第一章 机电一体化概 论1.

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1、机电一体化技术学习时间：学习时间：2 27 7周周学习内容：学习内容：考试内容：考试内容：考试方式：考试方式： 刘志忠 13803913602 闭卷闭卷第一章机电一体化时代与机电一体化技术革命机电一体化时代与机电一体化技术革命优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术机电一体化系统构成要素及功能构成机电一体化系统构成要素及功能构成机电一体化系统构成要素之间的连接机电一体化系统构成要素之间的连接机电一体化系统的评价机电一体化系统的评价机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型机电一体化系统的设计流程机电一体化系统的设计流程机

2、电一体化工程与系统工程机电一体化工程与系统工程机电一体化系统的设计程序、准则与规律机电一体化系统的设计程序、准则与规律机电一体化系统的开发工程与现代设计方法机电一体化系统的开发工程与现代设计方法概 论第一章第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命概 论 “机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式，是电子技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。 MechatronicsMechatronics：机电一体化、机械电子学：机电一体化、机械电子学Mechanics E1ectronicsMechanics E1ectronics 人们较为接受的含义： “机

3、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入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称”第一章概 论 任何事物都存在自身的局限性，机械也不例外。机械发展到今天，单纯从机械角度对它们进行改进已是难之又难！ 1.1.表达复杂逻辑、运算关系的机构难以实现；表达复杂逻辑、运算关系的机构难以实现； 2.2.复杂机械机构的动态性能较差；复杂机械机构的动态性能较差； 3.3.信息交流和处理能力有限；信息交流和处理能力有限； 4.4.功能拓展性差；功能拓展性差； 5.5.成本过高。成本过高。第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命第一章概 论水运仪象台转动机构擒纵机

4、构手摇计算机第一章概 论 传统意义上的机电一体化，即机械电气化，主要指机传统意义上的机电一体化，即机械电气化，主要指机械与电工电子及电气控制这两方面的一体化，并且明显偏械与电工电子及电气控制这两方面的一体化，并且明显偏重于机械方面。重于机械方面。 当前机电一体化技术是利用电子技术、信息技术当前机电一体化技术是利用电子技术、信息技术(主主要包括传感器技术、控制技术、计算机技术等要包括传感器技术、控制技术、计算机技术等)使机械实使机械实现柔性化和智能化的技术。现柔性化和智能化的技术。 机械技术可以承受较大载荷，但不易实现微小和复杂机械技术可以承受较大载荷，但不易实现微小和复杂运动的控制；而电子技术

5、则相反，不能承受较大载荷，却运动的控制；而电子技术则相反，不能承受较大载荷，却容易实现微小运动和复杂运动的控制，使机械实现柔性化容易实现微小运动和复杂运动的控制，使机械实现柔性化和智能化。和智能化。 机电一体化的目标是将机械技术与电子技术实现完美机电一体化的目标是将机械技术与电子技术实现完美结合，充分发挥各自长处，实现互补。结合，充分发挥各自长处，实现互补。第一章概 论典型机电一体化产品第一章概 论MIT猎豹机器人第一章概 论MIT猎豹机器人 以微型计算机为代表的微电子技术逐步向机械领域渗透，并与机械技术有机地结合，为机械增添了“头脑”，增加了新的功能和性能，从而进入以机电有机结合为特征的“机

6、电一体化时代”。 “将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以智能的技术革新潮流 ”第一章第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命概 论 是使系统(产品)高附加价值，即多功能、高效率、高可靠、省材料省能源，并使产品结构向轻、薄、短、小巧方向发展，不断满足人们生活的多样化需求和生产的省力化、自动化需求。机电一体化的机电一体化的“目的目的” 第一章第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命概 论第一章第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 概 论机电一体化技术内部联系与外部影响发展机电一体化技术与产品的支持系统第一章第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 概 论 优先发展的机

7、电一体化领域必须 同时具备下述几个条件： 短期或中期普遍需要； 具有显著的经济效益 ； 具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础； 社会效益十分显著的领域 。 第一章第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 概 论检测传感技术、 信息处理技术、 伺服驱动技术、 自动控制技术、 精密机械技术 系统总体技术等。第一章第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 概 论检测传感技术： 是机电一体化系统的感官系统，即从待测对象获取信号并送到信息处理部分。 主要内容包括：一是将物理量（位移、速度、加速度、力、力矩、温度等）转换成一定的与其成比例的电量；二是对转换的电信号的加工处理如放大、补

8、偿、标定。 检测传感装置是实现自动控制的重要环节，要求传感器及其放大处理电路快速、精确地获取信息，并能够抗干扰、可靠性高。第一章第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 概 论信息处理技术 包括信息的输入、变换、运算、存储及输出。 信息处理的工具是计算机，因此信息处理技术是和计算机技术紧密相关，包括硬件、软件、网络与通讯、数据库技术等； 机电系统中采用工业控制计算机进行信息处理，其硬件包括输入/输出设备、显示器、外部存储器、主机、可编程控制器、数控装置等。第一章第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 概 论伺服驱动技术 所谓“伺服”（Servo）即“伺候服侍”的意思。 电信号

9、 机械动作 在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械运动部件按照指令的要求进行运动，并具有良好的动态性能。 伺服传动系统采用的驱动技术与使用的执行元件有关。按照执行元件的不同分为电气伺服、液压伺服、气压伺服电气伺服、液压伺服、气压伺服第一章第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 概 论速度快、控制灵活、可靠性高、应用较广，但低速输出力矩较小。低速输出力矩大，功率密度大，在大型机床、工程机械、航空航天航海具有优势，但结构复杂。自动控制技术 机电系统自动控制包括位置控制、速度控制、力或力矩控制、自校正补偿等，自动控制的基础是自动控制原理，分为经典控制理论和现代控制理论第一章第二节 优先发