机电一体化基本概念讲解共38页
合集下载
机电一体化 完整ppt课件
2.机电技术完全融合形成新型机电一体化产品
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
精选PPT课件
7
C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
精选PPT课件
8
精选PPT课件
9
效益分析
精选PPT课件
10
第二节 机电一体化构成要素件
11
精选PPT课件
12
精选PPT课件
13
精选PPT课件
14
二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
精选PPT课件
37
(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
精选PPT课件
7
C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
精选PPT课件
8
精选PPT课件
9
效益分析
精选PPT课件
10
第二节 机电一体化构成要素件
11
精选PPT课件
12
精选PPT课件
13
精选PPT课件
14
二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
精选PPT课件
37
(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。
《机电一体化》课件
传感器技术
传感器原理与特性
介绍常见传感器的原理、特性 及应用范围。
传感器信号处理
研究如何将传感器信号转换为 可处理的信息。
智能传感器与MEMS技术
介绍智能传感器和MEMS技术 的最新发展。
传感器在机电一体化中的 应用实例
结合实际案例，介绍传感器在 机电一体化系统中的应用。
03
机电一体化系统设计
系统设计方法
02
机电一体化技术基础
机械技术
机械系统设计
研究如何根据功能需求，设计 出合理的机械结构、传动方式
和机构。
材料力学
研究材料的力学性能，为机械 设计提供材料依据。
制造工艺
涉及机械零件的加工、装配和 检测，确保机械系统的制造精 度。
机械振动与噪声控制
研究如何减小机械系统运行中 的振动和噪声。
电子技术
智能化
机电一体化设备能够根据预设程序或外部信号进 行自主决策和控制。
跨学科性
机电一体化涉及到多个学科领域，需要多方面的 知识和技能。
高效化
机电一体化技术的应用能够提高生产效率、降低 能耗和减少人力成本。
机电一体化的应用领域
工业自动化
在制造业中，机电一体化设备能够实现自动 化生产线、机器人焊接、智能仓储等。
工业机器人的应用范围非常广泛，包括焊接、 装配、搬运、喷涂等领域。
自动化生产线
自动化生产线是将多个机电一体化产品集成在一起，实现生产过程的自动化和智能 化。
自动化生产线通常由输送带、提升机、分拣机、检测设备等组成，其中输送带是主 线，负责将工件从一个工序传输到下一个工序。
自动化生产线的应用范围非常广泛，包括食品、饮料、制药、电子等制造业领域。
1.1 机电一体化的定义
脚踏式自行车 电瓶车 装有微型计算机 的电视机 装有微型计算机 的电饭煲 脚踏式缝纫机 单片机控制的缝 纫机
第一章 机电一体化的基本概念
思考题：
机电一体化的涵义？ 机电一体化的要素？ 生活中机电一体化产品举例？
第一章 机电一体化的基本概念
第一章 机电一体化的基本概念
焊接机器人 搬运机器人 电子行业点胶机器人
第一章 机电一体化的基本概念
典型的机电一体化系统——汽车
汽车防些是机电一体化产品？说出你的理解，同时 记住你的答案。
机械表 电子表 数控机床 机器人 洗衣机 CT扫描诊断仪 自动售货机 电报机 自动对焦照相机
机电一体化不是机械技术和 电子技术简单的叠加，而是将电 子设备的信息处理功能和控制功 能“揉合”到机械装置中去，从 而达到扬长避短、互为补充的目 的，使机电一体化产品更具有系 统性、完整性和科学性。 机电一体化最本质的特征仍 然是机械系统，其最主要功能仍 然是进行机械能和其他形式的能 的互换。
机 械 学
脚踏式自行车 电瓶车 装有微型计算机 的电视机 装有微型计算机 的电饭煲 脚踏式缝纫机 单片机控制的缝 纫机
第一章 机电一体化的基本概念
机电一体化是？
机械设备 电子设备 控制设备 信息设备 传感器设备 还是......
