机电一体化毕业小结

年复一年，日复一日，当一段工作完成后，或是一个项目结束后，回首工作与项目的过程，从中反思不足之处，可获得宝贵的成长经验。因此，我们需要写一份工作报告，但如何写出重点突出的总结呢？今天小编为大家精心挑选了关于《机电一体化毕业小结》仅供参考，大家一起来看看吧。

第一篇：机电一体化毕业小结

机电一体化课后小结

1. 机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、传感与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总体技术等现代高新技术群体之上的一种高新技术。

2. 机电一体化发展概况：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”。

3. 机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能省材料、省能源，并使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。

4. 机电一体化产品一般都具有5种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能，控制功能和构造功能。

5. 机电一体化的基本结构要素：机械本体、动力源、检测与传感装置、控制与信息处理装置、执行机构。

6. 机电一体化产品按照机电结合程度和形式分3类：1)功能附加型;2)功能替代型;3)机电融合型。

7. 机电一体化设计的共性关键技术包括6方面：1)机械技术;2)计算机与信息处理技术 ;3)检测与传感器技术;4)自动控制技术;5)伺服驱动技术;6)系统总体技术。

8. 机电一体化产品设计可分为3种类型：1)开发性设计(创造); 2)适应性设计(变动或改进);3)变异性设计(改变参数的系列化设计)。 9. 机电一体化设计是一项复杂的系统工程，需要综合应用各项共性关键技术，必须考虑各种技术方案的等效性、互补性及可比性。1)当产品的某一功能单靠一种技术无法实现时，必须进行机械与电子及其它多种技术有机结合;2)当产品的某一功能的实现有多种技术方案时，也必须应用机电一体化技术对各种技术方案进行分析和评价，在充分考虑同其他功能单元的连接与匹配的条件下，选择最优的技术方案。

10.机电一体化产品设计时，应尽量以计算机为工具，充分利用计算机辅助设计、仿真分析、模拟设计、优化设计、动态分析设计、可靠性设计等现代设计方法，以提高产品设计的效率和质量。

1. 机械系统的功用：机械系统是机电一体化系统的最基本要素，是由计算机协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械及机电部件相互联系的系统。

2. 机电一体化对机械系统的要求：1)高精度;2)快速响应;3)良好的稳定性。稳定是前提，精度和快速响应性是关键。机械传动系统的特性：转动惯量小;刚度大;阻尼合适;摩擦小;间隙小;抗振性能好。

3. 机电一体化机械系统的主要组成：机械系统包括传动部件、导向支撑结构和执行机构等，用于完成传递功率、运动和完成指定的动作。

4. 传动机构性能要求：1)转动惯量小，转动惯量大会造成系统机械负载增大，系统响应速度变慢，灵敏度降低，系统固有频率下降，产生谐振。设计传动机构时应尽量减小转动惯量。2)刚度大，刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力，设计时应选用大刚度的机构;3)阻尼合适，机械系统产生共振时，系统中阻尼越大，最大振幅就越小，且衰减越快;但

阻尼大会使系统增大稳态误差，降低精度。设计时传动机构的阻尼应选择适当;4)摩擦小(提高机构的灵敏度);5)抗振性好(提高机构的稳定性);6)间隙小(保证机构的传动精

5. 常用传动结构：1)无侧隙齿轮传动机构;2)滚珠丝杠副传动机构 ;3)同步带传动机构;4)谐波齿轮减速器;5)软轴传动机构;6)间歇机构。

6. 由于齿轮传动的瞬时传动比为常数，传动精确度高，可做到零侧隙无回差，强度大能承受重载，结构紧凑，摩擦力小和效率高等原因。由于机电一体化产品中的传动机构具有自换向功能，就会使进给运动的反向滞后于指令信号，从而影响其驱动精度。因此必须采取措施消除齿轮传动中的间隙，以保证机构的双向传动精度。

7. 无侧隙齿轮传动机构主要有：1)直齿圆柱齿轮传动机构：①偏心轴套调整法、②双片薄齿轮错齿调整法 ;2)斜齿轮传动机构：①垫片调整法、②轴向压簧错齿调整法;3)锥齿轮传动机构 ：①轴向压簧调整法、②周向压簧调整法;4)齿轮齿条传动机构。

