机电一体化教案-概论部分

淮南联合大学教师课堂教学方案安徽工贸职业技术学院机电一体化系统教案课时分配表课程名称机电工程公司课程代码课堂教师陈其祥职务名称高工上课学期200 9 2010学年第二学期规划学时第一周第十周共八十点其中理论为七十学时实验8学时、练习题2学时等学时分配写文章名字学时其中理论学时期学习习题的时候第一章概论22第二章系统内的机械结构44第三章检查环节55第四章控制系统761第五章常用控制方式871第六章执行装置及其控制77第七章工业机器人技术44第八章一体化产品示例55章名第一章概论第一节机电一体化概念教育目标1 .了解机电一体化的基本概念2 .了解机电一体化的典型应用数控技术3 .理解灵活制造技术的概念4 .理解FMS、CIMS的概念课堂教学的重点难点1 .机电技术概念2. FMS、CIMS的概念教育方法及手段1 .课堂理论课的讲义2 .多媒体教学课件再生辅助教学机电一体化的基本概念一。 机电一体化的历史机电一体化又称机电一体化，英语又称机电一体化，是英语机电一体化的前半部分和电子电子的后半部分的组合。 机电一体化于1971年首次出现在日本机械设计杂志的副刊上，随着机电一体化技术的飞速发展，机电一体化的概念得到了广泛的接受和普遍的应用。 1996年出版的WEBSTER大辞典中收录了这个日本制造的英语单词。 这意味着“机械网站”这个单词不仅被世界各国的学术界和企业界所认可，而且“机电一体化”这个哲理和思想也被世人所接受。机电工程公司情报科学机械学电子工程图1- 1机电一体化与其他学科的关系二。 机电一体化的定义迄今为止，关于机电一体化概念的内涵，国内外学术界还没有完全统一的表现。 一般来说三。 定义机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为中心的多个技术学科在机电产品的发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的新兴边缘性技术学科。4。 定义的三个含义：(1)机电一体化是机械学、电子学和信息科学等学科相融合的学科。 图1-1是机电一体化和机械学、电子学和信息科学的相互关系的示意图(2)机电一体化是一个发展中的概念，早期的机电一体化强调机械与电子的结合，即电子技术“融入机械技术”形成新的技术和产品。 随着机电技术的发展，以计算机技术、通信技术和控制技术为特色的信息技术(所谓的“3C”技术：计算机、通信和控制技术”)渗透到机电技术中，丰富了机电技术的意义，现代机电技术在机械、 除了电子与信息技术的结合，还包括光(光)机电一体化、机电一体化(气压)一体化、机电一体化(液压)一体化、机电计(仪表)一体化等(3)机电一体化表现了技术间相互结合的学术思想，强调了各种技术在机电产品中的相互协调，达到了整体系统的最优化。 换句话说，机电一体化是许多技术学科有机结合的产物，不是它们的简单叠加。从概念外延看机电一体化有机电一体化技术和机电一体化产品两个方面。 机电技术从系统工程学的角度出发，有机结合机械、电子和信息等相关技术，在系统和产品整体上实现最佳综合技术。 机电技术主要包括实现、使用和发展技术原理和机电产品(或系统)的技术。 机电技术是技术群的总称，包括传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术以及系统整体技术等。 机电产品有时也称为机电产品，在两个概念上，一般指与机电产品独立存在的机电产品，机电产品是指主要依赖于主要产品的部件系统，此类系统也是机电产品。 机电产品是机械系统(或部件)与电子系统(或部件)以及信息处理单元(硬件和软件)有机结合赋予了新功能和新性能的高科技产品。 由于机器本体“融入”了电子技术和信息技术，与纯机器产品相比，机电产品的性能得到了根本提高，具有满足人们使用要求的最佳功能。五。 应用概况在现实生活中，机电产品多见。 我们日常生活中使用的全自动洗衣机、空调、全自动照相机是典型的机电产品。机械制造领域广泛使用的各种数控机床、工业机器人、三坐标测量仪器以及全自动仓库也是典型的机电产品，汽车是机电技术的成功模式。 目前汽车成功应用和开发中的机电系统达数十种，特别是发动机电控系统、汽车防抱死制动系统、全能动力和半主动悬架等机电系统在汽车中的应用，使现代汽车的乘坐舒适度、 在大幅度改善行驶安全性和环境保护性能的农业工程领域，拖拉机自动运行系统、悬挂式农具自动调节系统、联合收割机作业部件(脱粒分选装置等)监视系统、温室环境自动控制系统等机电技术也在一定范围内得到应用。工作：1 .简述机电一体化技术的定义2 .简述机电一体化技术定义的三重含义章名第一章第二节教育名机电设备的构成上课时数教育目标1 .一般把握上述机电一体化技术组成的概念2 .理解主要组成部分的基本内容3 .重点理解控制信息处理单元、接口单元和致动器课堂教学的重点难点1 .控制信息处理单元的基本概要2 .接口单元的作用和意义教育方法及手段1 .课堂理论课的讲义2 .多媒体教学课件再生辅助教学机电设备的构成一。 一般概念传统的机械产品一般由动力源、传动机构、工作机构等组成。 机电一体化是在传统机械产品的基础上发展起来的，机械、电子、信息技术相结合，包括传统机械产品的组成部分，包括电子技术和信息技术相关的组成部分。一般而言，更完美的机电一体化包括以下几个基本要素(1)机械主体(2)感测部；(3)电子控制单元，(四)执行机构和动力源(5)各要素间通过接口连接(参照图1-2 )。