机电系统集成技术57页PPT

专业成立以来，专业教师参与优青教科研基金3项； 学校科研 基金1项；编写了10本专业教材与讲义；有3位青年教师先后完成或 参加了企业践习活动。
机电系重视中青年骨干教师培养。每年安排1～2名教师参加国 内专业培训班；同时，加大专业内部培训，制订优秀教师培养计划 和骨干教师培养计划，每个教师填写了《机电工程系青年教师基本 情况表》。
同时，注重校外实训基地建设，目前已有6家签约实习企业， 保证了机电工程系专业实训教学需求。
立达学院申报2012年度中央财政支持职业教育实训基地建设项 目《机电一体化技术》，已获得批准，资金总额440万 。
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二. 教学基本条件
机电技术应用教学高地
上海立达职业技术学院于2008年5月向上海市教委提出建设机电技术应用实训 基地的申请，2009年3月获得批准。现有专业实训室9个。建有科学的管理制 度，满足各类实践教学需要，设备利用率高。
课程设置打破学科体系，按岗位能力要求编排教学内容。重视实践课 程体系，用分段式培养方式提高学生实践能力。在掌握必要理论的基础上， 从专业基础技能训练、专业单项技能训练、综合技能训练等多方面进行实 践技能培养。
有 有
有 有 有 有 待签 待签
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二. 教学基本条件
3.教材与图书资料
充分利用学校图书馆的优质图书资料，选用优秀新版教材。 与行业共同开发实训教材和体现“工学结合”的校本教材，如 ：可编程序控制器实训、数控编程与操作实训、机械制图技术、金 属切削加工技术实训、机电一体化控制实训、机床电气控制实训、 模具制造技能实训、专业英语等。
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三.教学改革与管理
1．人才培养模式改革
（1）建立与实施“以适应企业岗位群的技能要求耒培养学生”的 人才培养模式

2.机电技术完全融合形成新型机电一体化产品
生产机械中的激光快速成形机；信息机械中的传真机、打印机、复印机；检测机 械中的CT（计算机断层扫描诊断装置）扫描诊断仪、扫描隧道显微镜等。
精选PPT课件
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C650卧式车床外形图 1— 主轴变速箱 2—溜板与刀架 3—尾座 4—床身 5—丝杠
6—光杠 7—溜板箱 8—进给箱 9—挂轮箱
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效益分析
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第二节 机电一体化构成要素件
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二、相关技术
1. 机械技术
2.
机电一体化的机械产品与传统的机械产品的
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性
1 23 4
图7-18 双螺母垫片调隙式结构 1、2-单螺母 3-螺母座 4-调整垫片
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(b)螺纹调隙式（图7-20）其中一 个螺母的外端有凸缘而另一个螺母 的外端没有凸缘而制有螺纹，它伸 出套筒外，并用两个圆螺母固定着。 旋转圆螺母时，即可消除间隙，并 产生预拉紧力，调整好后再用另一 个圆螺母把它锁紧。
3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运 动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5）磨损小，使用寿命长。
6）制造工艺复杂。滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故 制造成本高。
7）不能自锁。特别是对于垂直丝杠，由于自重惯力的作用，下降时当传动切断后，不 能立刻停止运动，故常需添加制动装置。

Rs、V3、VD1、Ls回路泄放，同时电容 c 也向绕组 W 放电。由此可见，向电
机供电的电压 U2取决于V1和 v2 的开
通时间，即取决于负脉冲UcT的宽度。 负脉冲宽度越大, U2越高。因此，根据
调压信号
UcP 的频率，调整 UcT的负脉冲宽度，
便可实现调频调压
1 01
脉冲信号
(3)细分驱动
在每次输人脉冲切换时，不是将绕组电流全部通 入或切除，而是只改变相应绕组中额定的一部分， 则电机转子的每步运动也只有步距角的一部分。 这里绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，额定 电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台 阶，则转子就以同样的个数转过一个步距角。这 样将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细 分驱动。 细分驱动的特点是： a 在不改动电机结构参数的情况下，能使步距角 减小。但细分后的步距角精度不高，功率放大驱 动电路也相应复杂； b 能使步进电机运行平稳，提高匀速性，并能减 弱或消除振荡。
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所以：JeqJZ1JZ2 m s22 Js
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4
1.610416.410411.21030.002665
4
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162
1.61041.610431040.152104
复习
• 1. 执行元件的种类、特点及基本要求； • 2.步进电机技术指标； • 3.机电一体化系统(或产品)对执行元件的基本要求； • 4.控制用电机的基本要求、种类、特点及选用； • 5.掌握步进电机的工作原理
– -步进电机环形脉冲分配方式 – -步距角的计算 • 6.步进电机的运行特性及性能指标 • 7.步进电机的驱动与控制 – 驱动电源由脉冲分配器、功率放大器组成 ——

