第一二章-机电CAD.ppt

《第一二章-机电CAD.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机电工程CAD第一章概论1.1机电一体化的含义机电一体化是微电子技术向传统机械工业渗透过程中逐渐形成的一个新概念，是机械技术,微电子技术相互融合的产物。是融机械技术，微电子技术，信息技术等多种技术为一体的新兴交叉学科。最早起源于日本（1971年）。机电一体化技术是微电子技术，传感器技术，精密机械技术，自动控制技术以及微型计算机技术不断发展的必然产物，是人们不断追求机械自动化和智能化的必然结果。几种说法：1）渡边茂：机电一体化是机械工程中采用微电子技术的体现。2）小岛利夫：机电一体化是机械学与电子学有机结合而提

2、供的更为优越的一种技术。3）日本机械设计杂志：机电一体化就是利用微电子技术，最大限度地发挥机械能力的一种技术。4）日本机械振兴协会经济研究所：机电一体化乃是机械的主功能，动力功能，信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置和电子装置用相关软件有机结合构成的系统总称。机电一体化系统首先是一个机械系统，没有运动部件的系统不能称为机电一体化系统，如电饭煲等。机电一体化系统强调的是机械和电子技术的有机结合，不是拼凑。机电一体化系统设计应该从系统角度出发，采用现代设计分析方法，如计算机辅助设计（CAD），计算机辅

3、助工程分析（CAE）等。1.2机电一体化系统的构成一，机电一体化系统组成主要由五个子系统组成：1）机械系统（机构）2）电子信息处理系统（计算机）3）动力系统（动力源）4）传感检测系统（传感器）5）执行元件1.1机电一体化系统构成1.3机电一体化系统功能构成机电一体化系统(或产品)是由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整体，具有满足人们使用要求的功能(目的功能)。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)进行某种处理，输出所需要的物质、能量和信息。1.2系统功能构成机电一

4、体化系统要素与人体构成要素的关系机电一体化系统要素功能人体要素控制器控制（信息处理，传送）头脑检测传感器检测（收集信息与变换）感官执行元件驱动（操作）肌肉动力源提供动力（能量）内脏机构构造骨骼1.4机电一体化系统的评价标准机电一体化系统的一大特点是：由于机电一体化系统的微电子装置取代了人对机械的绝大部分的控制功能，并加以延伸和扩大，克服了人体能力的不足和弱点。另一大特点是：节省能源和材料消耗。这也是评价机电一体化系统设计好坏的标准。1.4机电一体化系统的评价内容注：要从系统设计方法出发，采用先进的技术和设计手

5、段（CAD,仿真，优化）来保证。1.5机电一体化系统的主要特征1）功能增强，柔性提高。可以一机多用，可以根据环境需要做适当调整。2）结构简化，改善性能。通过有效控制可以大大简化机械结构，如减少齿轮及凸轮传动等等3）效率提高，成本降低。1.6机电一体化系统的关键技术1，应用力学：应用力学是机械技术的主要理论基础，如材料力学，断裂力学，损伤力学，结构力学，结构动力学，振动力学，流体力学（包括空气动力学），海洋工程力学等等。2，机械设计学：机械设计学是一门学科，也是一门艺术，出现了计算机辅助设计（CAD），计算机辅

6、助工程分析(CAE），计算机仿真虚拟现实技术，系统工程等等。1.6机电一体化系统的关键技术3，制造工艺：精密加工技术，精密切削技术，模具成型技术，超精密加工技术，微细加工技术，纳米技术，微机械技术（形状记忆合金，压电陶瓷为动力微机械）等等。4，检测传感器技术：主要是各种微特智能传感器技术。5，自动控制及伺服系统技术：经典线性控制技术，以多变量，非线性，时变系统为特点的现代控制技术（神经网络控制，模糊控制等等）。1.7机电一体化所需的基础知识为了更好的进行机电一体化系统设计，有必要对所学过的知识进行一下回顾和总

7、结。首先看一下机电一体化系统结构（如图1.5所示)1.5机电一体化系统结构框图1，动力驱动系统：电力驱动，液压驱动，气动驱动。1）电力驱动：直流电机，交流电机，步进电机，电工学知识。2）液压驱动：液压泵，液压马达，液压缸，伺服阀，伺服马达等，用到液压原理，流体力学方面的知识。2，传动系统：机械传动机构，减速器。1）机械传动机构：齿轮传动，连杆传动，丝杠传动，凸轮传动，皮带传动，液压传动，气动传动等等2）减速器：渐开线圆柱齿轮，蜗轮蜗杆，行星齿轮，谐波减速器，无级变速器等等。用到机械原理，机械设计，运动学，动力

8、学等方面的知识。3，执行机构：1）按用途分：微动机构，夹持机构，搬运机构，分度与转位机构，施力机构等等2）按形式分：平面连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，螺旋机构，棘轮机构，组合机构等等。主要用到机械原理，运动学，机械设计等方面的知识。4，控制系统：开关量继电器控制，开关量PLC控制，模拟量控制技术，数控技术，接口电路(A/D,D/A,滤波，放大）等等。主要用到计算机控制，电工电子学，PLC控制，控制理