记事本文件机电一体化课程总结

2021年1月9日发(作者：郑慕倩)

课程总结
一、机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术 和计算机科学为主的多门学科相互渗
透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科， 而机电一
体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新
一代产品 。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它
是建立在机械技术、微电子技术、计 算机和信息处理技术、自动控制技术、电
力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高 新技术。
与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。
（一）使用安全性和可 靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、
报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇 到过载、过压、过流、
短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。
（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理
和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提
高，通过自动控制系 统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定
的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响， 从而实现最佳操作，保证最佳
的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动
化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，
生产效率比普通机 床提高5～6倍。
（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操
作 按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化
产品的工作过程根据预设的程 序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实
现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数 学模型以及外界参数
的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。
（四）具有复合功 能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单
技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使 产品的功能水平和自动化程
度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自
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动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场 合和不同领域，满
足用户需求的应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选
择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能，
使其应用范围大为扩大。
（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制
程序来实现工作方式的 改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的
需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一 体化产品的控制系统中，而
不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品，
可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一
个代码信号输入， 即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自
动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现 的故障自动采取措施，使工作恢
复正常。
机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到 工业生产过程的所有
领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一
体化产品的功能，可以将其分成下述几类。
①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全
自动洗衣机等。
这类产品的特点是执行机构为机械装置。
②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切 割机、超声波加工机
以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。
③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描
诊断机以及自动售货 机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置
的有机结合。④电液伺服类。主要产品为机电液 一体化的伺服装置，如电子伺
服万能材料试验机。
这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信
号的液压伺服阀。
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⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音
机、复印机等。
这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除
此之外，机电一体化产品还可 根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能
替代型和机电融合型三类。
二、机电一体化产品的构成及特点
机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调 和综合来共同
实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特
性，而 实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功
能、动力功能、检测功能、控制功能 和执行功能，而实现这些功能的各个组成
部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。
（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动
和联接等机械部分。这部分是 实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更
高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面 满足机电一体化产品
高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。
（二）动力系统。动力系 统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱
动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、 液、气等动力源。机
电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。
（三） 传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中
所需要的自身和外界环境的各种参数转 换成可以测定的物理量，同时利用检测
系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控 制所需的各
种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体
积小、 便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。
（四）信息处理及控制系统。根据机电一体化产品的功能和 性能要求，信
息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、
运算 和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电一体
化产品中，信息处理及控制系统 主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口
所组成。
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（五）执行机构。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产
品的主功能。
机电一体化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等
机构。执行机构因机电一体化 产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执
行机构是实现产品目的功能的直接执行者，其性能好坏决 定着整个产品的性
能，因而是机电一体化产品中最重要的组成部分。
机电一体化产品的五个组 成部分在工作时相互协调，共同完成所规定的目
的功能。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的 软件有机地结合在一
起，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。
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