第1章机电一体化概论.ppt

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1、机电系统及生产过程自动化机电系统及生产过程自动化第一章第一章 机电一体化概论机电一体化概论第二章第二章 精密机械技术精密机械技术第三章第三章 工业控制计算机工业控制计算机第四章第四章 基于单片机的控制器基于单片机的控制器第五章第五章 可编程序控制器可编程序控制器第六章第六章 传感器与计算机接口传感器与计算机接口第七章第七章 动力驱动及其计算机控制动力驱动及其计算机控制第八章第八章 机电一体化系统设计方法与实例机电一体化系统设计方法与实例第一章第一章 机电一体化概论机电一体化概论机电一体化的发展及概念机电一体化的发展及概念机电一体化系统的组成及功能机电一体化系统的组成及功能机电一体化的相关技术及

2、发展趋式机电一体化的相关技术及发展趋式总结总结第一章第一章 机电一体化概论机电一体化概论机电一体化的发展及概念机电一体化的发展及概念 机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展 机电一体化的概念及理解机电一体化的概念及理解 机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 机电一体化的意义机电一体化的意义机电一体化系统的组成及功能机电一体化系统的组成及功能机电一体化的相关技术及发展趋式机电一体化的相关技术及发展趋式总结总结机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子1：机械式控制计算机数字控制靠模（仿形）控制机械式机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子1：机械式控制计算

3、机数字控制靠模（仿形）控制机械液压式机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子1：机械式控制计算机数字控制数控插补计算机数控式机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子2：机械式调速电子式调速机械式调速器瓦特原动机原动机机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子2：机械式调速电子式调速电子式调速器原动机原动机机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子3：机械式计算电子式计算机械式乘法计算器手摇式机械计算器机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子3：机械式计算电子式计算第一台机械式计算机机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子3：机械式计算电子式计算第一台

4、电子式计算机（ENIAC）ENIAC(电子数字积分计算机，电子数字积分计算机，Electronic Numerical Integrator And Computer)。于于1946年年2月月15日在美国诞生。日在美国诞生。占地面积占地面积170平方米，重达平方米，重达30吨，吨，耗电量耗电量150千瓦。造价千瓦。造价48万美元。万美元。由真空管、二极管、由真空管、二极管、电阻器、电阻器、电容器、继电器、开关等组成。电容器、继电器、开关等组成。每秒执行每秒执行5000次加法或次加法或400次乘次乘法，是手工计算的法，是手工计算的20万倍。万倍。机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子3

5、：机械式计算电子式计算第一台集成电路式计算机(PDP-8)机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展例子3：机械式计算电子式计算第一台带电池的笔记本电脑(1985，东芝)带旋转手写功能的笔记本电脑(IBM，X41T)总结总结 在机械系统中引入电子、计算机在机械系统中引入电子、计算机 由电路、计算机实现机械的部分功能由电路、计算机实现机械的部分功能 还引入了其他技术，如液压、控制等还引入了其他技术，如液压、控制等 带来了很多好处带来了很多好处(功能、体积、操控性、性价功能、体积、操控性、性价比等比等)分立电子元器件分立电子元器件大规模集成电路大规模集成电路 系统越来越复杂，应该是一个系统工程系

6、统越来越复杂，应该是一个系统工程 机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展 120世纪世纪50-60年代，年代，产生阶段产生阶段，机械机械+电子电子 220世纪世纪70年代未，在日本出现一个新的单词，年代未，在日本出现一个新的单词，Mechatronics（机电一体化，（机电一体化，MechanicsElectronics），），正式产生的标志正式产生的标志 320世纪世纪70-80年代，年代，发展阶段发展阶段，计算机（信息）计算机（信息）技术的引入技术的引入-NC/DCS 420世纪世纪80年代未至今，年代未至今，深入发展阶段深入发展阶段，激光、激光、通信技术的引入通信技术的引入CIMS

7、/FMS/FCS 5(生物技术、新材料、新能源、空间技术生物技术、新材料、新能源、空间技术)第一次出现在第一次出现在1971年日本的年日本的机械设计机械设计杂志的一个副杂志的一个副刊上，随着机电一体化技术的发展，已被大家广泛应用，刊上，随着机电一体化技术的发展，已被大家广泛应用，现已成为一个正式的单词。现已成为一个正式的单词。机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展 120世纪世纪80年代初年代初 2大学，机电一体化专业大学，机电一体化专业 3与欧美、日本等先进国家相与欧美、日本等先进国家相比比第一讲第一讲 机电一体化概论机电一体化概论机电一体化的发展及概念机电一体化的发展及概念 机电一体

8、化的产生与发展机电一体化的产生与发展 机电一体化的概念及理解机电一体化的概念及理解 机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 机电一体化的意义机电一体化的意义机电一体化系统的组成及功能机电一体化系统的组成及功能机电一体化的相关技术及发展趋式机电一体化的相关技术及发展趋式总结总结机电一体化的概念及理解机电一体化的概念及理解 机电一体化的概念机电一体化的概念(1)90年代，国际机器和机械理论研究会（年代，国际机器和机械理论研究会（IFTMM）成立了机电一）成立了机电一体化技术委员会，给出机电一体化定义：体化技术委员会，给出机电一体化定义：机电一体化是精密机电一体化是精密机械机械工工

