机电一体化概论 课件 第1章 绪论

欢迎学习：《机电一体化概论》

YouAreWelcome!第一章绪论1.1课程介绍1.2机电一体化系统的概念1.3机电一体化系统的组成1.4机电一体化系统的应用实例、发展1.5课程学习方法－－参考教材：第1章找一找你身边的机电产品？本课程回答这些机电一体化产品是如何工作的?

机电一体化产品有那几部分组成？

机电一体化产品是如何设计出来的？1.1课程介绍1．本课程性质2．学习目的3.

主要教学内容4．课程教材5.参考书6．教学方式7.课程学时8．考核方式1.1课程介绍1．本课程性质

机电类专业的核心课程，同时也作为普通高等院校的通识课、导论课以及公共选修课。2．学习目的

学习机电一体化的基本概念。学习机电一体化的产品的组成、基本技术了解机电一体化产品的基本设计方法。学习典型机电一体化产品的应用和进展。3.主要教学内容第1章绪论第2章机电一体化的系统组成第3章机电一体化产品设计第4章机电一体化技术应用实例1.1课程介绍3.主要教学内容

第1章

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基础知识.概念、特点、分类、组成、发展第2章

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关键技术.机械、检测、控制、伺服驱动、接口第3章

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产品设计.设计流程、设计类型、建模、第4章

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应用实例.ABS、视频监控、MEMS、机器人、

数控机床机电一体化概论机电一体化概论4．课程教材于爱兵

马廉洁

李雪梅.《机电一体化概论》第2版，机械工业出版社，2025.65.参考书冯细香.《机电一体化概论》,人民邮电出版社，2013

--习题丰富，配有解答5.参考书孙卫青、李建勇.《机电一体化技术》，科学出版社，2009

--供深入学习和技术提升6．教学方式

课堂讲课+分组讨论+视频+读书报告+实验

等学时

2学分，32学时8．考试方式项目期末考试平时表现分组讨论读书报告实验合计5010151015缺课时数/作业超过1/3，取消考试资格。1.2机电一体化系统的概念1.机电一体化的定义2.机电一体化的分类3.机电一体化的特点1.机电一体化的定义二十世纪七十年代，微电子技术成熟，微机商品化，大规模集成电路问世，构成微机的基本单元CPU、ROM、RAM和接口电路已经模块化，自己"制造"计算机成为可能。机电一体化得以现实。1971年工业新闻社发行《机电一体化入门》和《机电一体化》月刊，专门刊载机电一体化的新产品。Mechatronics，由Mechanism的前半部和Electronics后半部缩合而成，译为“机电一体化”。八十年代，机电一体化的产品如雨后春笋不断涌现，这个时期可称之为成长时期。九十年代，集成度提高，价格下降，机电一体化技术在世界范围内得到迅猛发展，机电一体化技术遍及社会各个领域。全盛时期开始。

机电一体化的定义较多

从系统工程观点出发，应用机械、电子、信息等相关技术，对它们进行有机的组织与综合，实现系统整体的最优化。机电一体化技术是一门跨学科的综合性技术,是一门交叉学科。机电一体化是动力、传动、控制、信息等技术有机结合的系统集成。简单地说，机电一体化就是机械技术与电子技术相结合的产物，是机械装置与电子装置的软硬件集成。1.按产品的功能原理:（1）数控机械类（2）电子设备类（3）机电结合类（4）电液伺服类（5）信息控制类2.按产品技术的系统化程度:（1）大型成套设备（2）数控机械（3）仪器仪表（4）办公自动化系统2机电一体化的分类

