系统实现洗涤、漂洗、脱水等功能的家电产品。
2. 系统设计原理全自动波轮洗衣机的机电一体化系统设计主要基于以下原理：- 传感器：通过安装在洗衣机中的传感器，实时感知洗涤过程中的各种参数，如水位、温度、转速等，从而调整系统的运行状态。
- 控制模块：洗衣机内部的控制模块根据传感器的反馈数据，控制电机、阀门、泵等装置的运行，实现不同洗涤阶段的自动切换。
- 电机：洗衣机内部的电机主要驱动波轮的旋转，实现洗涤和脱水功能。
- 水系统：机电一体化系统中的水系统包括水泵、水位传感器和阀门等，用于调节洗衣机内部的水位和水温，以及实现洗涤和漂洗功能。
- 漂洗和脱水系统：通过控制水泵和电机的运行，实现洗衣机的漂洗和脱水功能。
3. 设计优势机电一体化系统设计在全自动波轮洗衣机中具有以下优势：- 自动化程度高：通过传感器和控制模块的配合，实现全自动洗涤过程，减少用户操作的复杂性。
- 精确控制：传感器可以实时感知洗衣机内部的各种参数，控制模块可以根据这些数据进行精确的控制，提高洗涤效果。
- 节能环保：通过精确控制水位、水温和转速等参数，洗涤过程更加高效，节约水电资源，减少环境污染。
- 故障自诊断：机电一体化系统设计还可以通过传感器和控制模块的配合，实现故障自诊断功能，减少维修和维护成本。
4. 案例分析以某款全自动波轮洗衣机为例，其机电一体化系统设计实现了以下功能：- 洗涤过程中，通过水位传感器感知水位，控制水泵的运行，保持适当的水位；- 根据用户设定的洗涤程序，控制电机的转速，实现不同洗涤阶段的切换；- 通过温度传感器感知水温，调节热水和冷水的进水量，控制洗涤温度；- 在漂洗和脱水阶段，控制水泵的运行，实现漂洗和脱水功能。
5. 总结机电一体化系统设计在全自动波轮洗衣机中发挥了重要作用。
浅析机电一体化系统在机械工程中的实际应用
浅析机电一体化系统在机械工程中的实际应用机电一体化系统是指将电气控制和机械传动有机地结合在一起，构成具有一定功能的新型系统。
在机械工程领域，机电一体化系统已经得到了广泛的应用，为生产制造领域带来了革命性的变革。
本文将从机电一体化系统的定义和特点出发，深入浅出地分析其在机械工程中的实际应用。
一、机电一体化系统的定义和特点机电一体化系统是一种融合了机械、电子、控制和信息技术的新型系统。
通常由电气控制系统、传感器、执行机构、人机界面等组成，通过对传感器采集的信号进行分析处理，实现对机械装置的控制和调节。
机电一体化系统的特点主要包括以下几个方面：1. 综合性：机电一体化系统集成了机械、电气和计算机技术，可以实现多种功能的综合应用，广泛适用于各种机械设备和工艺流程。
2. 灵活性：机电一体化系统可以根据需求对机械装置进行灵活的控制和调整，大大提高了生产制造过程的灵活性和适应性。
3. 智能化：机电一体化系统具有较强的智能化水平，能够实现自动化控制、远程监测和智能诊断等功能，大大提高了生产效率和质量。
4. 高效性：机电一体化系统采用先进的控制和传感技术，能够快速响应和准确控制机械装置，提高了生产效率和能源利用率。
二、机电一体化系统在机械工程中的实际应用1. 数控机床数控机床是机电一体化系统在机械工程中的典型应用之一。
数控机床通过将电气控制系统与机械传动系统有机地结合在一起，实现对机床工作过程的自动化控制，大大提高了加工精度和生产效率。
数控机床还具有灵活性高、适应性强、操作简便等特点，广泛应用于各种数控加工领域。
2. 自动化生产线机电一体化系统在自动化生产线中的应用也非常广泛。
通过对传感器采集的信号进行实时监测和分析，机电一体化系统可以实现对生产线上各种设备和工艺过程的自动化控制和调节，大大提高了生产效率和产品质量。
机电一体化系统还可以实现智能化诊断和远程监测，提高了生产管理的水平和效率。
3. 工业机器人工业机器人是机械工程领域中另一个重要的应用领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、 工业机器人系统结构
六自由度工业机器人的系统结构
工业机器人系统的组成 1—机座 2—控制装置 3—操作机
工业机器人的组成
三、工业机器人的分类
按机械结构和代表性的自由度构成可分成五种： ① 圆柱坐标型机器人； ② 球坐标型机器人； ③ 直角坐标型机器人； ④ 关节型机器人； ⑤ 并联机器人。 按用途和作业类别分： 焊接机器人、冲压机器人、浇注机器人、搬运机 械器人、装配机器人、喷漆机器人、切削机器 人、检测机器人、采掘机器人、水下机器人
9.1 CNC机床
零 件 图 纸
数 控 程 序 编 制
机床本体
数 控 介 质
数 控 装 置
伺 服 机 构
执 行 元 件
执 行 机 构
零 件 成 品
位置检测装置
图9-l CNC机床加工过程原理
CNC(或加工中心)加工工艺过程
9.2 机械加工中心
1-X轴的直流伺服电动机；2-换刀机械手；3-数控柜；4-盘式刀库；5-主轴箱；6机床操作面板；7-驱动电源柜；8-工作台；9-滑座；10-床身
二、工业机器人的手腕
