机电专业概论-第1章

机电一体化1.概论第一篇：机电一体化1.概论1序言及概论序言一、对机电一体化技术的初步了解什么是机电一体化技术呢？机电一体化技术是在生产、制造机电一体化产品过程中使用的各种现代先进的技术。

那么哪些是机电一体化产品呢？日本学者高森年在他的著作中说：“当今世上只要是使人感到比较灵活、灵巧便利的机械都是基于机电一体化技术制造的，这样的说法毫不过分。

”因此可在自己感兴趣的领域想象。

实际上，机电一体化在家用电器、各种车辆、工厂设备、航天航空等各种领域、场所都得到了广泛的应用。

如家用照相机、全自动洗衣机、无人驾驶的汽车、全自动的玩具小车、工厂化流水线作业设备、航天器、火星探测器及机器人等。

综上所述，机电一体化产品是机械装置和电子装置的有机结合而形成的。

机电一体化技术是机械技术和电子技术等互相结合的各种技术的统称。

二、机电一体化产品的优越性列举出一系列实例后，这些机械都是机电一体化产品，由此可见机电一体化产品在各行各业都得到了非常广泛的应用。

随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化产品有逐步取代传统机电产品的趋势，这完全取决于机电一体化技术所存在的优越性和潜在的应用性能。

这些机电一体化产品，它们有哪些优越性呢？它比一般机械产品及传统机电产品突出的优越性具体体现在：（1）精度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。

数控机床的加工精度比一般手工操作的机床的加工精度大大提高。

（2）功能增强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。

《机电设备概论》课程标准课程代码：学时： 66 学分： 4一、课程的地位与任务《机电设备概论》是一门主干专业课程，其先修课程为《机械基础》、《液压与气压传动》、《电工技术基础与技能》、《电子技术基础与技能》。

通过《机电设备概论》课程的学习，使学生具备从事相关专业工作所必需的机电设备基本知识，具备一定对机电设备工作原理、主要结构的分析能力及对常见故障现象的认识能力。

二、课程的主要内容和学时分配1. 课程的主要内容第一章绪论第一节机电设备的发展概述（1）机电设备的发展历史（2）机电设备的发展趋势第二节本课程的主要内容和任务（1）本课程的主要内容（2）本课程的主要任务第二章机电设备的分类及应用第一节机电设备的分类（1）按机电设备的用途分类（2）按国民经济行业分类第二节金属切削机床（1）金属切削机床的分类（2）金属切削机床的型号（3）金属切削机床的技术性能与含义第三节起重设备（1）概述（2）普通桥式起重机的构成第四节办公自动化设备（1）办公自动化设备的分类（2）打印机的工作原理及常见类型（3）传真机的工作原理及常见类型（4）复印机的工作原理及常见类型第三章机电设备的构成第一节动力源（1）动力源的类型（2）常用电动机性能特点及适用范围（3）电动机的选择原则第二节传动装置（1）带传动（2）齿轮传动（3）螺旋传动（4）蜗杆传动（5）链传动（6）液压与气压传动第三节检测与传感装置（1）自动检测系统的构成（2）常用传感器第四节控制系统（1）控制系统的基本构成（2）控制系统的分类及应用（3）常用的电气控制系统第四章典型机电设备第一节卧式车床（1）卧式车床的工艺范围（2）车床的总布局与构成（3）车床的传动系统（4）车床的主要结构（5）车床的电气控制原理（6）车床的维护与保养第二节数控机床（1）数控机床的构成及各部分功能（2）数控机床的分类、特点及应用（3）典型数控机床第三节电梯（1）电梯的发展史（2）电梯的分类（3）电梯的型号和主要参数（4）电梯的机械系统简介（5）电梯的电气控制系统简介（6）电梯的管理第四节自动化生产线（1）机械加工生产线的基本构成（2）机械加工生产线的主要类型（3）机械制造生产线上物料的运输第五节复印机（1）静电复印机的基本工作过程（2）静电复印机的应用技巧（3）静电复印机的日常维护第五章设备管理与安全使用规范第一节设备管理基本知识第二节机电设备的安全使用2. 学时分配三、课程的基本要求本课程在注重学生基础理论知识理解的同时，要求更侧重对学生实践能力的培养，并具有一定分析问题和解决问题的能力。