酒店客房部分采用集中计量 冷却塔补水、泳池补水、洗衣房用水、绿化用水、冷冻机房补水皆单独计 量。
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台湾饭店项目方案简介—给排水/燃气系统
从控制冲洗水量和选用节水配件方面达到节水目的，并 减少跑、冒、滴、漏等现象。 ➢ 尽量选用节水型配件、卫生洁具、淋浴器。如冲水量 ≤6升的大便器
项目概况
➢台湾饭店项目位于北京市东城区王府井，酒店品牌 为Waldorf=Astoria，总建筑面积32002m2。
➢本项目B4-B3为停车库；B2为酒店后勤区，包括员工 餐厅、洗衣房、房管部等；B1-L3为酒店公共区，包 括大堂、餐厅、宴会厅、会议室、游泳池、健身中 心、Spa等；L4-L12为酒店客房层，包括标准客房、 行政套房、总统套房，共计174间。
第四部分 强电系统
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台湾饭店项目方案简介—强电系统
强电系统包括：
• 10kV变配电系统 • 低压配电系统 • 照明系统 • 接地和防雷系统 • 应急电源系统 • 电气火灾报警系统 • 电站自动化系统 • 客房控制系统
+可靠的供配电系统 +优质的照明系统 +完善的防雷接地系统 +备用的发电系统 +不间断UPS系统 =高质量的电源解决方案
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台湾饭店项目方案简介—消防系统
消防系统说明： 室内消火栓系统 ❖ 用水量为30升/秒 ❖ 火灾延续期为3小时 ❖ 消火栓安装于各楼层及 其消防电梯前室、地下室和明显便于取用的地 方。
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消 火 栓 给 水 系 统 示 意 图
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台湾饭店项目方案简介—消防系统
台湾饭店项目方案简介—消防系统
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的，只是在变压器处汇合，俗称三相五线制。
TN-C系统：是指在整个系统中，中性线与保护线是合一的，称为PEN线，
即保护接零系统，俗称三相四线制。
建筑智能化系统
什么是智能建筑物？
intelligent building，简称为IB，最早起源于美国。
简单概述就是使用计算机、信息通信等方面的最先进技术， 使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等 协调工作。智能建筑就是将楼宇自动化、通信自动化、办公 自动化、安全保卫自动化和消防自动化5种功能结合起来的建 筑物。
●二级负荷的供电方式主 要有两种：
1、两路高压线路来自于同一 区域变电站的不同高压开关或 不同母线段。 2、一路专用高压供电，配备 发电机组、UPS或EPS电源。
● 三级负荷:即不属于一级和二级的供电用户均属于三级负荷。 ● 供电方式：单路高压进线，无需配备发电机、UPS或EPS电源。
高压系统的配电方案
高压系统的负荷分类
● 高压用电负荷分为：一级负荷、二级负荷、三级负荷
● 一级负荷：是指突然中断供电将造成重大政治影响、人身伤亡和重
大经济损失的用电单位。
包括：中央与国家的办公机构、国家级的大会堂、国际候机厅、省
级以上的大型体育场馆、大型商场、重要交通、通信枢纽等属于一
级供电负荷。
● 一级负荷的供电方式主
动投入到逆变侧，电池组的电能通过逆变器向负载供应交流电。 UPS主要为计算机等电子设备提供不间断的电力供应。
UPS工作原理图
UPS和EPS系统
EPS全称为紧急电力供给，是
一种允许短时电源中断的应急电源装 置，主要作为高层建筑中的应急照明、 消防设施以及特别重要负荷的备用电 源。
EPS和UPS主要区别：

