第一篇：函授機電一體化畢業論文（推薦）

XXXXX學院畢業論文

機電一體化中的電機控制與保護

系 別：

專 業：

學生姓名：

指導老師：

論文開始日期：200X年 月

機電系

機電一體化

XXX XXX

論文完成日期：20XX年X月

內容摘要

近幾十年來，隨著電力電子技術、微電子技術及現代控制理論的發展，中、小功率電動機在工農業生產及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應用。特別是在鄉鎮企業及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動機。由于這種電動機的發展及廣泛的應用，它的使用、保養和維護工作也越來越重要。電動機機應用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。本文主要介紹了電動機技術發展及現狀、工作原理和電動機的運行維護。

關鍵詞：

技術現狀 工作原理運行維護

引 言

在現代化生產過程控制中，執行機構起著十分重要的作用，它是自動控制系統中不可缺少的組成部分。現有的國產大流量電動執行機構存在著控制手段落后、機械傳動機構多、結構復雜、定位精度低、可靠性差等問題。整個機構缺乏完善的保護和故障診斷措施以及必要的通信手段，系統的安全性較差，不便與計算機聯網。鑒于以上原因，采用傳統的大流量電動執行機構的控制系統，可靠性和穩定性較差。自電子技術一問世,電子技術和機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,“機電一體化”技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注重。

第一章 電動機分類、發展現狀及未來

1.1 電動機分類

電動機機應用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。

1.根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。

2.電動機按結構及工作原理可分為異步電動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。

3.電動機按起動與運行方式可分為電容起動式電動機、電容運轉式電動機、電容起動運轉式電動機和分相式電動機。

按用途分類。電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。驅動用電動機又分為電動工具用電動機、家電用電動機及其它通用小型機械設備用電動機。控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。

4.電動機按轉子的結構可分為籠型感應電動機和繞線轉子感應電動機。

5.電動機按運轉速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。

1.2 電動機技術發展現狀

電動機是一種實現機、電能量轉換的電磁裝置。它是隨著生產力的發展而發展的，反過來，電動機的發展也促進了社會生產力的不斷提高。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作為拖動生產機械的原動機，一個多世紀以來，雖然電動機的基本結構變化不大，但是電動機的類型增加了許多，在運行性能，經濟指標等方面也都有了很大的改進和提高，而且隨著自動控制系統和計算機技術的發展，在一般旋轉電動機的理論基礎上又發展出許多種類的控制電動機，控制電動機具有高可靠性﹑好精確度﹑快速響應的特點，已成為電動機學科的一個獨立分支。

1.3 電動機的未來

經歷了100多年的技術發展，電動機自身的理論基本成熟。隨著電工技術的發展，對電能的轉換、控制以及高效使用的要求越來越高。電磁材料的性能不斷提高，電工電子技術的廣泛應用，為電動機的發展注入了新的活力。

第二章 電動機的工作原理

2.1 三相異步電動機的結構及工作原理

目前較常用的主要是交流電動機，它可分為三相異步電動機和單相交流電動機兩種。第一種多用在工業上，而第二種多用在民用電器上。下面以三相異步電動機為例介紹電動機的工作原理。

2.1.1 三相異步電動機的結構

三相異步電動機的結構主要由兩個部分組成，一是固定不動的部分（簡稱定子），二是可以自由旋轉的部分（簡稱轉子）。定子與轉子之間有一個很小的氣隙。此外，還有機座、端蓋軸承、接線盒、風扇等其他部分。

異步電動機根據轉子的繞組的結構不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異步電動機的轉子繞組本身自成閉合回路，整個轉子形成一個堅實的整體，其結構簡單牢固、運行可靠、價格便宜，應用最為廣泛，小型異步電動機絕大部分屬于這類。繞線式異步電動機的結構比鼠籠式復雜，但啟動性能較好，需要時還可以調節電動機的轉速。圖2—1所示是三相鼠籠式異步電動機的結構。

1.定子

定子是用來產生旋轉磁場的，主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部分組成。鼠籠式和繞線式異步電動機的定子結構是完全一樣的。

2.轉子

轉子是異步電動機的轉動部分，它在定子繞組旋轉磁場的作用下獲得一定的轉矩而旋轉，通過聯軸器或皮帶輪帶動其他機械設備做功。轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等部分組成。

3.機座

機座是電動機的外殼和支架，它的作用是固定和保護定子鐵心、定子繞組并支撐端蓋，所以要求機座具有足夠的機械強度和剛度，能承受運輸和運行過程中的各種作用力。

中、小型異步電動機通常采用鑄鐵機座，定子鐵心緊貼在機座的內壁，電動機運行時鐵心和繞組產生的熱量主要通過機座表面散發到空氣中去，因此，為了增加散熱面積，在機座表面裝有散熱片。