第一章 机电一体化的基本概念
机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功 能和控制功能上引进微电子技术并将机械装置和电子设 备以及相关软件有机结合而形成的系统总成。
动力 装置
动力
内脏
传感检 测装置
信息处 理装置
驱动 装置
检测
控制
驱动
感官
头脑
肌肉
机械 装置
本体
《机电一体化》课件
空控制系统等。
计算机技术基础
计算机技术概述
介绍计算机技术的基本概念、发展历程 和应用领域。
计算机组成结构
介绍计算机的基本组成结构和工作原理 ，如CPU、内存、外存等。
计算机软件基础
介绍计算机软件的基本概念和应用领域 ，如操作系统、数据库、编程语言等。
计算机网络基础
介绍计算机网络的基本原理和应用领域 ，如互联网、局域网等。
建立行业标准与规范
政府应制定和完善机电一体化行业的 标准和规范，促进产业的健康发展。
培养专业人才
高校和企业应注重机电一体化人才的 培养，为行业发展提供人才支持。
加强国际合作与交流
企业应积极参与国际合作与交流，引 进国外先进技术和管理经验，提高自 身竞争力。
THANKS
数控技术是一种数字化控 制技术，通过计算机编程 实现对机床等设备的精确 控制。
应用领域
数控技术在机械制造、航 空航天、汽车制造等领域 广泛应用，提高了加工精 度和生产效率。
技术特点
数控技术具有高精度、高 效率、高柔性等特点，能 够满足复杂零件的加工需 求。
工业机器人及应用
工业机器人
工业机器人是一种自动化 设备，能够代替人工完成 危险、繁重、重复的工作 。
智能制造系统具有信息化、自动化、 智能化等特点，能够大幅提高生产效 率和产品质量。
应用领域
智能制造系统在机械制造、航空航天 、汽车制造等领域广泛应用，提高了 生产效率和产品质量。
05
机电一体化的未来发展
机电一体化技术的发展趋势
智能化
模块化与集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展 ，机电一体化产品将更加智能化，能够自 主完成更复杂的操作和任务。
详细设计
计算机技术基础
计算机技术概述
介绍计算机技术的基本概念、发展历程 和应用领域。
计算机组成结构
介绍计算机的基本组成结构和工作原理 ，如CPU、内存、外存等。
计算机软件基础
介绍计算机软件的基本概念和应用领域 ，如操作系统、数据库、编程语言等。
计算机网络基础
介绍计算机网络的基本原理和应用领域 ，如互联网、局域网等。
建立行业标准与规范
政府应制定和完善机电一体化行业的 标准和规范，促进产业的健康发展。
培养专业人才
高校和企业应注重机电一体化人才的 培养，为行业发展提供人才支持。
加强国际合作与交流
企业应积极参与国际合作与交流，引 进国外先进技术和管理经验，提高自 身竞争力。
THANKS
数控技术是一种数字化控 制技术，通过计算机编程 实现对机床等设备的精确 控制。
应用领域
数控技术在机械制造、航 空航天、汽车制造等领域 广泛应用，提高了加工精 度和生产效率。
技术特点
数控技术具有高精度、高 效率、高柔性等特点，能 够满足复杂零件的加工需 求。
工业机器人及应用
工业机器人
工业机器人是一种自动化 设备，能够代替人工完成 危险、繁重、重复的工作 。
智能制造系统具有信息化、自动化、 智能化等特点，能够大幅提高生产效 率和产品质量。
应用领域
智能制造系统在机械制造、航空航天 、汽车制造等领域广泛应用，提高了 生产效率和产品质量。
05
机电一体化的未来发展
机电一体化技术的发展趋势
智能化
模块化与集成化
随着人工智能和机器学习技术的不断发展 ，机电一体化产品将更加智能化，能够自 主完成更复杂的操作和任务。
详细设计
机电一体化知识点
1、机电一体化的概念：机电一体化又称机械电子学，它是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最优化而建立起来的一门的科学技术。
机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化系统两方面的内容。
典型的机电一体化系统有数控机床、工业机器人、汽车等。
2、机和电的关系：在机电一体化系统中，“机”指机械部分，包括结构、执行机构、传感器机构等。
“电”指电子部分，包括控制电路和电气连线等。
二者关系是，“机”是基础，“电”是核心。
机电系统在电的控制下，协调各机械部件(传感器、电机、结构等)完成各种指令及功能。
3、机电一体化的范畴：凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形成的各种技术、产品以及系统都属于机电一体化的范畴4、机电一体化的发展趋势：1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展。