8. 提高齿轮传动精度的措施：1)齿轮误差的综合;2)合理布置传动链;3)最佳总传动比的确定;4)各级传动比的最佳分配原则：5)三种原则的选择。 9. 滚珠丝杠副传动机构工作原理：丝杠和螺母的螺纹滚道间有滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠和螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，与螺纹滚动形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。

10. 滚珠丝杠副的特点： ①传动效率高。达到 90%~95%。耗费能量为滑动丝杠1/3;②运动具有可逆性;③系统刚度好;④传动精度高;⑤使用寿命长;⑥不能自锁。需要设置制动装置;⑦工艺复杂。

11. 滚珠丝杠副的结构类型：可从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区别。1)按螺纹滚道截面形状分类：滚珠丝杠副的螺纹滚道型面的形状有单圆弧型和双圆弧型。2)按滚珠的循环方式分类：内循环 和外循环2种。①内循环：内循环方式的滚珠在循环过程中与丝杠表面保持接触。②外循环：外循环方式中的滚珠在循环返回时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。外循环有3种形式：端盖式、螺旋槽式、插管式。 12. 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法：滚珠丝杠副既对本身单一方向的传动精度有要求，又对其轴向间隙有严格要求，以保证其反向传动精度。通常采用双螺母预紧或单螺母(大滚珠、大导程)的方法，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。 13. 滚珠丝杠副安装中的支撑方式选择：双推—自由式(一端固定，一端自由);双推—简支式(一端固定，一端游动);双推—双推式。

14. 同步带传动是综合带传动、齿轮传动和链传动特点的一种新型传动。利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力。

15. 同步带传动特点：1)兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点，能方便的实现较远距离传动且无相对滑动，平均传动比较准确;2)传动精度高，且带的强度高、厚度小、重量轻，用于低速及高速传动，传动效率高;3)使用中齿形带不需张紧，作用在轴和轴承处的载荷小，传动效率高。同步带传动缺点：安装精度要求高、中心距要求严格，具有一定的蠕变性;制造工艺复杂，成本高。 16. 谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大(几十~几百)、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等优点，在工业机器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到广泛应用。

17. 谐波传动由3个主要构件所组成，即具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和波发生器。通常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。

18. 谐波齿轮传动的优点 ：传动比大;单级谐波齿轮传动50-500，多级和复式80000以上;承载能力大。同时啮合齿数30%~40%;传动精度高。误差均化齿侧间隙小;可以向密封空间传递运动或动力;传动平稳，基本上无冲击振动;传动效率高，单级69%~96%;结构简单、体积小、质量轻。 19. 谐波齿轮传动的缺点 ：柔轮和波发生器制造复杂(成本高)，柔轮周期性变形，易疲劳破坏;转动惯量和启动力矩大，不适于小功率传动，散热差;不能用于传动比较小场合(i <35);不能做成交叉轴和相交轴的结构。

20. 软轴又称钢丝软轴，是由几层紧密缠在一起的弹簧钢丝层构成的，相邻钢丝层的缠绕方向相反。工作时，相邻两层钢丝中的一层趋于拧紧，另一层趋于拧松，以使各层钢丝间趋于压紧，传递转矩。

21. 常用的软轴传动的结构形式有功率型软轴和控制型软轴。

22. 软轴传动应用范围：1)主要用于两个传动件的轴线不在同一直线上或工作时彼此要求有相对运动的场合;2)可以弯曲地绕过各种障碍物，远距离传递回转运动;3)适合受连续冲击，也适合高速、小扭矩的场合，其转速可达20000r/min，功率不超过5.5kW;4)不适合低速大转矩的传动。 23. 间歇传动部件有：棘轮传动、槽轮传动(马尔他或马氏机构)、蜗形凸轮传动等部件。

24. 导轨的功用：机电一体化产品要求其机械系统的各运动机构必须得到安全的支撑，并能准确地完成其特定方向的运动。机电一体化产品的导向结构是导轨，其作用是导向和支撑。

25. 导轨的分类和特点：导轨主要由两部分组成，在工作时一部分固定不动，称为支撑导轨(或导动轨)，另一部分相对支撑导轨作直线或回转运动，称为动导轨(或滑座);1)滑动导轨;2)滚动导轨。