2.1.2 三相異步電動機的原理

(1)三相對稱繞組中通入三相對稱電流產生圓形旋轉磁場，其轉速為異步轉速且1= 式中： 為電源頻率，單位為Hz； 為電機極對數。(2)轉子導體切割旋轉磁場產生感應電動勢和電流。

(3)轉子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉矩，驅使電動機轉子轉動，其轉速小于同步轉速。異步電動機的轉速不可能達到定子旋轉磁場的轉速，即同步轉速，因為如果到達同步轉速，則轉子導體與旋轉磁場之間沒有相對運動，隨之在轉子導體中不能感應出電勢和電流，也就不能產生推動轉子的電磁力。因此，異步電動機的轉速總是低于同步轉速，即兩種轉速之間總是存在差異，異步電動機因此而得名。又因為異步電動機轉子電流是通過電磁感應作用產生的，所以又稱為感應電動機。

（4）異步電動機的旋轉方向始終與旋轉磁場的旋轉方向一致，而旋轉磁場的方向又取決于異步電動機的三相電流相序，因此，三相異步電動機的轉向與電流的相序一致。要改變轉向，只要改變電流的相序即可，即任意對調電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉。

第三章 電動機的運行維護

3.1 電動機啟動前的準備

為了保證電動機正常安全地啟動，一般啟動前應作好下述準備：

（1）檢查電源是否有電，電壓是否正常，若電源電壓過高或過低，都不宜啟動。（2）啟動器是否正常，如零部件有無損壞，使用是否靈活，觸頭接觸是否良好，接線是否正確、牢固等。

（3）熔絲規格大小是否合適，安裝是否牢固，有無熔斷或損傷。（4）電動機接線板上接頭有無松動或氧化。

（5）檢查傳動裝置，如皮帶輕緊是否合適，連接是否牢固，聯軸器的螺絲、銷子是否緊固等。

（6）傳動電動機轉子和負載機械的轉軸，看其轉動是否靈活。

（7）檢查電動機及啟動電器外殼是否接地，接地線有無斷路，接地螺絲是否松動、脫落等。

（8）搬開電動機周圍的雜物并清除機座表面灰塵、油垢等。（9）檢查負載機械是否妥善地作好了啟動準備。

（10）對正常運行中的繞線式電動機，應經常觀察電動機滑環有無偏心擺動現象；觀察滑環的火花是否發生異常現象。滑環上碳刷是否要更換。

3.2 啟動時應注意的問題

（1）接通電源后，如果電動機不轉，應立即切斷電源，絕不能遲疑等待，更不能帶電檢查電動機發故障，否則將會燒毀電動機和發生危險。

（2）啟動時應注意觀察電動機、傳動裝置、負載機械的工作情況，以及線路上的電流表和電壓表的指示，若有異常現象，應立即斷電檢查，待故障排除后，載行啟動。

（3）利用手動補償器或手動星三角啟動器啟動電動機時，特別要注意操作順序。一定要先將手柄推到啟動位置，待電動機轉速穩定后再拉到運轉位置，防止誤操作造成設備和人身事故。

（4）同一線路上的電動機不應同時啟動，一般應由大到小逐臺啟動以免多太電動機同時啟動，線路上電流太大。電壓降低過多，造成電動機啟動困難引起線路故障或使開關設備跳閘。

（5）啟動時，若電動機的旋轉方向反了，應立即切斷電源，將三相電源線中的任意兩相互換一下位置，即可改變電動機轉向。

3.3 電動機運行中的監視

電動機在運行時，值班工作人員可以通過儀表和感覺器官監視其運行情況，以便及早發現問題，減少或避免故障的發生。

3.3.1 監視電動機的溫度

電動機正常運行時會發熱，使電動機溫度升高，但不應超出允許的限度。如果電動機負載過大，使用環境溫度過高，通風不暢或運行中發生故障，就會使其溫度超出允許限度，導致繞組過熱燒毀，因此電動機溫度的高低是反映電動機運行的主要標志，在運行中經常檢查。判斷電動機是否過熱，可以用以下方法：

（1）憑手的感覺：如果以手接觸外殼，沒有燙手的感覺，說明電動機溫度正常；如果手放上去燙得馬上縮回來，說明電動機已經過熱。

（2）在電動機外殼上滴2-3滴水，如果只冒熱氣沒有聲音，則說明電動機沒有過熱，如果水滴急劇汽化同時伴有“咝咝”聲，說明電動機已經過熱。

（3）判別電動機是否過熱的準確方法還是用溫度計測量。

發現電動機過熱應該立即停車檢查，等查明原因，排除故障后再行使用。

3.4電動機的定期檢查和保養

為了保證電動機正常工作，除了按操作規程正確使用，運行過程中注意監視和維護外還應進行定期檢查和保養。間隔時間可根據電動機的類型、使用環境決定。

（1）及時清除電動機機座外部的灰塵、油泥，如使用環境灰塵較多，最好每天清掃一次。

（2）經常檢查接線板螺絲是否松動或燒傷。

（3）定期測量電動機的絕緣電阻，若使用環境比較潮濕更應經常測量。

（4）定期用煤油清洗軸承并更換新油（一般半年更換一次），換油時不應上滿，一般占油腔的1/2~1/3，否則，容易發熱或甩出，油要從一面加人，可以把沒有清洗干凈的雜質，從另一面擠出來。