2）功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。
3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。
系统结构采用采用开放式和模式化的总线结构，并具有强大的通讯功能，如RS232、RS485、CAN等。
4）机电一体化单元向模块化方向发展，利用标准模块解决系统集成中的不匹配、不兼容问题。
5）机电一体化产品向网络化方向发展，基于网络的各种远程控制和监视意义重大。
6、机电一体技术的主要特征1）整体结构最优化。
在设计机电一体化系统时，综合运用机械、电子、硬件、软件等各种知识和理论，实现系统优化。
2）系统控制智能化。
机电一体化系统具有自动控制、自动检测、自动信息处理、自动诊断、自动记录、自动显示等功能。
3）操作性能柔性化。
通过软件和程序实现对系统机构的控制和协调。
操作流程通过软件设定，灵活、方便。
7、机电一体化的目的功能：任何一种机电一体化产品或系统都是为满足人们某种需要而开发生产的，都具有相应的目的功能。
概括起来必须具有三大目的功能：1）变换(加工、处理)功能；2）传递(移动、输送)功能；3）存储(保存、记录)功能。
01机电一体化基本概念
突出体现：
1）当产品的某一功能单靠某一种技术无法实现时， 必须进行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体 化设计； 2）当产品的某一功能有多种可行的技术方案时， 必须应用机电 一体化技术对 各种技术方案 进行分析和评 价。
电 脑 绣 花 机
3．机电一体化的特点和范畴（1）
（1)特点 从机电一体化的定义和技术体系可以看出如下特点： 1）机电 有机结合 机电一体化是机械技术和电子技术有机结合的的高级技术。 例如：
机器的精密定位
传统机械技术————通过提高齿轮和丝杆螺母等穿传动机 构的加工和安装精度实现，定位精度受机械传动精度限制 机电一体化————用传感器实时地对定位误差进行检测， 把误差信号反馈给具有误差处理能力的控制器，利用控制手 段对定位误差进行修正和补偿，达到提高精度。
3．机电一体化的特点和范畴（2）
3．机电一体化的特点和范畴（3）
3） 系统工程的方法
系统工程的观点和方法是机电一体化的基本方法。 系统是典型的高新技术的。 比较复杂的工程系统，具有系统的 集合性 （整体性）、 关联性 、 目的性 和 相对性 等 四个基本属性。 因此，设计开发机电一体化系统，一开始就要运 用系统工程的观点和方法来进行分析。
传感器的发展方向是————
集成化
智能化
3.检测与传感技术(3)
集成化的含义 一是指将传感器、放大器、补偿电路、运算器等 组件集成在一起，形成一体化传感器； 二是指把一些相同的传感器装成一列或矩阵，形 成一维或二维传感器。CCD矩阵
例如，由一些单个光传感器组成的合成光学传感 器，用于检测和显示不同视野的物体。集成化传感器 的性能稳定、可靠性高、功能强、成本低，为检测装 置小型化开辟了新路。
机 电 一 体 化
【精品】机电一体化原理及应用PPT课件
当然，不怎么变，机械本体只会变更加合理，决不会消失。
二、传感检测部分
1、概念
用于检测各部分的状态参数和环境参数的部分。 主要用各种传感器及相应的检测及放大电路实现。
2、功能
把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，变为可识别的信号，再传递给信息处理和控制 部分，经处理后产生响应的控制信息。
①机电一体化是一种以实践，即产品和过程为基础的技术 ②机电一体化以机械为基础 ③机电一体化以计算机控制为核心 ④机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，
强调各种技术的协同和集成，不是将各个部件单独处理，把它 们混合或凑到一起 ⑤机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。
思考题
1. 什么是"机电一体化"？以打夯机为例， 内含机械与电气，问这是不是机电一体 化产品？
作为一个独立器件，传感器的发展正进入集成化、智能化 研究阶段。把传感器件与信号处理电路集成在一个芯片上，就 形成了信息型传感器；若再把微处理器集成到信息型传感器的 芯片上，就是所谓的智能型传感器。
2.1.1 传感器的定义
传感器： 传感器是一种以一定的精确度将 被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确 定对应关系的、易于精确处理和测量的某 种物理量(如电量)的测量部件或装置。
2、执行机构应具有的性能
① 可靠性高。
执行机构直接和被控对象打交道，一般地说说所处的环 境比较恶劣。因此要求执行机构不能经常出故障。有的故障 是一般性的，有的则是致命的。如：
