第1章-机电一体化-概述分析优秀PPT.ppt

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1、结束放映返回总目录1第第第第1 1 1 1章章章章 概概 述述 1-1 对机电一体化涵义的理解与机电一体化技术革命 1-2 机电一体化系统的构成要素、功能构成及评价 1-3 机电一体化系统构成要素之间的相互连接 1-4 机电一体化系统设计的考虑方法、设计类型及设计流程 1-5 机电一体化系统的设计程序、准则与规律 1-6 机电一体化工程与系统工程 1-7 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法 1-8 机电一体化的共性关键技术与优先发展领域 习题与思考题返回结束放映返回本章目录2 “机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式，是电子技术向机械技术领域渗透过程中逐

2、渐形成的一个新概念。关于“机电一体化”(mechatronics)这个名词的起源，说法很多，早在197l年，日本机械设计杂志副刊就提出了“mechatronics”这一名词，1976年以广告为主的日本杂志Mechatronics Design News开始使用，其中的“mechatronics”是mechanics(机械学)与 e1ectronics(电子学)组合而成的日本造英语。1-1 对机电一体化涵义的理解机电一体化涵义的理解 与机电一体化技术革命与机电一体化技术革命一、一、机电一体化机电一体化的涵义与的涵义与机电一体化时代特征机电一体化时代特征 “机电一体化”打破了传统的机械工程、电子工

3、程、信息工程、控制工程、光学工程等学科的分类，形成了融机械工程、电子工程、信息工程等多学科为一体，从系统的角度分析、解决问题的一门新兴的交叉学科。返回结束放映返回本章目录3 “机电一体化机电一体化”涵涵义义 较为人们所接受的“机电一体化”涵义是日本“机械振兴协会经济研究所”提出的解释：“机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引用微电子技术，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”。就是说，“机电一体化”是机械技术、微电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物。“机电一体化”含有“技术”与“产品”两方面的内容，首先是“机电一体化技术”，主要包括其技

4、术原理，即使机电一体化系统(产品)得以实现、使用和发展的技术。其次是“机电一体化产品”，该“产品”主要是机械系统(或部件)与微电子系统(或部件)用相关软件有机结合而构成的新的“系统”，且赋予其新的功能和性能的新一代产品。返回结束放映返回本章目录4机电一体化时代特征 当今，人们已经认识到“机电一体化”并不是机械技术、电子（微电子）技术、信息（信息处理）技术以及其它新技术的简单组合、拼凑，而是有机地相互融合（结合），是有其客观规律的。简言之，“机电一体化”这一新兴交叉学科有其技术基础、设计理论和研究方法，只有对其有了充分理解，才能正确地进行“机电一体化”技术工作。随着以IC、LSI、VLSI等为代

5、表的微电子技术的惊人发展，计算机本身也发生了根本变革，以微型计算机为代表的微电子技术逐步向机械领域渗透，并与机械技术有机地结合（交叉融合），为曾以机械技术为主的产品增添“头脑”，而使其具有新的功能和性能，因此可以说我们已经进入了以机电有机结合为特征的“机电一体化时代”。返回结束放映返回本章目录5 二、机电一体化技术革命二、机电一体化技术革命 大家知道，1g（克）铀能够释放约相当于106g(一吨)石油所具有的能量，所以这106（百万）的变化称得上是能源技术的变革，即我们常说的能源技术革命。1945年美国的第一台电子管计算机“ENIAC”使用了近两万个电子管、占地达160多平方米，其体积将近400

6、0多立方米，其重量达30余吨，每秒运算速度达5000多次。故从计算机的体积、重量与运算速度来看，如今的大规模集成电路VLSI以及由其组成的微型计算机（如单片机）等微电子技术早已经完成了这种106（百万）的变革，并将微型计算机等微电子技术与曾以机械为主的产品（如机床、汽车、照相机、缝纫机、打字机等）进行交叉融合（有机结合），让其增添头脑（即智能）而具有了新的功能和性能。如果说微型计算机等微电子技术的这个106（百万）的技术变革也称得上是技术革命的话，那么，这种将微型计算机等微电子技术与机械技术有机结合（相互融合），并给机械以“智能”的技术革新潮流，就可以被称为“机电一体化技术革命”。返回结束放映