（5）定期檢查啟動設備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。（6）絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以保持電動機繞組的干燥是非常重要的。電動機工作環境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素的存在，都會破壞電動機的絕緣。最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應帶電的金屬部分相碰，發生這種故障，不僅影響電動機正常工作。還會危及人身安全。所以電動機在使用中，應經常檢查絕緣電阻，還要注意查看電動機機殼接地是否可靠。

（7）除了按上述幾項內容對電動機定期維護外，運行一年后要大修一次。大修的目的在于，對電動機進行一次徹底、全面的檢查、維護，增補電動機缺少、磨損的元件，徹底清除電動機內外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查其磨損情況。

結束語

電動機從發展至今，一代代的產品的問世，都是圍繞著基本的工作原理而開發的，如何去運行和維護電動機是我們目前主要工作的重中之重。

電動機在我國的經濟建設中擔當著重要的角色，隨著我國加入WTO后，我國電動機行業所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰日益加劇。從節約能源，保護環境出發，高效率電動機是目前國際發展的趨勢。這樣看來，推廣中國的高效率電動機是非常有必要的。

參考文獻 楊自厚． 人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[Ｊ]．冶金自動化，1994（5）2 唐立新.鋼鐵工業CIMS特點和體系結構的研究[Ｊ]．冶金自動化，1996（4）3 唐懷斌． 工業控制的進展與趨勢 [Ｊ]．自動化與儀器儀表，1996（4）4 王俊普． 智能控制[M]． 合肥：中國科學技術大學出版社，1996 5 林行辛． 鋼鐵工業自動化的進展與展望[Ｊ]．河北冶金，1998（1）6 殷際英． 光機電一體化實用技術[Ｍ]．北京：化學工業出版社，2003 7 芮延年． 機電一體化系統設計[Ｍ]． 北京：機械工業出版社，2004． 8 鄧 兵，等．數字閥門電動執行機構［J］．自動化儀表，2001(1)． 9 王福瑞，等．單片機微機測控系統設計大全［M］．北京航空

第二篇：機電一體化畢業論文

淺談機電一體化的就業方向及課程存在的誤區

前言

機械工業舉足輕重，隨著社會的發展和科學技術的進步，機電一體化技術的應用與發展對我國經濟建設所起到的促進作用越來越明顯。現代化設備逐漸發展成為集光、電、機、氣、聲、像、磁、熱等技術于一體的智能化系統，機電一體化產品幾乎貫穿到國民經濟的所有行業。當前，機電一體化產品已經進入發展成熟期，高速率、高精確度的智能系統越來越成為機械制造業的主流。隨著我國后經濟危機時代產業結構調整與升級大潮的來臨，企業產品、設備正在經歷一個更新換代的頻繁時期，因此對高技能的機電一體化人才和高技術含量的機電產品需求越來越大。高職機電一體化技術專業是為生產第一線的高級技能型崗位培養人才，但是目前我國高職院校培養的機電一體化專業的學生與社會、市場的需要還有不小的距離，因此，機電一體化技術教學改革勢在必行。

有關研究報告顯示“機電一體化”一詞最早是日本提出的，在上世紀80年代初，日本名古屋大學最早設置了“機電一體化”專業。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列入“863計劃”中。機電一體化專業是精密機械——電子技術(含電力電子)——計算機技術等多門學科交叉融合的產物，屬高新技術，也是當前發展最快的技術之一，它是先進制造技術的主要組成部分。它的發展推動了當前制造技術的迅速更新換代，是產品向高、精、快迅速邁進，使勞動生產率迅速提高。由于我國逐漸成為世界制造業基地加上傳統企業面臨大規模的技術改造與設備更新，國內急需大量先進制造技術專業人才。而“十二五”時期貴州將重點實施工業強省戰略，因此我校機電一體化專業的畢業生可以立足貴州，放眼全國，就業前景很好，而且往屆畢業生普遍反應待遇較好。畢業生主要在各行政、企業、事業單位從事機械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調試以及技術管理等工作。市場調研發現機電一體化專業是一個寬口徑專業，適應范圍很廣。我校該專業學生在校期間除學習各種機械、電工電子、計算機技術、控制技術、檢測傳感等理論知識外，還將參加各種技能培訓和國家職業資格證書考試，如維修電工，PLC程序設計師，CAD制圖員等國家級職業技能鑒定考試，學生必須考取相應的技能證書后才能取得畢業證，充分體現重視技能培養的特點。歷屆學生畢業后主要面向珠江三角洲各企業、公司，從事加工制造業，家電生產和售后服務，數控加工機床設備使用維護，物業自動化管理系統，機電產品設計、生產、改造、技術支持，以及機電設備的安裝、調試、維護、銷售、經營管理等等。