《电气工程概论》第一章电机与电器基础（第3节）课堂笔记及练习题主题：第一章电机与电器基础（第3节）学习时间： 2015年10月26日--11月1日内容：我们这周主要学习第一章第三节电机的部分内容，即直流电机部分，要了解直流电机的工作原理、基本结构、励磁和损耗及效率。

第一章电机与电器基础第三节电机电机是依据电磁感应定律和电磁力定律，实现电能和机械能相互转化的电磁装置。

按照电机的用途分类：可分为发电机、电动机和控制电机。

按照电机的电流类型分类：可以分为直流电机和交流电机，其中交流电机可以分为同步电机和异步电机。

按照电机的相数分类：可以分为单相电机和多相电机，如单相交流电机和最常见三相电机。

按照电机的大小尺寸、容量分类：有大、中、小和微型电机。

1.3.1 直流电机直流电机是电机的主要类型之一。

一台直流电机既可作为发电机使用，也可以作为电动机使用。

直流发电机可以用来得到直流电源，但目前大部分被整流电源所替代，主要用作电力系统中同步发电机的励磁机。

直流电动机用来输出转矩，它具有良好的启动、调速性能，所以在调速要求较高的场所应用广泛。

1．直流发电机工作原理原动机带动线圈abcd逆时针旋转，根据右手定则，ab边和cd边均产生感应电动势e，经过换向器1、2和电刷A、B把电动势e引出来，得到直流电。

当在转速一定的情况下，电动势的大小与切割导体的磁通密度有关系，而直流电机气隙处的磁通密度分布并不均匀，所以输出的电动势波形具有脉动成分。

2．直流电动机工作原理电源通过电刷1、2和换向片A、B向线圈供直流电，根据左手定则，线圈ab边产生向左力f，线圈cd边产生向右力f，线圈在f的作用下以n的转速逆时针旋转。

由此可知，（1）电机的可逆原理：直流电机可作为发电机运行，也可作为电动机运行。

（2）换向器的作用是实现电枢线圈内的交流电动势、电流与电刷的直流电压、电流之间的转化。

3．直流电机的结构直流电机主要包括转子和定子两大部分。

安徽工贸职业技术学院《机电一体化系统》教案授课学时分配表机电一体化基本概念 1。

机电一体化的历史机电一体化又称机械电子学，英文称为Mechatronics ，它是由英文机械学Mechanics 的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。

机电一体化最早出现在1971年日本《机械设计》杂志的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被人们广泛接受和普遍使用。

1996年出版的WEBSTER 大词典收录了这个日本造的英文单词，这不仅意味着 “Mechatronics ”这个单词得到了世界各国学术界和企业界的认可，而且还意味着“机电一体化”的哲理和思想为世人所接受。

2。

机电一体化的定义到目前为止，就机电一体化这一概念的内涵国内外学术界还没有一个完全统一的表述。

一般认为， 机电一体化信息科学 机械学 电子学 图1- 1机电一体化与其它学科的关系3。

定义机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。

4。

定义的三重含义：（1）机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。

图1-1 形象地表达了机电一体化与机械学、电子学和信息科学之间的相互关系；（2）机电一体化是一个发展中的概念，早期的机电一体化就像其字面所表述的那样，主要强调机械与电子的结合，即将电子技术“溶入”到机械技术中而形成新的技术与产品。

随着机电一体化技术的发展，以计算机技术、通信技术和控制技术为特征的信息技术（即所谓的“3C”技术：Computer、Communication和 Control Technology）“渗透”到机械技术中，丰富了机电一体化的含义，现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的结合，还包括光（光学）机电一体化、机电气（气压）一体化、机电液（液压）一体化、机电仪（仪器仪表）一体化等；（3）机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产品中的相互协调，以达到系统总体最优。