7、返回本章目录6 机电一体化技术革命的机电一体化技术革命的“目的目的”是提高系统(产品)的附加价值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使产品结构向短、小、轻、薄化方向发展，从而不断满足人们生活的多样化、生产的省力化、自动化需求。因此，机电一体化的研究方法应该改变过去那种拼拼凑凑的混合设计法，应该从系统整体的角度出发，采用现代设计、分析的方法，充分发挥相关学科的技术优势。机电一体化技术革命的“目的”返回结束放映返回本章目录7 1-2 机电一体化系统构成要素 及功能构成及其价值评价 机电一体化系统构成系统（要素）机电一体化系统构成系统（要素）机电一体化系统（产品）由 机械系统机械系统(机构

8、机构)、电子信息处理系统电子信息处理系统(计算机计算机)、动力系统动力系统(动力源动力源)、传感检测系统传感检测系统(传感器传感器)、执行元件系统执行元件系统(如电动机如电动机)五个子系统组成。返回结束放映返回本章目录8 系 统（产品）基 本 构 成返回结束放映返回本章目录9 机电一体化系统的功能构成及价值评价系统目的功能系统目的功能返回结束放映返回本章目录10 机电一体化系统的变换、传递与储存功能 根据不同的使用目的，要求系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某一处理，输出所需要的物质、能量和信息。（1）变换(加工、处理)功能；（2）传递(移动、输送)功能；（3）储存(保持、积

9、蓄、记录)功能。返回结束放映返回本章目录11机电一体化系统的内部功能返回结束放映返回本章目录12 CNC机床的内部功能构成 返回结束放映返回本章目录13主主 功功 能：能：实现系统“目的功能”必需的功能。动力功能：动力功能：向系统提供动力、让系统得以运转的功能。计测功能：计测功能：对系统内部信息和外部信息进行检测与计算处 理的功能。控制功能：控制功能：对整个系统进行控制，使系统正常运转以实施 “目的功能”。构造功能构造功能：使构成系统的子系统及元、部件维持所 定的时间和空间上的相互关系所必需的 功能 系统的内部功能 返回结束放映返回本章目录14机电一体化系统的内部功能与系统价值评价返回结束放映

10、返回本章目录15机电一体化系统的内部功能之性能评价内容 系统的内部功能 高附加价值 主 功 能：高性能、低价格、高可靠性 控 制 功 能：智能化 计 测 功 能：智能化 动 力 功 能：省能化 构 造 功 能：短小轻薄化 返回结束放映返回本章目录16 工业三大要素与机电一体化工业三大要素与机电一体化 的三大效果的三大效果 工业三大要素 物质、能量和信息机电一体化对三大要素的三大效果：省能源 省资源 智能化返回结束放映返回本章目录17 为充分发挥机电一体化的三大效果为充分发挥机电一体化的三大效果,使使系统系统(或产品或产品)得到最佳性能，一方面要求设得到最佳性能，一方面要求设计机械系统时应选择与

11、限制系统的电气参数计机械系统时应选择与限制系统的电气参数相匹配的机械系统参数，同时也要求设计限相匹配的机械系统参数，同时也要求设计限制系统时，应依据机械系统的固有结构参数制系统时，应依据机械系统的固有结构参数来选择和确定电气参数，综合应用机械技术来选择和确定电气参数，综合应用机械技术和微电子技术，使二者亲密结合、相互协调、和微电子技术，使二者亲密结合、相互协调、相互补充相互补充,充分体现机电一体化的优越性。充分体现机电一体化的优越性。返回结束放映返回本章目录18 机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素或子系统之间必须能顺利进行物质、能量和信息的传递与交换。为此，各要素或各子系统相接处必须