3.按产品的服务对象领域:工业生产类运输包装类储存销售类社会服务类家庭日用类科研仪器类国防武器类其他4.按机电技术的结合程度:（1）功能附加型（2）功能替代型（3）机电融合型（1）功能附加型（2）功能替代型（2）功能替代型（3）机电融合型（3）机电融合型3.机电一体化的特点结构简单，操作方便速度快、精度高可靠性高柔性好1.3机电一体化系统的组成1.机电一体化系统的基本组成及功能2.机电一体化的相关技术1.机电一体化的组成思考：是否有了电气电子技术之后，才发展了控制技术？？在机械传动机构发明应用之时，控制技术就产生了，如，漏壶、指南车等。自动计时的漏壶马钧及其指南车机械/气动/液压传动与控制机械传动与控制早期系统早期的电气控制在电路当中增加了电器开关或继电器等，来控制电机或液压、气动元件的电路，使其产生相应的动作。现代机电一体化技术应用微处理器、传感器、通信等技术,使其功能有了质的飞跃。机电一体化产品要完成特定的功能,除了能源、机械装置外,还要具备检测传感技术、信息计算与处理技术、电力电子技术、自动控制技术、伺服传动技术以及系统总体技术等。1.机电一体化系统的组成五部分：系统（或产品）须具备如所示的五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。关于划分标准？数控机床内部功能构成机电一体化系统组成能源部分信息处理与控制信息输入驱动部分执行元件机械本体检测部分机械本体:机身、框架等。动力源：电源、电动机等。检测与传感装置：传感器及检测电路控制与信息处理装置：计算机硬件、软件执行机构：机械传动、操作机构相互补充，相互协调，共同完成产品功能。接口连接关于机电一体化系统的组成划分？四部分：机械部分、检测部分、控制部分、伺服驱动部分（执行）1.机械单元：包括机械传动装置和机械结构装置，例如，机身、机架、传动元件、导向元件、运动部件、连接紧固件等。2.检测单元：对系统进行检测生成信号,包括各类传感器、变送器等。3.控制单元：接收操作指令和传感器检测信号，计算并发出控制信号。包括单片机、微型计算机、PLC等。4.伺服与驱动单元：在控制信息作用下，将电、液、气等形式的能量转换为机械能,完成相应的运动和功能，包括伺服元件及其驱动。2.机电一体化的相关技术机械设计与制造技术计算机与信息处理技术传感器技术软件技术通信技术驱动技术自动控制技术系统技术综合性技术1.4机电一体化的应用实例、发展1.自控式恒温箱2.电子燃油喷射系统3.机电一体化的发展历史4.机电一体化的发展趋势1.应用实例-自控式恒温箱：箱内温度变化时,热电偶检测到温度值并转换为电信号输入控制单元,与设定信号相比较,得到温度的偏差信号,经过计算处理后,改变执行电动机的转速和方向,并通过传动装置拖动调压器动触头。当温度偏高时,动触头向着减小电流的方向运动,反之加大电流,直到温度达到设定值为止。完成了恒温箱所要求的自动控制任务。2.

应用实例-电子燃油喷射系统：燃油喷射系统负责将燃油从油箱抽出并喷入发动机。电控燃油喷射系统根据发动机的运行状态，实时调整燃油喷射量和喷射时机，以满足发动机对燃料的需求。与化油器供油方式相比，具有更高的燃油利用率、更低的排放污染、更好的动力性能和更低的油耗。电子燃油喷射系统：传感器测得空气流量、节气门位置、进气管压力、氧气含量、一氧化碳含量、水温、转速、曲轴位置等信号，经过电控单元(ECU)处理、比较，根据发动机的运行状态，计算出精确的喷油量脉宽，控制喷油器开启时间，控制喷油器的电磁阀打开，燃油在高压下通过喷油嘴喷射到发动机的进气道或气缸内，从而控制喷油量以及火花塞的点火时刻。3.

机电一体化的发展历史1．初级阶段（1960年以前）机械产品与电子技术，利用电子技术完善机械产品性能，研制和开发处于自发状态。2．蓬勃发展阶段（1970~1980年）计算机技术、控制技术、通信技术、大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展,为机电一体化的发展提供了充分的技术条件。3．智能化阶段（1990年至今）智能化发展是机电一体化进入新时期的重要标志。

工智能技术为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。4.机电一体化的发展趋势

机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉融合,它的发展和进步依赖于也促进了相关技术的发展和进步。因此,机电一体化的主要发展方向为智能化、模块化、网络化、人格化、微型化、系统化、绿色化。1.5本课程的学习方法1.

本课程的任务

了解机电一体化系统组成及其基