一、機電一體化的就業方向

1、機電一體化專業

1.1從事機電一體化液體灌裝生產線及商品包裝自動化機械運行、維護、管理、技術改造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才。可在大型啤酒、飲料、食品及商品包裝生產企業從事現代化自動機與生產線的維護和管理工作，也可在相關的自動機與生產線的生產廠家或設計部門、營銷單位從事技術工作。

1.2 機電一體化專業（計算機輔助設計與制造方向）

從事機電產品的計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助制造（CAM），并熟練使用和維修數控加工設備的機電一體化高等技術應用性專門人才。

可在模具設計及制造、機械加工、塑料、五金、電子產品、計算機生產等企業從事數控機床的加工工藝設計編程，數控機床的調試、維護及加工操作，從事生產和技術管理工作，也可以從事國內外數控設備的營銷工作。

1.3 機電一體化專業(模具CAD/CAM方向）

從事利用計算機技術和數控加工技術對模具進行設計和制造等工作的機電一體化高等技術應用性專門人才。

可在模具、機械、五金、塑料、家電等生產企業從事模具計算機輔助設計與制造等方面的技術工作，也可在企事業單位從事與本專業有關的經營、管理工作。

1.4 機電一體化專業（機電CAD技術方向）

在機電一體化產品、設備的設計、制造、維修、管理、技術改造與服務過程中專門從事用電腦繪圖設計、信息處理和資料管理的高等技術應用性專門人才。可在機械設計、制造與裝備行業、模具制造業，輕工、家用電器、電子制造業從事設計、制造、技術改造、產品營銷、設備管理與維護等工作。

二、目前課程設置存在的誤區

1、重“機”輕“電” 由于目前不少學校的機械電子工程專業是由機械院系主辦，因傳統學科專業認識的偏向性，使很多學校制定的教學計劃也是以機械學為主，占用了多半的教學時間，由此造成微電子及相關課程安排的不足，形成了一種重機械而輕電子的現象。這顯然與機械電子工程專業的內涵不相符，也是對機電一體化技術發展總趨勢認識不足的一種表現。

2、重“電”輕“機” 也有一些學校的機械電子工程專業是由電信院系主辦，開設計算機應用、電子線路設計等純“電”課程相對較多。這多半是因為電子產品的設計和制造具有封閉性的特點，可以獨立完成一個小型電子產品的設計、元器件的采購和裝配調試全過程，時間短、見效快。電子學、計算機方面知識可以在學校里得到充分鍛煉，學生容易較快成材，成效立竿見影。機械產品的設計和制造則需要多人配合，過程長，機械設計和制造方面知識的掌握特別強調實踐環節，需要實際鍛煉，在這些方面存在不足。

2.1明確本專業的特點，選準重點方向。本專業的重點學習知識應該是在控制及與控制相關的學科方面。

2.2明確認識本專業學生的畢業就業方向。現在許多由機械院系主導的機械電子工程專業，是以數控技術為主要培養和發展方向的，這順應了社會發展的一種需要，但體現的是把機電一體化技術狹義化。作為機械電子工程專業的學生，由于必學知識的多樣性，使其不可能在機械加工方面有很深的造詣，特別是要對機電一體化產品有全面的了解與掌握，必須學習大量非機械類的課程。那么，機電一體化培養的學生的就業流向如何呢? 由實際就業趨勢可以得出：他們主要是在機械行業和其他與機械相關的行業內面對機電產品設計和制造，機電一體化設備（系統）調試、檢測和維護，生產管理和經營銷售等方面的工作。

2.3正確把握學生所學的專業課程的深度和廣度。以鹽城工學院為例，該學院機械電子工程專業除了學習必要的文化知識外，應以安排專業基礎學科為主。按教育部對普通本科院校學生教學時數指導意見的要求，結合本專業的實際情況，主要安排3個學科領域的教學實踐活動，這主要包括機械學、電工電子學、計算機應用等學科。

總之，培養機電一體化人才應抓住“以機為主、以電為用、機電結合”的方向，從應用的角度講授電工電子知識，強調機械、電子、計算機和自動控制相結合，提高學生從系統工程的角度，綜合解決機械行業及其相關行業中機電一體化問題的能力

三、機電一體化課程體系的實施

目前，廣州市工貿技師學院機電一體化專業的四年制預備技師班、三年制高級技工班均采用工學結合的一體化課程體系實施教學，其教學效果得到廣大師生的一致認可。主要體現在以下四點：（1）新課程不僅讓學生掌握知識和技能，而且注重培養學生的信息處理能力、與人合作能力等關鍵能力，有利于學生持久的職業生涯發展；（2）新教學模式基本扭轉了學生被動聽課的習慣，使學生轉變成為探究知識的主體，可以提高學習主動性，增加學習興趣；（3）學生的創造能力、工作能力、應變能力都能通過課堂學習得到鍛煉，對培養學生的成就感、承受挫折能力等有較大幫助；（4）學校的學習工作站比較類似企業的實際工作環境，能夠滿足學習需求。