12、具备一定的联系条件，这些联系条件就可称为接口（interface）。从系统外部看，机电一体化系统的输入输出是与人、自然及其它系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统的构成要素输入输出联系为一体的系统。从这一观点出发，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能，各要素或各子系统之间的接口性能就成为整个系统性能好坏的决定性因素。机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，在某种意义上讲，机电一体化系统设计归根结底就是“接口设计”。1-3 机电一体化系统构成要素 之间的相互连接 返回结束放映返回本章目录19 构成要素之相

13、互联系构成要素之相互联系返回结束放映返回本章目录20 依依据据接接口口的的变变换换、调调整整功功能能，可可将将接接口口分成以下四种：分成以下四种：1)1)零零接接口口。不不进进行行任任何何变变换换和和调调整整、输输出出即即为为输输入入等等，仅仅起起连连接接作作用用的的接接口口，称称为为零零接接口口。例例如如输输送送管管、接接插插头头、接接插插座座、接线柱、传动轴、导线、电缆等。接线柱、传动轴、导线、电缆等。2 2）无无源源接接口口。只只用用无无源源要要素素进进行行变变换换、调调整整的的接接口口，称称为为无无源源接接口口。例例如如齿齿轮轮减减速速器器、进进给给丝丝杠杠、变变压压器器、可可变变电电

14、阻阻器器以以及及透透镜等。镜等。3)3)有有源源接接口口。含含有有有有源源要要素素、主主动动进进行行匹匹配配的的接接口口，称称为为有有源源接接口口。例例如如电电磁磁离离合合器器、放放大大器器、光光电电耦耦合合器器、D/AD/A转转换换器器、A/DA/D转换器以及力矩变换器等。转换器以及力矩变换器等。4)4)智智能能接接口口。含含有有微微处处理理器器，可可进进行行程程序序编编制制或或可可适适应应性性地地变变更更接接口口条条件件的的接接口口，称称为为智智能能接接口口。例例如如自自动动变变速速装装置置，通通用用输输入入输输出出LSI(8255LSI(8255等等通通用用I/O)I/O)、GP-IBG

15、P-IB总总线线、STDSTD总线等。总线等。返回结束放映返回本章目录21 （一）（一）变换、调整功能变换、调整功能 （二（二）输入输出功能输入输出功能 1)机械接口机械接口 2)物理接口物理接口 3)信息接口信息接口 4)环境接口环境接口 广义的接口功能有广义的接口功能有两种两种 返回结束放映返回本章目录22 机电一体化系统 人 体 组成要素 组成要素 控制器(计算机等)大脑 执行元件 驱动(操作)（肌肉伸缩）检测传感器 五种感官 （眼、耳、鼻、舌、口）动力源 内脏提供能量 机构 骨架机电一体化系统要素与人体组成要素返回结束放映返回本章目录23 1-4 机电一体化系统设计的 考虑方法与设计类

16、型及设计流程 一、系统（产品）设计的 考虑方法 机电一体化系统(产品)的主要特征是自动化操作。因此。设计人员应从其通用性、耐环境性、可靠性、经济性的观点进行综合分析，使系统(或产品)充分发挥机电一体化的三大效果。返回结束放映返回本章目录24 1)1)机电互补法 2)2)结合(融合)法 3)3)组合法机电一体化系统（产品）设计系统（产品）设计 的考虑的考虑 方方 法法 返回结束放映返回本章目录25 机电互补法又称取代法。该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。1)1)机电互补法返回结束放映返回本章目录26 它是将各组成要素有机结

17、合为一体构成专用或通用的功能部件(子系统)，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。2）结合(融合)法返回结束放映返回本章目录27 它是将结合法制成的功能部件(子系统)、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（品），故称组合法。3）组合法返回结束放映返回本章目录28 二、机电一体化系统 的设计类型 它是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统。1 1）开发性设计）开发性设计 机电一体化系统(产品)的设计类型返回结束放映返回本章目录29 它是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或

