机电一体化备课资料

1,顺德职业技术学院,制冷与空调技术专业 郑兆志,2,制冷与空调技术专业介绍： 专业于2000年被批准为教育部首批高职高专教学改革试点专业； 2005年评为广东省示范性专业； 2008年入选为学校“国家重点培育高等职业院校建设项目”重点建设专业； 2010年入选为学校“国家重点培育高等职业院校建设项目”重点建设专业； 现有广东省教学成果一等奖2项； 国家级精品课程2门。,制冷与空调技术专业简介,3,制冷与空调技术专业介绍： 专业与企业携手共建多类别校内制冷实训基地，积淀规模优势。校内实训基地建筑面积为5028m2，累计共投入建设资金超过1239万元，其中569万元为企业出资、捐赠和合建的费用。 拥有省级空调冰箱热水机检测中心实验室，省级热泵技术工程应用中心，美的商用制冷设备培训基地，空调热水机生产线，具佛山地区唯一制冷高级技师鉴定资质，是广东省中职制冷培训基地，国家高职院校骨干教师培训基地。,制冷与空调技术专业简介,4,机电一体化教学大纲,机电一体化的基本概念 机电一体化产品的主要特征 机电一体化的相关技术 机电一体化系统的基本构成 机电一体化技术的应用 注：鉴定比重：10分,5,一、机电一体化基本概念及主要 特征,6,机电一体化定义（MECHATRONICS）：利用电子、信息（包括传感器、控制、计算机等）技术使机械柔性化和智能化的技术。或者说：在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子设备以及相关软件有机的结合而构成系统的总称。 机电一体化技术：综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 机电一体化产品：机电一体化技术的物化结果，是机械系统和微电子系统有机结合，从而赋予新的功能和性能的新一代产品。 机电一体化产品的特征：、整体结构最佳化； 、系统控制智能化；、操作性能柔性化。 机电一体化产品的效果：1、具有原来所不具备的功能；2、柔性增强；3、操作性能改善；4、容易满足多样性的需求；5、扩大设计的灵活性；6、生产工艺性改善；7、产品的体积小、重量轻；8、产品的零部件减少；9、可靠性提高；10、质量提高；11、节能省力；12、降低成本。 与机电一体化有关的技术：1、机械技术；2、计算机与信息处理技术；3、系统技术；4、自动控制技术；5、传感与检测技术；6、司服传动技术。,7,机电一体化产品的基本构成,8,机电一体化系统的基本构成（五大要素） 机械装置（机构） 能够实现某种运动的机构（相当于人的骨骼） 执行装置 驱动机械装置运动的部分（相当于人的肌肉） 能源（动力源） 为执行装置提供能量的部分（相当于人的内脏） 传感器（传感检测系统） 检测机械运动的状态（相当于人的五官） 计算机（电子信息处理系统） 运动控制的计算和判断部分（相当于人的大脑和神经） 按控制原理分类-全闭环系统、半闭环系统、开环系统 全闭环系统 传感器直接检测目标运动并进行反馈控制的系统 半闭环系统 传感器检测某一部位的运动并进行反馈，间接的控制目标运动的系统。 开环系统 没有检测环节 。 机电一体化系统的五大功能 主 功 能 对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。 动力功能 提供能源，使系统得以运转 检测功能 对系统的内外部信息进行检测 控制功能 对系统的进行控制，保持系统正常运转 构造功能 维持系统各部分之间在时间和空间上的相互关系,9,机电一体化与传统的自动化最主要区别之一： 系统控制智能化 机电一体化的主要特征： 整体结果最佳化 系统控制智能化 操作系统柔性化,10,加工机： 以物料搬运、加工为主，输入物质（原料、毛坯）、能量（电能、液能、气能）、和信息（操作和控制指令），进过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质系统（或产品）。 动力机： 以能量转换为主，输入能量（或物质）和信息，输出不同形式能量（或信息）的系统（或产品）。 信息机： 以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息（数据、图像、文字、声音等）的系统（或产品），称为信息机，如各种仪器、仪表、计算机、电报传真机以及各种办公电子器材。,11,机电一体化在机械制造中的应用,CIM-计算机集成制造 CIMS-计算机集成制造系统,12,CIM定义：信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应力，由此企业的所有功能、信息、组织管理方面都是一个集成起来的整体的各个部分。 CIMS包括的四个应用分系统： MIS-管理信息分系统 支持生产计划和控制、销售、采购、仓储、财会等功能，用以处理生产任务方面的信息； TIS-技术信息分系统 包括CAD（计算机辅助设计）、CAPP（计算机辅助工艺规程编制）、NCP（数控程序编制）等子系统，用以支持产品的设计和工艺准备等功能，处理有关产品结构等方面的信息； MAS-制造自动化分系统 包括各种不同自动化程度的制造系统，如NC机床、柔性制造系统以及其他制造单元，用来实现信息流对物流的控制和完成物流的转换，他是信息流和物流的结合部，用来支持企业的制造功能； CAQ-计算机辅助质量保证功能 用来支持生产过程中的质量管理和质量保证功能，不仅处理管理信息，也处理技术信息。