通過一個周期的實施，總結出課程實施要重點從教學組織模式、師資團隊建設及學習工作環境建設三方面考慮，才能保證課程構建和實施均能取得成功。教學組織模式課程實施應該以學生為中心，即學習的主體是學生，學生學習的目的就是勝任工作、適應社會和職業發展，因此必須將學習作為工作過程（即教學過程）的中心，以學生自主理解和完成工作任務作為教學的基本手段，并指導學生將理解和完成具體工作任務的能力轉化成為適應變化的策略。學校的一切資源，包括教師資源都是學生實現這一完整過程的基礎，都應服務于學生的學習過程（即工作過程）。按照完成一項工作的基本思路，課程實施應具有完整的工作過程：獲取信息——制定計劃——做出決策——實施計劃——檢查控制——評價反饋。

師資團隊建設由于工學結合的一體化課程強調學生自主完成若干完整的學習任務，學習任務由工作任務轉化而來，在課程實施過程中，教師僅僅起到引導和服務的作用，因此，對教師的工作實踐經驗，對工作的認識和理解均提出了較高要求。目前，職業教育界的教師多來自大專院校，缺乏企業實際工作經驗的占大多數，勢必對工學結合的一體化課程實施帶來影響，所以，學校在考慮推一體化課程實施的同時，要在學校與企業之間建立一個長期合作的師資培養通道，讓教師適應并逐漸勝任新課程的實施。

學習工作環境建設一體化課程實施需要與學習任務相匹配的教學媒體和設施設備，創設盡量真實的學習工作環境，讓學生有機會完成與典型工作任務內容相一致的學習任務，因此，學習工作環境的建設并不僅僅是為了技能的重復操作訓練而購置大量的設備，要從完成一項工作任務所需的綜合性資源建設的角度出發，從促進學生自主學習的學習資源建設的角度出發，規劃設計學習工作環境，也叫學習工作站。機電一體化專業的學習工作環境建設中，每一學習工作站均劃

分信息檢索區、學習區、實訓區、工具區、學業成果展示區等五大區域，方便學生自主檢索學習工作過程所需的資源，養成遵循企業工作規范和作業流程的習慣，并能夠在這個環境中實現學生之間的互動交流，互相學習。

當前高職機電一體化教育存在的問題

3.1 課程設置不合理

當前高職院校課程設置不合理主要表現在兩個方面：首先，重理論輕實踐。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，也存在嚴重不足，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。其次，教學內容落后。由于機電一體化是多種技術交叉融合的產物，相關技術的發展都在推動著機電一體化的發展。因此，其發展是日新月異的，這就必然導致課程設置與教學內容與其發展不相適應。例如，當前很多高職院校的單片機課程的教學內容是仍以MCS-51單片機為主，而實際生產中新的單片機層出不窮，種類繁多。

3.2 教學模式單一，實踐教學比例較低

傳統的教學模式，往往只注重理論教學和課堂說教，輕視了實踐能力和職業素養的培養。很多學校的課程設置和教學內容將重點放在追求知識和理論的體系的完整上，這對學生系統地掌握理論知識，開發設計產品是有利的。但是，這種教學模式也存在嚴重不足之處，學生畢業后大多被分配在生產一線，所從事的工作是操作設備、設定工藝、查找并排除故障，而不是研究、開發、設計等，在學校學的理論知識很多用不上，而實際工作所必需的實踐能力又不具備。

3.3 教材建設落后

高等職業的教材建設仍是當前高職教育的薄弱環節并嚴重影響了高職教學質量。現在機電一體化的一些教材過于偏重理論、脫離實際、缺乏實用性、部分教材內容陳舊、嚴重落后于現實，各科教材之間存在銜接性差、內容重復或內容脫節等現象。這些問題給教學帶來了很多不便，也在一定程度上影響了學生的學習積極性，制約了教學質量的保證和提高。

3.4 教學、實習設施不夠先進

目前很多學校的教學、實習設備缺乏且嚴重落后。只有少數條件較好的高職院校配備有為數不多的數控車床、銑床、線切割機床、電火花成型機，很多學校的學生一學期只有三四次操作設備的機會，并且這些設備又比較落后，學生難以學到真正有用的技能。

3.5 優秀教師隊伍缺乏

教師是教學質量的關鍵和第一保證，但是當前的機電一體化教學的教師隊伍并不能達到教學的需要。一些老教師知識結構陳舊且更新緩慢，還有一些年輕教師也是剛從學校畢業，缺乏足夠的實踐經驗，都不能很好的教授學生以適應社會工作需要的知識和實踐技能

