教材章节1-1、2、3.doc

教 材 章 节11机电一体化的基本概念12机电一体化的技术体系13机电一体化的发展前景 （2学时）讲 授时 间 起年 月 日 止教材分析目 的1 了解建材机电一体化的基本概念；2 掌握机电一体化的技术体系；3明确机电一体化的发展前景。重 点机电一体化的技术体系难 点机电一体化的技术体系教 法行为主义教学理论下的程序教学法关 键重点的讲授教 具教学内容、过程和时间分配A项目导入（2分钟）通过学生将来工作中或生活中有时需要建材机电技术的实例进行项目导入，拓展思维，提高学生职业素养。B项目确定通过教师导语确定项目C项目分析（3分钟）1机电一体化的基本概念2机电一体化的技术体系3机电一体化的发展前景D项目实施（65分钟）11机电一体化的基本概念一、机电一体化的定义机电一体化技术是从系统工程出发，应用机械、电子、信息等有教法：联系实际的谈话法导入课题哈尔滨市医药工程学校哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配关技术，对它们进行有机的组织与综合，实现了整体最佳化。机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。二、机电一体化产品1定义：机电一体化产品是由机械系统（或部件）与电子系统（或部件）及信息处理单元（硬件和软件）有机结合，并赋予了新功能和新性能的高科技产品。2分类：机械本身的主要功能被电子取代机械式信息处理机构被电子元件代替机械电子化产品机械式控制机构被电子式的代替采用微电子技术增加了控制功能机械与电子融合的产品三、机电一体化技术特点：1体积小、重量轻2速度快、精度高3可靠性高4柔性好四、机电一体化包括的三个方面机电一体化，按其工程对象而言可包括以下三个方面1 机械制造过程的机电一体化2 机械（包括电工）产品设计的机电一体化3 机械成套装置的机电一体化哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配12机电一体化的技术体系一、机电一体化的构成要素1机电一体化系统的五大要素动力计算机机械机构传感器执行机构2机电一体化系统的组成要素关系哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配12机电一体化的技术体系一、机电一体化的构成要素1机电一体化系统的五大要素动力计算机机械机构传感器执行机构2机电一体化系统的组成要素关系二、机电一体化所联系的主要学科领域三、机电一体化系统的技术组成（机电一体化的相关技术）机电一体化包括软件和硬件两方面技术。（一）硬件1机械技术机电一体化的基础（1）减轻重量（2）提高刚度（3）实现通用化（4）提高系统整体的可靠性2传感与检测技术哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配传感与检测是指与传感器及其信号检测装置相关的技术。根据用途可以分为检测自身内部信息的传感器和检测对象的外部传感器。检测装置由检测、转换、指示、信息处理、记录等部分组成。传感器是系统的感受器官，它与信息系统的输入端相连并将检测到的信息通过相应信号检测装置感知并输送到信息处理部分。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，系统的自动化程序越高。3信息处理技术信息处理技术包括信息的交换、存取、运算、判断和决策等，实现信息处理的工具是计算机，因此计算机与信息处理技术是密切相关的。计算机技术包括计算机软件技术和硬件技术、网络与通信技术、数据技术等。信息处理设备包括计算机主机或可编程序控制器及与其配套的输入输出设备、显示器和外部存储器（磁盘等）。4驱动技术伺服传动技术伺服传动技术的主要研究对象是执行机构及其驱动装置。执行机构包括电动、气动、液压等各种类型。5接口技术将组成机电一体化产品各部分连接起来的元件就是接口。主要有电气接口、机械接口、人机接口。电气接口实现系统间的信号联系；机械接口则完成机械与机械部件、机械与电气装置的连接；人机接口提供人与系统间的交互界面。（二）软件软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括：子程序标准化、哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配程序模块化，软件程序的固化，推行软件工程等。四、机电一体化技术与其他技术的区别（一）机电一体化技术与传统机电技术的区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，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内存联系；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，整个装置在计算机控制下具有一定的智能。（二）机电一体化技术与并行工程的区别机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机地结合在一起，十分注意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程将上述技术尽量在各自范围内齐头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通过简单叠加完成整体装置。（三）机电一体化技术与自动控制技术的区别自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。机电一体化技术将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。