致动器控制信息电子控制单元动力源检测感测部机器主体参数变化信息驱动力能源检测参数图1- 2机电设备配置(1)机械主体的机械主体包括机架、机械连结、机械传递等。 所有的机电设备都包括机械部分，是机电设备的基础，支撑系统的其他功能单元，起着传递运动和动力的作用。 与纯机械产品相比，机电产品的技术性能要求提高，功能强化，机身适应机械结构、材料、加工技术性及几何尺寸等，具有高效率、多功能、可靠性和节能、小型、轻量、美观的特点。(2)在检测传感器部检测传感器部中包含各种传感器及其信号检测电路，在机电工作中监视自身和外界环境相关的参数的变化，向电子控制单元传递信息，电子控制单元基于检测到的信息向致动器发出相应的控制指令。 机电对传感器精度、灵敏度、响应速度和信噪比要求高的漂移小，对抗稳定性高、不易受可靠性高的被测定对象的特性(电阻、导磁率等)影响的严酷环境条件(例如油污、高温、泥浆等)的能力强、体积小，重量轻， 对整个单元的适应性良好，不受高频干扰和强磁场等外部环境影响的操作性良好，现场维护处理简单，价格便宜。(3)电子控制单元的电子控制单元也称为ECU (Electrical Control Unit )，集中、存储、计算、分析来自各传感器的检测信号和外部输入命令，根据信息处理结果，以一定的程序和节奏发出适当的指令，控制系统整体的目的地运行。 电子控制单元由硬件和软件构成，系统硬件一般由计算机、可编程控制器(PLC )、数控装置和逻辑电路、A/D和D/A转换、I/0接口和计算机外部设备等构成的系统软件或计算机机电控制和对信息处理单元的基本要求包括提高信息处理速度、提高可靠性、增强抗干扰能力、完善系统自诊断功能、智能化信息处理和小型化、轻量化、标准化等。(4)执行机构的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。 驱动器是运动部件，通常采用功率驱动、气压驱动和液压驱动的几种方式。 机电产品要求驱动效率高、响应速度快，同时对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性高、可靠性高。 由于几何尺寸上的制约，动作范围狭小，还需要考虑维护和标准化。 由于电气电子技术的高度发展，高性能步进驱动、直流和交流伺服驱动电动机已经应用于机电领域。(5)动力源是机电产品的能源供应部分，其作用是按照系统控制要求向机械系统供应能源和动力，使系统正常工作。 提供能源的方式包括电能、气能、液压能，以电能为主。 不仅可靠性高，而且机电产品要求动力源效率高，也就是尽量小的动力输入能够得到尽可能大的输出。机电产品的五个基本组成部分之间互不相关，或者简单地拼凑在一起，并非重叠在一起。 工作中各部门工作，相互补充，协调，完成规定的功能。 即，在机器主体的支撑下，传感器检测产品的运行状态和环境变化，将信息反馈给电子控制单元，电子控制单元处理各种信息，根据要求控制驱动器的运动，提供驱动器的能量或动力部分。 在结构上，各组件通过各种接口和相关软件有机耦合，在内部合理匹配，构成外部性能最好的完整产品。例如，我们日常使用的全自动照相机是典型的机电产品，其内置有测光、测距传感器，所测得的信号由微处理器进行处理，根据信息处理结果控制微电机，由微电机驱动快门、变焦、回滚机构，进行测光、测距此外，广泛应用于汽车的发动机燃料喷射控制系统也是典型的机电一体化。 分布于发动机的气流计、水温传感器、节气门位置传感器、曲柄位置传感器、进气歧管绝对压力传感器、爆震传感器、氧传感器等连续地检测发动机的工作状况和燃烧室中的燃料的燃烧状况，并向电子控制装置ECU发送信号，但ECU， 首先根据进气歧管绝对压力传感器或气流计的进气量信号和发动机转速信号计算基本喷射时间，根据发动机的水温、节气门开度等工作参数信号进行修正，决定当前状况下的最佳喷射持续时间，控制发动机的空燃比。 另外，ECU还具有根据发动机的要求控制发动机的点火时期、怠速转速、排气再循环率、故障自诊断等的功能。工作：1 .简述机电一体化的主要组成部分2 .简述机电一体化主要构成部分的基本功能章名第一章第三节教育名机电一体化功能元件的关系与作用上课时数学时0.5分教育目标1 .了解机电一体化的主要应用技术2 .基本把握计算机信息技术、伺服驱动器技术的相关概念3、了解传感，自动控制技术精密机械技术系统技术概念4 .理解上述应用技术的基本内容课堂教学的重点难点1 .计算机信息技术与伺服驱动技术有关的概念2、感测技术、自动控制技术、精密机械技术系统技术概念教育方法及手段1 .课堂理论课的讲义2 .多媒体教学课件再生辅助教学概况机电一体化是一门以传统技术为基础、多学科交叉渗透形成的综合性边缘技术学科，相关技术领域十分广泛。 深入开展机电研究和产品开发，必须了解和掌握这些技术。机电一体化的关键技术主要包括：传感技术、信息处理技术、控制技术、伺服驱动技术、机械技术系统整体的技术。另一方面，检测传感技术一。 角色：感测技术涉及传感器及其信号检测装置。 在机电产品中，传感器在对应的信号检测装置中感测各种内外信息(例如，人体的感官)，并且将其反馈到控制和信息处理设备。 因此，检测和传感是实现自动控制的重要环节。二。 要求：在机电学方面，传感器要求快速准确地获取信息，经得起各种严峻环境的考验。 但是，由于目前的检测和传感技术不能适应机电产品的发展，许多机电产品无法取得满意的效果或无法设计。 因