26、导轨的基本要求：1)导向精度; 2)耐磨性;3)疲劳和压溃 ;4)刚度;5)低速运动平稳性;6)结构工艺性

26. 滚动直线导轨的特点：承载能力大;刚性强;寿命长;传动平稳可靠;具有结构自调整能力。

27. 滚动直线导轨分类：①滚动导轨按滚动体形状，分为滚珠、滚柱导轨等;②按导轨截面形状分，有矩形和梯形2种;③按滚道沟槽形状分，有单圆弧和双圆弧2种。

28. 常用的塑料导轨材料有3种：1)塑料导轨软带：①摩擦系数低且稳定;②动静摩擦系数相近;③吸收振动;④耐磨性好;⑤化学稳定性好;⑥维护修理方便;⑦经济性好;2)金属塑料复合导轨板：摩擦特性优良，耐磨损;3)塑料涂层。

29. 机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统2大部分组成。

30. 按照接口所联系的子系统不同，以控制微机(微电子系统)为出发点，将接口分为人机接口与机电接口2大类。

31. 人机接口是指操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。包括人机输入接口和人机输出接口。

32. 人机接口的特点：1)专用性;2)低速性;3)高性能价格比。 33. 消除抖动方法：软件方法和硬件方法。

34. 拨盘接口设计可分为①静态接口方法;②动态接口方法。 35. 键盘可分为独立式键盘和矩阵式(行列式)键盘2种。 36. 编码键盘和非编码键盘;键名和键值的确定。

37. 键值求法：①行线权值和列线权值直接组合;②公式法;③首号+行号。 38.矩阵键盘扫描原理：①首先确定有无键闭合;②去抖动;③判断哪个键闭合。 39. 人机对话输出设备是操作者对机电系统进行检测的窗口，可以用它来显示系统的运行状态、关键参数、运行结果及故障报警等。

40.LED数码管一般由8只发光二极管组成，7只显示字段、1只显示小数点，有时也称为七段式数码显示器。

41. 显示字符：七段LED数码管上有的段亮，有的段不亮，由亮的那些段所组成的图形，称为“显示字符”。

42. 段选码：为了得到某个“显示字符”，就必须让七段数码管有的亮，有的不亮，即为其a~dp各引脚提供相应的电平，将a上的电平状态做为最低位， dp上的电平状态做为最高位，就得到一个8位二进制数，称为相应于该“显示字符”的“段选码”。

43. 译码：由“显示字符”到“段选码”的过程称为译码。

44. LED显示接口方法：1)静态显示：即每一位LED数码管上的显示都是稳定地持续显示，显示内容无闪动;2)动态显示：即所有位LED数码管共用一个段选码接口，并分别配置自己的位选线，各位LED数码管在位选接口的控制下轮流使用段选码接口并显示自己的字符，在任一时刻都是只有一位LED数码管在亮，但由于人眼的视觉暂留效应，看上去好象所有LED数码管在同时显示。 45. 机电接口是指机电一体化产品中机械装置与控制微机之间的接口。按信息传递的方向可分为信息采集接口(传感器接口)和控制输出接口。

46. 控制微机是一个数字系统，要求能将传感器输出的模拟量转换成相应的数字量，输入给控制机，这一工作通常采用A/D转换器完成。 47. 常用的A/D转换芯片有双积分式和逐次比较式2种。

48. A/D转换环节的主要术语：①多路选择模拟开关;②信号调节器(调节模拟信号的幅度，使模拟信号大小符合A/D转换要求);③采样保持和孔径误差;④A/D 转换、分辨率、量化误差;⑤采样定理和抗混叠滤波;⑥A/D 转换时间与转换速率;⑦转换精度。

49. A/D转换器分辨率：即A/D转换器能够提供的数字量的多少。

50. 设计A/D转换接口时，一般将分辨率和转换时间作为最重要的参数。 51. 实现功率放大的接口电路称为功率接口电路。

52. 单向晶闸管(SCR)有4层半导体、3个PN结、3个电极组成;主要内容：导通条件、截止条件、控制角、导通角。

53. 导通条件：是指晶闸管从阻断到导通所需的条件。在晶闸管的阳极加上正向电压，同时在控制极加上正向电压。

54. 截止条件：是指晶闸管从导通到阻断所需的条件，晶闸管一旦导通，控制极就不起控制作用了。使流过晶闸管的电流小于保持晶闸管导通所需的电流即维持电流时，晶闸管关断。