《电气工程概论》第一章电机与电器基础（第1节）课堂笔记及练习题主题：第一章电机与电器基础（第1节）学习时间：2015年9月28日--10月4日内容：我们这周主要学习绪论以及第一节开关电器的部分内容，主要学习开关电器的技术参数，低压断路器（自动开关）的用途、分类、选择要点，低压控制器的用途、选用。

通过绪论的学习对电气工程概论这门课程有个总体的了解，同时要对低压断路器（自动开关）、低压控制的概念以及技术参数和使用方法重点掌握。

绪论1.电气工程的历史和形成电气工程是研究电磁领域的客观规律及其应用的科学技术，以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术。

根据电气工程学科的发展现状，可将其分为相对独立的五个分学科:电力系统及其自动化技术、电机与电器及其控制技术、高电压与绝缘技术、电力电子技术和电工新技术,其结构简图如下：2.电气工程的地位和发展电气工程学科在国家科技体系中具有特殊的重要地位。

1）是国民经济的一些基本工业（能源、电力、电工制造等）所依靠的技术科学；2）是另一些基本工业（交通、铁路、冶金、化工、机械等）必不可少的支持技术；3）是一些高新技术的重要科技组成部分。

3.电气工程的展望1）20世纪中叶以来，以电子信息技术为核心的新技术革命正在兴起，冲击着所有传统科学，包括基础科学、技术科学、综合科学，甚至社会科学等在内的广大领域。

2）有人统计，最近20年中的科技创造和发明超过了过去两千年中创造发明的总和。

3）在技术科学范围内，不少学科都发生了“旧貌换新颖”的变化，电工学科的巨大变化也十分显著。

第一章电机与电器基础第一节开关电器1.1.1概述1.开关电器概述(1)断路器：电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路。

(2)隔离开关：将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全。

(3)熔断器：电路发生故障或短路时,依靠熔件的熔断来开断电路。

(4)低压控制电器：接通和分断低压交、直流的控制电路。

其中，高压断路器是电力系统中最重要的高压开关电器，不但要用于关合、开断正常线路工作，更主要是用来在电力系统发生短路故障时自动切断短路电流。

章节名称第一章机电一体化的定义和基本概念授课形式讲授课时1班级教学目的理解机电一体化的有关概念教学重点机电一体化的定义，基本概念教学难点机电一体化共性的关键技术辅助手段多媒体教学课外作业课后体会一、机电一体化定义早期：日本学者Mechatronics=Mechanics（机械学）+Electronics（电子学）定义：是在机械主功能、功力功能、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结合而成系统的总称。

二、机电一体化的基本概念1.机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化产品2.机电一体化组成：机械技术电气技术机电一体化技术微电子技术接口技术信息技术机电一体化控制技术其它技术机电一体化装置机电一体化产品机电一体化系统3、机电一体化共性的关键技术1、自动化控制技术2、计算机与信息处理技术3、检测与传感器技术4、执行与驱动技术5、精密机械技术6、总体设计技术7、接口技术4、机电一体化技术与其它技术的区别●机电一体化技术与传统机电技术的区别（1）机电一体化技术是以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件与电器部件间的相互影响与作用，整个装置在计算机控制下有一定的智能性。

核心是计算机（2）传统的机电是指一般的工业机械设备，机械结构（机）通过电机拖动、电气控制（电）●机电一体化技术与计算机应用技术的区别●机电一体化技术与自动控制技术的区别●机电一体化技术与并行工程的区别5、机电一体化产品的主要特征●整体结构最佳化●系统控制智能化●操作性能柔性化章节名称 机电一体化系统的基本结构和功能授课形式讲授课时1班级教学目的 理解机电一体化系统的基本结构、功能、机电一体化产品的种类教学重点 机电一体化系统的基本结构、功能教学难点辅助手段 多媒体课外作业课后体会一、 机电一体化系统的基本结构二、 机电一体化系统的功能1、主功能：是指对物质、能量、信息及其相互结合进行变换、传递、存储的功能。

《电气工程概论》第一章第三节同步电机课堂笔记及练习题主题：第一章第三节同步电机学习时间： 2015年11月9日--11月15日内容：我们这周主要学习交流电机的另一种——同步电机，通过学习我们要掌握同步电机的工作原理、结构，掌握同步电机并网所需要的条件，了解电动势平衡方程式及电枢反应，了解同步电机的各种特性和功率平衡。

