文章目錄

• 第1章： 課程簡介 機電系統組成
• • 三、系統構成與工作原理
  • 四、共性關鍵技術
  • • 精密機械技術
    • 信息處理技術
    • 自動控制技術
    • 伺服驅動技術
    • 檢測傳感技術
• 第2章： 總體設計
• • 一、機電一體化系統設計方法、類型、準則
  • • 方法
    • • 1、機電互補法
      • 2、結合(融合)法
      • 3、組合法(前兩者結合)
    • 類型
    • • (1)開發性設計
      • (2)適應性設計
      • (3)變異性設計
    • 準則
  • 設計流程
• 第3章： 機械系統設計
• • 一、機械系統定義及組成
  • 二、傳動部件設計
  • • 傳動
    • 減速器
    • 聯軸器
  • 三、導向支撐部件設計
  • 四、執行機構
  • 五、 直線運動單元
• 第4章：計算機組織結構
• • 一、嵌入式系統基本組成
  • 二、有關術語
  • 三、計算機體系結構
  • 四、IO
• 第5章：控制系統
• 第6章：傳感器檢測
• • 一、傳感器的作用、分類與基本要求
  • 二、 常用的位移測量傳感器
• 第7章：伺服驅動系統設計
• • 一、驅動元件的種類和特點
  • • 電液伺服系統
    • 氣壓式驅動元件
    • 電氣式驅動元件
  • 二、步進電動機
  • 三、直流伺服電機
  • • 電液伺服系統
    • 氣壓式驅動元件
    • 電氣式驅動元件
  • 二、步進電動機
  • 三、直流伺服電機
• 第8章： 插補算法

第1章： 課程簡介 機電系統組成

三、系統構成與工作原理

五大要素：

動力裝置：效率高、可靠性好

檢測裝置：體積小、精度高、抗干擾

執行元件：電氣、液壓、氣動

機械本體：可靠、小型、美觀

控制系統：高可靠性、柔性、智能化

機電一體化產品與非機電一體化產 品的本質區別在于前者具有計算機控制 的伺服系統。

四、共性關鍵技術

精密機械技術

強調精密機械設計技術的運用，即利用高、新技術手段，實 現結構上、材料上、性能上的變更，

滿足：

減輕重量，減小體積

提高剛度，高精度

實現標準化、通用化、系列化

信息處理技術

包括信息的輸入、變換、運算、存儲及輸出。 信息處理的工具是計算機，包括硬件、軟件、 網絡與通訊、數據庫技術等； 機電系統中采用工業控制計算機、可編程控 制器、單片機等。

自動控制技術

機電系統自動控制包括位置控制、速度控制、力或力 矩控制等，自動控制的基礎是自動控制原理，分為： 經典控制理論：研究單輸入-單輸出線性定常系統（以 傳遞函數為基礎） 現代控制理論：研究多輸入-多輸出非線性、高精度多 變量系統（以狀態方程為基礎）

要求：穩、快、準

伺服驅動技術

檢測傳感技術

要求：能快速、精確地獲得信息并在相應的應用環境中具 有高可靠性，是實現自動控制的重要環節。 主要內容包括：一是將物理量（位移、速度、加速度、力、 力矩、溫度等）轉換成一定的與其成比例的電量；二是對轉 換的電信號的加工處理如放大、補償、標定。

第2章： 總體設計

一、機電一體化系統設計方法、類型、準則

方法

1、機電互補法

即機械功能電子化，利用電子部件取代機械功能部件，簡化機械 結構，提高系統的性能和質量，以彌補機械不足。

2、結合(融合)法

將各組成要素有機結合為一體構成專用或通用的功能部件，其要素之間機電參數匹配充分。

3、組合法(前兩者結合)

將結合法制成的功能部件、功能模塊，像積木那樣組合成各種 機電一體化系統，故稱組合法。如模塊化機器人、模塊化生產線等。 優點：縮短研制周期、節約工裝設備費用，且有利于生產管理、 使用和維修。