55. 控制角：从零电压到被触发导通瞬间的这段时间所对应的电度角。

56. 导通角：从被触发导通的瞬间开始到电压为零这段时间所对应的电度角。 57. 功率晶体管是指在大功率范围应用的晶体管，有时也称为电力晶体管。与晶闸管相比，功率晶体管有如下特点：a)不仅可以工作在开关状态，也可工作在模拟状态;b)开关速度远大于晶闸管;c)控制比晶闸管容易;d)价格高于晶闸管。

58. 将续流二极管VD1反向接在VT1的集电极和电源之间，使得功率晶体管VT1在截止瞬间，W上产生的反电动势通过VD1的续流作用而回馈给电源，从而保护了晶体管VT1不受损坏。

59. 光电藕合器由发光二极管和光敏晶体管组成，当在发光二极管二端加正向电压时，发光二极管点亮，照射光敏晶体管使之导通，产生输出信号。①电—光—电形式，能够实现强电部分和弱电部分的隔离，避免干扰由输出通道窜入控制微机。②具有很强的抑制干扰能力。③耐用、可靠性高和高速等优点 。 60. 在接口电路设计中，应考虑光电藕合器的2个参数：电流传输比CTR与时间延迟。

61. 检测系统功用：对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给信息处理单元。传感器及相应的信号检测与处理电路构成机电一体化产品的检测系统。

62. 检测系统基本要求：1)灵敏度及分辨率;2)精确度;3)系统的频率响应特性;4) 稳定性;5)线性特性;6)重复性;7)静、动态特性。

63. 检测系统设计的任务：根据使用要求合理选用传感器，并设计或选用相应的信号检测与处理电路以构成检测系统，对检测系统进行分析与调试，使之在机电一体化产品中实现预期的计测功能。

64. 检测系统设计的主要方法是实验分析法，即理论分析和计算与实验测试相结合的方法。

65. 检测系统设计的步骤：设计任务分析;系统方案选择;系统构成框图设计;环节设计与制造;总装调试及实验分析;系统运行及考核。

66. 模拟信号检测系统的组成：传感器、基本检测电路、放大器、解调器、滤波器、运放电路、A/D变换器、计算机。

67. 运算电路是对信号运算处理的电路，分为模拟和数字运算电路2种。 68. 数字信号检测系统的组成：传感器、放大器、整形电路、辩向电路、细分电路、脉冲当量变换电路、计数器、寄存器、计算机。

69. 预处理的目的是去除干扰，并对检测系统的非线性、零位误差和增益误差等进行补偿和修正。

70. 模拟开关是数据采集系统中的主要部件之一，其作用是切换各路输入信号。 71. CD4051组成：CD4051八选一模拟开关主要由8路CMOS开关、译码电路和电平转换电路3部分组成。

72. 采样是把时间连续的信号变成一连串不连续的脉冲时间序列的过程。

73. 采样/保持电路：由于采样信号f*(t)在函数轴上仍是连续变化的模拟量，需用A/D转换器将其转换成数字量。A/D转换过程需要一定时间，为防止产生误差，要求在此期间内保持采样信号不变。实现这一功能的电路称采样/保持电路。

74. 常用滤波方法：1)中值滤波;2)算术平均滤波;3)滑动平均滤波。

75. 在检测系统中，由于传感器、测量电路和放大电路等不可避免地存在温度漂移和时间漂移，这样就引起了零位误差和增益误差。这类误差属于系统误差，当误差较大时会对系统的精度产生很大影响，所以必须对它们进行补偿，常用软件方法进行补偿。

76. 软件补偿方法很多，概括起来有计算法和查表法2大类。

77. 代数插值法以多项式作为插值函数，因而又称为多项式插值法。采用这种方法进行非线性补偿时，首先需根据传感器的标定数据建立插值多项式，这是问题的关键。

78. 在检测系统中，由于传感器、测量电路和放大电路等不可避免地存在温度漂移和时间漂移，这样就引起了零位误差和增益误差。这类误差属于系统误差，当误差较大时会对系统的精度产生很大影响，所以必须对它们进行补偿，常用软件方法进行补偿。

