机电一体化讲议第一二章).ppt

第一章 机电一体化技术概论 吉林大学 机械电子工程学科 赵丁选 一、引言 新技术革命：以信息技术为中心，提高工作效率为目标。 信息技术三大支柱，即：测量与控制技术、计算机技术、通信技术。 在这种新技术革命的影响和冲击下，使机电工业发生了极大变化。 定义：机械技术与微电子技术、信息技术相结合，通称机电一体化。 例：机床，纯机械时，其加工精度、加工能力较低，数控机床后，使其功能增强、性能提高，而且成为可以代替人工操作的自动化机床。 微电子技术与信息技术的引入，将使机械工业焕发青春 机械向机电一体化方向发展，不但是机械本身的需要，而且是现代化生产装备向大型化、高效化方向发展的客观需要。 机电一体化技术是保证科学操作和科学管理的有效工具。 二、发展史 六十年代，日本通产省为扩大机械功能，在机械上采用电气和电子技术，曾结合数控机床做过不少实验，但末能获得成功。 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。 71年，日刊工业新闻社发行《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。 76年，机电一体化正式名字メカトロニケス(英文名字是Mechatronics，是由Mechanism的前半部和Electronics后半部缩合而成)，我国现译为机电一体化。 71到78年日本政府颁发机电法和机信法，对机电一体化的发展起到积极推动作用，这个时期称之为萌芽时期。 八十年代，在机信法指导下，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。 三、现状 我国，目前机电一体化技术还相当落后，机械系统有５万个品种，约有２万个品种需要实现程度不同的机电一体化。但是从目前生产的机电产品来看，实现机电一体化的还比较少。 例如：国内数控机床在机床中总拥有量较少，国外数控机床已占机床总拥有量的30~80％；国内柔性制造系统、工业机器人等还处于研制阶段。 国外大型电站大都已实现计算机控制，汽车工业已大量应用微机点火控制、安全报警、制动控制等，在这些方面我国还有较大差距，甚至近于空白。 其它如家用电器、电子医疗机械、电气传动调速系统、低压电器、印刷机械、照相机械等，国外已普遍实现了机电一体化，我国大多还处于起步阶段。 国此在我国机电产品中实现机电一体化，大力推广机电一体化技术，是我国四化建设中的一个重要课题，是振兴我国机电工业的一项战略决策。 3.2 产品范围 在新技术革命的浪潮中，自动化技术已深入到社会的各个方面，有人称之为全盘自动化。 在这些自动化的系统中，主要是由很多种机电一体化产品所构成。 从我国将要发展的机械工业产品来分析主要由以下产品需要实现程度不同的机电一体化。 具体地说，包括: 1._大型成套设备 2._数控机床 3._仪器仪表电子化 4._自动化管理系统 5._电子化量具量仪 6._工业机器人 7._电子化家用电器 8._电子化电机传动与调整系统 9._电子化电站自动装置与开关板 10._电子医疗器械 11._电子化低压电器 12._微电脑控制加热炉 13._电子控制汽车或内燃机 14._微电脑控制印刷机械 15._微电脑控制食品机械或包装机械 16._微电脑控制办公机械 17._电子式照相机 18._电子控制农业机械 19._电子控制塑料加工机械 20._电子控制电焊机 21._计算机辅助设计系统(CAD) 22._计算机辅助制造系统(CAM) 23._计算机集成制造系统(CIM) 四、几个技术问题 机械与电子的溶合方式 机械电子的技术构成 机电一体化的效果 1、 机械与电子的溶合方式 在机械本体上采用电子控制设备实现高性能和多功能。如数控机床 用电子技术部分地代替原来由机械组成的控制部分，机械技术与电子技术最佳结合。如电子照相机 以电子技术几乎全部代替机械式的信息处理机构，例如：电子表、按扭式电话机。 机械部分比较简单，以电子部分开发为主的电子与机械共存的产品，使机械结构大为简化。如复印机械等。 2、机械电子的技术构成 机电一体化系统的构成可以由右图形象地表示出来。 广义构成：硬件与软件 硬件：机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元 A、机械本体 为了发挥机电一体化的特长，机械本体必须改善性能、减轻重量和提高精度。 (1)减轻重量 (2)提高刚性 (3)实现组件化、标准化和系列化 (4)提高系统整体的可靠性 B、传感器 分类：检测自身内部信息传感器、检测对象的外部信息传感器。模拟系统、数字系统（包括混合系统）等。 组成：由检测、转换、指示、信息处理、记录等部分组成。