（四）机电一体化技术与计算机应用技术的区别机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中的一部分，它还可以在办公、管理及图像等方面得到广泛应哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配13机电一体化的发展前景一、机械技术发展的总趋势二、机电现代化技术的发展历程（一）萌芽阶段20世纪70年代以前的时期为萌芽阶段。在这一时期，尽管机电一体化的概念没有正式提出来，但人们在机械产品的设计与制造过程中总是自觉或不自觉地应用电子技术的初步成果改善机械产品的性能，特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，出现了许多性能优良的军事用途的机电产品。这些机电结合的军用技术在战后转为民用，对战后经济恢复和技术进步起到了积极的促进作用。（二）蓬勃发展阶段20世纪7080年代为蓬勃发展阶段。在这一时期，人们自觉地、主动地利用3C技术的成果创造新的机电一体化产品。这一阶段，日本在失去机电一体化技术的发展方面起了主导作用。（三）智能化阶段从20世纪90年代开始为智能化阶段。在这一阶段，机电一体化技术向智能化方向迈进，进入了深入发展时期，其主要樗是模糊逻辑、人工神经网络、光纤通信等领域的研究成果应用到机电一体化技术中。三、机电一体化技术的发展方向（一）复合化哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配基本条件，并且可在同一地点同时处理加工、装配、检测等两种以上的工作。通过这种复合处理，便可在同一空间内将工件的停留和搬运压缩到最低程度，以期实现多品种小批量生产的自动化和高效率化。（二）小型化和轻量化小型、轻量化是指与微细加工技术相类似的一种表现。由于引进微电子技术，实现机电一体化，对提高机械的精度和功能是十分有利的。进一步来说，将机械的重量减轻到与人体重量相称的水平，乃是今后机电一体化技术发展的基本要求。（三）高速化高速化是现在所有技术开发的基本目标，在机电一体化领域中尤为重要。（四）移动化移动化是指机械本身的移动。（五）智能化智能化就是把人的智慧纳入机械之中。（六）层次化和系统化（七）全盘化（八）网络化由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。（九）绿色化机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。设计绿色的机电产品，具有无限的发展前途。哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配在FMS基础上发展起来的FMC就是以复合化概念作为系统设计的四、机电一体化技术对机械工业的影响机械零部件向电子元器件的过渡和转化，以及机械零部件与电子元器件的结合，给机械（或最终产品）本身带来一场革命。小型、轻量和可靠性的机械必将大量涌现出来。通过功能的复合还会出现过去只有机械部件所无法满足的各种新功能和新性能，大大提高了机械的性能价格比，更好地满足用户需要。同时还将开辟电子化的机械设备或产品的新市场。1 这种形势的出现，必将进一步促进工业企业的设备更新换代。2 在这种情况下，机械加工将会大幅度地减小，生产组织和劳动组织也要作相应地调整或改进。3 数控机床经过几十年的发展，已经取得了辉煌的成就，数控机床的产值占机床总产值的比例逐年上升。五、机电一体化技术对机械产品的影响1提高性能、扩展功能2简化结构3提高可靠性4节约能源5操作改善哈尔滨市医药工程学校教学内容、过程和时间分配E项目评价（5分钟）各小组对总论的学习进行总结，反馈学生信息，表扬优胜小组及同学。学生相互交流在实际操作中遇到问题，解决方法。指出学生在操作中的不足及典型错误。师生共同总结这节课我们有什么收获F项目延伸（2分钟）延伸总论，明确其本质，提出其后续工作更为重要，为以后课程埋下伏笔，培养学生创新精神。G项目作业（3分钟）1温故2知新：自主学习，预习机械系统建模中基本物理量的描述3拓展：搜集机电一体化的有关素材，讨论机电一体化的基本知识教师：评价小结解惑学生回味总结分享教师解释分析作业要求学生设计思考建材机电技术应用第一章第 14 页 共 14 页11机电一体化的基本概念一、机电一体化的定义机电一体化技术是从系统工程出发，应用机械、电子、信息等有关技术，对它们进行有机的组织与综合，实现了整体最佳化。机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。二、机电一体化产品1定义：机电一体化产品是由机械系统（或部件）与电子系统（或部件）及信息处理单元（硬件和软件）有机结合，并赋予了新功能和新性能的高科技产品。2分类：板书设计三、机电一体化技术特点：四、机电一体化包括的三个方面机电一体化，按其工程对象而言可包括以下三个方面1 机械制造过程的机电一体化2机械（包括电工）产品设计的机电一体化3机械成套装置的机电一体化12机电一体化的技术体系一、机电一体化的构成要素1机电一体化系统的五大要素2机电一体化系统的组成要素关系二、机电一体化所联系的主要学科领域三、机电一体化系统的技术组成（机电一体化的相关技术）机电一体化包括软件和硬件两方面技术。（一）硬件1机械技术机电一体化的基础2传感与检测技术3信息处理技术4驱动技术伺服传动技术5接口技术（二）软件四、机电一体化技术与其他技术的区别（一）机电一体化技术与传统机电技术的区别（二）机电一体化技术与并行工程的区别（三）机电一体化技术与自动控制技术的区别（四）机电一体化技术与计算机应用技术的区别13机电一体化的发展前景一、机械技术发展的总趋势二、机电现代化技术的发展历程（一）萌芽阶段（二）蓬勃发展阶段（三）智能化阶段三、机电一体化技术的发展方向（一）复合化（二）小型化和轻量化（三）高速化（四）移动化（五）智能化（六）层次化和系统化（七）全盘化（八）网络化（九）绿色化四、机电一体化技术对机械工业的影响五、机电一体化技术对机械产品的影响机械本体工作指令控制及信息处理单元动力与驱动单元执行机构单元机械运动传感与检测单元动力机电一体化系统的组成要素关系机电一体化所联