机电一体化教学(教案)

机电一体化公开课教案

项目九物料分拣机构 知识目标： 1.掌握分拣机构的工作原理 2.编写控制程序并调试分拣机构的 技能目标：通过学习，学生能够理解控制程序并能独立运行分拣机构 重点及难点：理解控制程序并能独立运行分拣机构 器材准备：电源模块、FX2N-48MR型PLC、指示灯、编程电缆、导线、分拣机构 任务一：复习分拣机构（实物观察，让学生回顾各分拣机构的组成部分）教师问：我们这个装置有哪些组成部分？ 学生回答，教师补充。（由光电传感器、输送带、电感传感器、2个光纤传感器、3个物料槽、3个单杆气缸、1台三相异步电动机、6个磁性传感器及电磁阀组成）。 教师问：那你们知道这些元件的功能吗？ 学生回答，教师补充。（主要完成通过传感器检测实现物料的分拣任务） （1）光电传感器：当有物料到放入时，给PLC一个输入信号。 （2）输送带：由三相交流异步电动机拖动，输送物料。 （3）电感式传感器：检测金属材料，检测距离为2~5mm （4）光纤传感器：用于检测非金属的白色、黑色物料，检测距离为3~8mm。 （5）料槽：对物料进行分拣时，用于放置物料。 （6）单杆气缸：将物料推入料槽，由单向电控气阀控制。 （7）三相异步电动机：驱动传送带转动，由变频器控制。 （8）磁性传感器：用于气缸的位置检测。 （9）电磁阀：实现气缸的伸出、缩回运动。

注：双向电控阀用来控制气缸进气和出气，从而实现气缸的伸出、缩回运动；单向电控阀用来控制气缸单向运动，实现气缸的伸出、缩回运动。与双向电控阀区别在双向电控阀初始位置是任意的可以控制两个位置，而单控初始位置是固定的只能控制一个方向。 引入：教师演示分拣机构运行的实验，从而激发学生的好奇心，产生学习的兴趣。任务二：物料分拣机构的程序设计 控制要求：从入料口放入物料，落料处的光电传感器检测到有物体放入后，变频器驱动三相异步电动机，拖动传送带运行；当物料被输送至金属传感器检测位置时，推料一气缸动作，将物料推入料槽一；若为白色物料，待传送到白色物料检测传感器位置时，推料二气缸动作，将物料推入料槽二；若为黑色物料，待传送到黑色物料检测传感器位置时，推料三气缸动作，将物料推入料槽三。 教师问：程序设计一般分为那几个步骤？ 学生回答：（1）列I/O分配表（2) 编写梯形图（3）将梯形图传入PLC （4）画外部接线图（5）运行 程序设计： 1.列I/O分配表（师生合作）。

机电一体化教学系统

第一章绪论 1.1 课题研究背景 机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术，它是机械技术、微电子技术、信息 技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一 体化产品更新日新月异。 机电一体化教学系统是一套完整、灵活、模块化易扩展的教学实训系统，根据教学和生产需要研发并制造,从简单到复杂，从零部件到整机。利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性生产系统，系统展现了实际生产中的典型部分，如：电气控制系统，各种传感器的应用和现代生产中的组态控制、工业总线控制等[1]。学生可以借助该系统，学习机械传动技术、液压与气动技术、电气传动与控制技术、工业现场总线、PLC控制技术、过程控制技术、传感器技术及计算机技术等及各种技术的综合应用。(1)实训所能涵盖课程。电工电子技术、机床电气与PLC、机械设计基础，自动检测技术、液压与气动技术、数控原理与数控机床、机电一体化技术和现代制造技术、过程控制技术等课程[2]。实训装置特点，体现以自动化的物料传输和加工装置为对象，体现常用的控制方法，机械传动原理的应用，驱动装置的选择、各个模块的调试和系统统调及利用PLC软件进行编程、在线监控、故障的诊断与维修等。 电一体化(Mechatronics) 一词，最早起源于日本，是由机械学“mechanics”与电子学“electronics”结合而成的拼缀词，意思为机械电子学，在我国则称之为机电一体化。自提出机电一体化(Mechatronics) 这一概念以来，机电一体化经历了30多年的发展，其内涵随科技的发展不断更新，不断丰富[3]。特别是人类进入21世机电一体化产品的输出柔性、工作性能及可靠性等方面提出了越来越高的要求。而相关学科，如A I 技术、计算机技术、传感技术、网络技术、信息技术等的发展，为机电一体化系统开辟了更加广阔的应用前景。尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的发展, 使产品结构发生了革命性的变化。随着信息、传感等技术与传统机械产品的融合，传统机械产品正向着智能化、网络化、模块化、柔性化、微型化、自动化等机电一体化新阶段迈进[4]。机电一体化技术已成为一门新兴的交叉学科技术，它涉及到机械制造技术、信息处理技术、传感器技术、伺服驱动技术、接口技术、自动控制技术等关键技术[5]。技术的更新，带动机电一体化产品向更高层次方向发展，以满足人们不断丰富和发展的物质、文化和精神上的需求。机电一体化技术在21 世纪机械产品的设计和开发中将发挥重要作用，其产品是机电一体化技术的载体和体现者，通过机电一体化产品来实现和反映当今的机电一体化技术的发展水平，因此，为机电一体化产品的设计师，不但要掌握先进的机电一体化技术，而且更重要地是掌握如何在产品设计中充分展现现代机电一体化技术的最新成果。机电一体化系统所具有的学科交叉性、多技术性、集成性、融合性、复杂性给产品设计师提出了更高的要求[11]。

