機電一體化技術(shù)

張立勛編著高等教育出版社講授：岳鵬機械工程系機電一體化技術(shù)緒論0.1機電一體化基本概念0.2機電一體化系統(tǒng)設計的工程路線機電一體化系統(tǒng)設計課件緒論

0.1機電一體化的基本概念一、

機電一體化的技術(shù)基礎

機械學（Mechanics）+電子學（Electronics）

=機電一體化或機械電子工程（Mechatronics）機電一體化的定義和主要目的

定義：在機械的主功能、動力功能、信息功能、控制功能基礎上引入微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機地結(jié)合所構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

主要目的：增加機械系統(tǒng)或裝置的附加值和自動化程度。

圖

機電一體化的涵義

緒論0.1機電一體化的基本概念機電一體化技術(shù)主要研究方向

·

機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性研究與設計——原創(chuàng)性設計?！?/p>

機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的機械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互轉(zhuǎn)換或有機結(jié)合研究與設計——變異性設計。機電一體化技術(shù)研究的主要內(nèi)容

主要研究“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，形成交叉學科的基礎理論知識，解決機電一體化（技術(shù)）設計中的核心技術(shù)問題——接口技術(shù)。機電一體化技術(shù)主要研究方向·機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性原創(chuàng)性設計原創(chuàng)性設計機電一體化的核心：機械技術(shù)+電子技術(shù)機械技術(shù)的四大支柱學科:力學、機械學、制造工藝學和控制機電一體化的核心：二、機電一體化的概念：機電一體化是微電子、計算機技術(shù)、信息技術(shù)與機械技術(shù)相結(jié)合的新興的綜合性高新技術(shù)。機電一體化產(chǎn)品是新型機械結(jié)構(gòu)與微電子器件，特別是微處理器、微型機相結(jié)合而開發(fā)出來的新一代電子化機械產(chǎn)品。二、機電一體化的概念：0.1.2機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：六大基本要素：機械本體、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動部分、測試傳感部分、控制及信息處理單元、能源。0.1.2機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：0.1.3機電一體化的發(fā)展優(yōu)勢1.機電一體化系統(tǒng)的高性能化2.機電一體化技術(shù)的智能化趨勢3.機電一體化的輕量化及微型化發(fā)展趨勢0.1.3機電一體化的發(fā)展優(yōu)勢1.機電一體化系統(tǒng)的高性能化0.2

機電一體化系統(tǒng)的設計流程

設計內(nèi)容：（1）確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標

——運動參數(shù)、動力參數(shù)、品質(zhì)參數(shù)。（2）系統(tǒng)功能部件要素的劃分

——功能部件選擇、設計和與系統(tǒng)主功能的匹配。（3）接口設計

——機械接口、物理接口、信息接口、環(huán)境接口0.2機電一體化系統(tǒng)的設計流程設計內(nèi)容：（4）綜合評價或系統(tǒng)評價——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指標和參數(shù)，系統(tǒng)的附加價值，滿足設計或用戶需求的功能性產(chǎn)品或系統(tǒng)為前提。評價方法依據(jù)產(chǎn)品要求有所不同。（5）可靠性復查（6）試制與調(diào)試

——樣機制造與調(diào)試、試驗。（7）最終產(chǎn)品結(jié)果評價

——是否達到設計或用戶要求（4）綜合評價或系統(tǒng)評價——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指第一章機電一體化系統(tǒng)總體設計方案1.1概述1.2總體結(jié)構(gòu)方案設計1.3傳動方案設計1.4控制方案設計1.5可靠性設計第一章機電一體化系統(tǒng)總體設計方案1.1概述總體方案設計的主要內(nèi)容（1）總體結(jié)構(gòu)方案設計（2）驅(qū)動方案設計（3）控制方案設計（4）人機工程設計（5）可靠性設計1.1概述總體方案設計的主要內(nèi)容1.2總體方案設計明確設計思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的綜合性能指標要求—→類似產(chǎn)品調(diào)研和市場調(diào)研—→劃分部件或子系統(tǒng)的功能模塊—→決定系統(tǒng)和部件、子系統(tǒng)的性能參數(shù)—→擬定總體可行性方案（采用不同的設計方法和手段達到設計目的的多種方案）—→方案評價與對比、方案定型—→編寫總體方案的可行性論證書—→專家評定鑒定—→確定最終總體設計方案。1.2總體方案設計明確設計思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的1.3驅(qū)動方案設計一、直線運動機構(gòu)的驅(qū)動二、轉(zhuǎn)動輸出型驅(qū)動機構(gòu)1.3驅(qū)動方案設計一、直線運動機構(gòu)的驅(qū)動1.4控制方案設計驅(qū)動控制方案一、開環(huán)控制二、閉環(huán)控制三、半閉環(huán)控制1.4控制方案設計驅(qū)動控制方案一、開環(huán)控制特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、技術(shù)容易掌握；但難于實現(xiàn)高精度控制二、閉環(huán)控制特點：定位精度高、調(diào)節(jié)速度快；但系統(tǒng)復雜、成本高三、半閉環(huán)控制特點：傳感器可以與控制電動機集成，結(jié)構(gòu)緊湊；但精度沒有閉環(huán)高一、開環(huán)控制1.5可靠性設計一、可靠性指標二、可靠性預測三、可靠性指標的分配1.5可靠性設計一、可靠性指標習題：P140-1、P301-1、1-8注意：請同學們將作業(yè)于3月20日前發(fā)送到郵箱：xiaoyue0354@163.com習題：P140-1、P301-1、1-8機電一體化技術(shù)

