機電一體化核心技術畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文摘要</b></p><p>　　機電一體化技術是跨學科技術，近年來發(fā)展迅速。傳統的學科正在脫胎換骨，新的學科不斷問世，技術的融合程度比任何一次技術革命都高。隨著科學技術和人類文明的進步，傳統的機構工業(yè)已不能滿足人們日益增長的物質需求，隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，已迫切需要將其應用于機械工業(yè)中，機電一體化這一概念就應運而生，迄今為止，在人們生活

2、的各個領域已得到廣泛的應用，并以蓬勃的生機向前發(fā)展，已成為機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，機電一體化技術產生于這一背景之下，自然符合科技發(fā)展的規(guī)律，也是現代科學技術發(fā)展的必然結果。其發(fā)展趨勢是智能化、網絡化、系統化、微型化、環(huán)保化。</p><p>　　關鍵詞 機電一體化  核心技術  現狀  產品 發(fā)展趨勢</p><p><b>　　目錄</b

3、></p><p><b>　　畢業(yè)論文摘要1</b></p><p><b>　　關鍵詞1</b></p><p>　　1 機電一體化概述1</p><p>　　1.1機電一體化的核心技術2</p><p>　　1.2 機電一體化的發(fā)展狀況2</p&

4、gt;<p>　　1.2.1  計算機數控機床4</p><p>　　1.2.2  工業(yè)機器人4</p><p>　　1.2.3 汽車的機電一體化4</p><p>　　1.2.4 智能控制系統5</p><p>　　2 典型機電一體化產品5</p><p&

5、gt;　　2.1 數控機床5</p><p>　　2.2 自動機與自動生產線6</p><p>　　3 我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢、任務和對策7</p><p>　　3.1 我國“機電一體化”工作面臨的形勢7</p><p>　　3.2 我國“機電一體化”工作的任務8</p><p>　　3.3 我國

6、發(fā)展“機電一體化”的對策8</p><p>　　3.3.1 加強統籌安排，協調發(fā)展計劃8</p><p>　　3.3.2 強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協會”作用9</p><p>　　3.3.3 優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度9</p><p>　　3.3.4 突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”10</p><p>　　4

7、 機電一體化的發(fā)展趨勢10</p><p>　　4.1  智能化10</p><p>　　4.2 模塊化11</p><p>　　4.3  網絡化11</p><p>　　4.4  微型化12</p><p>　　4.6 系統化13</p><p>&l

8、t;b>　　結 論14</b></p><p><b>　　致謝15</b></p><p><b>　　參考文獻16</b></p><p>　　1 機電一體化概述</p><p>　　機電一體化是指在機構的主功能、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

9、裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。</p><p>　　機電一體化發(fā)展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發(fā)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(fā)，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、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，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

10、能價值，并使整個系統最優(yōu)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。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術由純技術發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發(fā)展到機電一體

11、化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與</p><p>　　1.1機電一體化的核心技術</p><p>　　1. 機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新

12、概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。</p><p>　　2. 計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。</p><p>　　3. 系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發(fā)，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系

13、統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。</p><p>　　4. 自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。</p><p>　　5. 傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統的自動化程序就越高。<

14、/p><p>　　6. 伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態(tài)性能、控制質量和功能有決定性的影響。</p><p>　　1.2 機電一體化的發(fā)展狀況</p><p>　　機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：（1）20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺

15、地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰(zhàn)后轉為民用，對戰(zhàn)后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經開發(fā)的產品也無法大量推廣。（2）20世紀70—80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技

16、術的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發(fā)展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。（3）20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入&l

17、t;/p><p>　　我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。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。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業(yè)對這一技術的發(fā)展及應用做了大量的工作，取得了一定成果。具體有如下幾個比較突出的方面。</p><p>　　1.

18、2.1  計算機數控機床</p><p>　　計算機數控機床(CNC)是一種由計算機或專用電子計算裝置控制的高效自動化機床。它綜合應用了計算機、自動控制、精密測量和機械設計等方面的最新技術，是機床發(fā)展的必然趨勢。數控機床發(fā)展至今，已經經歷了從電子管數控、晶體管數控、集成電路數控、計算機數控、微型計算機數控等五代演變。當前計算機數控機床已經成為促進國民經濟發(fā)展的重要產品。</p>

19、<p>　　1.2.2  工業(yè)機器人</p><p>　　工業(yè)機器人(IR)一般應由機械系統、驅動系統、控制系統、檢測傳感系統和人工智能系統等組成。是一種能模擬人的手、譬的部分動作，按照程序、軌跡及其它要求，實現抓取、手動工件或操作工具的自動化裝置，是具有發(fā)展前途的機電一體化典型產品，將在實現柔性自動化生產，提高產品質量，代替人在惡劣環(huán)境條件下工作中發(fā)揮重大作用。</p>