《机电一体化技术与系统》教学大纲教案

《机电一体化技术与系统》教学大纲 课程编码： 课程名称：机电一体化技术 学时/学分：32学时/1.5学分 先修课程：《机械原理》、《机械设计》、《电工学》、《可编程控制技术》、《液压与气压传动》。 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课教研室：机电一体化教研室 一、课程性质与任务 1．课程性质：本课程属于机械设计制造及其自动化专业选修课程，强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。 2．课程任务：任务是使机械设计制造及自动化的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，重点掌握典型机电一体化系统构建、设计，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。二、课程教学基本要求 1．要求掌握的基本知识 机电一体化的一般知识。机电一体化的组成，各部分的性能、特点。 2．要求掌握的基本理论和方法 交流逆变技术，位置检测技术，plc控制系统基本原理。常用电动机基本工作原理，交流伺服电机特点及其调速方法，机械部件与气液控制技术基本原理。 3．要求掌握的基本技能 一、能设计电气电路图（就是控制电机启停、正反转，星三角这样的），并能完成配线。二、能进行PLC编程，能设计PLC控制电路。三、能用AUTOCAD画机械零件图，并进行简单的机械设计。三、具有较强的自学能力，能看懂设备的说明书等。

4.考核方式以平时作业和期末考试相结合的方式进行。平时占30%左右，期末占70%左右。 三、课程教学内容 教学内容 1.第一章绪论 内容：机电一体化系统的意义；机电一体化系统设计工作的组织；机电一体化系统所代表产品的范围及分类；机电一体化系统设计的发展趋势。 2.第二章交流逆变技术 内容：熟悉电力电子器件，掌握整流电路的分析方法，熟悉PWM逆变原理。 重点：整流电路的分析方法。 难点：PWM逆变原理。 3.第三章位置检测技术 内容：熟悉包括行程开关、接近开关、光电开关检测开关原理及功能。 重点：在了解各种开关原理基础上会进行简单的设计。 难点：传感器接口技术，以及各传感器和plc输入模块连接。 4.第四章PLC控制系统 内容：PLC控制系统，系统组成与PLC结构，PLC的工作原理，PLC的规格与型号，PLC连接技术 重点：PLC连接技术，程序编制。 难点：PLC的应用与实践。 5.第五章伺服传动技术 内容：伺服系统的结构组成及分类，直流伺服系统结构和原理，直流伺服系统的稳态误差分析，直流伺服系统的动态校正，交流伺服系统的分类及应用。异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性，异步电动机变频调速系统。步进电动机的结构、工作原理及使用特点，环形分配器；功率驱动器的种类及其工作原理。 重点: 直流伺服电机特性和调速原理，直流伺服系统组成的基本原理，交流伺服电机特点及其调速方法，变频调速装置的基本原理。 难点：直流伺服电机特性和调速原理，交流伺服电机特点及其调速方法。 6.第六章机械传动与支承技术

《机电一体化技术》课程教案(第一章)

