2022年机电一体化教案概论部分 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽工贸职业技术学院机电一体化系统教案授 课 学 时 分 配 表课程名称 机电一体化系统 课程代码授课老师 陈其祥 职 称 高工授课学期 20222022学年其次学期方案学时 第 1 周第 10 周;共 80 学时;其中理论 70 学时试验 8 学时,习题 2 学时, 等学 时 分 配章节名称学时理论学时其中习题学时第一章概论2 2 1 其次章系统中的机械结构4 4 第三章检测环节5 5 掌握系统7 6 第四章第五章常用掌握方式8 7 1 第六章执行装置及其掌握7 7 第七章工业机器人技术4 4 第八章一体化产品实例5 5 章节名称第 1 章概
2、论第 1 节机电一体化的概念1懂得机电一体化的基本概念2明白机电一体化的典型应用数控技术教案目标 3明白柔性制造技术概念4明白 FMS、CIMS概念名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课程重点难点 1. 机电一体化技术的概念2. FMS、CIMS概念教案方法 及手段1课堂理论课讲授 2多媒体教案课件播放帮助教案机电一体化基本概念1;机电一体化的历史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;机电一体化
3、最早显现在 1971 年日本机械设计杂志的副刊上,随着机电一体化技术的快速进展,机电一体化的概念被人们广泛接受和普遍使用;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“ Mechatronics ” 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 1- 1 机电一体化与其它学科的关系2;机电一体化的定义到目前为止,就机电一体化这一概念的内涵国内外学术界仍没有一个完全统一的表述;一般认为,名师归纳总结 - - - - - - -第
4、 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3;定义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;4;定义的三重含义:(1)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 1-1 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;(2)机电一体化是一个进展中的概念,早期的机电一体化就像其字面所表 述的那样,主要强调机械与电子的结合,即将电子技术“ 溶入” 到机械 技术中而形成新的技术与产品;随着机电一体化技术的进展,以运算机 技术、通信技术和掌握技
5、术为特点的信息技术(即所谓的“3C” 技术:Computer、 Communication 和 Control Technology)“ 渗透” 到机械 技术中,丰富了机电一体化的含义,现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的结合,仍包括光(光学)机电一体化、机电气(气 压)一体化、机电液(液压)一体化、机电仪(仪器外表)一体化等;(3)机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想,强调各种技术在机 电产品中的相互和谐,以达到系统总体最优;换句话说,机电一体化是 多种技术学科有机结合的产物,而不是它们的简洁叠加;从概念的外延来看,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
6、一体化技术是从系统工程的观点动身,将机械、电子和信息等有关技 术有机结合起来,以实现系统或产品整体最优的综合性技术;机电一体化技术 主要包括技术原理和使机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和进展的技 术;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
7、(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;由于在机械本体中“ 溶入” 了电 子技术和信息技术,与纯粹的机械产品相比,机电一体化产品的性能得到了根 本的提高,具有满意人们使用要求的正确功能;5;应用简况 现实生活中的机电一体化产品比比皆是;我们日常生活中使用的全自动洗衣 机、空调及全自动照相机,都是典型的机电一体化产品;在机械制造领域中广泛使 用的各种数控机床、工业机器人、三坐标测量仪及全自动仓储,也是典型的机电一 体化产品;而汽车更是机电一体化技术胜利应用的典范,目前汽车上胜利应用和正 在开发的机电一体化系统达数十种之多,特殊是发动机电子掌握系统、汽车防抱死名师归纳总结 -
8、 - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 制动系统、全主动和半主动悬架等机电一体化系统在汽车上的应用,使得现代汽车 的乘坐舒服性、行驶安全性及环保性能都得到了很大的改善;在农业工程领域,机 电一体化技术也在肯定范畴内得到了应用,如拖拉机自动驾驶系统、悬挂式农具的 自动调剂系统、联合收成机工作部件(如脱粒清选装置)的监控系统、温室环境自 动掌握系统等;作业: 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节名称第 1 章第 2 节教案名称机电一体化系统的组成教案时数 教案目标 1一般把握述机电一体化技术组成的概念 2懂得
9、主要组成部分的基本内容 3重点懂得掌握信息处理单元,接口单元和执行机构课程重点难点 1. 掌握信息处理单元的基本简况 2. 接口单元的作用和意义教案方法 及手段1课堂理论课讲授 2多媒体教案课件播放帮助教案机电一体化系统的组成1;一般概念传统的机械产品一般由动力源、传动机构和工作机构等组成;机电一体化 系统是在传统机械产品的基础上进展起来的,是机械与电子、信息技术结合 的产物, 它除了包含传统机械产品的组成部分以外,仍含有与电子技术和信息 技术相关的组成要素;一般而言,一个较完善的机电一体化系统包括以下几个基本要素:(1)机械本体,(2)检测传感部分、(3)电子掌握单元、(4)执行器和动力源,
10、名师归纳总结 (5)各要素之间通过接口相联系(见图1-2);第 4 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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 1- 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;与纯粹的机械产品相比,机电一体化系统的技术 性能得到提高、功能得到增强,这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性 以及几何尺寸等方面能
11、够与之相适应,具有高效、多功能、牢靠和节能、小型、轻 量、美观的特点;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;机电一体化系统要求传感器精度、灵敏度、响应速度和信噪比高;漂移小、稳固性高;牢靠性好;不易受被测对象特点(如电阻、导磁率等)的影响;对抗恶 劣环境条件(如油污、高温、泥浆等)的才能强;体积小、重量轻、对整机的适应 性好;不受高频干扰和强磁场等外部环境的影响;操作性能好,现场修理处理简 单;价格低廉;3电子掌握
12、单元电子掌握单元又称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、存 储、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,控 制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、 I0 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掌握程 序,依据系统正常工作的要求编写;机电一体化系统对掌握和信息处理单元的基本 要求是,提高信息处理速度、提高牢靠性、增强抗干扰才能以及完善系统自诊
13、断功 能、实现信息处理智能化和小型、轻量、标准化等;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 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;由于几何尺寸上的限制,动作范畴狭窄,仍 需考虑修理和实行标准化;由于电工电子技术的高度进展,高性能步进驱动、直流 和沟通伺服驱动电机已大量应用于机电一体化系统;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5动力源动力源是机电一体化
14、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;除了要求牢靠性好以外,机电一体化产品仍要求 动力源的效率高,即用完可能小的动力输入获得尽可能大的功率输出;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
15、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;例如,我们日常使用的全自动照相机就是典型的机电一体化产品,其内部装有 测光测距传感器,测得的信号由微处理器进行处理,依据信息处理结果掌握微型电 动机,由微型电动机驱动快门、变焦及卷片倒片机构,从测光、测距、调光、调 焦、曝光到卷片、倒片、闪光及其它附件的掌握都实现了自动化;又如,汽车上广泛应用的发动机燃油喷射掌握系统也是典型的机电一体化系 统;分布在发动机上的空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传 感器、进气歧管肯定压力传感器、爆燃传感器、氧传感器等连续不断地检测发动机 的工作状况和燃油在燃烧室的燃烧情形,并将信号
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