第三篇：機電一體化畢業論文

機 電 一 體 化 的 發 展 和 應 用

長春工業大學機電一體化2009級

阿拉騰那木日

內容摘要 ；現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

迄今為止，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。在人們生活的各個領域已得到廣泛的應用，并以蓬勃的生機向前發展，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，而且也深刻影響著機電一體化的發展趨勢。

關鍵詞：歷史、應用、發展趨勢

一、機電一體化技術發展歷程

自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,“機電一體化”技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。

80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械-電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

從系統科學的觀點來看，機電一體化產品又可稱之為機電一體化系統，它是集機械元件和電子元件于一體的復合系統。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據

庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設

計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了“光機電一體化”的新

領域。進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒

體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩

用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光

刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為

特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入

了21世紀

1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機

械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一

體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重

要趨勢。

2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗

余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律

分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律

性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給

信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力

(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水

平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并

且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生

物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物——系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

二、機電一體化技術的主要應用領域

1、數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40年的發展,在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具體表現在:

總線式、模塊化、緊湊型的結構,即采用多C PU、多主總線的體系結構。

開放性設計,即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準,能最大限度地提高用戶的使用效益。

能實現多過程、多通道控制,即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力,并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。系統的多級網絡功能,加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。

以單板、單片機作為控制機,加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

2、計算機集成制造系統(CIMS)

C IM S的實現不是現有各分散系統的簡單組合,而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線,以制造為基干來控制“物流”和“信息流”,實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化,各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。

3、柔性制造系統(FMS)

柔性制造系統是計算機化的制造系統,主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機地、實時地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。

4、工業機器人

第1代機器人亦稱示教再現機器人,它們只能根據示教進行重復運動,對工作環境和作業對象的變化缺乏適應性和靈活性;第2代機器人帶有各種先進的傳感元件,能獲取作業環境和操作對象的簡單信息,通過計算機處理、分析,做出一定的判斷,對動作進行反饋控制,表現出低級智能,已開始走向實用化;第3代機器人即智能機器人,具有多種感知功能,可進行復雜的邏輯思維、判斷和決策,在作業環境中獨立行動,與第5代計算機關系密切。三機電一體化技術的發展前景

縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向,機電一體化將朝著以下幾個方向發展。

1、智能化

智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一,也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年,處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件,有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能,具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力,從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。

2、系統化

系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態,進行任意的剪裁和組合,同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現特征之二是通信功能大大加強,一般除R S232等常用通信方式外,實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系,如何賦予機電一體化產品以人的智能、情感、人性顯得越來越重要。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體,使其向著生物系統化方向發展。

3、微型化

微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術,是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm 3,并正向微米、納米級方向發展。由于微機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點,可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作,故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域,都有廣闊的應用前景。目前,利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術,在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。

4、模塊化

模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢,是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事,它需要制訂一系列標準,以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品,同時也可以不斷擴大生產規模。

5、網絡化

網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響,使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多,面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。

6、綠色化

工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少,生態環境受到嚴重污染,于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢,其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中,對生態環境無危害或危害極小,資源利用率極高。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境,報廢時能回收利用。綠色制造業是現代制造業的可持續發展模式。

五、我國發展“機電一體化”面臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

四、我國“機電一體化”面臨的形勢及任務與其相應對策

一、形勢：我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

我國用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。二，任務

我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。

三，對策

1、加強統籌安排，協調發展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套自己的發展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議各主管部門責成有關單位在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

2、強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作??

