2022年机电一体化发展趋势 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录摘要 1 Abstract2 第一章绪论 3 其次章机电一体化的概论 42.1 机电一体化基本概念 4 2.2 机电一体化系统的构成 5 2.3 机电一体化共性关键技术 6 第三章机电一体化技术的进展历程 8 3.1 萌芽阶段 8 3.2 快速进展阶段 8 3.3 智能化阶段 9 第四章机电一体化产品的进展趋势 10 4.1 机电一体化产品的概述 10 4.2 数控机床 10 4.3 数控机床的伺服系统 11 4.4 数控机床的进展趋势 12 第五章机电一体化技术的进展趋势 13 5.1 智能化 13 5.2 模块化 13 5.3 微型化
2、 13 5.4 人性化 14名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.5 带源化 14 结论 15 终止语 16 参考文献 16名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要机电一体化技术是一个技术群(族)的总称,包括检测传感技术、信息处理技 术、伺服驱动技术、自动掌握技术、机械技术及系统总体技术等;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、而赐予了新功能和新性能的高科技产品;一般而言,一个
3、较完善的机电一 体化系统包括以下几个基本要素:机械本体,检测传感部分、电子掌握单元、执行 器和动力源,各要素之间通过接口相联系(见图 2-2 );本文介绍了,检测传感技术、信息处理技术、自动掌握技术、伺服驱动技术,系统总体技术 在机电一体化中的应用及构成;也概述了机电一体化的三个进展阶段“ 萌芽阶段” ,“ 快速进展阶段” ,“ 智能化阶段” ;并且对每个阶段,都做了详 细的描述;随着微电子技术的高速进展,机电一体化的产品不断涌现出来,其中的 典型是数控机床;其中,数控机床大致,可以分为两类;数控机床是典型的机电一 体化产品,是集现代机械制造技术、自动掌握技术、检测技术、运算机信息技术于 一体
4、的高效率、高精度、高柔性和高自动化的现代机械加工设备,也是由机械本 体、动力源、电子掌握单元、检测传感部分和执行机器(伺服系统)组成;另外,机电一体化是集机械、电子、光学、掌握、运算机、信息等多学科的交 叉综合,它的进展和进步依靠并促进相关技术的进展和进步;因此,机电一体化的 主要进展方向如下:智能化、模块化、微型化、人性化,带源化;关键词 机电一体化;机电一体化技术;数控机床;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - Abstract Mechatronics is a technical group family in
5、 general, including the detection sensor technology, information processing technology, servo drive technology, automatic control technology, mechanical technology and overall system technology. Mechatronic products by mechanical systems or parts and the electronic system or parts and information pr
6、ocessing unit hardware and software combination, and given the new features and performance of high-tech products. In general, a more complete mechatronic system include the following basic elements: mechanical body, detection sensor part of the electronic control unit, actuators and power sources,
7、all linked through the interface between the elements see Figure 1 - 2. This article describes the detection sensor technology, information processing technology, automatic control technology, servo drive technology, system technology in the mechanical and electrical integration of the overall appli
8、cation and composition. And for each stage of a detailed description. With the rapid development of microelectronics technology, electromechanical integration products continue to emerge, which is a typical CNC machine tools. Among them, the CNC machine probably can be divided into two categories. C
9、NC machine tools is a typical mechatronic product, is a modern manufacturing technology, automation technology, detection technology, computer information technology in one high efficiency, high precision, highly flexible and highly automated modern machinery processing equipment, but also by mechan
10、ical body, power source, electronic control unit, testing and implementation of sensing part of the machine servo system component. In addition, mechatronics is a mechanical, electronic, optical, control, computer, information and other disciplinary integration, development and progress of its depen
11、dence and to promote development and progress of related technologies. Therefore, the mechanical and electrical integration of the main development direction is as follows: intelligent, modular, network, miniaturization, green, and systematic. 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - -
12、 KeywordsMechatronics;mechanical and electrical integration technologies;CNC machine tools;第一章 绪论人类将进入一个新的世纪21 世纪;人类的经济和科学技术进展成果超过了过去全部世纪的总和;传统科学技术正在脱胎换骨,新的科学技术不断问世;机电一 体化技术产生于这一背景下,自然符合科技进展的规律,也是机械学科进展的必定 结果;机电一体化又称机械电子学,英文称为Mechatronics,它是由英文机械学Mechanics 的前半部分与电子学 Electronics 的后半部分组合而成;我国通常称为机电 一体
13、化或机械电子学;机电一体化的产生与快速进展的根本缘由在于社会的进展和 科学技术的进步;然而,机电一体化的快速进展,也离不开各种技术相互渗透;其 主要相关技术可以归纳为六个方面;机械技术、检测传感技术、信息处理技术、自 动掌握技术、伺服传动技术、系统总技术;本文主要叙述了,机电一体化的概念;机电一体化技术的进展历程,机电一体 化产品的进展趋势,以及机电一体化技术的进展趋势,特殊是对数控机床的介绍;关于数控机床的组成,伺服系统,都作了具体的说明;机电一体化是集机械、电子 、光学、掌握、运算机、信息等多学科的交叉综合,它的进展和进步依靠并促进相关技术的进展和进步;机电一体化的进展趋势可 以分为以下三
14、个方面;性能上,功能上,层次上的进展;机电一体化的优势,在于 它吸取了各相关学科之长,且综合利用各学科并加以整体优化;所以机电一体化必名师归纳总结 将以崭新的姿势进入21世纪并连续进展;第 5 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 机电一体化的概论2.1 机电一体化基本概念机电一体化又称机械电子学,英文称为Mechatronics,它是由英文机械学Mechanics 的前半部分与电子学 Electronics 的后半部分组合而成;1996 年出版的WEBSTER 大词典收录了这个日本造的英文单词,这不仅意味着“ Mechatroni
15、cs” 这个单词得到了世界各国学术界和企业界的认可,而且仍意味着“ 机电一体化” 的哲理和思想为世人所接受;机械学电子学机电一体化信息科学图 2-1 机电一体化与其它学科的关系那么,什么是机电一体化呢?一般认为,机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品进展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科;机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科;图 2-1 形象地表达了机电一体化与机械学、电子学和信息科学之间的相互关系;机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化产品两个方面;机电一体化技术是一个技术群(族)的总称,包括检测传感技术、信息处理技
16、术、伺服驱动技术、自动掌握技术、机械技术及系统总体技术等;机电一体化产品有时也称为机电一体化系统,它们是两个相近的概念,通常机名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电一体化产品指独立存在的机电结合产品,而机电一体化系统主要指依附于主产品 的部件系统,这样的系统实际上也是机电一体化产品;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、而 赐予了新功能和新性能的高科技产品;2.2 机电一体化系统的构成一个较完善的机电一体化系统包括以下几个基本要素:机械本体,检测传感部分、电子
17、掌握单元、执行器和动力源,各要素之间通过接口相联系(见图2-2);电子掌握单元掌握信息执行器能 量动力源息 信 化 变 数 参检测参数力 动 驱检测传感部分机械本体图 2-2 机电一体化系统的构成1机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等;全部的机电一体化系统都含有机械部分,它是机电一体化系统的基础,起着支撑系统中其它功能 单元,传递运动和动力的作用;2检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就是监测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化,并将信息 传递给电子掌握单元,电子掌握单元依据检测到的信息向执行器发出相应的掌握指 令;3电子掌握单元电子掌握单元
18、又称ECUElectrical Control Unit, 是机电一体化系统的核心,负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集 中、储备、运算、分析,依据信息处理结果,依据肯定的程序和节奏发出相应的指 令,掌握整个系统有目的地运行;电子掌握单元由硬件和软件组成,系统硬件一般由运算机、可编程掌握器 PLC、数控装置以及规律电路、AD 与 DA 转换、 I 0 接口和运算机外部设备等组成;系统软件为固化在运算机储备器内的信息处理和控 制程序,依据系统正常工作的要求编写;名师归纳总结 4执行器执行器的作用是依据电子掌握单元的指令驱动机械部件的运第 7 页,共 18 页- - - - - - -
19、精选学习资料 - - - - - - - - - 动;执行器是运动部件,通常采纳电力驱动、气压驱动和液压驱动几种方式;机电 一体化系统一方面要求执行器效率高、响应速度快,同时要求对水、油、温度、尘 埃等外部环境的适应性好,牢靠性高;5动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分,其作用就是依据系统掌握要求向机器系统供应能量和动力使系统正常运行;供应能量的方式包括电能、气能和液压能,以电能为主;机电一体化产品的五个基本组成要素之间并非彼此无关或简洁拼凑、叠加在一 起,工作中它们各司其职,相互补充、相互和谐,共同完成所规定的功能,即在机 械本体的支持下,由传感器检测产品的运行状态及环境变化,将信息反馈
20、给电子控 制单元,电子掌握单元对各种信息进行处理,并按要求掌握执行器的运动,执行器 的能源就由动力部分供应;在结构上,各组成要素通过各种接口及相关软件有机地 结合在一起,构成一个内部合理匹配、外部效能正确的完整产品;2.3 机电一体化共性关键技术2.3.1 检测传感技术 检测与传感技术指与传感器及其信号检测装置相关的技术;在机电一体化产品 中,传感器就像人体的感觉器官一样,将各种内、外部信息通过相应的信号检测装 置感知并反馈给掌握及信息处理装置;因此检测与传感是实现自动掌握的关键环 节;机电一体化要求传感器能快速、精确地猎取信息并经受各种严酷环境的考查;2.3.2 信息处理技术 信息处理技术包
21、括信息的交换、存取、运算、判定和决策等,实现信息处理的 主要工具是运算机 , 因此运算机技术与信息处理技术是亲密相关的;运算机技术包括 运算机硬件技术和软件技术、网络与通信技术、数据库技术等;在机电一体化产品 中,运算机与信息处理装置指挥整个产品的运行,信息处理是否正确、准时,直接 影响到产品工作的质量和效率;2.3.3 自动掌握技术 自动掌握技术范畴很广,包括自动掌握理论、掌握系统设计、系统仿真、现场 调试、牢靠运行等从理论到实践的整个过程;由于被控对象种类繁多,所以掌握技 术的内容极其丰富,包括高精度定位掌握、速度掌握、自适应掌握、自诊断、校 正、补偿、示教再现、检索等掌握技术,自动掌握技
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