第一章-机电传动与控制上课讲义.ppt

单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,第一章 机电传动与控制,第一章 绪论,第一节 机电传动控制的发展,一.机电传动的发展:,1.成组拖动,一台电机拖动一根天轴,然后由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各种生产机械.,特点:生产效率低,劳动条件差.,2.单电动机拖动:,一台电机拖动一台生产机械,提高了传动效率,目前中小型生产机械采用单电动机拖动.,5/14/2025,3.多电机拖动:,一台生产机械,每个运动部件分别由一台电动机拖动.,例如:龙门刨床 刨台 刀架 横梁 夹紧机构 分别由独立的电动机拖动,特点:简化了传动机构.控制灵活.便于实现生产自动化,5/14/2025,4.,交直流无级调速,直流电动机具有良好的起动,制动和调速性,能在宽范围内实现平滑无级调速.,交流电动机调速,利用变频器实现交流电动机调速,能在宽范围内实现平滑无级调速.,特点:单机容量大,转速高,体积小,可靠性高.,5/14/2025,二.机电控制系统的发展,1,继电接触器控制,实现的功能:起动,停车,调速,自动循环,保护等控制,特点:结构简单,价廉,控制方式直观,可靠,易掌握,易维护.体积大,工耗大,控制速度,慢,改变控制程序难,5/14/2025,2:顺序控制器控制,顺序控制器控制是继电器和半导体元件综合应用控制装置.,特点:容易改变程序,通用性强.,随着微电子技术和计算机技术的发展,出现两个分支:,(1).可编程序控制器控制技术,(2).单片机控制技术,5/14/2025,3:,可编程序控制器PLC,可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Control-PLC),是微电子技术,计算机技术,继电接触器控制技术相结合的产品.,特点:容易编程,通用性强,接线简单,有功率级,输出,抗干扰能力强,工作可靠,发展方向:微型,简易,价廉.适合于机电一体,化产 品大容量,高速,高性能,能实现,网络通信,5/14/2025,第二节:机电一体化技术,一。机电一体化的基本概念,1。机电一体化的意义,随着大规模的集成电路和微型计算机的发展，机械技术与电子技术的深度结合，综合运用机械技术，微电子技术，自动控制技术，信息技术，传感测试技术，电力电子技术，接口技术，信号变换技术及软件编程技术等群体技术。,根据系统功能的目标和优化组织结构的目标，合理配置机械本体，执行机构，动力驱动装置，传感测试元件，微电子信息传输和处理单元等硬件元素。并在,5/14/2025,软件程控和微电子电路的逻辑，有目的信息流向导引下，,相互协调，有机融合和集成。形成物质，能量和信息,的有序规则运动。在高功能，高质量，高可靠性，低,能耗的意义上，实现特定功能价值的系统工程技术。,A.机电一体化技术,它是微电子技术，计算机技术，信息技术与机械,技术相结合的，新兴的综合性的高新技术与微电子技,术的有机结合。,B.,机电一体化产品,它是新型机械与微电子器件，特别是微处理器，微,型机相结合，而开发出来的新一代电子化机械产品。,20世纪七十年代，机电一体化是最早出现的日本汉字。后来我国接受这一概念，,Mechatronics 机电一体化。机械电子学.,Mechanics 机械学。Electronics 电子学。,5/14/2025,日本造英文字。,1984年，美国机械工程协会ASME给出现代机械系统定义：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的系统。,2.基本结构要素,一个完善的机电一体化系统，应包括五大基本要素：,（1）。机械本体,系统所有功能元素 的机械支持结构，包括机,身框架，机械连接等。材料，工艺，性能和水平的提高。,适应产品的高效，多功能，可靠，结构上，小型，轻量,和美观等要求。,（2）。能源部分,为系统提供能量和动力，使系统正常运行。常用,主要能源：电源，气压源和液压源等,5/14/2025,（3）。测试传感部分,对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数,及状态进行检测，变成可识别的信号。传输到信息处理,单元。经过分析和处理后，产生相应的控制信息。,（4）。驱动机构执行机构,提供动力，驱动各种执行机构，来完成各种动作,和功能。,要求：高效率，快速响应特性。