《機(jī)電一體化》PPT課件.ppt

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1、機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室機(jī) 電 一 體 化 機(jī) 械 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1 概 論1.1 機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義1.2 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能 構(gòu) 成 原 理 及 其 組 成 要 素 1.3 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能 原 理 設(shè) 計(jì) 和 廣 義 接 口 、 控 制 軟 件 的 作 用1.4 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 的 分 類 1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 1.6 本 課 程 的 目 的 和 要 求 1.

2、7 教 學(xué) 環(huán) 節(jié)1.8 成 績(jī) 評(píng) 定1.9 參 考 文 獻(xiàn) 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義 迄 今 為 止 ， 機(jī) 電 一 體 化 沒(méi) 有 統(tǒng) 一 的 定 義 ， 就 連 最 早 提 出 這 一概 念 的 日 本 也 是 說(shuō) 法 不 一 。原 因 ： （ 1） 人 們 看 問(wèn) 題 的 角 度 不 同 ， 對(duì) 其 理 解 也 就 各 異 （ 2） 隨 著 生 產(chǎn) 活 動(dòng) 和 科 學(xué) 技 術(shù) 的 迅 猛 發(fā) 展 ， 機(jī) 電 一 體 化 的 具 體 內(nèi) 容 不 斷 發(fā) 展 與 更 新 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室

3、 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義 日 本 從 1971年 開(kāi) 始 ， 就 敏 感 地 提 出 “ Mechatronics”這 個(gè) 英 語(yǔ)合 成 的 名 詞 。 其 中 ， 詞 首 Mecha表 示 Mechanics（ 機(jī) 械 學(xué) ） ； 詞尾 tronics表 示 Electronics（ 電 子 學(xué) ） 。 日 本 機(jī) 械 振 興 協(xié) 會(huì) 經(jīng) 濟(jì) 研 究 所 于 1981年 提 出 具 有 通 用 性 定 義 :即 “ 機(jī) 電 一 體 化 是 在 機(jī) 械 主 功 能 、 動(dòng) 力 功 能 、 信 息 功 能 和 控 制 功能 上 引 進(jìn) 微 電 子 技 術(shù) ， 并 將 機(jī) 械

4、 裝 置 與 電 子 裝 置 用 相 關(guān) 軟 件 有 機(jī)結(jié) 合 而 構(gòu) 成 系 統(tǒng) 的 總 稱 ” .它 體 現(xiàn) 了 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 及 其 技 術(shù) 的 基 本 內(nèi) 容 和 特 征 ， 所 以 具 有指 導(dǎo) 性 的 定 義 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義 美 國(guó) 是 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 和 應(yīng) 用 得 最 早 的 國(guó) 家 。 如 世 界 上第 一 臺(tái) 數(shù) 控 機(jī) 床 （ 1952年 ） 、 工 業(yè) 機(jī) 器 人 （ 1962年 ） 都 是 美 國(guó)研 制 成 功 的 。 數(shù) 控 機(jī) 床 焊 接 機(jī) 器 人

5、 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義 美 國(guó) 機(jī) 械 工 程 師 協(xié) 會(huì) （ ASME） 的 一 個(gè) 專 家 組 ， 于 1984年 在給 美 國(guó) 國(guó) 家 科 學(xué) 基 金 會(huì) 的 報(bào) 告 中 ， 提 出 了 “ 現(xiàn) 代 機(jī) 械 系 統(tǒng) ” 的 定義 ： “ 由 計(jì) 算 機(jī) 信 息 網(wǎng) 絡(luò) 協(xié) 調(diào) 與 控 制 的 、 用 于 完 成 包 括 機(jī) 械 力 、運(yùn) 動(dòng) 和 能 量 流 等 動(dòng) 力 學(xué) 任 務(wù) 和 機(jī) 械 和 （ 或 ） 機(jī) 電 部 件 相 互 聯(lián) 系 的系 統(tǒng) ” 。 這 一 含 義 實(shí) 質(zhì) 上 是 指 多 個(gè) 計(jì) 算 機(jī) 控

6、制 和 協(xié) 調(diào) 的 、 高 級(jí) 機(jī)電 一 體 化 產(chǎn) 品 。 1996年 美 國(guó) 機(jī) 械 工 程 師 學(xué) 會(huì) （ ASME) 與 電 子 工 程 師 學(xué) 會(huì) （ IEEE)聯(lián) 合創(chuàng) 刊 的 （ IEEE/ASME Transaction on Mechatronics) ， 在 第 一 卷 1期 “ 編 者 的 話 ” 中 ， 將 機(jī) 電 一 體 化 定 義 為 ：在 工 業(yè) 產(chǎn) 品 和 過(guò) 程 的 設(shè) 計(jì) 與 制 造 中 ， 機(jī) 械 工 程 與 電 子 和 智 能 計(jì) 算 機(jī) 控 制的 協(xié) 同 集 成 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本

7、含 義 1981年 德 國(guó) 工 程 師 協(xié) 會(huì) 、 德 國(guó) 電 氣 工 程 技 術(shù) 人 員 協(xié) 會(huì) 及 其共 同 組 成 的 精 密 工 程 技 術(shù) 專 家 組 的 關(guān) 于 精 密 工 程 技 術(shù) 定 義 為 光 、機(jī) 、 電 一 體 化 的 綜 合 技 術(shù) ， 它 包 括 機(jī) 械 （ 含 液 壓 、 氣 動(dòng) 及 微 機(jī)械 ） 、 電 工 與 電 子 、 光 學(xué) 及 其 不 同 技 術(shù) 的 組 合 （ 電 工 與 電 子 機(jī) 械 、光 電 子 技 術(shù) 與 學(xué) 學(xué) 機(jī) 械 ） ， 其 核 心 為 精 密 工 程 技 術(shù) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化

8、 的 基 本 含 義 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義 20世 紀(jì) 90年 代 國(guó) 際 機(jī) 器 與 機(jī) 構(gòu) 理 論 聯(lián) 合 會(huì) （ IFTMM)成 立了 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 委 員 會(huì) （ Technical Committee on Mechatronics)， 他 給 出 了 這 樣 的 定 義 ： 機(jī) 電 一 體 化 是 精 密 機(jī)械 工 程 、 電 子 控 制 和 系 統(tǒng) 思 想 在 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 和 制 造 過(guò) 程 中 以 協(xié)同 結(jié) 合 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化

9、的 基 本 含 義 我 國(guó) 一 般 認(rèn) 為 機(jī) 電 一 體 化 是 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 及 其 產(chǎn) 品 的統(tǒng) 稱 ， 還 將 柔 性 制 造 系 統(tǒng) （ FMS） 和 計(jì) 算 機(jī) 集 成 制 造 系 統(tǒng)（ CIMS） 等 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 線 和 自 動(dòng) 化 制 造 工 程 也 包 括 在 內(nèi) ，這 是 對(duì) 機(jī) 電 一 體 化 含 義 的 延 拓 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義機(jī) 電 一 體 化 的 六 大 共 性 關(guān) 鍵 技 術(shù) ：精 密 機(jī) 械 技 術(shù) （ 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) ）伺 服 傳 動(dòng)