第一章电机与电器基础第三节电机1.3.3 同步电机同步电机属于交流电机，其转子转速为一固定的同步转速。

同步电机有三种运行方式：发电机、电动机和调相机。

同步电机最重要的用途是作发电机用。

现代电网的电能几乎全部由三相同步发电机提供。

有时工作于同步补偿机状态，提供无功功率，改善电网的功率因数。

1.同步电机的原理和结构转子绕组直流电励磁产生固定的N、S磁极。

原动机带动转子转动，定子绕组切割磁力线，产生三相交流电。

定子产生旋转磁场与转子同步运行。

此时同步电机处于发电机运行状态。

定子三相绕组通入三相交流电，产生旋转磁场。

转子绕组通入直流励磁产生固定N、S极。

这样旋转磁场就吸引转子同步旋转。

此时发电机处于电动机运行状态。

同步电机的转子有两种构造型式，即凸极式和阴极式。

凸极式转子上有明显凸出的成对磁极和励磁绕组。

当励磁绕组中通过直流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性。

隐极式转子的转子铁芯为圆柱形，沿着转子圆周表面开有许多槽，用来嵌入励磁绕组。

同步电机无论作为发电机或电动机，它的转子速度总等于由电机极对数和电枢电流频率所决定的同步转速，同步由此得名。

2.同步发电机的空载运行当外加原动机带动发电机转子在同步转速下运行，并且转子的励磁绕组通以励磁电流时，电枢绕组开路即为同步发电机的空载运行。

空载运行时，电枢电流等于零，其气隙磁场由转子磁动势单独建立。

电枢绕组切割旋转磁场产生感应电动势，电枢绕组开路时的端电压等于空载电动势。

3.同步发电机的负载运行（1）电枢反应及电动势方程当负载运行时，三相对称电流流过定子三相绕组，形成电枢旋转磁动势，它与转子旋转磁动势同步，且转向相同。

机电设备概论电子教案第一章：机电设备概述1.1 机电设备的定义与分类1.2 机电设备的功能与特点1.3 机电设备在现代工业中的应用1.4 机电设备的发展趋势第二章：机电设备的组成与结构2.1 机电设备的组成要素2.2 机械结构及其设计2.3 电气系统及其组成2.4 控制系统及其原理第三章：机电设备的设计与制造3.1 机电设备设计的基本原则与方法3.2 机电设备制造的工艺流程3.3 机电设备的生产效率与质量控制3.4 机电设备的创新与改进第四章：机电设备的维护与管理4.1 机电设备的维护保养知识4.2 机电设备故障的诊断与排除4.3 机电设备的安全操作规程4.4 机电设备的管理与维修制度第五章：典型机电设备介绍5.1 数控机床5.2 工业5.3 变频器与软启动器5.4 传感器与仪表第六章：机电设备的安装与调试6.1 机电设备安装的基本要求与流程6.2 机电设备的调试方法与技术6.3 机电设备安装与调试的注意事项6.4 机电设备安装与调试的案例分析第七章：机电设备的节能与环保7.1 机电设备节能的途径与方法7.2 机电设备节能技术的应用实例7.3 机电设备环保的要求与标准7.4 机电设备环保技术的研发与应用第八章：机电设备的自动化与信息化8.1 机电设备自动化的基本原理8.2 常用自动化控制系统的应用8.3 机电设备信息化的意义与实现8.4 信息化在机电设备管理中的应用案例第九章：机电设备的市场与发展9.1 机电设备市场的现状与趋势9.2 机电设备市场的竞争分析9.3 机电设备产业的发展策略9.4 机电设备企业的发展案例分析第十章：机电设备的创新与应用10.1 机电设备创新的意义与重要性10.2 机电设备创新的技术途径10.3 机电设备创新的应用案例10.4 机电设备创新的发展趋势重点和难点解析一、机电设备概述：重点关注机电设备的定义、分类、功能、特点以及发展趋势。

这部分内容是整个教案的基础，需要对机电设备的整体概念有一个清晰的认识。