3、優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好

資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

4、突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

參考文獻

1.機電一體化技術，李建永，北京：科學出版社，2004

2.機電控制，李運華，北京：北京航空航天大學出版社，2003

3.微光機電系統國內外研究進展，光機電信息，梁進秋，2000，4.宋云奪編譯，光機電一體化業的未來，光機電信息，2003

第四篇：機電一體化畢業論文

畢業設計（論文）

學 號：

鄭州華信學院畢業論文

論文題目：淺談機電一體化技術及應用研究

姓名：常魯豫

班級：機電五班

學號：09020541

專業：機電一體化

指導教師：王麗娟老師

I

Abstract

The development of modern science and technology, a strong impetus to the different disciplines of cross-cutting and infiltration, resulting in the project areas and the transformation of the technological revolution.In the field of mechanical engineering, microelectronics and computer due to the rapid development of technology and industrial machinery to the infiltration formed by mechanical and electrical integration, machinery industry technical structure, product structure, functions and composition, mode of production and management system has undergone enormous changes, industrial production from the“ electric machinery” has entered a“ mechanical and electrical integration” for the characteristics of the development stage.The so-called automation technology, refers to human use a variety of technical means and methods to replace people to complete a variety of testing, analysis, judgment and control work, with realistic expectations of the target, function.An automated system usually consists of a plurality of link elements, in order to complete the information acquisition, information transmission, information conversion, information processing and information executive functions, finally realizes the automatic operation of the target.The electromechanical integration refers to the mechanism of function, power function, winner of information processing and control functions, the introduction of the electronic technology, mechanical devices and electronic design and software combined with the constraints of the system collectively.The parade of lack of talent, the company hired the electromechanical integration professionals, in the Shenzhen region for example: Foxconn, Samsung, Huawei, such as first-line enterprise has a large number of well-paid job employment prospects.The following is composed of the industrial control industry network for you to carry out integrated mechanical and electrical specialized employment prospect direction analysis.Mechanical and electrical integration of modern science and technology is the inevitable result of the development, this article summarizes Mechatronics basic outline and the development background.At home and abroad was summarized the integration of machinery technology present situation, has analyzed the integration of machinery technology development trend.As the electrical and Mechanical Services Department of a student, future work will study mainly to electrical and mechanical, it is necessary to master the various electrical and mechanical expertise.I will be in a serious attitude towards the professional courses of study, improve their professional quality.I will introduce my understanding of motor.Key words: mechanical and electrical integration, technology, application.

第五篇：機電一體化畢業論文

電氣工程系畢業論文

論文題目： 淺談機電一體化技術及應用研究

畢 業 生 姓 名： XXX

指導教師、職稱：XXX助教

學

號：

專

業

名

稱：機電一體化

畢業設計（論文）

摘要

機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景。綜述了國內外機電一體化技術的現狀，分析了機電一體化技術的發展趨勢。作為機電系的一名學生，將來工作學習都會以機電為主，所以必須掌握好各種機電的專業知識。我會本著認真的態度對待專業課的學習，提高自己的專業素養.接下來我將介紹一下我對電動機的認識。關鍵詞：機電一體化，技術，應用。I

畢業設計（論文）

目錄

摘要.........................................................................................................................................目錄…………………………………………………………………………………………..引言..............................................................................................................................................................第一章機電一體化概要.........................................................................................................第二章機電一體化技術發展.................................................................................................1數字化..............................................................................................................................................2智能化..............................................................................................................................................3模塊化..............................................................................................................................................4網絡化..............................................................................................................................................5人性化..............................................................................................................................................6微型化..............................................................................................................................................7集成化..............................................................................................................................................8帶源化..............................................................................................................................................第三章機電一體化技術在鋼鐵企業中應用.................................................................................................1智能化控制技術(IC).......................................................................................................................2分布式控制系統(DCS)....................................................................................................................3開放式控制系統(OCS)....................................................................................................................4計算機集成制造系統(CIMS)..........................................................................................................5現場總線技術(ＦBT).......................................................................................................................第四章

機電一體化技術在鋼鐵企業中應用.......................................................................結束語.....................................................................................................................................致謝.........................................................................................................................................參考文獻.................................................................................................................................I

畢 業 設 計（論文）

引言

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

第一章 機電一體化概要

機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

畢 業 設 計（論文）

第二章 機電一體化技術發展

“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先創用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。

80年代，信息技術嶄露頭角。微處理機的性能提高，為更高級的機電一體化產品所采用，典型的機電一體化產品如數控機床、工業機器人和汽車的電子控制系統等。微機作為關鍵技術引入了飛行器系統后，使機械—電子系統在高度控制、排氣控制、振動控制和保險氣袋等方面獲得廣泛應用。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了“光機電一體化”的新領域。

進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬現實多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術的發展而日益發展，穩步進入了21世紀。機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化

畢 業 設 計（論文）

1.數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。

2.智能化

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。

4.網絡化

20世紀 90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起4

畢 業 設 計（論文）

和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術是家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(computer integrated appliance system, CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。

5.人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

6.微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發出各種MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

7.集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首5

畢 業 設 計（論文）

先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。

8.帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。

第三章典型機電一體化產品的發展趨勢

1數控機床

目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近320萬臺），但數控機床只占約5％且大多數是普通數控（發達國家數控機床占10％）。近些年來數控機床為適應加工技術的發展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。（1）高速化

由于高速加工技術普及，機床普遍提高了各方面的速度。車床主軸轉速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；銑床和加工中心主軸轉速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上；快速移動速度由過去的10～20m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5G～2G，最高可達15G；直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內裝式主軸電機。（2）高精度化

數控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右；亞微米級機床達到0.0005mm左右；納米級機床達到0.005～0.01um；最小分辨率為1nm（0.000001mm）的數控系統和機床已問世。

數控中兩軸以上插補技術大大提高，納米級插補使兩軸聯動出的圓弧都可以達到1u的圓度，插補前多程序預讀，大大提高了插補質量，并可進行自動拐角6

畢 業 設 計（論文）

處理等。

（3）復合加工，新結構機床大量出現

如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯動加工各類異形零件。同時派生出各種新穎的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯絞鏈機床等，采用特殊機械結構，數控的特殊運算方式，特殊編程要求。