教案 2010～2011学年第一学期 主讲教师梁杰 课程名称机电一体化技术 课程类别专业必修课 学时及学分48学时3学分 授课班级机械07 机电方向 使用教材姜培刚《机电一体化系统设计》2003年9月第一版 系(院、部) 工程机械系教研室(实验室) 机械电子技术

课时授课计划 课次序号： 1 一、课题：1 绪论 1.1 概述 1.2 机电一体化的发展概况 1.3 机电一体化应用举例 1.4 机电一体化系统的构成 二、课型：课堂讲授 三、目的要求：通过该次课的学习，使学生了解机电一体化的定义、研究内容、产生与发展历程；了解机电一体化技术在日常生活、机械制造、汽车、工程机械等行业的应用情况；熟悉机电一体化系统的基本组成及每一部分的功能；了解本课程的学习内容与学习方法。 四、重点、难点：本次课的重点是机电一体化的应用、系统的基本组成及每一部分的功能。 五、教学方法及手段：采用多媒体教学结合板书。本次课的内容相对容易理解。在讲授的过程中，通过尽量多的应用实例使学生认识到机电一体化技术目前的普及程度及掌握该技术的重要性；提高学生学习本课程的兴趣，并加深对所讲授内容的理解。 六、参考资料： 1、张建民等编著《机电一体化系统设计》，高等教育出版社。 2、梁景凯、盖玉先主编《机电一体化技术与系统》，机械工业出版社，2006年11月第二版。 七、作业：1-1 八、授课记录： 九、授课效果分析： 通过大量的应用实例，活跃了课堂气氛，调动了学生的听课积极性，收到了较好的教学效果。

十、教学进程（教学内容、教学环节及时间分配等） 1、复习 2、导入课题：通过具体实例来说明现代工程机械等产品机电一体化技术的普及程度，掌握机电一体化技术的重要性。 3、教学内容： 课程说明，本课程讲授的主要内容及学习方法； 1.1 概述 机电一体化的定义、起源、研究内容，应用机电一体化技术的意义。 1.2 机电一体化的发展概况 1、20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段” 2、70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶段” 3、90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段” 1.3 机电一体化应用举例 家电、机械制造、机器人、汽车、工程机械 1.4 机电一体化系统的构成 1、机械本体 2、动力源 3、检测传感装置 4、控制与信息处理单元 5、执行机构 6、驱动单元 7、接口 4、课堂总结：进一步强调本课程的重要性；本课程涉及到的内容较多，特别是涉及到电子或计算机硬件部分较多，需要在时间上多投入和多查阅一些参考书；机电一体化、智能化是今后的发展趋势；机电一体化系统由七大部分组成。 5、布置作业： 1-1、机电一体化系统的基本功能要素有哪些？功能各是什么？

《机电一体化》教案本

来宾职业教育中心学校 教案本 201 -201 年学年度第二学期 科目__________________ 班级__________________ 教师__________________ 教案编写要求 根据《广西壮族自治区中等职业学校教学工作规范》要求，并结合我校情况，对我校教师教案的编写提出如下要求： 在写教案时明确所教学科的指导思想、教学目标、教学要求以及基本教学方式。并根据学生的心理特征、兴趣习惯、情感态度等确定科学的教学方法，因材施教。能较准确突出教学目的、重点难点，在教学设计方面比较有特色。 教案包括：课题、授课日期、课时、教学目标（包括理论应知目 标和技能目标）、重点、难点、教学方法、教学仪器、教学过程（含 练习、小结）、板书设计、作业、课后反思等。

教师要在授课前一周备好教案（开学前应备好两周课的教案）不允许无教案上课。 来宾市职业技术学校教务处 2008年3月

落料光电传感器：检测是否有物料到传送带上，并给PLC —个输入信号。（接线注意棕色接“+”、蓝色接“-”、黑色接输出）

放料孔：物料落料位置定位。 金属料槽：放置金属物料。 塑料料槽：放置非金属物料。 电感式传感器：检测金属材料，检测距离为3~5m（接线注意棕色接“+”、蓝色接 “-”、黑色接输出） 电容式传感器：用于检测非金属材料，检测距离为5~10m（接线注意棕色接“ +”、蓝色接“-”、黑色接输出） 三相异步电机：驱动传送带转动，由变频器控制。 推料气缸：将物料推入料槽，由双向电控气阀控制。 板书设计： 1.功能 2.结构 3.安装要求 作业：实训报告册 课后反思:

机电一体化系统设计教学大纲 张建民版 第四版

《机电一体化系统设计》教学大纲 一、课程名称 1、中文名称：机电一体化系统设计 2、英文名称：Mechatronics System Design 二、学时 总学时：90学时，其中，理论学时：72学时，实践学时：18学时 学分：4学分 三、开课学期 第7学期 四、课程考核要求 考查，平时成绩占总成绩的30％，实验成绩占总成绩的20％，考试成绩占总成绩的50％。 五、课程概述 本课程是机械电子工程专业的专业必修课。本课程从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通过机电有机结合构造最佳的机电系统。 课程性质：机械电子工程专业必修课。 六、适用专业 机械电子工程、机械制造及其自动化等。 先行、后续课程情况： 先行课：机械原理，机械设计，电工学，数字电子技术，模拟电子技术，控制工程基础，微机原理，电气控制技术，数控技术； 后续课：无。 七、课程的目的与任务 1、课程目的 本课程是机械电子工程专业的专业必修课，通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运

行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力。 2、课程的基本要求 1）学习机电一体化基本概念，理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。 2）了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特点。 3）熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线，能够针对具体的机电一体化产品确定产品开发技术路线。 4）掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动力、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典型装置的技术原理和使用方法。 5）了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。 3、课程教学内容 第1章概述（6学时） 1．基本要求： 了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。 2. 教学重点与难点： 机电一体化的功能构成和组成要素；机电一体化的共性关键技术。 3．教学内容： 机电一体化产品的构成、特点和设计方法。 第2章机电一体化系统机械系统部件的选择与设计（18 学时）1．基本要求： （1）了解机械系统部件的设计要求； （2）掌握机械系统传动部件的选择与设计； （3）掌握机械系统导向支承部件的选择与设计； （4）掌握机械系统旋转支承部件的选择与设计； （5）掌握机械系统轴系部件的选择与设计； （6）掌握机械系统机座或机架设计； 2、教学重点与难点：

机电一体化教案本.doc

来宾职业教育中心学校教案本201-201年学年度第二学期科目 班级 教师

教案编写要求 根据《广西壮族自治区中等职业学校教学工作规范》要求，并结合我 校情况，对我校教师教案的编写提出如下要求： 在写教案时明确所教学科的指导思想、教学目标、教学要求以及基本 教学方式。并根据学生的心理特征、兴趣习惯、情感态度等确定科学的教 学方法，因材施教。能较准确突出教学目的、重点难点，在教学设计方面 比较有特色。 教案包括：课题、授课日期、课时、教学目标（包括理论应知目标和 技能目标）、重点、难点、教学方法、教学仪器、教学过程（含练习、小结）、板书设计、作业、课后反思等。 教师要在授课前一周备好教案（开学前应备好两周课的教案），不允许无教案上课。 来宾市职业技术学校教务处 2008年 3月

课题传送系统安装 授课日期第 1.2.3 周课时10 理论知识目标： 1.能描述 YL-235A 装置功能和结构 教 2. 能描述机电一体化概况和发展史（选）学 技能目标： 目 1. 学会正确拆解皮带运输系统 标 2.学会安装和调试皮带运输系统 教 学 重物料传送和分拣机构的拆装 点 教 学安装和调试皮带运输系统 难 点 教 法讲授、实训 教学仪器：拆装工具 教学过程：

落料光电传感器：检测是否有物料到传送带上，并给 PLC一个输入信号。（接线注意棕色接“ +”、蓝色接“ - ”、黑色接输出） 放料孔：物料落料位置定位。 金属料槽：放置金属物料。 塑料料槽：放置非金属物料。 电感式传感器：检测金属材料，检测距离为3~5mm（接线注意棕色接“ +”、蓝色接“ - ”、黑色接输出） 电容式传感器：用于检测非金属材料，检测距离为5~10mm（接线注意棕色接“ +”、蓝色接“ - ”、黑色接输出） 三相异步电机：驱动传送带转动，由变频器控制。 推料气缸：将物料推入料槽，由双向电控气阀控制。 板书设计： 1.功能 2.结构 3.安装要求 作业：实训报告册 课后反思：