79. 零位误差是指检定中未加负荷时，仪器示数不为零。

80. 数据转换器的增益误差代表实际传输函数的斜率与理想传输函数的斜率的差别。

81. 伺服系统(随动系统)，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确位置，速度或力输出的自动控制系统。

82. 伺服系统的基本结构形式：比较元件、调节元件、执行元件、被控对象、测量反馈元件。

83. 伺服系统看作是由电气控制装置和机械执行装置两大部分组成的。 84. 伺服系统的基本要求：稳定性、精度和快速响应性。 85. 执行元件的类型：1)电气式;2)液压式;3)气动式。

86. 执行元件的要求：1)惯性小，动力大;2)体积小、质量轻;3)便于计算机控制;4)成本低、可靠性好、便于安装和维修。

87. 步进电动机又称电脉冲马达。可以按照输入的脉冲指令一步步地旋转，即可将输入的指令信号转换成响应的角位移。

88. 按照力矩产生原理不同步进电机分为：激磁式、反应式、混合式。

89. 一般情况下，m相步进电动机可采用单相通电、双相通电或单双相轮流通电方式。 分别称为m相单m拍、m相双m拍或m相2m拍通电方式。

90. 转子40个齿，齿距为360o/40=9o，若三相三拍，当转子齿与A相定子齿对齐时，转子齿与B相定子齿相差1/3齿距，即3o，与C相定子齿相差2/3齿距，即6o。

91. 相：磁极的对数称为“相”，相对的磁极为一相。 92. 步矩角：指步进电动机每拍转过的角度。

93. “拍”——步进电动机绕组的每一次通断电操作。 94. 单相通电方式：每拍中只有一相绕组通电。 95. 双相通电方式：每拍中只有两相绕组通电。

96. 单双相轮流通电方式：步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态。

97. 方向的改变：通过改变各相绕组的通电顺序。

98. 速度的控制：通过改变绕组的通断电频率，即输入脉冲频率，则可改变步进电动机的转速。

99. 步进电动机的主要参数及特性：①步距误差;②最大静转矩;③启动矩频特性;④启动惯频特性;⑤运行矩频特性;⑥步进运行和低频振荡;⑦最大相电压和最大相电流。

20. 直流伺服电动机主要用于闭环或半闭环控制的伺服系统。

21. 工作原理：当电枢绕组中通过直流电时，在定子磁场的作用下就会产生带动负载旋转的电磁转矩，驱动转子旋转。

22. 按定子磁场产生方式分为：永磁式、他励式。

23. 旋转方向和速度控制：通过控制电枢绕组中电流的方向和大小。 24. 直流伺服电动机控制方式主要有：①电枢电压控制;② 励磁磁场控制。 25. 静态特性是指电机在稳态情况下工作时，其转子转速、电磁力矩和电枢电压3者之间的关系。

26. 影响静态特性的因素：①功放电路、②直流伺服电动机内部的摩擦对调速特性的影响、③负载变化对调节特性的影响。

27. 伺服系统对的伺服电机基本要求：额定功率、额定电压、额定电流、额定转速、额定转矩、最大转矩、机电时间常数τj和电磁时间常数τd 、热时间常数、阻尼系数。

28. 步进电动机正常工作的前提条件：①必须输入一定频率的脉冲信号;②将输入脉冲信号按照一定的顺序分配到各相绕组;③分配到各相绕组的脉冲信号必须具有一定驱动功率。

29. 功率放大器(驱动电路)有：①单压驱动电路;② 高低压驱动电路;③单压斩波限流驱动电路;④ 细分驱动。

30. 控制信号由计算机控制系统给定，通过接口和功放电路驱动直流伺服电动机。

31. 直流伺服电动机驱动电路主要有晶闸管功率放大器和晶体管功率放大器2种。

32. 晶体管功率放大器有线性直流伺服放大器和脉宽调制放大器(PWM)。①电压-脉宽变换器：其作用是根据控制指令对脉冲宽度进行调制，以便用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率管的导通时间，实现对电枢绕组两端电压的控制。②开关功率放大器：其作用是对电压-脉宽变换器输出的信号US进行放大，输出具有足够功率的信号UP ，以驱动直流伺服电动机。