張立勛編著高等教育出版社講授：岳鵬機械工程系機電一體化技術(shù)緒論0.1機電一體化基本概念0.2機電一體化系統(tǒng)設計的工程路線機電一體化系統(tǒng)設計課件緒論

0.1機電一體化的基本概念一、

機電一體化的技術(shù)基礎

機械學（Mechanics）+電子學（Electronics）

=機電一體化或機械電子工程（Mechatronics）機電一體化的定義和主要目的

定義：在機械的主功能、動力功能、信息功能、控制功能基礎上引入微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機地結(jié)合所構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

主要目的：增加機械系統(tǒng)或裝置的附加值和自動化程度。

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機電一體化的涵義

緒論0.1機電一體化的基本概念機電一體化技術(shù)主要研究方向

·

機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性研究與設計——原創(chuàng)性設計?！?/p>

機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的機械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互轉(zhuǎn)換或有機結(jié)合研究與設計——變異性設計。機電一體化技術(shù)研究的主要內(nèi)容

主要研究“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，形成交叉學科的基礎理論知識，解決機電一體化（技術(shù)）設計中的核心技術(shù)問題——接口技術(shù)。機電一體化技術(shù)主要研究方向·機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的原創(chuàng)性原創(chuàng)性設計原創(chuàng)性設計機電一體化的核心：機械技術(shù)+電子技術(shù)機械技術(shù)的四大支柱學科:力學、機械學、制造工藝學和控制機電一體化的核心：二、機電一體化的概念：機電一體化是微電子、計算機技術(shù)、信息技術(shù)與機械技術(shù)相結(jié)合的新興的綜合性高新技術(shù)。機電一體化產(chǎn)品是新型機械結(jié)構(gòu)與微電子器件，特別是微處理器、微型機相結(jié)合而開發(fā)出來的新一代電子化機械產(chǎn)品。二、機電一體化的概念：0.1.2機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：六大基本要素：機械本體、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動部分、測試傳感部分、控制及信息處理單元、能源。0.1.2機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素：0.1.3機電一體化的發(fā)展優(yōu)勢1.機電一體化系統(tǒng)的高性能化2.機電一體化技術(shù)的智能化趨勢3.機電一體化的輕量化及微型化發(fā)展趨勢0.1.3機電一體化的發(fā)展優(yōu)勢1.機電一體化系統(tǒng)的高性能化0.2

機電一體化系統(tǒng)的設計流程

設計內(nèi)容：（1）確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標

——運動參數(shù)、動力參數(shù)、品質(zhì)參數(shù)。（2）系統(tǒng)功能部件要素的劃分

——功能部件選擇、設計和與系統(tǒng)主功能的匹配。（3）接口設計

——機械接口、物理接口、信息接口、環(huán)境接口0.2機電一體化系統(tǒng)的設計流程設計內(nèi)容：（4）綜合評價或系統(tǒng)評價——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指標和參數(shù)，系統(tǒng)的附加價值，滿足設計或用戶需求的功能性產(chǎn)品或系統(tǒng)為前提。評價方法依據(jù)產(chǎn)品要求有所不同。（5）可靠性復查（6）試制與調(diào)試

——樣機制造與調(diào)試、試驗。（7）最終產(chǎn)品結(jié)果評價

——是否達到設計或用戶要求（4）綜合評價或系統(tǒng)評價——系統(tǒng)性能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指第一章機電一體化系統(tǒng)總體設計方案1.1概述1.2總體結(jié)構(gòu)方案設計1.3傳動方案設計1.4控制方案設計1.5可靠性設計第一章機電一體化系統(tǒng)總體設計方案1.1概述總體方案設計的主要內(nèi)容（1）總體結(jié)構(gòu)方案設計（2）驅(qū)動方案設計（3）控制方案設計（4）人機工程設計（5）可靠性設計1.1概述總體方案設計的主要內(nèi)容1.2總體方案設計明確設計思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的綜合性能指標要求—→類似產(chǎn)品調(diào)研和市場調(diào)研—→劃分部件或子系統(tǒng)的功能模塊—→決定系統(tǒng)和部件、子系統(tǒng)的性能參數(shù)—→擬定總體可行性方案（采用不同的設計方法和手段達到設計目的的多種方案）—→方案評價與對比、方案定型—→編寫總體方案的可行性論證書—→專家評定鑒定—→確定最終總體設計方案。1.2總體方案設計明確設計思想和概念—→分析系統(tǒng)（產(chǎn)品）的1.3驅(qū)動方案設計一、直線運動機構(gòu)的驅(qū)動二、轉(zhuǎn)動輸出型驅(qū)動機構(gòu)1.3驅(qū)動方案設計一、直線運動機構(gòu)的驅(qū)動1.4控制方案設計驅(qū)動控制方案一、開環(huán)控制二、閉環(huán)控制三、半閉環(huán)控制1.4控制方案設計驅(qū)動控制方案一、開環(huán)控制特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、技術(shù)容易掌握；但難于實現(xiàn)高精度控制二、閉環(huán)控制特點：定位精度高、調(diào)節(jié)速