机电一体化教案4

淮南联合大学 教案 课程名称：机电一体化系统 授课教师：陈其祥 授课班级：05机电1、2班 选用教材：赵先中.《机电一体化系统》.高教版

淮南联合大学教师授课教案 教学过程及时间分配： 第四章控制系统 4.1 控制系统的组成及其作用 控制系统的组成（5部分） （1）数字控制装置 作用：程序译码执行；状态信号输入采集处理，产生输出控制信号和状态显示信息 （2）输入装置 作用：接受现场状态信息和操作命令，（专为可识别的信息格式）

（3）输出装置（输出设备） 作用：接受来自数字控制装置的控制命令，转化并执行相应命令信息， 产生调解、改变系统工作状态的操作和动作 （4）输入输出接口 作用：连接数字控制装置和输入输出设备的信息桥梁，完成I/O信号的电平转换，隔离，信号方式转换，滤波，锁存和缓冲等功能（5）功率放大电路 作用：将输出接口的输出控制信号进行功率放大，以足够的功率驱动输出执行设备（输出装置），完成系统的运行 控制系统的组成实例1： 板书设计：

开关量控制系统的组成 机电业一体化系统控制电路组成 其他：①相关标题，主要内容要点等按常规进行书写 ②要求板书清晰整洁美观，图面大小适度规范，无错字别字和不规范文 字符号 作业： 1．简述机电一体化控制系统的构成 2．简述机电一体化控制系统各功能部件的作用 课后教学小结： 1．讲清机电一体化控制系统的组成原理，有助于后续教学内容的讲授 2．讲清机电一体化控制系统各部件的功能，有助于后续教学内容的讲授 3．通过课件图片和录相资料片的播放，加深对电一体化控制系统的感性理解 作业中存在的主要问题： 部分学生的习题简述机电一体化控制系统各功能部件的作用存在错误 其余无明显作业问题 淮南联合大学教师授课教案

机电一体化教学设计

学习任务“电动机点动控制线路”教学设计 一、教学内容分析 “电动机点动控制线路”电动机生产加工电路的基本控制线路。在生产实践中，由于各种生产机械的工作性质和加工工艺不同，使得它们对电动机的控制要求不同，需要的电器类型和数量不同，构成的控制线路也就不同，有的比较简单，有的相当复杂。但任何复杂的控制线路也是由一些基本控制线路有机地组合而成的。由此可见电动机基本控制线路的重要性。 本项目包括3个学习任务，其中有了解按钮开关和交流接触器的正确接线、并会根据接线图完成点动电路的控制安装、试车排故。通过“理实一体”相结合的目的，更好的完成实训学习任务。

二、教学对象分析 本课程的教学对象是初中起点机电一体化专业2年级的学生，已经学习了机电专业的相关理论基础知识，并掌握了简单的基础接线实训等学习任务。 该班学生上课学习积极性高，学生们的认知能力、技能掌握水平有待强化，合作能力有待提高。 三、教学目标设计 1.能够正确认识按钮开关和交流接触器的结构，并根据接线图对其安装、检测。 2.能熟练掌握点动控制电路的工作原理。 3.能识读并绘制电路图、布置图和接线图。 4.能在教师指导下，正确安装和调试点动控制线路。 5.能通过调试排除故障。 四、学习重点及其化解方法 1.重点 正确认识按钮开关和交流接触器的结构，并会根据接线图安装完成接线。 2.化解方法 小组合作，结合理论知识，教师巡回指导，现场示范等。 五、学习难点及其化解方法 1.难点 完成点动控制线路的安装、调试、检修。

2.化解方法 小组展示，小组互评，教师总结归纳等。 六、教学策略选择与设计 理实一体教学法（设定任务，引导启发学生循序渐进将理论内化为实践，培养学生自主学习的能力） 多媒体辅助教学法（多媒体教学有助于学生直观了解细节的理论知识，更能调动学生学习的动手实训积极性）分层教学法（职中学生学习情况参差不齐，有效的分层教学可以让所有同学感受成功的喜悦，学习成绩及动手能力较强的为A，较一般的B，强迫学习的为C） 启发式教学法（引导学生自主探究，让其掌握知识、运用知识） 七、教学环境及资源准备 1.教学环境

机电一体化名词解释讲课教案

机电一体化名词解释

一、名词解释 1.测量：是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。 2 灵敏度：指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3.压电效应：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。 4.动态误差：动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。 5.传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置 6.线性度：所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又称为非线性误差。7．伺服控制系统：一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。 8、三相六拍通电方式：如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→AB→B→BC→C→CA→…