33. 设计功放电路时应注意的问题：①切换频率的选择;②大功率晶体管的选择。

34. 伺服驱动系统设计方案总原则：当伺服系统负载不大，精度要求不高时，采用开环控制，当负载较大或精度要求较高时，采用闭环或半闭环。

35. 设计开环伺服系统的原则：开环伺服系统稳定性很容易满足，设计时应主要考虑满足精度要求，并通过合理的结构参数的设计，使系统具有良好的快速响应性。

36. 闭环与半闭环共同点：①都要对系统输出进行实时检测和反馈，即都有反馈环节;②都是根据偏差对系统实施控制。区别：传感器位置不同。

37. 设计闭环伺服系统的原则：先考虑稳定性要求，再满足快速响应性及精度要求。

38. 机械系统的设计与计算：执行元件参数及规格的确定;系统结构的具体设计;系统惯量、刚度等参数的计算。

问：直流测速发电机和光电编码器做转速测量时各有何特点? 答：(1)直流测速发电机由永久磁铁与感应线圈组成，用电枢获取速度信号。它具有灵敏度高、结构简单等特点，常用于高精度低速伺服系统，也可与永磁式直流电动机组成低速脉宽调速系统。直流测速发电机的输出信号是与输入轴的转速成正比的直流电压信号，信号幅度大，信号调理电路简单。由于输出电压信号有波纹，一般需要配置滤波电路。(2)光电编码器(增量式)主要由旋转孔盘和光电器件组成，具有体积小、使用方便、测量精度高等特点，常与直流电机配合使用构成脉宽调

速系统。增量式光电编码器输出的是与转角成比例的增量脉冲信号， 可通过脉冲计数获得角位置信号，也可定时取样脉冲数的增量实现角 速度测量。因此，可同时测量转角和转速。

TTL与COMS电平比较：1. CMOS电平：“1”逻辑电平电压接近于电源电压，“0”逻辑电平接近于0V。噪声容限很大。

2. TTL电平：输出高电平>2.4V，输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

3. 电平转换电路：TTL和COMS高低电平不同(TTL 5V，CMOS 3.3V)，所以互相连接时需要电平的转换：用2个电阻对电平分压。

 功耗：TTL门电路的空载功耗与CMOS门的静态功耗相比，是较大的，约为数十毫瓦(mw)而后者仅约为几十纳(10-9)瓦;在输出电位发生跳变时(由低到高或由高到低)，TTL和CMOS门电路都会产生数值较大的尖峰电流，引起较大的动态功耗。

 速度：通常TTL门的速度高于CMOS门电路。

传感器的选择：(1)灵敏度：高灵敏度意味着被测量稍有微小变化时，传感器就有较大输出，外界干扰信号容易混入，并被放大装置放大。另外高灵敏度意味着测量范围缩小。

(2)响应特性：实际传感器的响应总有一定延迟，但延迟时间愈短愈好。 (3)线性范围：线性范围越大，工作量程越大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精确度的前提。例如：机械式传感器中的测力弹性元件，材料的弹性极限是测力量程的基本因素。考虑被测量的变化范围，例如变间隙型电容、电感传感器。

(4)可靠性：使用过程中注意传感器规定的使用条件，减少使用条件的不良影响。例如：电阻应变式传感器，湿度影响绝缘性;温度会产生零漂。

(5)精确度：要考虑经济性。非精确度越高越好。先了解测试目的是定性分析还是定量分析。例如：研究超精密度切削机床运动部件的定位精度，主轴回转误差，振动及热变形，都要求精确度在0.1-0.01um范围内。 (6)测量方式：接触或非接触，在线和非在线测量。

第二篇：2机电一体化综合实训小结

实训名称：机电一体化综合实训实训类别：实训日期：实训地点：实训中心姓名：学号：

读万卷书，行万里路

时光匆匆，岁月如梭,转眼为期三周的机电一体化综合实训就要接近尾声了。在实训期间虽然很累、很苦，但我却感到很快乐!因为我在学到了作为一名技工所必备的知识的同时还锻炼了自己的动手能力。而且也让我更深刻地体会到伟大的诗人—李白那一名言：只要功夫深，铁杵磨成针的真正内涵!我实习的第一天学习了关于电路安全的有关的知识与我实训过程中的注意事项。这是作为学生的我第三次进入工厂当令人尊敬的工人，也是第三次来到每一个工科学子一试身手的实训基地。我怎么会不激动万分呢?回想三周以来，有过汗水，有过失败，有过伤痛，有过微笑。正是这些五光十色的生活片断拼凑成了我人生中不可缺少的一部分，也给我留下了美好的回忆。