10、技 術(shù) （ 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 核 心 部 分 ）傳 感 檢 測(cè) 技 術(shù) （ 閉 環(huán) 系 統(tǒng) 的 關(guān) 鍵 部 件 ）信 息 處 理 技 術(shù) （ 控 制 的 基 礎(chǔ) 技 術(shù) ）自 動(dòng) 控 制 技 術(shù) （ 計(jì) 算 機(jī) 控 制 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) ）系 統(tǒng) 總 體 技 術(shù) （ 包 括 系 統(tǒng) 的 叫 體 設(shè) 計(jì) 和 接 口 技 術(shù) ， 即 用 跨 學(xué)科 的 思 維 能 力 來(lái) 進(jìn) 行 綜 合 集 成 ） 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.1機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 含 義1、 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 是 基 于 上 述 群 體 技 術(shù) 有 機(jī) 融 合 的一

11、 種 綜 合 性 技 術(shù) ， 而 不 是 機(jī) 械 技 術(shù) 、 微 電 子 技 術(shù) 以 及其 他 技 術(shù) 的 簡(jiǎn) 單 組 合 、 拼 湊 。 這 是 機(jī) 電 一 體 化 與 機(jī) 械加 電 氣 所 形 成 的 機(jī) 械 電 氣 化 在 概 念 上 的 根 本 區(qū) 別 。2、 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 既 不 同 于 傳 統(tǒng) 的 機(jī) 械 產(chǎn) 品 ， 也 不 同于 普 通 的 電 子 產(chǎn) 品 ， 它 是 機(jī) 械 系 統(tǒng) 和 微 電 子 系 統(tǒng) ， 特別 是 與 微 處 理 器 或 微 機(jī) 有 機(jī) 結(jié) 合 ， 從 而 賦 予 新 的 功 能和 性 能 的 一 種 新 產(chǎn) 品 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī)

12、械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 一 體 化 的 內(nèi) 涵 機(jī) 械 學(xué) （ Mechanics） + 電 子 學(xué) （ Electronics） = 機(jī) 電 一 體 化 或 機(jī) 械 電 子 工 程 （ Mechatronics） 機(jī) 電 一 體 化 的 定 義 和 主 要 目 的 定 義 ： 在 機(jī) 械 的 主 功 能 、 動(dòng) 力 功 能 、 信 息 功 能 、 控 制 功 能 基 礎(chǔ) 上 引 入微 電 子 技 術(shù) ， 并 將 機(jī) 械 裝 置 與 電 子 裝 置 用 相 關(guān) 軟 件 有 機(jī) 地 結(jié) 合 所 構(gòu) 成系 統(tǒng) 的 總 稱 。 主 要 目 的 ： 增 加 機(jī) 械 系 統(tǒng) 或 裝 置 的 附

13、加 值 和 自 動(dòng) 化 程 度 。 機(jī) 械 技 術(shù)（ 機(jī) 械 學(xué) 、機(jī) 構(gòu) 學(xué) ） 機(jī) 電 一 體化 技 術(shù) 微 電 子 技 術(shù)（ 半 導(dǎo) 體、 IC、 LSI、 VLSI）機(jī) 電 一 體 化 的 涵 義 總 結(jié) 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 淬火機(jī)床 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 MK 28250數(shù) 控 磨 床 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 數(shù) 控 砂 輪 修 整 器 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 一 體 化 實(shí) 驗(yàn) 臺(tái) 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.2 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功

14、能 構(gòu) 成 原 理 及 其 組成 要 素 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 是 一 種 比 較 復(fù) 雜 的 工 程 系 統(tǒng) ， 它 是 由 相互 關(guān) 聯(lián) 的 、 若 干 種 類 （ 如 機(jī) 械 、 流 體 、 電 、 磁 、 光 、 熱 、 聲等 ） 元 素 組 成 的 、 具 有 特 定 目 標(biāo) 的 有 機(jī) 整 體 ， 具 有 整 體 性（ 集 合 性 ） 、 關(guān) 聯(lián) 性 、 目 的 性 和 相 對(duì) 性 四 個(gè) 基 本 屬 性 ， 缺一 就 不 可 能 構(gòu) 成 一 個(gè) 有 目 標(biāo) 的 工 程 系 統(tǒng) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.2 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能

15、 構(gòu) 成 原 理 及 其 組成 要 素一 、 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能 組 成主 功 能 、 信 息 功 能 、 控 制 功 能 、 動(dòng) 力 功 能 、 構(gòu) 造 功 能 。 以 及 各 子 系 統(tǒng) 的 匹 配 技 術(shù) （ 核 心 ） 接 口 技 術(shù) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室物 質(zhì)能 量信 息 系 統(tǒng) （ 變 換 、 傳 遞 、 儲(chǔ) 存 ） 物 質(zhì)能 量信 息控 制工 業(yè) 三大 要 素 具 有 所 需 特 性 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 主 功 能(人 ) 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 以 能 量 轉(zhuǎn) 換 為 主 ， 輸 入 能 量

16、（ 或 物 質(zhì) ） 和 信 息 ， 輸 出不 同 能 量 （ 或 物 質(zhì) ） 的 系 統(tǒng) （ 或 產(chǎn) 品 ） ， 稱 為 動(dòng) 力 機(jī) ，其 中 輸 出 機(jī) 械 能 的 為 原 動(dòng) 機(jī) ， 如 電 動(dòng) 機(jī) 、 水 輪 機(jī) 、 內(nèi) 燃機(jī) 等 。 以 信 息 處 理 為 主 ， 輸 入 信 息 和 能 量 ， 主 要 輸 出 某 種 信 息（ 如 數(shù) 據(jù) 、 圖 像 、 文 字 、 聲 音 等 ） 的 系 統(tǒng) (或 產(chǎn) 品 ） ， 稱為 信 息 機(jī) ， 如 各 種 儀 器 、 儀 表 、 計(jì) 算 機(jī) 、 傳 真 機(jī) 以 及 各 種 辦 公 機(jī) 械 等 。 以 物 料 搬 運(yùn) 、 加 工 為 主 ，

17、輸 入 物 質(zhì) （ 原 料 、 毛 坯 等 )、能 量 （ 電 能 、 液 能 、 氣 能 等 ） 和 信 息 （ 操 作 及 控 制 指令 等 ） ， 經(jīng) 過(guò) 加 工 處 理 ， 主 要 輸 出 改 變 了 位 置 和 形 態(tài)的 物 質(zhì) 的 系 統(tǒng) （ 或 產(chǎn) 品 ） ， 稱 為 加 工 機(jī) ， 如 各 種 機(jī) 床 、交 通 運(yùn) 輸 機(jī) 械 、 食 品 加 工 機(jī) 械 、 起 重 機(jī) 械 等 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 系 統(tǒng) 五 種 內(nèi) 部 功 能 構(gòu) 成 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 CNC