9.系统精度：指输出量复现输入信号要求的精确程度。 10.机电一体化：机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 11.自动控制：自动控制—由控制装置自动进行操作的控制。 12.开环控制系统：开环控制系统—无反馈的控制系统。 13.逆变器：逆变器—把固定的直流电变成固定或可调的交流电的 DC/AC变流器。 14. PWM：PWM—通过调节脉冲的宽度改变负载电压平均值的脉宽调制斩波器。 15、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 16、静态设计：是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。 17、系统软件：系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。 18、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。

机电一体化教案616K

机电一体化教案（讲稿）第六章 淮南联合大学教师授课教案 教学过程及时间分配： 6.1步进电动机 1．步进电机的工作原理 步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机。由于步进电动机成本较低，易于采用计算机控制，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。步进电动机比直流电动机或交流电动机组成的开环控制系统精度高，适用于精度要求不太高的机电一体化伺服传动系统。目前，一般数控机械和普通机床的微机改造中大多数均采用开环步进电动机控制系统。 步进电动机按其工作原理分： 主要有磁电式和反应式两大类 步进电机按励磁相数分： 有三、四、五、六相等几种，因为相数越多，步距角越小，而且还采用多相 通电，提高步进电机的输出转矩。 步进电机按输出力矩大小分： 功率步进电机， 伺服（快速）步进电机 反应是步进电机的工作原理是：

三相反应式步进电动机的工作原理如图5-12所示，其中步进电动机的定子上有6个齿，其上分别缠有W A 、W B 、W C 三相绕组，构成三对磁极，转子上则均匀分布着4个齿。步进电动机采用直流电源供电。当W A 、W B 、W C 三相绕组轮流通电时，通过电磁力吸引步进电动机转子一步一步地旋转。 图 5-13 三相反应式步进电动机 图 5-12 步进电动机运动原理图 首先假设U 相绕组通电，则转子上下两齿被磁吸住，转子就停留在U 相通电的位置上。然后U 相断电，V 相通电，则磁极U 的磁场消失，磁极V 产生了磁场，磁极V 的磁场把离它最近的另外两齿吸引过去， 停止在V 相通电的位置上，这时转子逆时针转了300 。随后V 相断电，W 相通电，根据同样的道理，转子 又逆时针转了300，停止在W 相通电的位置上。若再U 相通电，W 相断电，那么转子再逆转300 。定子各相轮流通电一次，转子转一个齿。 步进电机绕组按U W V U W V U →→→→→→…依次轮流通电，步进电动机转子就一步步地按逆时针方向旋转。反之，如果步进电动机按倒序依次使绕组通电，即： U V W U V W U →→→→→→…，则步进电动机将按顺时针方向旋转。 步进电机绕组每次通断电使转子转过的角度称之为步距角。上述分析中的步进电机步距角为300 。 对于一个真实的步进电动机，为了减少每通电一次的转角，在转子和定子上开有很多定分的小齿．其中定子的三相绕组铁心间有一定角度的齿差，当U 相定子小齿与转子小齿对正时，V 相和W 相定子上的齿则处于错开状态，如图5-13所示。工作原理与上同，只是步距角是小齿距夹角的1/3。 2、步进电动机的通电方式 如果步进电动机绕组的每一次通断电操作称为一拍，每拍中只有一相绕组通电，其余断电，这种通电方式称为单相通电方式。三相步进电动机的单相通电方式称为三相单三拍通电方式。如： Λ→→→→A C B A 。

