机电一体化论文.doc.doc

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1、 正文 一、要求：一、要求： 1 正文文字为仿宋_GB2312 四号，行间距 22 磅。 2 内容层次分明，数据可靠，文字简练，观点正确。 3 理工类的毕业设计（论文）正文书写字数不得少于 5000 字， 文经类论文的正文书写字数不得少于 4000 字，艺术类论 文正文书写字数不少于 3000 字。 二、二、论论文正文文正文样样本本 1一级标题：标题序号为“1”“2”（加粗黑体小三号），独占行，末 尾不加标点符号，段前段后各空一行。 2二级标题：标题序号为“1.1”“1.2”（加粗黑体小四号），独占行， 末尾不加标点符号。 3三级标题：标题序号为“1.1”“1.1.2”（仿宋_GB2312 四

2、号）。 4四级标题：标题序号为“1.1.1.1”“1.1.1.2”（仿宋_GB2312 目录 摘要.I 1.机电一体化概述.1 2. 机电一体化的发展状况.1 2.1 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段 .1 3.1 机械本体技术 .2 4.与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性 4 4.1 使用安全性和可靠性提高4 5.机电一体化的应用.5 5.1 设备行业应用机电一体化技术大致分为 3 个方面5 5.1.1机电一体化技术对老设备进行技术改造.5 5.2 机电一体化技术在工程机械中的作用与功能7 5.2.1监控作用.7 6.机电一体化技术的发展趋势.8 6.1 智能化趋势 .8

3、 6.3 模块化趋势 .9 参考文献：10 I 摘要摘要 现代科学技术的发展引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程 领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗 透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与 构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电 气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。随着机电一体化技术 的迅速发展以及在工程机械中的广泛应用，机械一体化技术的优势也 越来越明显地体现出来，提高了工程机械设备的安全性、节能性和精 准性，还降低了施工人员的劳动强度。未来的机电一体化技术还会朝 着智能化、微型化、网络化和系统化的方向发展。

4、 关关键键字：字：机电一体化；核心技术；应用；发展趋势； 1 1.机机电电一体化概述一体化概述 机电一体化又称机械电子学。机电一体化技术是将机械技术、电 工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变 换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技 术。随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛 接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体 化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电 子技术紧密集合的一门技术。 2. 机机电电一体化的一体化的发发展状况展状况 2.1 机机电电一体化的一体化的发发展大体可以分展大体可以

5、分为为三个三个阶阶段段 （1）20 世纪 60 年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在 这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产 品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电 子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经 济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自 发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电 子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量 2 推广。 （2）20 世纪 70-80 年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时 期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电

6、一体化的发展奠 定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为 机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是： mechatronics 一词首先在日本被普遍接受，大约到 20 世纪 80 年代末 期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了 极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支 持。 （3）20 世纪 90 年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈 进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术 等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现 了光机电一体化和微机电一体化等新分支。 我国是从 2

7、0 世纪 80 年代初才开始进行这方面的研究和应用。国 务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863 计划”中。在 制定“九五”规划和 2010 年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一 体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机 构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得 了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。 3.机机电电一体化的核心技一体化的核心技术术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传 感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。 3 3.1 机械本体技机械本体技术术 现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质

8、量除了在结 构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了 重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响 应特性，减少能量消耗，提高效率。 3.2 传传感技感技术术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可 靠性与防干扰有着直接的关系。对外部信息传感器来说，目前主要发 展非接触型检测技术。 3.3 信息信息处处理技理技术术 为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包 括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提 高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。 3.4 驱动驱动技技术术 电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应

9、和效率等方面还 存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制 专用组件- 传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。 3.5 接口技接口技术术 为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。 接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设 计。 3.6 软软件技件技术术 4 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提 高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序 模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。 4.与与传统传统的机的机电产电产品相比，机品相比，机电电一体化一体化产产品具有下述品具有下述优优越性越性 4.1 使用安全性和

10、可靠性提高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。 4.2 生生产产能力和工作能力和工作质质量提高量提高 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

11、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 56 倍。 4.3 使用性能改善使用性能改善 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 5 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 4.4 具有复合功能并且适用面广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

12、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。 4.5 调调整和整和维护维护方便方便 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

13、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。 6 5.机机电电一体化的一体化的应应用用 5.1 设备设备行行业应业应用机用机电电一体化技一体化技术术大致分大致分为为 3 个方面个方面 5.1.1 机电一体化技术对老设备进行技术改造 就是把微电子技术包括数显、数控、微机、可编程序控制器等技术 应用于设备改造。改造原有设备结构、更新部件、或装上新附件、新装 置，或将单机组成流水线，用以保证机床的加工精度，提高产品质量，