1.3 機電一體化的發展概況
1.3.1國內外機電一體化發展狀況 • 機電一體化技術的發展大體上可分為三個階段。 • 20世紀60年代以前為第一階段，也可稱其為“萌
芽階段”。 • 70年代至80年代為第二階段。稱其為“蓬勃發展
階段”。 • 從上世紀90年代後期開始為第三階段，稱其為
“智能化階段”，機電一體化技術向智能化新階 段邁進。
1.1 機電一體化的基本概念
• 1.1.1機電一體化系統的功能構成及定義 “ 機電一體化”一詞(Mecharonics)在20世紀 70年代起源於日本。它取英語Mechanics(機 械學)的前半部和Electronics（電子學）的後 半部分拼成一個新詞，即機械電子學或機 電一體化。
1、機電一體化的定義：
5．機電一體化的特點
• 1）、體積小、重量輕； • 2）、速度快、精度高； • 3）、可靠性高； • 4）、柔性好（由於可編程，容易增加新的
功能具有很好的擴展性）。
6．機電一體化系統的組成
• 機電一體化系統由資訊處理與控制部分（計 算機）、能源（動力源）與執行元件（如電 動機）部分、機械本體（機構）、檢測部分 （感測器）等四個子系統組成。
按照指令將電信號轉換成流體或機械能， 驅動機械部分進行運動。執行裝置可分為 電動、液壓和氣動執行裝置三大類。 • 電動執行裝置：各種電機； • 液壓執行裝置：液壓油缸、液壓馬達； • 氣動執行裝置：氣缸、氣動馬達。
（3）、感測器（檢測要素）
• 將被測對象的狀態、性質等轉化為一定的 物理量或者化學量的裝置。近年來傳感器 幾乎都是將被測量轉換為電信號，主要用 於回饋控制。
• 因此，系統必須具有以下三大“目的功能”： 變換(加工、處理)功能、傳遞(移動、輸送)功

四、系统论、控制论和信息论的相互关系 系统论、
信息论研究的是如何认识信息和度量信息。 而系统论和控制论是研究如何利用信息，系统 论是利用信息来实现系统最优化，控制论是利 用信息来实现系统的有目的最佳控制。
1.5.2 关键技术（技术构成） 关键技术（技术构成）
1、机械技术 、
数控机床、机器人、自动生产设备 生产用机电一体化产品和系统 柔性生产单元、自动组合生产单元 FMS、无人化工厂、CIMS 微机控制汽车、机车等交通运输工具 运输、包装及工程用机电一体化产品 数控包装机械及系统 数控运输机械及工程机械设备 自动仓库 储存、销售用机电一体化产品 自动空调与制冷系统及设备 自动称量、分选、销售及现金处理系统 自动化办公设备 社会服务性机电一体化产品 动力、医疗、环保及公共服务自动化设备 文教、体育、娱乐用机电一体化产品 微机或数控型耐用消费品 家庭用机电一体化产品 炊事自动化机械 家庭用信息、服务设备 测试设备 科研及过程控制用机电一体化产品 控制设备 信息处理系统 农、林、牧、渔及其它民用机电一体化产品 航空、航天、国防用武器装备等机电一体化产品
机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目 的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中 的应用仅仅是计算机应用技术的一部分，它还可以在办 公、管理及图像处理等方面得到广泛应用。机电一体化 技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。
1.2 机电一体化系统的基本组成
1.2.1 机电一体化系统的功能组成
D、节约能源
• 机电一体化的产品 ， 可以节约材料、 节约 机电一体化的产品， 可以节约材料 、
能源。 能源。例如： • 我国目前各类电风扇的调整器为电磁机械 式 ， 如果用电子式调整器每年全国可节约 电600万度； 600万度； • 汽油机电子点火； • 液压挖掘机电子节能。