18、機(jī) 床 內(nèi) 部 功 能 構(gòu) 成 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.2 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能 構(gòu) 成 原 理 及 其 組 成 要 素 二 、 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 成 要 素 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.2 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能 構(gòu) 成 原 理 及 其 組成 要 素二 、 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 成 要 素 1、 構(gòu) 成 人 體 的 五 大 要 素 ：頭 腦 、 感 官 （ 眼 、 耳 、 鼻 、 舌 、 鼻 、 皮 膚 ） 、 四 肢 、 內(nèi) 臟 及軀 干 。2、 機(jī) 電 一 體 化 五 大

19、 要 素 ： 控 制 器 （ 計(jì) 算 機(jī) ） 、 傳 感 器 、 執(zhí) 行部 件 、 動(dòng) 力 源 和 機(jī) 械 本 體 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 2） 動(dòng) 力 系 統(tǒng) ： 按 照 系 統(tǒng) 控 制 要 求 ， 為 機(jī) 電 一 體化 產(chǎn) 品 提 供 能 量 和 動(dòng) 力 功 能 ， 去 驅(qū) 動(dòng) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 工作 已 完 成 預(yù) 定 的 主 功 能 。 包 括 電 、 液 、 氣 等 多 種動(dòng) 力 源 。1） 機(jī) 械 本 體 ： 用 于 支 撐 和 連 接 其 它 要 素 ， 并 把這 些 要 素 合 理 地 結(jié) 合 起 來(lái) ，

20、 形 成 有 機(jī) 的 整 體 。 如機(jī) 器 人 的 機(jī) 身 、 指 針 式 電 子 手 表 的 表 殼 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室3） 傳 感 與 檢 測(cè) 系 統(tǒng) ： 將 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 在 運(yùn) 行 過(guò) 程中 所 需 的 自 身 和 外 界 環(huán) 境 的 各 種 參 數(shù) 及 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換成 可 以 測(cè) 定 的 物 理 量 ， 同 時(shí) 利 用 檢 測(cè) 系 統(tǒng) 的 功 能對(duì) 這 些 物 理 量 進(jìn) 行 測(cè) 定 ， 為 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 提 供運(yùn) 行 控 制 所 需 的 各 種 信 息 。 傳 感 與 檢 測(cè) 系 統(tǒng) 的 功能 一 般 有 傳 感 器 或

21、 儀 表 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) ， 對(duì) 其 要 求 是 體 積小 、 便 與 安 裝 與 連 接 、 檢 測(cè) 精 度 高 、 抗 干 擾 等 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室4） 信 息 處 理 及 控 制 系 統(tǒng) ： 根 據(jù) 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 的 功能 和 性 能 要 求 ， 信 息 處 理 及 控 制 系 統(tǒng) 接 受 傳 感 與檢 測(cè) 系 統(tǒng) 反 饋 的 信 息 ， 并 對(duì) 其 進(jìn) 行 相 應(yīng) 的 處 理 、運(yùn) 算 和 決 策 ， 以 對(duì) 產(chǎn) 品 的 運(yùn) 行 施 以 按 照 要 求 的 控制 ， 實(shí) 現(xiàn) 控 制 功 能 。 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 中 ， 信 息 處理

22、 及 控 制 系 統(tǒng) 主 要 是 由 計(jì) 算 機(jī) 的 軟 件 和 硬 件 以 及相 應(yīng) 的 接 口 所 組 成 。 要 求 信 息 處 理 速 度 高 ， A/D 和 D/A轉(zhuǎn) 換 及 分 時(shí) 處 理 時(shí) 的 輸 入 /輸 出 可 靠 ， 系 統(tǒng)的 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室5） 執(zhí) 行 部 件 ： 在 控 制 信 息 的 作 用 下 完 成 要 求 的 動(dòng) 作 ，實(shí) 現(xiàn) 產(chǎn) 品 的 主 功 能 。 執(zhí) 行 部 件 一 般 是 運(yùn) 動(dòng) 部 件 ，常 采 用 機(jī) 械 、 電 液 、 氣 動(dòng) 等 機(jī) 構(gòu) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研

23、 室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.3 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能 原 理 設(shè) 計(jì) 和 廣 義接 口 、 控 制 軟 件 的 作 用一 、 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 功 能 原 理 設(shè) 計(jì) 功 能 原 理 設(shè) 計(jì) 的 宗 旨 是 根 據(jù) 系 統(tǒng) 的 目 的 和 要 求 ， 尋求 各 種 （ 現(xiàn) 有 的 或 新 的 ） 物 理 原 理 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 主 功 能 或 其 它功 能 的 最 佳 技 術(shù) 方 案 或 技 術(shù) 路 線 ， 而 不 是 具 體 的 設(shè) 計(jì) ，因 而 更 具 有 靈 活 性 和 創(chuàng) 造 性 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研

24、室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1） 、 步 是 在 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 中 作 出 重 大 決 策 的 階 段 2） 第 、 步 是 順 次 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 的 功 能 設(shè) 計(jì) 。 3） 第 步 是 把 在 第 步 所 得 功 能 子 系 統(tǒng) 或 功 能要 素 分 類 ， 多 次 探 索 所 要 完 成 各 個(gè) 功 能 的 硬 件 的軟 件 ， 從 中 選 定 最 優(yōu) 方 案 4） 第 步 是 對(duì) 整 個(gè) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 評(píng) 價(jià) ， 找 出 需 要 改 善 的 地方 ， 重 點(diǎn) 進(jìn) 行 研 究 。 必 要 時(shí) ， 重 復(fù) 進(jìn) 行 上 述 步 驟 ， 核查 審 定 。 機(jī) 電 工

25、 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室（ 二 ） 建 立 四 大 功 能 技 術(shù) 矩 陣 、 尋 求 可 能 的 技 術(shù) 方 案建 立 功 能 技 術(shù) 矩 陣 是 提 供 可 行 技 術(shù) 方 案 的 一 種 方 法 ，其 目 的 是 從 抽 象 的 功 能 原 理 設(shè) 計(jì) 怎 樣 逐 步 走 向 具 體化 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室由 上 表 可 知 ， 通 過(guò) 組 合 ， 在 理 論 上 有 486個(gè) 可 行 的 技 術(shù) 方 案 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室二 、 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 技 術(shù) 評(píng) 價(jià) 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 價(jià) 值

26、通 常 是 根 據(jù) 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 功 能的 有 關(guān) 參 數(shù) 來(lái) 進(jìn) 行 評(píng) 價(jià) 的 。 此 外 ， 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 是 一 種 多 功 能 、 高 性 能 、高 效 率 、 節(jié) 能 、 節(jié) 材 的 高 附 加 值 的 產(chǎn) 品 。 高 質(zhì) 量 高技 術(shù) 的 最 終 目 標(biāo) 是 智 能 機(jī) 械 或 具 有 人 工 智 能 的 機(jī) 電一 體 化 系 統(tǒng) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室三 、 廣 義 接 口 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 中 ， 最 重 要 的 是 系 統(tǒng) 和