（4）使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床“如虎添翼

如內冷轉頭由于使高壓冷卻液直接冷卻轉頭切削刃和排除切屑，在轉深孔時大大提高效率。加工剛件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達5000m/min。（5）數控機床的開放性和聯網管理

數控機床的開放性和聯網管理已是使用數控機床的基本要求，它不僅是提高數控機床開動率、生產率的必要手段，而且是企業合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網絡制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等各種新技術都在數控機床基礎上發展起來，這必然成為21世紀制造業發展的一個主要潮流。

2.自動機與自動生產線

在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及各種自動化設備，是當前機電一體化技術應用的又一具體體現。如：2000～80000瓶/h的啤酒自動生產線；18000～120000瓶/h的易拉罐灌裝生產線；各種高速香煙生產線；各種印刷包裝生產線；郵政信函自動分撿處理生產線；易拉罐自動生產線；FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產線等等，這些自動機或生產線中廣泛應用了現代電子技術與傳感技術。如可編程序控制器，變頻調速器，人機界面控制裝置與光電控制系統等。我國的自動機與生產線產品的水平，比10多年前躍升了一大步，其技術水平已達到或超過發達國家上一世紀80年代后期的水平。使用這些自動機和生產線的企業越來越多，對維護和管理這些設備的相關人員的需求也越來越多。

3.機電一體化技術的發展趨勢

以微電子技術、軟件技術、計算機技術及通信技術為核心而引發的數字化、網絡化、綜合化、個性化信息技術革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經濟、社會和軍事的發展，而且也深刻影響著機電一體化的發展趨勢。專家預測，機電7

畢 業 設 計（論文）

一體化技術將向以下幾個方向發展：（1）光機電一體化方向

一般機電一體化系統是由傳感系統、能源（下轉第80頁）（上接第81頁）（動力）系統、信息處理系統、機械結構等部件組成。引進光學技術，利用光學技術的先天特點，就能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源系統和信息處理系統。

第四章 機電一體化技術在鋼鐵企業中應用

在鋼鐵企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業中主要應用于以下幾個方面：

1.智能化控制技術(IC)

由于鋼鐵工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。

2.分布式控制系統(DCS)分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。ＤCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。ＤCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，8

畢 業 設 計（論文）

是當前大型機電一體化系統的主要潮流。

3.開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。

4.計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。

5.現場總線技術(FBT)

現場總線技術是對自動化領域的一場變革。由于現場總線簡單、可靠、經濟實用，已成為當今自動化領域發展的熱點之—。目前，新建的連鑄機已經開始使用現場總線技術。現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線的含義主要體現在以下幾個方面：

(1)現場通信網絡

傳統的分散型控制系統(DCS)通信網絡截止于控制站或輸入輸出單元，現場儀表仍然是一對一模擬信號傳輸。現場總線是用于過程自動化和制造自動化的現場設備或現場儀表互聯的現場通信網絡，把通信線一直延伸到生產現場或生產設備。

(2)互操作性

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互操作性的含義是來自不同制造廠的現場設備，不僅可以相互通信，而且可以統一組態，構成所需的控制回路，共同實現控制策略。

(3)分散功能塊

現場總線控制系統(FCS)廢棄了分散型控制系統(DCS)的輸入／輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散給現場儀表，從而構成虛擬控制站。例如流量變送器不僅具有流量信號變換、補償和累加輸入功能塊，而且有PID控制和運算功能塊。

結束語

綜上所述, 經過20多年的發展，機電一體化技術已經成為當今世界最熱門、最重要的技術發展方向之一，并影響到幾乎全部的工業行業。我國從80年代初對機電一體化技術和產品開始予以重視，先后在國家科技攻關計劃、863高科技計劃和國家自然科學基金中列專項對機電一體技術加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，國家將用電子技術改造傳統產業列為“八五”及本世紀后十年發展全民經濟的重要戰略技術措施，機電一體化技術的推廣應用已取得相當進展。

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致謝

三年時光，匆匆，太匆匆。一切恍如昨日歷歷在目，轉眼間，各走天涯。回首3年的點點滴滴生活，感慨萬分，萬千思緒在心頭。說不出，道不盡，心中多少歡樂與憂愁。我的指導老師辛鶴老師在大學三年里給了我莫大的幫助，無論是在學習上還是在生活里的過程中都教會了我許多許多。他不僅教授我專業知識，更教會了我很多為人處世的道理，在他的悉心指導下，我也慢慢地理解了更多的專業知識。在我論文的整個寫作過程中，他從論文的選題、提綱的撰寫、格式的要求、內容的修改甚至標點符號各個方面都給了詳細的意見和修改，使我能夠按時按照學院要求順利地完成整篇論文。我很慶幸在大學里遇上這樣一位好老師，感謝老師！。

學生：XXX

201 年

月

日

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