三周的机电一体化综合实训过去了，这短暂的三周中，使我从理论到实践上的一个飞跃，这次综合实训，使我深刻地理解了实践的重要性，理论无论多么熟悉，但是缺乏了实践的理论是行不通的，现在终于明白了“读万卷书，行万里路”这句话的含义。本次综合训的目的是使我们对机电一体化技术的理论和实践基础，了解一些初步的线路原理以及通过线路图安装、调试的方法;培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结合，作到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践动手能力，能分析问题和解决问题的高素质人才。

我们本次实训的要求是完成机械手的动作，就是当物料到达终点时，机械手将物料从传送带上夹起，旋转，然后放到货运台上，最后机械手反转回到原味待命。顺序是这样的：机械手下降→手爪夹紧→机械手上升→机械手右转→机械手下降→手爪放松→机械手上升→机械手左转回到原味。我们一开始编写程序时，忘记加上时间传感器，动作飞快，根本夹不上东西，后来在每一步加了1秒的延时这才完成了整套动作。

通过三周的电工实习，我开阔了眼界，收获了一些平时得不到的知识，但同时，也获得了一些比知识更重要的东西—坚持、毅力、恒心。通过这次实训真正的感觉到了理论对操作的指导作用。这次实训感受最深的还是：累。确实如此，在工作台前一站就是好几个小时，累的腿都酸了。在整个工作间里充满了忙碌的声音，大家都不愿落后。做的慢的同学看到做的快的同学开始做下一道工序，急的满头冒汗。但是即使再急也要耐心的去做每一步，不然就可能导致最后的失败。实训让久在课堂的我切身的感受到作为一名工人的苦与乐，同时检验了自己所学的知识。综合实训更让我深深地体会到人生的意义——世间无难事，只要功夫

深，铁杵磨成针!两周的实习短暂，但却给我以后的道路指出一条明路，那就是思考着做事，事半功倍，更重要的是，做事的心态，也可以得到磨练，实训这几天的确有点累，不过也正好让我们养成了一种良好的作息习惯，它让我们更充实，更丰富，这就是三周实训的收获吧!但愿有更多的收获伴着我，走向未知的将来。

第三篇：机电一体化毕业论文

电气工程系毕业论文

论文题目： 浅谈机电一体化技术及应用研究

毕 业 生 姓 名： XXX

指导教师、职称：XXX助教

学

号：

专

业

名

称：机电一体化

毕业设计(论文)

摘要

机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机的认识。 关键词：机电一体化，技术，应用。 I

毕业设计(论文)

目录

摘要 ......................................................................................................................................... 目录………………………………………………………………………………………….. 引言.............................................................................................................................................................. 第一章机电一体化概要 ......................................................................................................... 第二章机电一体化技术发展 .................................................................................................

1数字化.............................................................................................................................................. 2智能化.............................................................................................................................................. 3模块化.............................................................................................................................................. 4网络化.............................................................................................................................................. 5人性化.............................................................................................................................................. 6微型化.............................................................................................................................................. 7集成化.............................................................................................................................................. 8带源化.............................................................................................................................................. 第三章机电一体化技术在钢铁企业中应用.... .............................................................................................

1智能化控制技术(IC)....................................................................................................................... 2分布式控制系统(DCS).................................................................................................................... 3开放式控制系统(OCS).................................................................................................................... 4计算机集成制造系统(CIMS).......................................................................................................... 5现场总线技术(FBT)....................................................................................................................... 第四章

机电一体化技术在钢铁企业中应用....................................................................... 结束语 .................................................................................................................................... . 致谢 ........................................................................................................................................ . 参考文献 ................................................................................................................................ .