• 总体设计报告要突出设计重点，将所设计系统的特点阐述 清楚，同时应列出所采取的措施及注意事项。
• 总体设计给具体设计规定了总的基本原理、原则和布局， 指导具体设计的进行;而具体设计则是在总体设计基础上 进行的具体化。具体设计不断地丰富和修改总体设计，两
者相辅相成，有机结合。因此，只有把总体设计和系统的 观点贯穿于产品开发的过程，才能保证最后的成功。
2.2 机电一体化系统原理方案设计
• 机电一体化系统原理方案设计是整个总体设计的关键，是 具有战略性和方向性的设计工作。
• 在机电一体化系统原理方案设计中，常用的方法有功能分 析设计法、创造性方法、评价与决策方法、商品化设计思 想及方法、变型产品设计中的模块化方法和相似产品系列 设计方法等。
2.2.1 机电一体化系统原理方案设计步骤
功
物料 能量 信息
总功能
物料 能量 信息
能 分
分功能1
分功能2
分功能3
解
分功能4
模
分功能21
分功能22
分功能23
型
......
分功能…
分功能…
分功能…
• (1)功能元在机电一体化系统设计中常用的基本功能元有 物理功能元、逻辑功能元和数学功能元。
• 1)物理功能元。它反映系统中能量、物料、信号变化的物 理基本动作，常用的有转变-复原、放大-缩小、合并-分 离、传导-绝缘、存储-提取。(常用的五种物理功能元)
2.2.2.3 求解功能元(分功能)
• 功能元的原理解法是通过物理作用和作用件确定的。现在 的任务是，寻找实现各个分功能的物理作用，即求得功能 元的原理解，通常有下述几种求解方法。
• (1)直觉法 • 直觉法是设计师凭借个人的智慧、经验和创造能力，充分

n 2．方案的评价对多种构思和多种方案进行筛选， 选择较好的可行方案进行分析组合和评价，从中
再选几个方案按照机电一体化系统设计评价原则
和评价方法进行深入的综合分析评价，最后确定 实施方案。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5 机电一体化系统设计
n 一、市场调研 n 二、总体方案设计 n 三、详细设计 n 四、样机试制与试验 n 五、小批量生产 n 六、大批量生产
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.5 机电一体化系统设计
四、样机试制与试验
n 完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与 试验阶段。根据制造的成本和性能试验的要求， 一般制造几台样机供试验使用。样机的试验分为 实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机 的各种性能指标是否满足设计要求，考核样机的 可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设 计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试 验。如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求， 则进入产品的小批量生产阶段。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.4
共性关键技术
1、检测传感技术
研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器）
作用：感受器官、反馈环节。 要求：能快速、精确地获得信息并在相应的应 用环境中具有高可靠性。
1.5 机电一体化系统设计

• 应用系统集成已经深入到用户具体业务和应用层面，在大多数场合，应用系统集成又称为行业信息化 解决方案集成。
• 应用系统集成可以说是系统集成的高级阶段，独立的应用软件供应商将成为核心。
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系统集成五大要素
• 1．客户行业知识
• 要求对客户所在行业的业务、组织结构、现状、发展，有较好的理解和掌握。
• 采用功能集成、网络集成、软件界面集成等多种集成技术。 • 系统集成实现的关键在于解决系统之间的互连和互操作性问题，它是一个多厂商、
多协议和面向各种应用的体系结构。这需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、 系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关 的一切面向集成的问题。
• 研究跟踪新产品、新技术，提出系统模式和具体系统技术解决方案。 • 对售前为客户提供的系统方案进行评审。 • 对产品开发提供系统模式、开发平台的评审和指导。
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拿项目有三个必要条件
• 优秀的客户关系 • 优良的系统解决方案 • 在客户中树立良好的技术和服务形象，构成充分条件。
• 第一条是后两条的基础。如果没有与客户的长期关系投入，就不能深入了解客户的需求，也就无法提 供真正符合客户需求的系统解决方案。如果没有与客户的长期合作，就无从在客户心目中建立良好的 技术和服务形象。
• 可分为智能建筑系统集成、计算机网络系统集成、安防系统集成。
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机房工程 综合布线
系统
网络交换系统
(网络交换 网络安全)
硬件系统集成
服务器 存储
安防系统
（视频监控、报警）
硬件系统集成
门禁、考 勤、巡更、
停车场
有线电视 系统