20、<p>　　1.2.3 汽車的機電一體化</p><p>　　汽車的機電一體化的中心內容是以微機為中心的自動控制改善汽車的性能,增加汽車的功能,實現汽車降低油耗,減少排汽污染,提高汽車行駛的安全性,可靠性,操作方便和舒適性。近幾十年,國際各大汽車公司都加大了對汽車機電一體化的研究,使汽車發(fā)展有了質的飛躍.</p><p>　　1.2.4 智能控制系統</p>&

21、lt;p>　　智能控制是由人工智能與自動控制兩部分組成,目標就是使計算機去做那些只有人才能做具有智能的工作。近年來,智能控制技術在工程上的應用有了很大突破,各種機電設備和建設工程的智能化控制廣泛普及。</p><p>　　2 典型機電一體化產品</p><p>　　2.1 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(fā)

22、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(fā)展，在以下幾個技術領域都有巨大進步?！　?．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，120

23、m/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?！　悼刂袃?/p>

24、軸</p><p>　　2.2 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</p><p>　　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；F

25、EBOPP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(fā)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(yè)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。</p><p>　　3 我國發(fā)展“機電一體

26、化”面臨的形勢、任務和對策</p><p>　　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(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業(yè)的技術進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。</p><p>　　3.1 我國“機電一體化”工作面臨的形勢</p><p>　　我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值

27、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(yè)系統中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)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(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產業(yè)，優(yōu)選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產有關的機電一體化產品。機電一體

28、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(yè)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。</p><p>　　另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)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

29、不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。</p><p>　　3.2 我國“機電一體化”工作的任務</p><p>　　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(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)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(yè)的形成、為我國產業(yè)結構和產品結構調整作貢獻。</p><p&g

30、t;　　總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業(yè)產品結構、產業(yè)結構調整大門的鑰匙。</p><p>　　3.3 我國發(fā)展“機電一體化”的對策</p><p>　　3.3.1 加強統籌安排，協調發(fā)展計劃</p><p>　　目前，我國從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立

31、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(guī)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(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)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(fā)、生產計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復，生產上撞車!</p><p>　　3.3.2 強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協會”作用</p><p>

32、　　目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)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(yè)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(yè)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(yè)管理職能?！皡f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(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；

33、指導行業(yè)布點布局的調整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發(fā)標、招標工作……</p><p>　　3.3.3 優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度</p><p>　　優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”產業(yè)提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產機電一體化產品的高新技術企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、

34、生產機電一體化產品調配好資源要素等。</p><p>　　增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發(fā)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(yè)進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業(yè)乾地改造，對有關技術開發(fā)、應用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術開發(fā)、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。</p><p>　　3

35、.3.4 突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”</p><p>　　機電一體化產業(yè)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(yè)發(fā)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(yè)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

36、“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。</p><p>　　4 機電一體化的發(fā)展趨勢</p><p>　　機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面：</p&g

37、t;<p><b>　　4.1  智能化</b></p><p>　　智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。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，使它具有判斷推理

38、、邏輯思維及自主決策等能力，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、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。</p><p><b>　　4.2 模塊化</b></p><p>　　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

39、和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。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等。有了這些標準單元就可迅速開發(fā)出新產品，同時也可以擴大生產規(guī)模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定出國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業(yè)

40、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(yè)，還是對生產機電一體化產品的企業(yè)，模塊化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。</p><p><b>　　4.3  網絡化</b></p><p>　　20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產、政治、軍事、教

41、育等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(yè)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(jiān)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?，F場總線和局域網技術的應用使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 integrat

42、ed appliance system，CIAS)，能使人們呆在家里就可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將朝著網絡化方向發(fā)展。</p><p><b>　　4.4  微型化</b></p><p>　　微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超

43、過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。</p><p><b>　　4.5  環(huán)保化</b></p><p>　　工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶

44、來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發(fā)展前景。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。</p>

45、<p><b>　　4.6 系統化</b></p><p>　　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(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強。一般除RS232外，還有RS485等智能化通信接口。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義：一層是如何賦予機

46、電一體化產品人的智能、情感、人性等等，顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化；另一層是模仿生物機理，研制出各種機電一體化產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　通過本文的論述可見，機電一體化的出現不是隨機出現的，而是一個時代的產物，文中敘述的這些發(fā)展方向是科

47、技發(fā)展到一定階段的必然要求，更是一個必然結果。目前，因為科學技術的限制，其與一些相關技術的互融程度還是不是太明顯，但是隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢必將越來越明顯，因為它既是多項科學技術發(fā)展的結晶，又極大地推動了不同學科的交叉與滲透，其發(fā)展前景也將越來越光明，這必然會給世界帶來更大的技術力量。隨著科技的發(fā)展和電子技術的成熟和廣泛應用,機電一體化產品在國民經濟建設、企業(yè)的技術改造和電子產品的更新換代方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

48、機電一體化是許多科學技術發(fā)展的結晶,是社會生產力發(fā)展到一定階段的必然要求。當然，機電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發(fā)展與應用也將更加廣闊。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文在老師的悉心指導和嚴格要求下已完成。在學習和生活期間，也始終感