,13,FMS-柔性制造系统,14,FMS-柔性制造系统 在计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的基础上，打破设计和制造的界限，取消图样、工艺卡片，使产品设计、生产相互结合而成的一种先进的生产系统。 FMS的三种类型： 专用型 监视型 随机任务型 FMS三大系统： 加工系统 主要有数控机床组成，承担机械加工任务。 物流系统 工件、工具流概称，包括： 输送系统 使各加工设备之间建立自动运行联系； 储存系统 自动存取，用以调节加工节拍； 操作系统 建立加工系统同物流系统中的输送、存储系统之间的自动化联系。 信息流系统 由分布式数据库管理系统和控制系统组成，整个系统采用分级控制结构。,15,机电一体化产品伺服控制系统,伺服控制系统定义：输出量能迅速而精确地响应指令输入的变化，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。 伺服系统执行元件：是能量和信号变换元件，其目的是控制机械执行机构的运动。执行元件包括：电磁式、液压式和气动式等几种形式，常用的执行元件有电液马达、脉冲液压缸、气压缸、步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等。,16,机电一体化练习 选择填空题,是机电一体化与传统工业自动化最主要的区别之一 A、系统控制智能化；B、操作系统柔性化；C、减少人体力化；整体结构最佳化。 通过传感器检测某一部位（如司服电机等）运动并进行反馈，间接控制目标运动的系统为 系统 A、全闭环；B、半闭环；C、开环；D、不开环。 机电一体化产品中，从物料搬运、加工为主，输入物质、能量和信息，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质的产品称为 。 A、动力机；B、信息机；C、加工机；D、计算机。 机电一体化构成中， 是构成系统的子系统及元件维持所定的时间和空间上的相互联系所必需的功能。 A、动力功能；B、检测功能；C、构造功能；D、信息功能。 用来实现信息流对物流的控制和完成物流的转换 A、MAS；B、CAQ；C、MIS；D、PLC。 什么 是计算机辅助设计和辅助制造的基础上打破设计和制造的界限，取消图样、工艺卡片，使产品设计、生产相互结合而成的一种生产方式。 A、CIMS；B、FMS；C、MAS；D、CIM。,A,B,C,B,A,C,17,机电一体化系统内部功能中的主要功能，是对物质、能量、信息或其相互结合进行 。 A、变换、传递和储存；B、检测；C、输入控制信息；D、输出控制信息。 CIMS系统中，控制机器的运行，处理产品制造数据的部分为 A、CAD；B、CAM；C、CAPP；D、MIS。 什么 是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应力 A、MIS；B、CIM；C、TIS；D、IBM。,A,B,B,18,判 断 题,机电一体化与传统的自动化最主要的区别之一是系统控制智能化 机电一体化的基本概念是机械技术、微电子技术相互融合的产物 自动控制技术是用人工控制技术，是提高生产力的一门技术 机电一体化技术就是机械技术和电子技术的简单叠加 机电一体化产品主要是指机械系统微电子系统有机结合，从而赋予新的功能和性能的新一代产品 司服传动技术，包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，由微型计算机通过接口与传动装置相连接，控制各种复杂运动 机电一体化产品是在传统的机械产品上加上现代电气而成的产品 CIMS是由CAD、CAM、CAPP所组成的一个系统,对,对,错,错,对,对,错,错,19,简 答 题,机电一体化系统的特点是什么？ 提高了控制性能 改善了操作性能 具有柔性 具有适应面广的多种复合功能 能够提高生产的安全性 提高了可靠性 机电一体化的执行元件有几种类型？ 电磁式、液压式和气动式等几种类型 机电一体化产品的特征有那些？ 整体结构最佳化； 系统控制智能化； 操作性能柔性化。,20,机电一体化系统构成（五大系统、或五大要素） 机械装置（机构） 能够实现某种运动的机构（相当于人的骨骼） 执行装置 驱动机械装置运动的部分（相当于人的肌肉） 能源（动力源） 为执行装置提供能量的部分（相当于人的内脏） 传感器（传感检测系统） 检测机械运动的状态（相当于人的五官） 计算机（电子信息处理系统） 运动控制的计算和判断部分（相当于人的大脑和神经） 机电一体化系统的五大功能 主功能 对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和存储。 动力功能 提供能源，使系统得以运转 检测功能 对系统的内外不信息进行检测 控制功能 对系统的进行控制，保持系统正常运转 构造功能 维持系统各部分之间在时间和空间上的相互关系 非电量检测的两个环节是什么？ 把各种非电量信息转化为电信号，这就是传感器的功能，又称一次仪表； 对转换后的电信号进行测量，并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示的处理，这叫做电信号的处理，有称二次仪表。 M,21,机电一体化基础知识,22,机械基础 力、功与功率 材料力学基础 机械零件基础 机械制图基础 反馈控制与顺序控制 直流电路基础 磁场与电场基础 电路元器件的功能 逻辑电路的结构 计算机基础 程序流程图的绘制 硬件基础知识 软件基础知识 ROM的固化过程,23,机电一体化专业知识,机械零件与机构 传感器技术 执行装置技术 计算机技术 机械电子系统控制 机器人,