14、 减轻工人劳动强度，提高劳动生产率。把机电一体化技术应用于对陈 旧设备进行技术改造是发展和提高企业技术装备水平，走内涵为主扩 大再生产的道路，是加速企业发展的基本途径。开展这项工作可由浅 入深，首先可结合设备的大修理和工艺调整、工艺改革，有针对性的 对老、旧设备进行微电子技术改造，这样可以取得实实在在的经济效 益。如对一些承担产品精加工工序的普通机床，可以安装数显装置、 单板机、光栅二坐标数控等装置，以提高加工精度和生产效率；进而 采用适合企业情况的经济型数控。经济型数控装置既能满足普通机床 的要求，同时也能满足对老机床的改造要求。以提高经济效益和制造 精度为原则，避免盲目性。 5.1.2 计

15、算机辅助企业管理 用于企业的标准化、计量、质量、工艺、设备、安全技术、劳动组织、 财务，销售、人员培训等管理工作，为企业提供更加先进的科学管理 工具，以提高企业的整体素质。作为计算机辅助管理的初级阶段，可 先应用计算机处理工资计算，计划编制、报表统计等系统数据处理， 7 进而进行 CAD(计算机辅助设均，CAM(计算机辅助制造)，CAT 计算 机辅助测量)。先从典型零件，基础零部件入手，进而实现主要产品的 CAD、CAM、CAT。 开展计算机辅助设计和计算机信息管理系统，这是我们在实现现 代化管理的进程中迟早迟晚都必须迈出的一步，必须登上的台阶。这 些软件系统对提高企业素质、增强开发能力，科学

16、决策有重大作用。 5.1.3 开发一些机电一体化产品 除了可以以电子装置来取代某些机械零部件的原有功能，简化 产品结构外，还可不同程度的赋予产品新的功能，如自动检测、自诊 断、自保护、自适应、自动显示记录等，使传统的机械产品从主要代替 和延伸人的体力劳动，跃变为既能取代和延伸人的体力，又能取代和 延伸人的部分智力的具有“智能化”特征的产品。 5.2 机机电电一体化技一体化技术术在工程机械中的作用与功能在工程机械中的作用与功能 5.2.1 监控作用 工程机械的电子监控系统可以对机械设备进行监控，具有故障 报警与自动诊断的功能，对机械设备及时进行检查，及时发现故障和 问题，提醒操作人员注意排除和维

17、修。一旦出现异常情况，电子监控 系统可以迅速确定故障部位和原因，便于工作人员及时检修，极大地 提高了工作效率，减少不必要的损失，也可以避免重大故障的发生。 5.2.2 节能功能 8 传统的工程机械设备能量利用率较低，能源浪费比较严重。采取 新型的电子节能控制器则可以大幅度提高挖掘机等大型工程机械设 备的能量利用率，达到较好的节能效果，不但节约了能源，还安全、环 保。操作起来也比较简便，还可以减少机械磨损，提高工作效率。 5.2.3 保证成品的作业精度 电子控制系统应用到工程机械设备上，可以使称量变得更为精确， 使称量过程自动化，避免了人工测量误差较大的弱点，使成品的作业 精度明显提高。电子自动

18、测量还节约了人力资源，降低了施工人员的 工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。 5.2.4 降低劳动强度 机电一体化技术的引入，使工程机械施工操作过程实现自动化或 者半自动化。操作者可以更好地借助机械设备完成各种工作，劳动强 度降低，工作效率却提高了，也减少了由于技术原因而导致的失误， 实现了自动化、标准化的操作。工程质量和精度得到了充分保证，劳 动力资源也可以得到更加合理的配置。 6.机机电电一体化技一体化技术术的的发发展展趋势趋势 6.1 智能化智能化趋势趋势 智能化是 21 世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。智 能化是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、

19、 运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思 9 想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策 等能力，以求得到更高的控制目标。 6.2 系系统统化化趋势趋势 系统化的特点之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化 的总线结构，系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实 现多子系统协调控制和综合管理。系统化的特点之二是通信功能的大 大加强，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化 产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、 人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一 体化。 6.3 模模块块化化趋势

20、趋势 模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生 产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和 环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的 事情 6.4 网网络络化化趋势趋势 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾， 而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。 6.5 微型化微型化趋势趋势 微型化兴起于 20 世纪 80 年代末，指的是机电一体化向微型机器 和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指 10 几何尺寸不超过 1cm3 的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。 微机电一体化产品体积小，耗能少，运

21、动灵活，在生物医疗、军事、信 息等方面具有无可比拟的优势。 总之，机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值， 大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求， 而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的 必由之路。同时，我们也要加快机电一体化人才的培养，注重在实践 中培养一支有独立开创能力的技术队伍，这是决定作好机电一体化技 术应用工作的质量、进度和效果的关键因素。 参考文献：参考文献： 1李建勇机电一体化技术M北京：科学出版社，2004. 2李运华机电控制M北京：北京航空航天大学出版社，2003. 3 冷俊.机电一体化在工程机械中的应用J. 科技资讯. 2009(07) 4 王宣银，陶国良，陈鹰.机电一体化的创新及发展方向J. 机电一 体化. 2000(06) 5 蔡伟文.机电一体化的发展现状和前景J. 厦门科技. 1996(05)