27、 各 要 素 之間 的 “ 廣 義 接 口 ” 這 個(gè) 基 本 概 念 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 要 素 相 互 聯(lián) 系 問(wèn) 題 接 口 技 術(shù) 接 口 技 術(shù) 的 作 用 ： 為 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 械 、 電 子 、 信 息 等 各 異 技 術(shù) 在 機(jī) 電 一 體 化 系統(tǒng) 中 的 物 質(zhì) 、 能 源 、 信 息 的 傳 遞 與 轉(zhuǎn) 換 ， 達(dá) 到 系 統(tǒng) 所 需 的目 的 功 能 。接 口 技 術(shù) 的 功 能 ： 系 統(tǒng) 輸 入 /輸 出 接 口 信 息 的 匹 配 。 系 統(tǒng) 信 息 的 轉(zhuǎn) 換 、 調(diào) 整 ， 能 源 信 息 匹 配

28、 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室（ 一 ） 接 口 按 其 變 換 與 調(diào) 整 功 能 的 特 征 分 類1 零 接 口 不 進(jìn) 行 參 數(shù) 的 變 換 和 調(diào) 整 ， 即 輸 出 輸 入 的 直接 接 口 。 如 聯(lián) 軸 器 、 輸 送 管 、 插 頭 、 插 座 、 導(dǎo) 經(jīng) 、 電 纜等 。2 被 動(dòng) 接 口 僅 對(duì) 被 動(dòng) 要 素 的 參 數(shù) 進(jìn) 行 變 換 或 調(diào) 整 。 如 齒輪 減 速 器 、 進(jìn) 給 絲 桿 、 變 壓 器 、 可 變 電 阻 以 及 光 學(xué) 透 鏡等 。3 主 動(dòng) 接 口 含 有 主 動(dòng) 要 素 、 并 能 與 被 動(dòng) 要 素 進(jìn) 行 匹 配

29、 的接 口 。 如 電 磁 離 合 器 、 放 大 器 、 光 電 耦 合 器 、 A/D、 D/A轉(zhuǎn) 換 器 等 。4 功 能 接 口 含 有 微 處 理 器 ， 可 進(jìn) 行 程 序 編 制 或 適 應(yīng) 條 件而 變 化 的 接 口 。 如 自 動(dòng) 調(diào) 整 裝 置 、 通 過(guò) 輸 出 輸 入 芯 片（ 如 8255芯 片 ） 、 RS232串 行 接 口 |STD總 線 、 通 用 接 口 總 線 （ GPIB） 等 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室（ 二 ） 根 據(jù) 接 口 輸 入 輸 出 的 性 質(zhì) 分 類1 信 息 接 口 （ 軟 件 接 口 ） 邏 輯 上 要 滿

30、足 軟 件 的 約 束條 件 ， 如 程 序 設(shè) 計(jì) 的 語(yǔ) 言 、 格 式 、 標(biāo) 準(zhǔn) 、 符 號(hào) 等 各 項(xiàng)規(guī) 定 。 如 GB、 ISO標(biāo) 準(zhǔn) 、 ASCII碼 、 C語(yǔ) 言 等 。2 機(jī) 械 接 口 機(jī) 械 的 輸 入 、 輸 出 部 分 在 幾 何 上 （ 形 狀 、尺 寸 、 配 合 、 精 度 等 ） 要 相 匹 配 。3 電 氣 接 口 電 氣 的 物 理 參 數(shù) 要 相 互 匹 配 ， 如 頻 率 、電 壓 、 電 流 阻 抗 等 。4 環(huán) 境 接 口 對(duì) 周 圍 的 環(huán) 境 條 件 （ 溫 度 、 溫 度 電 磁 場(chǎng) 、放 射 能 、 振 動(dòng) 、 水 分 、 粉 塵 等 ）

31、 要 有 具 體 的 要 求 ， 如屏 蔽 、 減 振 、 隔 熱 、 防 爆 、 防 潮 、 防 放 射 線 等 各 種 防護(hù) 措 施 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室四 、 控 制 軟 件 在 系 統(tǒng) 中 的 作 用 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.4 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 的 分 類 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 和 產(chǎn) 品 的 應(yīng) 用 范 圍 非 常 廣 泛 ， 涉及 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過(guò) 程 的 所 有 領(lǐng) 域 ， 因 此 ， 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn)品 的 種 類 很 多 ， 而 且 還 在 不

32、斷 增 加 。 按 照 機(jī) 電 一 體化 產(chǎn) 品 的 功 能 ， 可 以 將 其 分 成 下 述 幾 類 ： 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.4 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 的 分 類1、 數(shù) 控 機(jī) 械 類 數(shù) 控 機(jī) 械 類 主 要 產(chǎn) 品 為 數(shù) 控 機(jī) 床 、 工 業(yè) 機(jī) 器 人 、 發(fā) 動(dòng) 機(jī)控 制 系 統(tǒng) 和 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 等 。 其 特 點(diǎn) 為 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 是 機(jī) 械 裝 置 。2、 電 子 設(shè) 備 類 電 子 設(shè) 備 類 主 要 產(chǎn) 品 為 電 火 花 加 工 機(jī) 床 、 激 光 測(cè) 量 儀 等 。其 特 點(diǎn) 為 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 是 電 子 裝 置

33、 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.4 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 的 分 類3、 機(jī) 電 結(jié) 合 類 機(jī) 電 結(jié) 合 類 主 要 產(chǎn) 品 為 自 動(dòng) 探 傷 機(jī) 、 形 狀 識(shí) 別 裝 置 、 自動(dòng) 售 貨 機(jī) 等 。 其 特 點(diǎn) 為 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 是 機(jī) 械 和 電 子 裝 置 的 有 機(jī)結(jié) 合 。4、 電 液 伺 服 類 電 液 伺 服 類 主 要 產(chǎn) 品 為 機(jī) 電 一 體 化 的 伺 服 裝 置 。 其 特 點(diǎn)為 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 是 液 壓 驅(qū) 動(dòng) 的 機(jī) 械 裝 置 ， 控 制 機(jī) 構(gòu) 是 接 收 電信 號(hào) 的 液 壓 伺 服 閥 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī)

34、 械 工 程 教 研 室 1.4 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 的 分 類5、 信 息 控 制 類 信 息 控 制 類 主 要 產(chǎn) 品 為 電 報(bào) 機(jī) 、 磁 盤 存 儲(chǔ) 器 、 磁 帶 錄 像機(jī) 復(fù) 印 機(jī) 、 傳 真 機(jī) 等 辦 公 自 動(dòng) 化 設(shè) 備 。 其 主 要 特 點(diǎn) 為 執(zhí) 行機(jī) 構(gòu) 的 動(dòng) 作 完 全 有 所 接 收 的 信 息 控 制 。按 照 用 途 分 :產(chǎn) 業(yè) 機(jī) 械 ： 用 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 電 子 控 制 機(jī) 械 ， 如 數(shù) 控 設(shè) 備信 息 機(jī) 械 ： 用 于 信 息 處 理 、 存 儲(chǔ) 的 機(jī) 械 如 自 動(dòng) 化 辦 公 設(shè) 備民 生 機(jī) 械 ： 用 于 人