18、为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。2)适应性设计返回结束放映返回本章目录30 它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。3)变异性设计返回结束放映返回本章目录31 三、机电一体化系统(产品)的设计流程 (1)根据目的功能确定产品规格、性能指标(2)系统功能部件、功能要素的划分(3)接口的设计(4)综合评价(或整体评价)(5)可靠性复查(6)试制与调试 返回结束放映返回本章目录32机电一体化系统(产品)的设计流程返回结束放映返回本章目录33 1-5 系统（产品）的设计 程序、准则与规律 设计

19、中一般采用三阶段法，即总体设计、部件（零件）的选择与设计或初步设计、技术设计与工艺设计。在试验性设计与计算机辅助设计中，多采用既分阶段又平行兼顾的设计即并行设计，以便相互协调。1)1)设计程序 返回结束放映返回本章目录34 设计准则主要考虑“人、机、材料、成本”等因素，而产品的可靠性、适用性与完善性设计最终可归结于在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。2)2)设计准则返回结束放映返回本章目录35 总结一般系统的设计，具有以下规律：根据设计要求首先确定离散元素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系，这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作；其中确定逻辑关系阶段

20、是关键，如逻辑关系不合理，其设计必然不合理。3)3)设计规律返回结束放映返回本章目录36 1-6 机电一体化工程 与系统工程 给定机电一体化系统(产品)“目的功能”与“规格”后，机电一体化技术人员利用机电一体化技术进行设计、制造的整个过程为机电一体化工程。表1-3 系统工程与机电一体化工程返回结束放映返回本章目录37 系统工程是系统科学的一个工作领域，而系统科学本身是一门关于“针对目的要求而进行合理的方法学处理”的边缘科学，系统工程的概念不仅包括“系统”，即具有特定功能的、相互之间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体，也包括“工程”，即产生一定效能的方法。1978年，钱学森就曾指出：“系统工

21、程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法”。系统工程是以大系统为对象、以数学方法和大型计算机等为工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，以便充分发挥人力、物力和财力，通过各种组织管理技术，使局部与整体之间协调配合，实现系统的综合最优化。系统工程是数学方法和工程方法的汇集。系系 统统 工工 程程返回结束放映返回本章目录38 机电一体化工程是系统工程在机电一体化工程中的具体应用。机电一体化技术是从系统工程观点出发，机械与电子有机结合，实现系统或产

22、品整体最优的综合性技术。机电一体化工程返回结束放映返回本章目录39 一、机电一体化系统开发工程 机电一体化系统（产品）种类繁多，涉及的技术领域及其技术的复杂程度不同，系统（产品）设计的类型也有区别。因此，机电一体化系统（产品）开发设计及其商品化过程也各有其具体特点。归纳其基本规律，机电一体化系统（产品）的开发工程之流程如下图所示。在机电一体化系统开发过程中，应注意：当系统（产品）模块化设计之后，关于某些功能组件是外购还是自己制造的问题，应充分考虑专业化生产方式以取得高效、高质量、高可靠性的效果：应充分利用广告宣传开拓产品市场。1-7 机电一体化系统(产品)的 开发工程与现代设计方法返回结束放映

23、返回本章目录40机电一体化系统开发工程的流程图返回结束放映返回本章目录41 二、机电一体化系统设计的现代设计方法 不同种类的机电一体化系统，其设计方法也不尽相同。现代设计方法与用阅历公式、图表和手册为设计依据的传统设计方法不同，它是以计算机为协助手段进行机电一体化系统（产品）设计的有效方法。其设计步骤通常是：技术预料市场需求信息分析科学类比系统设计创新性设计因时制宜地选择各种具体的现代设计方法(相像设计法、模拟设计法、有限元设计法、牢靠性设计法、动态分析设计法、优化设计法等)机电一体化系统设计的质量综合评价等。科学技术日新月异，技术创新发展迅猛。现代设计方法的内含在不断扩展，新概念层出不穷。例