例如：结构用焊接钢管主要用于建筑管桩，脚手架，桥梁，矿山， 船舶，电站，输电塔，球场，运动场，房屋的门，窗，栏杆，钢 管具，运动器械，自行车；
4.钢制品，主要用于焊材，管件，阀门。
二、有色金属的类型及应用
1H41100机电工程常用材料及工程设备
1H411010机电工程常用材料
1. 主要有金属材料、非金属材料和电气线材。 2. 本目重点是：常用金属材料的类型及应用；常用非金属材料的类型
及应用；常用电气材料的类型及应用。
1H411011常用金属材料
分为黑金属和有色金属两大类 常用在建筑、机电、冶金、石化、电力以及锅炉压力容器、压力管 道等工程的用钢。 一、黑金属材料的类型及应用 （一）碳素结构钢 1.又称普碳钢，在国家标准《碳素结构钢》GB/T700-2006中，按 照碳结构钢屈服强度的下限值将其分为四个级别，其钢号对应为 Q195、Q215、Q235、Q275 数字后标注A/B/C/D，即硫、磷分数不同，A级含量最高，D级含量 最低。
2.特殊性能低合金高强度钢特性及用途
在桥梁、建筑、塔架、车辆和其它要求耐候性能好的螺栓连接等 钢结构中使用的耐候钢。加合金元素，使其表面形成保护层，提 高耐候性能，同时保持良好的焊接性能。
加热炉、锅炉、燃气轮机等高温装置中-耐热钢，在高温下具有良 好的抗蠕变、抗断裂和抗氧化的能力，以及必要的韧性。
钢轨钢中分为轻轨钢和重轨钢：临时运输线和中小型起重机轨道轻轨钢；铁道 ，大型起重机轨和吊车轨道-重轨钢。
例如：油罐，电站锅炉中的汽包，中低压锅炉常为专用锅炉碳素钢， 高压锅炉汽包常用低合金钢
3.管材：普通无缝钢管，螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管， 高压无缝钢管等。广泛应用在各类管道工程中。
例如：锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳素钢 管和低合金钢管。

1. 4机电一体化系统的设计
1 .4.5机电一体化系统的设计流程 各种机电一体化系统的研究、开发、生产
及销售的过程各有其自身特点，归纳其基本规 律，机电一体化系统的设计流程如图1-6所示。
目录
第1章概论 1. 1机电一体化的定义 1. 2机电一体化系统的基本构成 1. 3机电一体化相关技术 1.4机电一体化系统的设计 1.5机电一体化技术的发展历程和发展趋势
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第2章机械技术 2.1概述 2.2机械传动 2.3支承部件 2.4导轨副
目录
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目录
第3章自动化控制技术 3. 1自动控制技术概述 3. 2 PID控制技术 3 .3模糊控制理沦 3 .4计算机控制系统 3. 5先进控制方法简介
取代法就是用电气控制取代原系统中机械 控制机构。这种方法就是改造旧产品开发新产 品或对原系统进行技术改造常用的方法。如用 电气调速控制系统取代机械式变速机构，用可 编程序控制器取代机械凸轮控制机构、中间继 电器等。这不但大大简化了机械结构和电气控 制，而且提高了系统的性能和质量。这种方法 是改造传统机械产品的常用方法。
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1. 4机电一体化系统的设计
1 .4. 2机电一体化系统开发的类型 1.开发性设计 开发性设计是一种独创性的设计方式，在 没有参考样板的情况下，通过抽象思维和理沦 分析，依据产品性能和质量要求设计出系统原 理和制造工艺。开发性设计属于产品发明专利 范畴。最初的电视机和录像机、中国的“神舟 一七号”航天飞机都属于开发性设计。 2.适应性设计 适应性设计是在参考同类产品上一的页基下础一上页 ，返回 主要原理和设计方案保持不变的情况下，通过
1. 4机电一体化系统的设计
1 .4. 4机电一体化系统设计 所谓的系统设计，就是用系统思维综合运