35、 民 生 活 的 電 子 機(jī) 械 產(chǎn) 品 家 用 電 器 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 一 、 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 體 現(xiàn) 在 產(chǎn) 品 、 設(shè) 計(jì) 、 制 造 以 及 生 產(chǎn) 經(jīng) 營(yíng) 管 理 諸 方 面 的 特 點(diǎn)1、 簡(jiǎn) 化 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) ， 提 高 精 度 在 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 中 ， 通 常 采 用 調(diào) 速 電 機(jī) 來(lái) 驅(qū) 動(dòng) 機(jī)械 系 統(tǒng) ， 從 而 縮 短 甚 至 取 消 了 機(jī) 械 傳 動(dòng) 鏈 ， 這 不 但 簡(jiǎn)化 了 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) ， 而 且 減 少 了 由 于 機(jī) 械 摩 擦 、

36、磨 損 、 間隙 等 引 起 的 傳 動(dòng) 誤 差 。 并 且 ， 可 以 用 閉 環(huán) 控 制 來(lái) 補(bǔ) 償機(jī) 械 系 統(tǒng) 的 誤 差 ， 從 而 提 高 了 系 統(tǒng) 精 度 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 2、 易 于 實(shí) 現(xiàn) 多 功 能 和 柔 性 自 動(dòng) 化 在 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 中 ， 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) ， 不 但 取 代 其它 的 信 息 處 理 和 控 制 裝 置 ， 且 易 于 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng) 檢 測(cè) 、 數(shù) 據(jù)處 理 、 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 和 控 制 、 自 動(dòng) 論 斷 和 保 護(hù) ，

37、還 可 自 動(dòng) 顯示 、 記 錄 和 打 印 等 。 此 外 ， 計(jì) 算 機(jī) 硬 件 和 軟 件 結(jié) 合 就 能實(shí) 現(xiàn) 柔 性 自 動(dòng) 化 ， 并 具 有 很 大 的 靈 活 性 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 3、 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 周 期 縮 短 、 競(jìng) 爭(zhēng) 能 力 增 強(qiáng) 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 可 以 采 用 專 業(yè) 化 生 產(chǎn) 的 、 高 質(zhì) 量 的 機(jī)電 部 件 ， 通 過(guò) 綜 合 集 成 技 巧 來(lái) 設(shè) 計(jì) 和 制 造 ， 因 而 不 但 產(chǎn)品 的 可 靠 性 高 ， 甚 至 在 使 用 期 限 內(nèi)

38、無(wú) 需 維 修 ， 從 而 縮 短了 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 周 期 ， 增 強(qiáng) 了 產(chǎn) 品 在 市 場(chǎng) 上 的 競(jìng) 爭(zhēng) 能 力 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 4、 生 產(chǎn) 方 式 向 高 柔 性 、 綜 合 自 動(dòng) 化 發(fā) 民 用 工 業(yè) 各 種 機(jī) 電 一 體 化 設(shè) 備 構(gòu) 成 的 FMS和 CIMS， 使 加 、 檢 測(cè) 、物 流 和 信 息 流 過(guò) 程 融 為 一 體 ， 就 可 形 成 人 少 或 無(wú) 人 化 生 產(chǎn)線 、 車 間 和 工 廠 。 近 10年 來(lái) ， 日 本 有 些 大 公 司 已 采 用 所

39、謂“ 靈 活 的 生 產(chǎn) 體 系 ： ， 即 根 據(jù) 市 場(chǎng) 需 要 ， 在 同 一 條 生 產(chǎn) 線上 可 分 時(shí) 生 產(chǎn) 批 量 小 、 型 號(hào) 或 品 種 多 的 “ 系 列 產(chǎn) 品 家 族 ” ，如 計(jì) 算 機(jī) 、 汽 車 、 摩 托 車 、 肥 皂 和 化 妝 品 等 系 列 產(chǎn) 品 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 5、 促 進(jìn) 經(jīng) 營(yíng) 管 理 體 制 發(fā) 生 根 本 性 的 變 化 由 于 市 場(chǎng) 的 導(dǎo) 向 作 用 ， 產(chǎn) 品 的 商 業(yè) 壽 命 日 益 縮 短 。 為 了占 領(lǐng) 國(guó) 內(nèi) 、 外 市 場(chǎng)

40、和 增 強(qiáng) 競(jìng) 爭(zhēng) 能 力 ， 企 業(yè) 必 須 重 視 用 戶 信息 的 收 集 和 分 析 ， 迅 捷 作 出 決 策 ， 迫 使 企 業(yè) 從 傳 統(tǒng) 的 生 產(chǎn)型 各 以 經(jīng) 營(yíng) 為 中 心 的 決 策 管 理 體 制 轉(zhuǎn) 變 ， 實(shí) 現(xiàn) 生 產(chǎn) 、 經(jīng) 營(yíng)和 管 理 體 系 的 全 面 計(jì) 算 機(jī) 化 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室二 、 機(jī) 電 一 體 化 的 發(fā) 展 狀 況 大 體 上 可 分 為 3個(gè) 階 段1、 初 期 階 段 ： 20世 紀(jì) 60年 代 以 前 ， 在 這 一 時(shí) 期 ， 人 們自 覺(jué) 或 不 自 覺(jué) 地 利 用 電 子 技 術(shù) 的 初 步 成

41、果 來(lái) 完 善 機(jī) 械產(chǎn) 品 的 性 能 。2、 蓬 勃 發(fā) 展 階 段 ： 20世 紀(jì) 70 80年 代 ， 這 一 時(shí) 期 ， 計(jì)算 機(jī) 技 術(shù) 、 控 制 技 術(shù) 、 通 信 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 為 機(jī) 電 一 體 化奠 定 了 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 。 大 規(guī) 模 、 超 大 規(guī) 模 集 成 電 路 和 微 型 機(jī)算 計(jì) 的 迅 猛 發(fā) 展 ， 為 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 的 發(fā) 展 提 供 了 充 分的 物 質(zhì) 基 礎(chǔ) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室3、 智 能 化 階 段 ： 20世 紀(jì) 90年 代 后 期 ， 開(kāi) 始 了 機(jī) 電 一體 化 技 術(shù) 向 智 能

42、 化 邁 進(jìn) 的 新 階 段 。 一 方 面 光 學(xué) 、 通 信技 術(shù) 等 進(jìn) 入 了 機(jī) 電 一 體 化 ， 微 細(xì) 加 工 技 術(shù) 也 在 機(jī) 電 一體 化 中 嶄 露 頭 角 ， 出 現(xiàn) 了 光 機(jī) 電 一 體 化 和 為 機(jī) 電 一 體化 等 新 分 支 ， 另 一 方 面 對(duì) 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 的 建 模 設(shè) 計(jì) 、分 析 和 集 成 方 法 ， 機(jī) 電 一 體 化 的 學(xué) 科 體 系 和 發(fā) 展 趨 勢(shì)都 進(jìn) 行 著 深 入 研 究 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室4、 我 國(guó) 機(jī) 電 一 體 化 的 發(fā) 展 狀 況我 國(guó) 從 20世 紀(jì) 80年 代 初