類型

(1)開發性設計

是一個從無到有的創造過程，沒有任何參照產品，根 據功能和性能要求，按照機電一體化設計原理，設計出滿 足要求的產品。

如最初的3D打印機、繪圖儀、雕刻機的設計就屬于開發性設計。

(2)適應性設計

是在原有產品總的方案原理基本保持不變的情況下， 對產品進行局部更改。如用微電子技術代替原有的機械 結構進行局部改進設計，以使產品的性能和質量提高。

如：普通機床的數控化改造。

(3)變異性設計

是在設計方案和功能結構不變的情況下，僅改變現有產品 的規格尺寸，使之適應于量的方面有所變更的要求。

系列化：由于傳遞扭矩或速比發生變換而重新設計傳動系統和結構尺 寸的設計，就屬于變異性設計。

只改參數，最low

準則

在保證產品的功能、性能和使用壽命的前提下， 盡量降低成本。

即不要盲目追求“高、精、尖”，而是充分分 析用戶需求，以最新的技術手段、最簡單的結構、 最低的消耗，提供最滿意的產品。

設計流程

第3章： 機械系統設計

一、機械系統定義及組成

要求：1. 體積、重量小； 2. 高剛度、精度； 3. 能快速響應、穩定性好。

三大部分機構：

傳動機構：轉速和轉矩的變換機構，也是伺服系統 的一部分。

導向支撐機構：為機械系統各運動裝置安全、準確 地完成其待定方向的運動提供支撐和導向。

執行機構：以完成操作為目的，一般要求有較高的 靈敏度、精確度。

二、傳動部件設計

傳動

齒輪機構：構件通過輪齒高副關節連接而成的機構。

連桿機構：通過轉動、移動或球形等低副關節將桿狀或塊狀構件 連接而成的機構。

螺旋機構：一種利用螺旋副傳遞運動和動力的機構。

滑動螺旋和滾動螺旋

同步帶：通過傳動帶內表面上等距分布的橫向齒和帶輪 上的相應齒槽的嚙合來傳遞運動。

減速器

減速器：用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置 ，在 原動機和工作機或執行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩 的作用。

諧波減速器：利用柔性齒輪產生可控制的彈性變形波， 引起剛輪與柔輪的齒間相對錯齒來傳遞動力和運動。

行星減速機：通過行星齒輪副減速。

RV減速器：在傳統針擺行星傳動的基礎上發展而來，由一個 行星齒輪減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級組成。 擺線針輪傳動是指由外齒輪齒廓為變態擺線、內齒輪輪齒為 圓銷的一對內嚙合齒輪和輸出機構所組成的行星齒輪傳動。

蝸輪蝸桿減速機：利用蝸輪蝸桿副減速

聯軸器

聯軸器：指聯接兩軸或軸與回轉件，在傳遞運動和動力 過程中一同回轉，在正常情況下不脫開的一種裝置。

三、導向支撐部件設計

四、執行機構

1.工業機器人末端執行器

2.靈巧手

3.3D打印機噴頭

五、 直線運動單元

組成：驅動、減速器、聯軸器、傳動機構、導向機構、 支撐機構。

第4章：計算機組織結構

一、嵌入式系統基本組成

二、有關術語

位（bit）

字節（byte）

規定一個字節由 八個二進制位構成，即 1 個字節等于 8 個比特

字和字長（word）

一個字通常由一個或多個（一般是字節的整數位）字節構成。

位編號

指令、指令系統和程序

寄存器

中斷

三、計算機體系結構

四、IO

第5章：控制系統

第6章：傳感器檢測

一、傳感器的作用、分類與基本要求

傳感器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成

分類

按輸出信號的性質

開關型、模擬型、數字型

按被測量量來分類

接觸、光敏、紅外線

二、 常用的位移測量傳感器

（1） 編碼器

將機械轉動的模擬量（位移）轉換成以數字代碼形式表示的電信號，這類傳感器稱為 編碼器。編碼器以其高精度、 高分辨率和高可靠性被廣泛用于各種位移的測量

（2） 行程開關

開關：位置開關，是一種將機器信號轉換為電氣信號，以控制運動部件 位置或行程的自動控制電器。

（3） 距離傳感器

（4） 視覺傳感器簡介

第7章：伺服驅動系統設計

一、驅動元件的種類和特點

與傳統機器中的動力元件不同，機電控制系統中的驅動 元件，不但要提供運動的動力，同時還要具有可控的性 質。

電液伺服系統

液壓系統主要由高壓油泵、伺服閥、液壓油缸和其 他輔助元件組成。

氣壓式驅動元件

由空氣壓縮機、二次冷卻器、儲氣罐、干燥機、過濾器、減 壓閥、管道、控制閥及氣動執行裝置構成。

電氣式驅動元件

開環伺服系統

閉環伺服系統

半閉環伺服系統

二、步進電動機

一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或 直線位移的機電執行元件。

三、直流伺服電機

動力，同時還要具有可控的性 質。

電液伺服系統

液壓系統主要由高壓油泵、伺服閥、液壓油缸和其 他輔助元件組成。

氣壓式驅動元件

由空氣壓縮機、二次冷卻器、儲氣罐、干燥機、過濾器、減 壓閥、管道、控制閥及氣動執行裝置構成。

電氣式驅動元件

開環伺服系統

閉環伺服系統

半閉環伺服系統

二、步進電動機

一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或 直線位移的機電執行元件。

三、直流伺服電機

第8章： 插補算法

總結

以上是生活随笔為你收集整理的机电课程总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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