24、如：计算机协助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计，等等。返回结束放映返回本章目录42 1.1.计算机协助设计与并行工程计算机协助设计与并行工程 计算机协助设计（计算机协助设计（CADCAD）是设计机电一体化产品）是设计机电一体化产品(系统系统)的有力工具。用来设计一般机械产品的的有力工具。用来设计一般机械产品的CADCAD的探讨成果，的探讨成果，包括计算机硬件和软件，以及图像仪和绘图仪等外围设包括计算机硬件和软件，以及图像仪和绘图仪等外围设备，都可以用于机电一体化产品（系统）的设计，须要备，都可以用于机电一体化产品（系统）的设计，须要补充的不过是有关机电一体化系统（产品

25、）设计和制造补充的不过是有关机电一体化系统（产品）设计和制造的数据、计算方法和特殊表达的形式而已。的数据、计算方法和特殊表达的形式而已。并行工程（并行工程（concurrent engineeringconcurrent engineering，CECE）是是把产品（系统）的设计、制造及其相关过程作为一个有把产品（系统）的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合（并行）协调的一种工作模式。这种工机整体进行综合（并行）协调的一种工作模式。这种工作模式力图使开发者们从一起先就考虑到产品全寿命周作模式力图使开发者们从一起先就考虑到产品全寿命周期期 从概念形成到产品（系统）报废从概念形成到产品（

26、系统）报废 内的全部因素。内的全部因素。并行工程的目标是提高产品（系统）的生命全过程（包并行工程的目标是提高产品（系统）的生命全过程（包括设计、工艺、制造、服务）中的全面质量，降低产品括设计、工艺、制造、服务）中的全面质量，降低产品（系统）全寿命周期内（包括产品设计、制造、销售、（系统）全寿命周期内（包括产品设计、制造、销售、客户应用、售后服务直至产品报废处理等）的成本，缩客户应用、售后服务直至产品报废处理等）的成本，缩短系统的研发周期。并行工程与串行工程的差异就在于短系统的研发周期。并行工程与串行工程的差异就在于在产品的设计阶段就要按并行、交互、协调的工作模式在产品的设计阶段就要按并行、交互

27、、协调的工作模式进行产品（系统）设计，就是说，在设计过程中对产品进行产品（系统）设计，就是说，在设计过程中对产品（系统）寿命周期内的各个阶段的要求尽可能同时进行（系统）寿命周期内的各个阶段的要求尽可能同时进行交互式协调。交互式协调。返回结束放映返回本章目录43计算机协助设计与并行工程计算机协助设计与并行工程返回结束放映返回本章目录44 虚拟产品是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像。虚拟产品设计是基于虚拟现实技术的新一代计算机协助设计，是在基于多媒体的、交互的渗入式或侵入式的三维计算机协助设计环境中，设计者不仅能够干脆在三维空间中通过三维操作、语言指令、手势等高度交互的方

28、式进行三维实体建模和装配建模，并且最终生成精确的产品（系统）模型，以支持具体设计与变型设计，同时能在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的须要。2.2.虚拟产品设计虚拟产品设计返回结束放映返回本章目录45 快速响应设计是实现快速响应工程的重要一环。快快速响应设计是实现快速响应工程的重要一环。快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断快速开速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断快速开发适应市场需求的新产品（系统），以保证企业在激烈竞发适应市场需求的新产品（系统），以保证企业在激烈竞争环境中立于不败之地的重要工程。实现快速响应设计的争环境中立于不败之地的重要工程。实现快速响