43、 才 開(kāi) 始 這 方 面 研 究 和 應(yīng) 用 。國(guó) 務(wù) 院 成 立 了 機(jī) 電 一 體 化 領(lǐng) 導(dǎo) 小 組 并 將 該 技 術(shù) 列 為“ 863計(jì) 劃 ” 中 。 在 制 定 “ 九 五 ” 規(guī) 劃 和 2010年 發(fā) 展綱 要 是 充 分 考 慮 了 國(guó) 際 上 關(guān) 于 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 的 發(fā)展 動(dòng) 向 和 由 此 可 能 帶 來(lái) 的 影 響 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室現(xiàn) 代 制 造 技 術(shù) 與 系 統(tǒng) 促 進(jìn) 機(jī) 電 一 體 化 的 發(fā) 展 1、 柔 性 制 造 系 統(tǒng) （ Flexible Manufacturing System FMS)是 一 種

44、高 效 率 、 高 精 度 、 高 柔 性 的 加 工 系 統(tǒng) 。從 結(jié) 構(gòu) 上 說(shuō) ， 柔 性 制 造 系 統(tǒng) 是 由 計(jì) 算 機(jī) 中 心 管 理 和 輸 送 系統(tǒng) 連 接 起 來(lái) 的 一 組 加 工 設(shè) 備 （ 包 括 數(shù) 控 機(jī) 床 、 材 料 和 工 具自 動(dòng) 搬 運(yùn) 設(shè) 備 、 自 動(dòng) 測(cè) 量 及 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 備 等 ） 。 他 不 但 能 實(shí) 現(xiàn)信 息 流 、 物 料 流 和 加 工 過(guò) 程 的 自 動(dòng) 化 ， 還 能 在 一 定 范 圍 內(nèi)完 成 有 一 種 零 件 加 工 到 另 一 種 零 件 加 工 的 自 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 。簡(jiǎn) 而 言 之 ， FMS是 一 種 用 計(jì) 算 機(jī)

45、 網(wǎng) 絡(luò) 控 制 的 機(jī) 械 加 工 自 動(dòng)線 。 所 謂 柔 性 ， 就 是 一 種 沒(méi) 有 固 定 加 工 順 序 和 生 產(chǎn) 節(jié) 拍 ，能 在 不 停 機(jī) 調(diào) 整 的 情 況 下 ， 自 動(dòng) 完 成 不 同 件 加 工 任 務(wù) 的 功 能 特 性 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室2、 計(jì) 算 機(jī) 集 成 制 造 系 統(tǒng) （ CIMS) CIMS就 是 為 了 實(shí) 現(xiàn) 制 造 工 廠 的 全 盤 自 動(dòng) 化 和 無(wú) 人 化 而提 出 來(lái) 的 。 其 基 本 思 想 是 按 系 統(tǒng) 的 觀 點(diǎn) 將 整 個(gè) 工 廠 組 成 一 個(gè) 系 統(tǒng) 。用 計(jì) 算 機(jī) 對(duì) 產(chǎn) 品 的 初

46、 始 構(gòu) 思 和 設(shè) 計(jì) 直 至 最 終 的 裝 配 和 檢 驗(yàn)的 全 過(guò) 程 進(jìn) 行 管 理 和 控 制 。 CIMS只 管 輸 入 所 需 產(chǎn) 品 的 有 關(guān) 市 場(chǎng) 及 設(shè) 計(jì) 的 信 息 和原 材 料 ， 就 可 輸 出 經(jīng) 過(guò) 檢 驗(yàn) 的 合 格 產(chǎn) 品 。 CIMS是 一 種 以 計(jì) 算 機(jī) 為 基 礎(chǔ) 將 企 業(yè) 全 部 生 產(chǎn) 活 動(dòng) 的 各個(gè) 環(huán) 節(jié) 與 各 種 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 有 機(jī) 地 聯(lián) 系 起 來(lái) ， 以 獲 得 最 佳經(jīng) 濟(jì) 效 果 的 生 產(chǎn) 經(jīng) 營(yíng) 系 統(tǒng) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室3、 并 行 工 程 （ Concurrent En

47、gineering CE) 針 對(duì) 待 開(kāi) 發(fā) 的 產(chǎn) 品 ， 將 從 事 產(chǎn) 品 概 念 設(shè) 計(jì) 、 詳 細(xì) 設(shè)計(jì) 和 工 藝 設(shè) 計(jì) 的 所 有 管 理 與 開(kāi) 發(fā) 人 員 組 織 成 多 專 業(yè) 開(kāi) 發(fā) 小組 ， 并 行 地 進(jìn) 行 產(chǎn) 品 的 設(shè) 計(jì) 與 開(kāi) 發(fā) 工 作 ， 并 及 早 發(fā) 現(xiàn) 和 解決 開(kāi) 發(fā) 過(guò) 程 中 所 有 可 能 出 現(xiàn) 的 問(wèn) 題 ， 減 少 設(shè) 計(jì) 方 案 的 反 復(fù)修 改 及 變 更 次 數(shù) ， 減 少 制 作 “ 原 型 ” 次 數(shù) ， 從 而 加 速 開(kāi) 發(fā)過(guò) 程 ， 節(jié) 省 開(kāi) 發(fā) 費(fèi) 用 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室4、 敏

48、 捷 制 造 （ Agile Manufacturing , AM) AM指 的 是 制 造 企 業(yè) 采 用 現(xiàn) 代 通 訊 手 段 ， 通 過(guò) 快 速 配 置各 種 資 源 ， 以 有 效 、 協(xié) 調(diào) 的 方 式 響 應(yīng) 用 戶 需 求 ， 實(shí) 現(xiàn) 制 造敏 捷 性 的 生 產(chǎn) 方 式 。 敏 捷 （ Agile） 一 詞 的 英 文 原 意 是 指 在 一 個(gè) 連 續(xù) 進(jìn) 行 改 變 的 、不 可 預(yù) 見(jiàn) 的 環(huán) 境 中 生 存 的 能 力 ， 因 而 AM定 義 中 的 敏 捷 性 指企 業(yè) 在 不 可 預(yù) 見(jiàn) 的 、 多 變 的 經(jīng) 營(yíng) 環(huán) 境 中 善 于 應(yīng) 變 的 能 力 。 AM