机电一体化——第一章 概述

1 .概论 随着科学技术的发展，世界正面临着以信息技术为中心的技术革命，其目标是极大地提高劳动生产率和产品质量。信息技术有三大支柱，即测量与控制技术、计算机技术和通信技术。机械技术和微电子技术、计算机技术和信息技术的结合，是机械技术与电子技术发展的共同趋势之一。特别是新兴的微电子技术、信息技术引入传统的机械技术之中，已使传统的机械类产品在功能上、性能上以及制造技术上提高到了一个新的水平，创造出许多不曾有过的新产品与新设备，带来了巨大的经济效益和社会效益。 因此，运用机电一体化技术设计机电一体化的设备或产品，改变机械产品与机械工业的面貌，满足社会和生活的物质需要，已成为工程设计人员的历史使命。本章将介绍机电一体化系统的基本概念、系统组成要素和机电一体化系统的设计任务。 1．1机电一体化系统的概念 1．1．1系统的基本概念 “系统”这个名词，使用非常广泛。在不同的词典、手册和专著中系统的定义都是：系统是由相互作用的依赖的若干组成部分按一定规律结合成的、具有特定功能的有机整体。 系统具有如下特征： “集合性”，系统是许多元素的集合。 “关联性”，系统的各个组成部分之间是互相联系的互相制约的。 “目的性”，系统总是具有特定的功能，特别是人所创造或改选的系统，总是有一定的目的性。 “环境适应性”，系统总是存在并活动于一个特定的环境中，与环境不断进行物质、能量、信息的交换。系统必须适应环境。 对于系统工程还很难给出一个人们所公认的定义，这里列举一个较典型的解释。 “系统是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机理等进行分析和设计的技术”（1967年日本工业标准JIS）。 由于系统是研究系统共性的跨学科的方法性技术，那么它研究和处理任何问题时都应遵循以下基本原则。

《机电一体化概论》word版

机电一体化概论 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。初级的机电一体化产品是指采用微电子技术代替和完善机械产品中的一部分，以提高产品的性能；而高级的机电一体化产品是利用机电一体化技术使机械产品实现自动化、数字化和智能化，使产品性能实现质的飞跃。因此，机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术和计算机技术，并将机械装置和电子设备以及计算机软件等有机结合起来构成的系统总称。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。近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的快速发展，机电一体化技术领域在不断地扩大和完善。目前机电一体化的研究和开发主要包括计算机数控系统、机器人、计算机辅助设计／辅助制造系统、柔性制造系统和计算机集成制造系统等。机电一体化产品和系统的特点是产品和系统功能的实现是机构中所有部分功能共同作用的结果，这与传统机电设备中机械与电子系统相对独立，可以分别工作具有本质的区别。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。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。 （1）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。机电一体化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性，产品的故障率低，寿命得到了提高。 （2）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，柔性制造系统的生产设备利用率可提高1 ．5 ～3．5 倍，机床数量可减少约50 ％，节省操作人员数量约50 ％，缩短生产周期40 ％，使加工成本降低50 ％左右。 （3）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。 （4）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。 （5）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

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。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，使得其应用范围大为扩大。 全自动洗衣机比一般的洗衣机增加了根据衣物自动检测水量的电子装置，非常方便；许多自动化设备都比一般的机械产品增加了许多功能。 （3）改善操作性和使用性 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。 （4）提高生产率和降低成本 由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使生产能力得以大大提高。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；柔性制造系统的生产设备利用率可提高1.5-3.5 倍，机床数量可减少约50%，节省操作人员数量约50%，缩短生产周期40%，使加工成本降低50%左右。 （5）减轻劳动强度和改善劳动条件

机电一体化知识点演示教学

机电一体化知识点

1、机电一体化的概念： 机电一体化又称机械电子学，它是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最优化而建立起来的一门的科学技术。机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化系统两方面的内容。典型的机电一体化系统有数控机床、工业机器人、汽车等。 2、机和电的关系： 在机电一体化系统中，“机”指机械部分，包括结构、执行机构、传感器机构等。“电”指电子部分，包括控制电路和电气连线等。二者关系是，“机”是基础，“电”是核心。机电系统在电的控制下，协调各机械部件(传感器、电机、结构等)完成各种指令及功能。 3、机电一体化的范畴：凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形成的各种技术、产品以及系统都属于机电一体化的范畴 4、机电一体化的发展趋势： 1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展。 2）功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。 3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。系统结构采用采用开放式和模式化的总线结构，并具有强大的通讯功能，如RS232、RS485、CAN等。 4）机电一体化单元向模块化方向发展，利用标准模块解决系统集成中的不匹配、不兼容问题。 5）机电一体化产品向网络化方向发展，基于网络的各种远程控制和监视意义重大。