洗衣机不转。照相机快门不动作。 机床不换刀。 汽车煞车不动作。 火箭点火失灵。 导航失灵。
② 响应迅速（动态性能好）。
微电子技术的发展为机电一体化技术奠定了物质基础。
二、传感检测部分
1、概念
用于检测各部分的状态参数和环境参数的部分。 主要用各种传感器及相应的检测及放大电路实现。
2、功能
把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，变为可识别的信号，再传递给信息处理和控制 部分，经处理后产生响应的控制信息。
①机电一体化是一种以实践，即产品和过程为基础的技术 ②机电一体化以机械为基础 ③机电一体化以计算机控制为核心 ④机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，
强调各种技术的协同和集成，不是将各个部件单独处理，把它 们混合或凑到一起 ⑤机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。
思考题
1. 什么是"机电一体化"？以打夯机为例， 内含机械与电气，问这是不是机电一体 化产品？
作为一个独立器件，传感器的发展正进入集成化、智能化 研究阶段。把传感器件与信号处理电路集成在一个芯片上，就 形成了信息型传感器；若再把微处理器集成到信息型传感器的 芯片上，就是所谓的智能型传感器。
2.1.1 传感器的定义
传感器： 传感器是一种以一定的精确度将 被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确 定对应关系的、易于精确处理和测量的某 种物理量(如电量)的测量部件或装置。
2、执行机构应具有的性能
① 可靠性高。
执行机构直接和被控对象打交道，一般地说说所处的环 境比较恶劣。因此要求执行机构不能经常出故障。有的故障 是一般性的，有的则是致命的。如：
洗衣机不转。照相机快门不动作。 机床不换刀。 汽车煞车不动作。 火箭点火失灵。 导航失灵。
② 响应迅速（动态性能好）。
微电子技术的发展为机电一体化技术奠定了物质基础。
机电一体化_第一章
机电一体化产品的构成
图1-2 CNC机床的内部功能构成
第三节
机电一体化产品的构成
二、机电一体化基本结构要素 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，并将输入的能量转化成需 要的形式，实现动力功能。
第三节
机电一体化产品的构成
第五节 机电一体化共性关键技术
（2） 计算机与信息技术 其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工 智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于 计算机信息处理技术。
（3） 系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术， 从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互 关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一 个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保 证。
第三节 机电一体化产品的构成
一、机电一体化产品的功能构成
产品的目的功能是通过其内部功能实现的。 机电一体化产品一般都须具备五种内部功能，即 主功能、动力功能、计测功能、控制功能和构造 功能，每一种内部功能又由产品中具体的功能部 件加以实现。
第三节
机电一体化产品的构成
图1-1 产品目的功能图
第三节
第二节 机电一体化发展概况
3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产 品‚全息‛特征越来越明显，智能化水平越来越 高。这主要受益于模糊技术、信息技术(尤其是软 件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次 结构，也变简单的‚从上到下‛的形式而为复杂 的、有较多冗余度的双向联系的复杂结构。
第二节 机电一体化发展概况
第五节 机电一体化共性关键技术
（4） 自动控制技术 其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计， 设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如 高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊 断校正、补偿、再现、检索等。