49、的 基 本 思 想 認(rèn) 為 ， 決 定 產(chǎn) 品 成 本 、 利 潤(rùn) 與 競(jìng) 爭(zhēng) 能 力 的 因素 是 開(kāi) 發(fā) 和 生 產(chǎn) 該 產(chǎn) 品 所 需 的 知 識(shí) 的 價(jià) 值 ， 而 不 是 材 料 、 設(shè) 備或 勞 動(dòng) 力 的 價(jià) 值 ， 迅 速 將 知 識(shí) 轉(zhuǎn) 化 為 利 潤(rùn) 的 方 法 是 贏 得 競(jìng) 爭(zhēng) 的 主 要 手 段 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室5、 虛 擬 制 造 （ Virtual Manufacturing , VM) VM是 實(shí) 際 制 造 過(guò) 程 在 計(jì) 算 機(jī) 上 的 本 質(zhì) 實(shí) 現(xiàn) ， 即 采 用 計(jì)算 機(jī) 仿 真 與 虛 擬 現(xiàn) 實(shí) 技 術(shù) ， 在 計(jì)

50、 算 機(jī) 上 群 組 協(xié) 同 工 作 ， 實(shí)現(xiàn) 產(chǎn) 品 的 設(shè) 計(jì) 、 工 藝 規(guī) 劃 、 加 工 制 造 、 性 能 分 析 、 質(zhì) 量 檢驗(yàn) ， 以 及 企 業(yè) 各 級(jí) 過(guò) 程 的 管 理 與 控 制 等 產(chǎn) 品 制 造 的 本 質(zhì) 過(guò)程 ， 以 增 強(qiáng) 制 造 過(guò) 程 中 各 級(jí) 的 決 策 與 控 制 能 力 。 VM雖 不 是 實(shí) 際 的 制 造 ， 但 卻 實(shí) 現(xiàn) 了 實(shí) 際 制 造 的 本 質(zhì) 過(guò) 程 ，是 一 種 通 過(guò) 計(jì) 算 機(jī) 虛 擬 模 型 來(lái) 模 擬 和 預(yù) 估 產(chǎn) 品 功 能 、 性 能 及可 加 工 性 等 各 方 面 潛 在 問(wèn) 題 的 技 術(shù) 。 他 的 使

51、用 可 以 極 大 地 提高 人 們 在 制 造 過(guò) 程 中 的 預(yù) 測(cè) 和 決 策 水 平 ， 使 制 造 技 術(shù) 走 出 主 要 依 賴 經(jīng) 驗(yàn) 的 狹 小 天 地 ， 發(fā) 展 到 全 方 位 預(yù) 測(cè) 的 新 階 段 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 二 、 機(jī) 電 一 體 化 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 機(jī) 電 一 體 化 是 集 機(jī) 械 、 電 子 、 光 學(xué) 、 控 制 、 計(jì) 算 機(jī) 、 信息 等 多 學(xué) 科 的 交 叉 融 合 ， 它 的 發(fā) 展 和 進(jìn) 步 依 賴 并 促 進(jìn) 相 關(guān)技 術(shù) 的 發(fā) 展 和 進(jìn)

52、步 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 1、 智 能 化 這 里 所 說(shuō) 的 “ 智 能 化 ” 是 對(duì) 機(jī) 器 行 為 的 描 述 ， 是 在控 制 理 論 的 基 礎(chǔ) 上 ， 吸 收 人 工 智 能 、 運(yùn) 籌 學(xué) 、 計(jì) 算 機(jī)科 學(xué) 、 模 糊 數(shù) 學(xué) 、 生 理 學(xué) 和 混 沌 動(dòng) 力 學(xué) 等 新 思 想 、 新方 法 ， 模 擬 人 類 智 能 ， 使 它 具 有 判 斷 推 理 、 邏 輯 思 維 、自 主 決 策 等 能 力 ， 以 求 得 到 更 高 的 控 制 目 標(biāo) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械

53、工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 2、 模 塊 化 研 制 和 開(kāi) 發(fā) 具 有 標(biāo) 準(zhǔn) 機(jī) 械 接 口 、 電 器 接 口 、 動(dòng) 力 接口 、 環(huán) 境 接 口 的 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 單 元 ， 如 研 制 集 減 速 、智 能 調(diào) 速 、 電 機(jī) 于 一 體 的 動(dòng) 力 單 元 ， 具 有 視 覺(jué) 、 圖 像處 理 、 識(shí) 別 和 測(cè) 距 等 功 能 的 控 制 單 元 ， 以 及 各 種 能 完成 典 型 操 作 的 機(jī) 械 裝 置 。 這 樣 利 用 單 元 迅 速 開(kāi) 發(fā) 出 新的 產(chǎn) 品 ， 同 時(shí) 也 可 擴(kuò) 大 生 產(chǎn) 規(guī) 模

54、 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 3、 網(wǎng) 絡(luò) 化 由 于 網(wǎng) 絡(luò) 的 普 及 ， 基 于 網(wǎng) 絡(luò) 的 各 種 遠(yuǎn) 程 控 制 和 監(jiān) 視方 興 未 艾 ， 而 遠(yuǎn) 程 控 制 的 終 端 設(shè) 備 本 身 就 是 機(jī) 電 一 體化 產(chǎn) 品 。 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 和 局 域 網(wǎng) 技 術(shù) 是 家 用 電 器 網(wǎng) 絡(luò) 化 已 成 大 趨勢(shì) ， 利 用 家 庭 網(wǎng) 絡(luò) 將 各 種 家 用 電 器 連 接 成 以 計(jì) 算 機(jī) 為中 心 的 計(jì) 算 機(jī) 集 成 家 電 系 統(tǒng) ， 使 人 們 在 家 里 充 分 享 受各 種 高

55、技 術(shù) 帶 來(lái) 的 便 利 和 快 樂(lè) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 4、 微 型 化 指 的 是 機(jī) 電 一 體 化 向 微 型 機(jī) 器 和 微 觀 領(lǐng) 域 發(fā) 展 的 趨 勢(shì) 。國(guó) 外 將 其 稱 為 微 電 子 機(jī) 械 系 統(tǒng) （ micro electro mechanical system ,MEMS)， 或 微 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) ， 泛 指 幾 何 尺 寸 不超 過(guò) 1 機(jī) 電 產(chǎn) 品 ， 并 向 微 米 、 納 米 即 發(fā) 展 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電

56、 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 5、 綠 色 化 綠 色 產(chǎn) 品 在 其 設(shè) 計(jì) 、 制 造 、 使 用 和 銷 毀 的 生 命 過(guò) 程 中 ，符 合 特 定 的 環(huán) 境 保 護(hù) 和 人 類 健 康 的 要 求 ， 對(duì) 生 態(tài) 環(huán) 境 無(wú) 害或 危 害 極 少 ， 資 源 利 用 率 最 高 。 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 的 綠 色 化主 要 是 指 ， 使 用 時(shí) 不 污 染 生 態(tài) 環(huán) 境 ， 報(bào) 廢 后 能 回 收 利 用 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.5 機(jī) 電 一 體 化 的 特 點(diǎn) 及 發(fā) 展 趨 勢(shì) 6、 人 格 化 機(jī) 電 一 體 化 的