手腕是联接手臂和末端执行器的部件。 功能是实现末端件在作业空间的三个姿态坐 标，即实现三个旋转自由度。 如图所示:回转运动（θ ）、左右摆动（ φ ） 和俯仰运动（ β ）
手腕的自由度 1——手臂 2——机械接口
1. 用摆动液压马达驱动实现回转运动的手腕结构
夹持动作由活塞完成，一个自由度
液压驱动圆柱坐标型机器人手臂 1——活塞杆 2——液压缸 3——手臂端部 4——手臂支架 5——导轨 6——中间 支架 7、9——齿轮 8——挡块 10——行程开关 11——摆动液压马达
2. 电动机驱动机械传动圆柱座标机器人手臂
其手臂的伸缩和回转运动都是采用双圆柱导轨导向 和直流伺服驱动滚珠丝杠来实现直线移动
图9-3 JCS-018A立式加工中心
加工中心的技术发展方向 ： ⑴ 高精、高速、高效的加工 ⑵ 高可靠性 ⑶ 加强标准化和开放性 ⑷ 网络数控 ⑸ 智能化
9.3
工业机器人
一、工业机器人概述 机器人：模仿人的机器 工业机器人：用于生产的机器人 诞生于20世纪60年代 工作原理：通过机器人操作机上各构件的运动， 自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。
5、 三 转 轴 手 腕 结 构
三轴承手腕 a)手腕装配结构图 b)手腕传动结构简图 1、2、3—电动机 4、5、6—空心传动轴 7、8、9、11、13、14—齿轮 10—壳体 12—机械接口法兰
三、工业机器人的末端执行器
根据其结构和用途的不同，可以分为机械式夹持 器、吸附式末端执行器和专用工具（如焊枪、喷 嘴、电磨头等）。 （一）机械式夹持器的结构 机械式夹持器多为双指爪式，其手指的运动为平 移或回转（单点支承或双点支承）
GMF M——100型机器人手臂
3. PUMA机器人手臂的结构
PUMA机器人手臂的结构 a)大臂驱动机构 b)小臂驱动机构 1、10——大臂 2、3、5、6、8、9、14、15——齿轮 4、13、16——偏心套 7、 11——驱动电动机 12——驱动轴 17——小臂 18——机座
PUMA机器人机座的结构 1、3、4、5——齿轮 2——偏心套 6——伺服电动机
人
直角坐标型机器人
关节型型机器人
仿人关节型机器人
平行四边形连杆关节型机器人
SCARA型机器人
并联机器人
（a）关节型
（b）球坐标型
（c）圆柱坐标型
（d）直角坐标型
工业机器人的坐标系
（a） PUMA机器人的坐标系 （a）基准装填 （b）坐标系
（b）
四、工业机器人的主要技术参数
三自由度机械传动手腕 1、2、3、4、5、6、7、11、12、13、14、15—齿轮 8—手爪 9、10、16—壳体
4.偏置三自 由度机械传 动手腕机构 回转运动θ 俯仰运动φ 偏摆运动β
偏置三自由度机械传动手腕 a)装置外观图 b)传动机构简图
1、2、3、4、7、9—齿轮 5—机械接口 法兰盘 6—壳体 8—手腕架
额定负载：如抓取力、切削力 额定速度：机器人在额定负载、匀速运动过 程中，机械接口中心的最大速度。 自由度 一般具有四~六个自由度 程序编制与存储容量
在选用机器人时还应首先考虑其用途
机器人的工作空间
五、工业机器人的控制
机器人控制的基本原理 要使机器人按照人们的要求去完成特定的作业，需要 做下述几件事情： ① 告诉机器人要做什么； ② 机器人接受命令，并形成作业的控制策略； ③ 去完成作业； ④ 保证正确完成作业，并通报作业已完成。
第九章
典型的机电一体化系统
机电一体化产品种类繁多，按产品的功能划分为以下几类: ⑴ 数控机械类 数控机床、工业机器人。其特点为执行 机构是机械装置。 ⑵ 电子设备类 线切割加工机床、超声波缝纫机。其特 点为执行机构是电子装置。 ⑶ 机电结合类 自动探伤机、CT扫描仪、自动售货机等。 其特点为执行机构是机械和电子装置的有机结合。 ⑷ 电液伺服类 液压伺服马达。其特点为执行机构是液 压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。 ⑸ 信息控制类 复印机、传真机等办公自动化设备。主 要特点为执行机构的动作完全由所接收的信息类控制。
示教
控制计算机
伺服驱动
传感器
机器人控制基本原理框图
六、工业机器人的机械结构
工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、 手腕、末端执行器和移动装置组成。移动装置只 有在工作空间很大时才有。 一、工业机器人的手臂和机座 1. 液压驱动圆柱坐标型机器人手臂结构 具有手臂伸缩、回转和升降三个运动（自由度）
如图所示：手臂伸缩运动由液压缸2驱动，手臂 回转运动采用摆动液压马达11驱动，在中间机座 6的下面配置有升降液压缸
摆动液压马达驱动的手腕
2. 具有两个自由度的机械手传动手腕结构
手腕的回转运动θ ＝ θ
1
±θ 2 ，俯仰摆动β
两自由度机械传动手腕 1、2、3、12、13—轴承 4、5—链轮 6、7—链条 8—手腕壳体 9、 11—锥齿轮 10、14—轴 15—机械接口法兰盘
3. 具有三个自由度的机械手腕结构 手爪回转n7, 手腕偏摆n10=nT, 手腕俯仰n9