29、应设计的关键是有效开发和利用各种产品（系统）信息资源关键是有效开发和利用各种产品（系统）信息资源 的高的高度存储、传播及加工的实力，主要实行三项基本策略，以度存储、传播及加工的实力，主要实行三项基本策略，以达到对产品（系统）设计需求的快速响应。这三项策略是：达到对产品（系统）设计需求的快速响应。这三项策略是：利用产品信息资源进行创新设计或变异性设计；利用产品信息资源进行创新设计或变异性设计；虚拟虚拟设计设计利用数字化技术加快设计过程；利用数字化技术加快设计过程；远程协同、分布远程协同、分布设计。概括讲，这些策略就是信息的资源化、产品（系统）设计。概括讲，这些策略就是信息的资源化、产品（系统）的

30、数字化、设计的网络化。的数字化、设计的网络化。3.3.快速响应设计快速响应设计返回结束放映返回本章目录46 绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。所谓绿色设计，是在新产品（系统）的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而削减对环境的污染、资源的奢侈、运用平安和人类健康等所产生的负作用。绿色产品设计将产品（系统）寿命周期内各个阶段（设计、制造、运用、回收处理等）看成一个有机整体，在保证产品良好性能、质量及成本等要求的状况下，还充分考虑产品（系统）的维护资源及能源的回收利用以及对环境的影响等问题。4.4.绿色设计绿色设计返回结束放映返回本章目录47传统产品设计与绿色产品设计返回

31、结束放映返回本章目录48 反求设计思想属于反向推理、逆向思维体系。反求设计是以现反求设计思想属于反向推理、逆向思维体系。反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计阅代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计阅历、学问和创新思维，对已有的产品（系统）进行剖析、重构、再历、学问和创新思维，对已有的产品（系统）进行剖析、重构、再创建的设计。创建的设计。如某种系统（产品），仅知其外在的功能特性而没有其设如某种系统（产品），仅知其外在的功能特性而没有其设计图纸及相关具体设计资料即其内部结构为一计图纸及相关具体设计资料即其内部结构为一“暗箱暗箱”，在某种状，在某种

32、状况下须要进行具体的反向推理来设计具有同等外在功能特性的系统况下须要进行具体的反向推理来设计具有同等外在功能特性的系统（产品）时，运用反求设计方法进行设计极为合适。从某中意义上（产品）时，运用反求设计方法进行设计极为合适。从某中意义上来说，反求设计就是设计者依据现有机电一体化系统（产品）的外来说，反求设计就是设计者依据现有机电一体化系统（产品）的外在功能特性，利用现代设计理论和方法，设计能实现该外在功能特在功能特性，利用现代设计理论和方法，设计能实现该外在功能特性要求的内部子系统并构成整个机电一体化系统（产品）的设计。性要求的内部子系统并构成整个机电一体化系统（产品）的设计。5.5.反求设计反

33、求设计返回结束放映返回本章目录49 网络上合作设计是现代设计方法最前沿的一种方法。其网络上合作设计是现代设计方法最前沿的一种方法。其核心是利用网络工具来汇合设计学问与资源及学问获得的核心是利用网络工具来汇合设计学问与资源及学问获得的方法进行设计。它包含了设计所须要的网络上供应的学问方法进行设计。它包含了设计所须要的网络上供应的学问以及获得这些学问的过程与所需的各种资源。以及获得这些学问的过程与所需的各种资源。在技术进步日新月异的今日，系统（产品）的设计更加在技术进步日新月异的今日，系统（产品）的设计更加依靠于新学问的汇合与获得。应当看到，国内外有着丰富依靠于新学问的汇合与获得。应当看到，国内外

34、有着丰富的设计学问和潜在的设计资源，称之为的设计学问和潜在的设计资源，称之为“学问获得资源学问获得资源”，而拥有这些资源的单位往往在某些技术领域雄踞一方，而拥有这些资源的单位往往在某些技术领域雄踞一方，假如能利用现代化的网络技术将这些学问、资源有效地集假如能利用现代化的网络技术将这些学问、资源有效地集中、实现资源的共享，将是实现网络合作设计的必由之路，中、实现资源的共享，将是实现网络合作设计的必由之路，也将是实现技术创新和跨越式发展的重要途径之一。也将是实现技术创新和跨越式发展的重要途径之一。6.6.网络上合作设计网络上合作设计返回结束放映返回本章目录50 1-8 机电一体化系统的共性关键技术