57、 人 格 化 有 兩 層 含 義 。 一 層 是 ， 機(jī) 電一 體 化 產(chǎn) 品 的 最 終 使 用 對(duì) 象 是 人 ， 如 賦 予 機(jī) 電 一 體化 產(chǎn) 品 人 的 智 能 、 情 感 、 人 性 顯 得 越 來(lái) 越 重 要 ， 特別 是 家 用 電 器 ， 其 最 高 境 界 就 是 人 機(jī) 一 體 化 。 另 一層 是 模 仿 生 物 機(jī) 理 ， 研 制 各 種 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.6 本 課 程 的 目 的 和 要 求 機(jī) 電 一 體 化 是 多 學(xué) 科 的 交 叉 和 綜 合 ， 涉 及 的 學(xué) 科 和技 術(shù) 非 常 廣 泛

58、 ， 且 其 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 眾 多 ， 要 全 面 精 通 它 是很 不 容 易 的 ， 本 課 程 以 機(jī) 械 為 基 礎(chǔ) 、 機(jī) 電 結(jié) 合 為 重 點(diǎn) ；以 機(jī) 電 元 部 件 、 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 方 法 及 實(shí) 例 、 典 型 機(jī) 電一 體 化 產(chǎn) 品 或 系 統(tǒng) 為 主 要 內(nèi) 容 ， 對(duì) 微 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 、 接口 電 路 、 控 制 軟 件 等 僅 作 了 介 紹 ， 不 作 詳 細(xì) 的 論 述 。在 學(xué) 習(xí) 本 課 程 之 前 ， 應(yīng) 具 有 機(jī) 械 、 電 子 、 控 制 和 微 機(jī)方 面 的 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室

59、1.6 本 課 程 的 目 的 和 要 求本 課 程 的 具 體 要 求 是 ：1） 掌 握 機(jī) 電 一 體 化 的 基 本 概 念 、 基 本 原 理 和 基 本 知 識(shí) 。2） 掌 握 常 用 機(jī) 電 一 體 化 元 部 件 原 理 、 結(jié) 構(gòu) 、 性 能 和 應(yīng)用 。3） 初 步 掌 握 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 原 理 和 綜 合 集 成 技 巧 ， 進(jìn) 行 總 體方 案 的 分 析 和 設(shè) 計(jì) 。4） 根 據(jù) 系 統(tǒng) 動(dòng) 力 學(xué) 觀 點(diǎn) ， 對(duì) 系 統(tǒng) 中 的 機(jī) 電 元 部 件 的 主要 參 數(shù) 的 匹 配 ， 進(jìn) 行 協(xié) 調(diào) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ， 以 便 適 應(yīng) 微 機(jī) 控 制系 統(tǒng) 和 和

60、 控 制 軟 件 的 需 要 。5） 基 本 掌 握 典 型 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 或 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 成 、 原 理 、結(jié) 構(gòu) 、 性 能 和 使 用 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.7 教 學(xué) 環(huán) 節(jié)1. 課 堂 講 授2. 一 般 作 業(yè)4. 專 題 討 論 課5.綜 合 訓(xùn) 練 環(huán) 節(jié) 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.7 教 學(xué) 環(huán) 節(jié)1、 數(shù) 控 機(jī) 床 操 作 實(shí) 習(xí)2、 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 試 驗(yàn) 臺(tái) 訓(xùn) 練 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.8 成 績(jī) 評(píng) 定 期 末 考 試 的 成 績(jī) 計(jì) 算 表序 號(hào)

61、考 察 項(xiàng) 目 成 績(jī) 比例 備 注1 期 末 考 試 成 績(jī) 70%2 平 時(shí) 課 后 作 業(yè)成 績(jī) 10% 3 基 本 實(shí) 驗(yàn) 成 績(jī) 104 綜 合 訓(xùn) 練 環(huán) 節(jié)成 績(jī) 10 1. 專 題 討 論 課2.調(diào) 研 、 小 論 文 撰 寫 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 1.9 參 考 文 獻(xiàn)教 材 機(jī) 電 一 體 化 機(jī) 械 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 趙 松 年 、 張 奇 鵬 主 編 （ 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ）參 考 書(shū) 1、 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 李 建 勇 主 編 （ 科 學(xué) 出 版 社 ） 2、 機(jī) 電 一 體 化 （ 日 ） 高 森 年 編 著 （ 科 學(xué)

62、出 版 社 ） 3、 機(jī) 電 一 體 化 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 等 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 綜 合 訓(xùn) 練 環(huán) 節(jié) (1)撰 寫 小 論 文小 論 文 題 目 ：1.中 國(guó) 機(jī) 械 發(fā) 展 史2.世 界 機(jī) 械 發(fā) 展 史3.機(jī) 器 人 發(fā) 展 史4.微 型 機(jī) 器 人 發(fā) 展 史5.數(shù) 控 系 統(tǒng) 發(fā) 展 現(xiàn) 狀6.中 國(guó) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 發(fā) 展 現(xiàn) 狀7.CAD與 CAM發(fā) 展 史 8. 數(shù) 控 機(jī) 床 發(fā) 展 史9.機(jī) 床 發(fā) 展 史10. 精 密 儀 器 發(fā) 展 史11. 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 分 類 概 述12. 機(jī) 電 一 體 化 發(fā) 展 史13.機(jī) 電 一

63、 體 化 系 統(tǒng) 概 述14. 機(jī) 械 工 程 教 育 發(fā) 展 史 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室綜 合 訓(xùn) 練 環(huán) 節(jié) (1)撰 寫 小 論 文本 周 開(kāi) 始 ， 第 7周 上 交 。注 意 事 項(xiàng) ：1、 本 次 訓(xùn) 練 是 對(duì) 文 獻(xiàn) 的 調(diào) 研 和 總 結(jié) ， 引 用 處 要 標(biāo) 注參 考 文 獻(xiàn) ， 應(yīng) 查 閱 大 量 文 章 和 資 料 ， 不 允 許 只 拷貝 1、 2篇 文 獻(xiàn) 。2、 要 達(dá) 到 對(duì) 機(jī) 械 及 機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) 學(xué) 科 發(fā) 展 整 個(gè) 概況 的 了 解 ； 另 一 方 面 ， 鍛 煉 調(diào) 研 和 總 結(jié) 說(shuō) 明 的 能力 。3、 反

64、 對(duì) 抄 襲 ， 一 經(jīng) 發(fā) 現(xiàn) ， 以 零 分 記 。 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室1.1機(jī) 電 一 體 化 的 涵 義 、 目 的 、 特 征 、 基 本 組 成 要 素 以 及 分別 實(shí) 現(xiàn) 哪 些 功 能 。 1.2工 業(yè) 三 大 要 素 指 的 是 什 么 ？ 機(jī) 電 一 體 化 設(shè) 計(jì) 的 目 標(biāo) 是 哪些 ？ 1.3機(jī) 電 一 體 化 的 接 口 功 能 有 哪 些 ？ 根 據(jù) 不 同 的 接 口 功 能 試說(shuō) 明 接 口 的 種 類 。 1.4說(shuō) 明 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 設(shè) 計(jì) 思 想 、 方 法 。 作 業(yè) 機(jī) 電 工 程 系 機(jī) 械 工 程 教 研 室 淬火機(jī)床