一、现代机械装备驱动与传动的发展趋势
(3)工作机构：执行机器规定功能的装置。 例如：直线运动缸、摆动缸、旋转轮、曲柄连 杆滑块机构等。 (4)控制部分：依据对工作机构的动作要求，对传 动系统进行检测、显示、调节的装置。 例如：开关、阀门、继电器、计算机、按钮等 元器件的逻辑组成。
布鲁德尔精密高速冲床
对国民经济和社会影响深远
• 传动与驱动基础件已经严重制约国内大量关键 产业的发展：
– 徐工集团，400亿产值，利润小于2% ，ARJ21,大 于200架才能盈利,数控机床,汽车大量采用国外基 础件； – 航空元件可靠性，航空泵寿命，国内最高3000小 时，A380：40000小时； – 国内飞行器或船舶舵机故障频发,可靠性问题亟待 解决; – 气动能耗，2000亿度电/年，用电量占全国6%，效 率只有5~20%，与空压机和气动元件密切相关; – 高精度对地观测成像、扫描显微镜控制SPM、天文 观测,高精度转台、目标模拟器等对精密传动与驱 动提出更高要求.
Bruderer Machinery (Suzhou) Co., Ltd
BRUDERER 横轴连杆驱动式 高速冲床的传动系统
机械传动与驱动装置主要承担着能量传输与分配，运 动/力的变换与控制功能，是实现能量传输和运动/力控制 目标的主要手段。是推动机电装备向高效、节能、高可靠、 高精度、高速、智能化方向发展过程中不可或缺的关键单 元部件和系统。
性能信息流程涉及材料的初始性能和通过各种加工
过程所产生的材料性能的变化。
在材料加工过程中，由于把形状变化信息加
于材料，最终形状信息就等于材料的初始形
状信息与加工所施加的形状变化信息之和。
工件最终的性能则是初始和加工过程两方面性能变 化综合作用的结果。
形状变化信息是由刀具和工模具（具有一定形状信
本课程预期达到的效果教学效果
教材情况
一、现代机械装备驱动与传动的发展趋势
材料加工的基本要素和流程
三个基本要素：材料、能量和信息
输入材料（i） 输入能量（i） 输入信息（i） 输出材料（o）(产品+废料)
材料加工 过程
输出能量（o）（损失） 输出信息（o）(形状、性能)
信息流程包括形状信息和性能信息
机械传动与驱动对机械学科的影响
机构学与机械动力学 机械传动与驱动 机械的表面/界面科学 复杂机电系统集成பைடு நூலகம்学
“机械系统创新”的四个支撑领域之 一
生机电系统 与仿生机械
高能束与特种能场制造 高精度、数字化制造
微纳机械学与微纳制造 高性能洁净成形制造
• 驱动与传动是机械学科的基础领域之一； • 是科学原理到工程实现的桥梁，也是装备的基础； 机械的制造与运行参数及其精度测量 机电装备 • 直接关系到运载、机器人、机床等机电系统的性能、可靠 性与安全性； 机械结构与系统的安全服役理论 • 对机械学科的发展起着支撑作用。
• 国外
– 挑战者号，密封件失效 – 日本H2 ，舵机故障
在传统机械装备中，电机到工作部件要经过一整套 复杂的转换机构, 包括齿轮、蜗轮副、皮带、丝杠副、联 轴器、离合器等中间机械传动环节。 这些机械传动环节会带来一系列的问题，如造成较大的 转动惯量、弹性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振 动、噪声及磨损。 这些问题使得机械装备的加工精度、运行可靠性降低； 增加维护、维修的时间和成本；造成机械装备的使用效 率下降，使用费用增加。 所以一直以来，对机械传动环节的传动性能在进行 不断的改进，并且获得了很大的效果，但并没有从根本 上解决问题。
一、现代机械装备驱动与传动的发展趋势
原动机的运动和动力特性越好，则传动
部件越简单！
现代机器的原动机综合性能越来越好！
传动部件趋向于系列化与标准化！ 伺服直接驱动与近零传动是发展趋势！
电磁直驱及近零传动系统的内涵 、研究范围
• 特别是随着电机及其驱动技术的发展,人们 自然想到了“直接驱动”的方式，直接驱 动方式就是电机不经过任何传动链直接驱 动负载。 • 其本质就是取消从电机到工作部件之间一 切中间机械传动环节, 由电机直接驱动工作 部件动作, 实现所谓“零传动”。
部形状信息，因而传递介质与加工材料的相对运动
就变得很简单。
车削加工：车刀所包含的形状信息量很少，为了形 成所需形状零件，甚至要求三种相对运动。
一部机器的基本组成
(1)原动机：提供能源的装置。 例如：电动机，内燃机等
(2)传动部件：是一个中间环节，它把原动机 的输出的能量和运动经过转换后提供给工 作机构。 例如：机械、电力、液体、气压等传动方式
1.精密度: A. 设备动静态精度: • 平行度 ≤ 0.030mm • 垂直度 ≤ 0.005mm • 综合间隙 ≤ 0.200mm • 下死点动态控制精度 ±0.005mm B. 冲压料带厚度: 可以到 ≥ 0.015mm C. 冲头尺寸: 可以小到 0.100mm D. 送料步距: ≤ 0.200mm E. 送料精度: ± 0.010mm 2. 高速: ≥ 500 SPM 3. 单台设备产能概念: A.易开盖成品, 大于2400只/分钟，基本盖大于 4000只/分钟 B.连接器, 8000只/分钟 C. 制冷电机铁心, 双列模具12000套/天
复杂机电系统 的人工智能控制技术
机械工程学院
智能控制研究室
赵升吨 教授/博导 2014.9
综上所述，本课程设置的必要性 主要体现在以下几个方面：
(1)传授系统的自动控制知识的需要——古典、 现代、智能
(2)现代复杂机电系统及其控制技术研发 (3)人工智能在机电系统中应用
第一章
绪论
现代机械装备驱动与传动的发展趋势 自动控制的基本原理 自动控制理论发展的三个阶段 机电系统工程的发展方向 讲授内容及教学计划
息量），和加工材料和刀具、工模具之间相对运
动共同产生的。 也就是说形状变化过程为借助能量流程把相 应于信息流程中的形状变化信息施加于材料流程 的过程。
一般来说，刀具或工模具所包含的形状信息量 越少，则它们与加工材料的相对运动对于材料的形
状变化所起的作用越大，反之亦然。
闭式模锻：传递介质（模锻）已包含了所要求的全