对外部适应性和可靠性。,根据控制信息和指令，完成要求的动作。,执行机构是运动部件：机械，电磁，电液等。,要考虑匹配性，改善性能，提高刚度，减轻重量，,实现模块化，标准化和系列化。提高整体的可靠性。,5/14/2025,（5）。控制及信息处理单元,将各传感信息和外部命令进行集中存储，分析，加工，并,按一定的程序和节奏发出相应的指令。控制整个系统有目,的运行。,组成：计算机，可编程控制器PLC，数控装置，逻辑电路，,I/O,A/D，D/A。,要求：处理速度快，可靠性高，抗干扰能力强。完善的系,自我诊断功能。,智能化，小型化，轻量化，标准化等。,5/14/2025,头脑,手足,检测,控制,五官,骨胳,内脏,驱动,结构,能源,人体五大要素 机电一体化五大功能,机电一体化系统或产品和人体功能要素,5/14/2025,头脑,手足,传感器,计算机,五官,骨胳,内脏,执行,机构,机械,结构,动力,人体五大要素 机电一体化五大要素,机电一体化系统或产品和人体功能要素,5/14/2025,3.机电一体化产品的分类:,(1),以发展水平分类:,A.功能附加型初级产品,B.功能代替型中级产品,C.机电融合型高级产品,(2),以应用范围分类:,A.日常生活机电产品.亦称民用产品,例如:自动洗衣机,自动照相机,B.社会生产机电产品,亦称产业机电产品,例如:数控机床,工业机器人,C.办公自动化机电产品.亦称办公机电产品,例如:复印机,打字机,5/14/2025,二.机电一体化系统的相关技术,1.机械技术,机械技术是基础,在结构,质量,体积,材料,刚性和耐用等方面,与机电一体化相适应,利用高新技术更新概念.,例如,CAPP,CAD/CAM,专家系统,CIMS等,2.计算机与信息处理技术,计算机的硬件技术和软件技术,网络与通信技术,数据库技术,人工智能技术,专家系统技术等.,信息处理技术包括信息的交换,存取,运算,判断和决策等等,5/14/2025,3.系统技术,以整体的概念组织，应用各个相关技术。从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互联系的若干个概念单元，以功能单元为子系统进行二次分解，生成功能更为单一和具体的子功能单元，直到能找出一个可实现的技术方案。对系统设计和产品开发十分重要。,如：电气接口，机械接口，人机接口,4。自动控制技术,具体控制装置和控制系统的设计。,如：位置控制，速度控制。自适应控制。自诊断校正等,5/14/2025,直接指行操作的技术，实现电信号到机械动作的转换装置和部件。,如：电液马达，油缸，气缸，步进电动机，直流伺服电动机和交流伺服电动机等等,6。伺服驱动技术,5。传感与检测技术,传感与检测是实现自动控制和自动调节的关键环节。,如：物理量，化学量和生物量等变成可视别的电信,号,5/14/2025,三。机电一体化技术的经济效 益,社会效益及发展前景,一.经济效益,社会效益及发展前景,1。提高精度,由于 机械传动的减少，配合间隙和受力变形等所引,起的误差减小，自动检测，自动控制，自动补偿和校正。如：电子化圆度仪，精度由0。025微米到0。01微米,大型数控镗铣床，精度由0。06微米到0。02微米,2。增强功能,采用高新技术，机电一体化产品具备多种复合功能。这是一个显著特征。,如：加工中心，一次装夹完成多道工序，,5/14/2025,3.提高生产效率，降低生产成本,减少操作人员，减少准备时间和辅助时间，提高产品,的合格率，缩短新产品的开发周期,如：数控机床生产率提高56倍,柔性制造系统生产周期缩短40%，成本降低50%,4。节约能源，降低消耗,采用低能耗的驱动机构，最佳的调节控制。,如：微处理机控制工业锅炉节煤520%,5。提高安全性和可靠性,机电一体化系统具有自动检测监控，能对各种故障和,危险情况自动保护。,如：大型冲压机。,5/14/2025,1.性能上：向高精度，高效率，高性能，智能化,的方向发展。,2.功能上：向小型化，轻型化，多功能方向发,展。,3.层次上：则向系统化，复合集成化的方向发,展。,二.发展前景,5/14/2025,HOMEWORK PAGE 4,1.1;1.2;1.3;1.4.,5/14/2025,HOMEWORK PAGE 4,1.1;1.2;1.3;1.4.,5/14/2025,HOMEWORK PAGE 4,1.1;1.2;1.3;1.4.,5/14/2025,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,