绪论 机电一体化课件.pptVIP

中北大学 武器系统与发射工程专业 机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一个新概念，是各相关技术有机结合的一种新形式。微电子技术应用到机械工业中大幅提高了产品质量和劳动生产率，适应了市场对产品多样化的要求。 §0.1机电一体化基本含义 “机电一体化”是机械工程与电子工程的综合集成，各国对其的定义有不同的见解之处。 1．日本将“机电一体化”解释为机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 School of Mechanical Engineering ＆ Automation School of Mechanical Engineering ＆ Automation 机电系统工程基础 绪论 2．美国将机电一体化称为现代机械系统，“由计算机信息网络协调与控制的、用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。 3．德国将机电一体化称为精密工程技术。 4．我国将认为机电一体化是机电一体化技术及其产品统称，涵盖机电一体化的六大共性关键技术：精密机械；伺服传动；传感检测；信息处理；自动控制；系统总体技术。 机电一体化的目的是使产品(系统)高附加值化，不断满足人民生活的多样化和生产的自动化需求。 §0.2 机电一体化系统的组成要素 1．机电一体化系统的基本构成 机电一体化系统是一种比较复杂的工程系统，机电一体化系统由机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件等五个系统组成。是具有特定目标的有机整体，并具有整体性、关联性、目的性和相对性等四个基本属性。 控制论观点认为：世界由物质、能量、信息三大要素组成，因此，机电一体化系统的目的是对输入物质、能量、信息进行预定的变换、传递和保存，其中，主功能是实现系统目的所必需的，表明了系统的主要特征。 机电一体化系统的功能构成： 机电一体化技术的主要特征： ①整体结构最优化：在传统机械产品中，为了增加功能，或实现某一种控制规律，往往靠增加机械机构的办法来实现。如果采用机电一体化系统，可以从机械、电子、硬件、软件四个方面去实现同一种功能。 ②系统控制智能化：这是机电一体化技术与传统的工业自动化技术最主要的区别之一。电子技术的引入，显著地改变了传统机械那种单纯靠操作人员， 按照规定的工艺顺序频繁重复的工作状况。 ③操作性能柔性化：计算机软件技术的引入，能使机电一体化系统的各个传动机构的动作通过预先给定的程序，一步一步地由电子系统来协调。在生产对象变更需要改变传动机构的动作规律时，无须改变其硬件机构，只要调整由一系列指令组成的软件，就可以达到预期的目的。 机电一体化的相关技术： ①机械技术：机械技术是机电一体化的基础。 ②计算机与信息处理技术：计算机应用及信息处理技术是促进机电一体化技术和系统发展的最活跃的因素。 ③检测与传感技术：传感与检测是实现自动控制、自动调节的关键环节，它的功能越强，系统的自动化程度就越高。 ④自动控制技术：自动控制技术与计算机控制技术相联系，是机电一体化中十分重要的关键技术。 ⑤伺服驱动技术：伺服驱动技术是直接执行操作的技术，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件。它对系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。 ⑥系统总体技术：系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合进行分析、评价和优选的综合应用技术。 §0.3 机电一体化系统构成要素的相互联系 机电一体化系统由许多要素或系统构成，各要素或系统间必须能顺利进行物质、能量、信息的传递与交换。从系统外部看，机电一体化系统的输入/输出是与人、自然及其它系统间的接口。从系统内部看，机电一体化系统由许多接口将系统构成要素的输入/输出联系为一体的系统，因此系统的性能取决于接口性能。 1．广义的接口功能有两种：①输入/输出 ②变换、调整 根据接口的变换、调整功能，可将接口分为四种： ①零接口——不进行任何变换、调整，输出即为输入等，仅起连接作用，如输送管、导线、电缆等。 ②无源接口——只用无源要素进行变换、调整，如齿轮减速器、进给丝杠、变压器、可变电阻器。 ③有源接口——含有有源要素，主动进行匹配，如电磁离合器、放大器、光电耦合器。 ④智能接口——含微处理器，可进行程序编制或可适应性改变接口条件，如自动变速装置、通用输入/输出。 2．根据接口的输入/输出功能可分为： ①机械接口——由输入/输出部位形状、尺寸、精