35、 与优先发展领域 一、机电一体化系统设计的共性关键技术 机电一体化系统设计中,必须解决这些系统(或产品)采用微电子技术所面临的共性关键技术，这些共性关键技术有检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、精密机械技术及系统总体技术等。目前这些技术包括的内容如下：1.检测传感技术：检测传感器属于机电一体化系统(或产品)的检测传感元件。检测传感器的检测对象有温度、流量、压力、位移、速度、加速度、力和力矩等物理量以及物品的几何参数等，其检测精度的高低直接影响机电一体化产品的性能好坏。2.信息（信息处理）技术：信息技术包括信息的输入、变换、运算、存储和输出技术。信息处理的硬件包括输入输出设备

36、、显示器、磁盘、计算机、可编程逻辑控制器和数控装置等。3.自动控制技术：自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等技术。这些都是机电一体化技术中十分重要的关键技术。其技术难点是现代控制理论的工程化与实用化，以及优化控制模型的建立等。返回结束放映返回本章目录51 4.伺服驱动技术：伺服驱动技术主要是指执行元件中的一些技术问题。伺服驱动包括电动、气动、液动等各种类型。伺服驱动技术对产品质量产生干脆影响。机电一体化系统（产品）对机电转换部件（如电磁螺线管、电动机、液压马达等）执行元件的精度要求更高、牢靠性更好、响应速度更快；对直流伺服电机，要求限制性能更好

37、、速度和扭矩特性更稳定；沟通调速系统的难点在于变频调速、电子逆变技术、矢量变换技术等。5.精密机械技术：机电一体化产品对精密机械提出的新要求有减轻重量、缩小体积、提高精度、提高刚度、改善动态性能等。减轻重量、缩小体积，不能降低机械的刚度，除考虑静态、动态的刚度及热变形的问题外，还要提高导轨面的刚度。6.系统总体技术：系统总体技术是一种从整体目标动身，用系统的观点和方法，将总体分解成若干功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。系统总体技术包括的内容很多，例如接插件、接口转换、软件开发、微机应用技术、限制系统的成套性和成套设备自动化

38、技术等。返回结束放映返回本章目录52 二.机电一体化系统的优先发展领域 优先发展的机电一体化领域必须同时具备下述几个 条件：短期或中期普遍需要；具有显著的经济效益；具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础；社会效益十分显著的领域。返回结束放映返回本章目录53机电一体化技术内部联系与外部影响返回结束放映返回本章目录54发展机电一体化技术与产品的支持系统发展机电一体化技术与产品的支持系统返回结束放映返回本章目录55习题与思考题 1-1 试说明较为人们所接受的“机电一体化”的含义。1-2 机电一体化的目的是什么？1-3 机电一体化时代的特征是什么？1-4 何谓机电一体化技术革命？1-5 机电一体化

39、系统由那些基本要素组成？分别实现哪些功能？1-6 工业三大要素指的是什么？1-7 机电一体化的三大效果是什么？1-8 说明机电一体化系统（产品）的设计步骤。1-9 机电一体化系统（产品）的主要评价内容是什么？1-10 机电一体化系统的接口功能有哪两种？1-11 根据不同的接口功能说明接口的种类。1-12 机电一体化工程与系统工程有何异同？1-13 说明机电一体化系统设计的设计思想方法。1-14 什么是机电互补法、融合法、组合法？1-15 开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？1-16 根据机电一体化系统（产品）的开发工程的流程归纳其基本规律。1-17 现代设计方法与传统设计方法相比较有何突出特点？1-18 简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求 设计等的含义。1-19 说明我国机电一体化优先发展的领域。1-20 优先发展的机电一体化领域必须同时具备哪些条件？