9、程，程，电子电子控制和系统思想，在产品设计和制造过程中的控制和系统思想，在产品设计和制造过程中的协同协同结合结合。(2)1991，英国在创办期刊，英国在创办期刊Mechatronics定义：定义：机电一体化的机电一体化的基本形式可以视为现代工程技术中基本形式可以视为现代工程技术中机械机械与与电子电子学科的学科的结合结合。(3)1996.3，电气与电子工程学会（，电气与电子工程学会（IEEE）与美国机械工程学会）与美国机械工程学会（ASME）创刊）创刊机电一体化学报机电一体化学报将机电一体化定义：将机电一体化定义：在工业产在工业产品和过程的设计与制造工程中，品和过程的设计与制造工程中，机械机械工

10、程与工程与电子电子和智能计算机控制和智能计算机控制的的协同协同集成集成。(4)目前比较具有代表性的一个定义是日本机械振兴会经济研究所目前比较具有代表性的一个定义是日本机械振兴会经济研究所1981.3给出的：给出的：机电一体化乃是机电一体化乃是机械机械的主功能、动力功能、信息功的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进能和控制功能上引进微电子微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关技术，并将机械装置与电子装置用相关软件软件有机结合有机结合而构成系统的总称而构成系统的总称。(5)有些教材上又称为有些教材上又称为机械电子学机械电子学。由于机电一体化出现的时间比较晚，内容也在更新与完善中，所以，至今

11、没有一个明确的定义！机电一体化的概念及理解机电一体化的概念及理解 如何理解机电一体化概念如何理解机电一体化概念 机电一体化是机械技术、微电子技术、信息技术等多机电一体化是机械技术、微电子技术、信息技术等多种技术融为一体的种技术融为一体的新兴的交叉学科新兴的交叉学科；机电一体化是以机械技术、电子技术为主，通过机电一体化是以机械技术、电子技术为主，通过信息信息技术技术将二者有机的结合在一起，而不是简单地相加；将二者有机的结合在一起，而不是简单地相加；机电一体化的内涵：机电一体化的内涵：机电一体化技术机电一体化技术：是指其技术原理和使机电一体化系统（或：是指其技术原理和使机电一体化系统（或产品）得以

12、实现、使用、发展的技术，包括：精密机械技术、微产品）得以实现、使用、发展的技术，包括：精密机械技术、微电子技术、计算机（信息）技术、自控技术和电工技术。电子技术、计算机（信息）技术、自控技术和电工技术。机电一体化产品机电一体化产品：应用机电一体化技术设计和制造的新一代：应用机电一体化技术设计和制造的新一代产品，如：产品，如：CNC机床、智能机器人、全自动洗衣机、数字空调和机床、智能机器人、全自动洗衣机、数字空调和针式打印机等。针式打印机等。生产过程的机电一体化产品的机电一体化机电一体化系统与机电系统差别：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

13、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。机电一体化技术以电子、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，整个装置在电子、计算机控制下具有一定的智能性。第一讲第一讲 机电一体化概论机电一体化概论机电一体化的发展及概念机电一体化的发展及概念 机电一体化的产生与发展机电一体化的产生与发展 机电一体化的概念及理解机电一体化的概念及理解 机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 机电一体化的意义机电一体化的意义机电一体化系统的组成及功能机电一体化系统的组成及功能机电一体化的相关技术及发展趋式机电一

14、体化的相关技术及发展趋式总结总结机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 按功能划分：按功能划分：1数控机械类数控机械类：如数控机床、机器人、全自动：如数控机床、机器人、全自动冼衣机等，特点是：冼衣机等，特点是：执行装置是机械装置执行装置是机械装置。数控车床加工中心例子工业机器人工业机器人FANUC M-430iA 工业机器人正在做寿司工业机器人+仿真手例子机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 按功能划分：按功能划分：1数控机械类数控机械类：如数控机床、机器人、全自动：如数控机床、机器人、全自动冼衣机等，特点是：执行装置是机械装置。冼衣机等，特点是：执行装置

15、是机械装置。2电子设备类电子设备类：如线切割加工设备、激光测量：如线切割加工设备、激光测量仪等，特点是：仪等，特点是：执行装置是电子设备执行装置是电子设备。线切割线切割机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 按功能划分：按功能划分：1数控机械类数控机械类：如数控机床、机器人、全自动：如数控机床、机器人、全自动冼衣机等，特点是：执行装置是机械装置。冼衣机等，特点是：执行装置是机械装置。2电子设备类电子设备类：如线切割加工设备、激光测量：如线切割加工设备、激光测量仪等，特点是：执行装置是电子设备。仪等，特点是：执行装置是电子设备。3机电结合类机电结合类：如：如CT扫描诊断仪、自动

16、售货机扫描诊断仪、自动售货机等，特点是：等，特点是：执行装置是机械与电子的结合执行装置是机械与电子的结合。CT扫描仪CT扫描仪机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 按功能划分：按功能划分：1数控机械类数控机械类：如数控机床、机器人、全自动：如数控机床、机器人、全自动冼衣机等，特点是：执行装置是机械装置。冼衣机等，特点是：执行装置是机械装置。2电子设备类电子设备类：如线切割加工设备、激光测量：如线切割加工设备、激光测量仪等，特点是：执行装置是电子设备。仪等，特点是：执行装置是电子设备。3机电结合类机电结合类：如：如CT扫描诊断仪、自动售货机扫描诊断仪、自动售货机等，特点是：执行装置是机械与电子的结合。等，特点是：执行装置是机械与电子的结合。4电液伺服类电液伺服类：主要产品是机电液一体化伺服：主要产品是机电液一体化伺服装置，特点是：装置，特点是：执行机构执行机构是液压驱动的机械装置，是液压驱动的机械装置，控制机构控制机构是接受电信号的液压伺服阀。是接受电信号的液压伺服阀。液压挖掘机机电一体化产品（系统）的分类机电一体化产品（系统）的分类 按功能划分：按功能划分：1数控机