6、机电一体技术的主要特征 1）整体结构最优化。在设计机电一体化系统时，综合运用机械、电子、硬件、软件等各种知识和理论，实现系统优化。 2）系统控制智能化。机电一体化系统具有自动控制、自动检测、自动信息处理、自动诊断、自动记录、自动显示等功能。 3）操作性能柔性化。通过软件和程序实现对系统机构的控制和协调。操作流程通过软件设定，灵活、方便。 7、机电一体化的目的功能： 任何一种机电一体化产品或系统都是为满足人们某种需要而开发生产的，都具有相应的目的功能。概括起来必须具有三大目的功能：1）变换(加工、处理)功能；2）传递(移动、输送)功能；3）存储(保存、记录)功能。 17、机电一体化系统开发工程路线主要分为以下几个阶段：可行性论证、初步设计、详细设计、实施和测试、运行和维护。 39、电平检测电路概述 功能：实现对两个输入模拟量进行比较，并输出逻辑电平，根据逻辑电平可以指示两输入模拟量的大小关系。 组成：电压比较器、二极管、逻辑器件等。 应用：温度、液位等上下限检测等。 10、可变磁阻式自感型电感传感器工作原理 1）可变磁阻式自感型电感传感器由线圈、铁芯、衔铁、气隙组成。 2）传感器磁路的自感L由公式确定。

机电一体化技能抽查-PLC模块部分答案电子教案

例题：PLC对水塔水位的控制 (1)工作任务 某企业承担了一个水塔水位控制系统设计任务，水塔水位示意图如图2.87所示。 控制要求：S1定义为水塔水位上部传感器(ON：液面己到水塔上限位、OFF：液面未到水塔上限位)；S2定义为水塔水位下部传感器(ON：液面己到水塔下限位、OFF：液面未到水塔下限位)；S3定义为水池水位上部传感器(ON：液面己到水池上限位、OFF：液面未到水池上限位)；S4定为水池水位下部传感器(ON：液面己到水池下限位、OFF：液面未到水池下限位)；当水位低于S4时，阀Y开启，系统开始向水池中注水，5S后如果水池中的水位还未达到S4，则Y指示灯闪亮，系统报警；当水池中的水位高于S3、水塔中的水位低于S2，则电机M开始运转，水泵开始由水池向水塔中抽水；当水塔中的水位高于S1时，电机M停止运转，水泵停止向水塔抽水。请用可编程控制器设计其控制系统并调试。

设计一个简单机械手（将工件从A点移到B点）的PLC控制系统，其控制要求如下：机械手停在初始状态，SQ4=SQ2=1, SQ3=SQ1=0，原位指示灯HL点亮，按下“SB1”启动开关，下降指示灯YV1点亮，机械手下降，(SQ2=0)下降到A处后(SQ1=1)夹紧工件，夹紧指示灯YV2点亮；T时间夹紧工件后，机械手上升，上升指示灯Y V3点亮，(SQ1=0)上升到位后(SQ2=1)，机械手右移，右移指示灯Y V4点亮；(SQ4=0)机械手右移到位后(SQ3=1)下降指示灯YVl点亮，机械手下降；(SQ2=0)机械手下降到位后(SQ1=1)夹紧指示灯YV2熄灭，机械手放松。（省略---上升----左移到原点）。

机电一体化概念

《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。换句话说，机电一体化是多种 技术学科有机结合的产物，而不是它们的简单叠加。 从概念的外延来看，机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化产品两个方面。机电一体化技术是从系统工程的观点出发，将机械、电子和信息等有关技术有机结合起来，以实现系统或产品整体最优的综合性技术。机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化产品（或系统）得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群（族）的总称，包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。机电一体化产品有时也称为机电一体化系统，它们是两个相近的概念，通常机电一体化产品指独立存在的机电结合产品，而机电一体化系统主要指依附于主产品的部件系统，这样的系统实际上也是机电一体化产品。机电一体化产品是由机械系统（或部件）与电子系统（或部件）及信息处理单元（硬件和软件）有机结合、而赋予了新功能和新性能的高科技产品。由于在机械本体中“溶入”了电子技术和信息技术，与纯粹的机械产品相比，机电一体化产品的性能得到了根本的提高，具有满足人们使用要求的最佳功能。 5。应用概况 现实生活中的机电一体化产品比比皆是。我们日常生活中使用的全自动洗衣机、空调及全自动照相机，都是典型的机电一体化产品；在机械制造领域中广泛使用的各种数控机床、工业机器人、三坐标测量仪及全自动仓储，也是典型的机电一体化产品；而汽车更是机电一体化技术成功应用的典范，目前汽车上成功应用和正在开发的机电一体化系统达数十种之多，特别是发动机电子控制系统、汽车防抱死制动