I

毕 业 设 计 (论文)

引言

现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。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。

第一章 机电一体化概要

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。 机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

2

毕 业 设 计 (论文)

第二章 机电一体化技术发展

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。

80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。

进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化

3

毕 业 设 计 (论文)

1. 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

2.智能化

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。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“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、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。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。

3. 模块化

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、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

4.网络化

20世纪 90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起4

毕 业 设 计 (论文)

和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。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。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(home net)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliance system, CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。

5. 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。

6. 微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器)，各种微构件(微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等)。

7. 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首5

毕 业 设 计 (论文)

先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

8. 带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。

第三章典型机电一体化产品的发展趋势

1数控机床

目前我国是全世界机床拥有量最多的国家(近320万台)，但数控机床只占约5%且大多数是普通数控(发达国家数控机床占10%)。近些年来数控机床为适应加工技术的发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。 (1)高速化

由于高速加工技术普及，机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有3000～4000r/min提高到8000～10000r/min;铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000～40000r/min以上;快速移动速度由过去的10～20m/min提高到48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min;在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5G～2G，最高可达15G;直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。 (2)高精度化

数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008左右;亚微米级机床达到0.0005mm左右;纳米级机床达到0.005～0.01um;最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已问世。

数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1u的圆度，插补前多程序预读，大大提高了插补质量，并可进行自动拐角6

毕 业 设 计 (论文)

处理等。

(3)复合加工，新结构机床大量出现

如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联绞链机床等，采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。

(4)使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼

如内冷转头由于使高压冷却液直接冷却转头切削刃和排除切屑，在转深孔时大大提高效率。加工刚件切削速度能达1000m/min，加工铝件能达5000m/min。 (5)数控机床的开放性和联网管理

数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、并行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。

2.自动机与自动生产线

在国民经济生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备，是当前机电一体化技术应用的又一具体体现。如：2000～80000瓶/h的啤酒自动生产线;18000～120000瓶/h的易拉罐灌装生产线;各种高速香烟生产线;各种印刷包装生产线;邮政信函自动分捡处理生产线;易拉罐自动生产线;FEBOPP型三层共挤双向拉伸聚丙烯薄膜生产线等等，这些自动机或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术。如可编程序控制器，变频调速器，人机界面控制装置与光电控制系统等。我国的自动机与生产线产品的水平，比10多年前跃升了一大步，其技术水平已达到或超过发达国家上一世纪80年代后期的水平。使用这些自动机和生产线的企业越来越多，对维护和管理这些设备的相关人员的需求也越来越多。

3.机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综合化、个性化信息技术革命，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测，机电7

毕 业 设 计 (论文)

一体化技术将向以下几个方向发展： (1)光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源(下转第80页)(上接第81页)(动力)系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术，利用光学技术的先天特点，就能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

第四章 机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：

1. 智能化控制技术(IC)

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。

2. 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，8

毕 业 设 计 (论文)

是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

3. 开放式控制系统(OCS)

开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。

4.计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

5. 现场总线技术(FBT)

现场总线技术是对自动化领域的一场变革。由于现场总线简单、可靠、经济实用，已成为当今自动化领域发展的热点之—。目前，新建的连铸机已经开始使用现场总线技术。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线的含义主要体现在以下几个方面：

(1)现场通信网络

传统的分散型控制系统(DCS)通信网络截止于控制站或输入输出单元，现场仪表仍然是一对一模拟信号传输。现场总线是用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互联的现场通信网络，把通信线一直延伸到生产现场或生产设备。

(2)互操作性

9

毕 业 设 计 (论文)

互操作性的含义是来自不同制造厂的现场设备，不仅可以相互通信，而且可以统一组态，构成所需的控制回路，共同实现控制策略。

(3)分散功能块

现场总线控制系统(FCS)废弃了分散型控制系统(DCS)的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散给现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如流量变送器不仅具有流量信号变换、补偿和累加输入功能块，而且有PID控制和运算功能块。

结束语

综上所述, 经过20多年的发展，机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一，并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视，先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究，并取得了一系列重大科技成果。1990年，国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施，机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。

10

毕 业 设 计 (论文)

致谢

三年时光，匆匆，太匆匆。一切恍如昨日历历在目，转眼间，各走天涯。回首3年的点点滴滴生活，感慨万分，万千思绪在心头。说不出，道不尽，心中多少欢乐与忧愁。我的指导老师辛鹤老师在大学三年里给了我莫大的帮助，无论是在学习上还是在生活里的过程中都教会了我许多许多。他不仅教授我专业知识，更教会了我很多为人处世的道理，在他的悉心指导下，我也慢慢地理解了更多的专业知识。在我论文的整个写作过程中，他从论文的选题、提纲的撰写、格式的要求、内容的修改甚至标点符号各个方面都给了详细的意见和修改，使我能够按时按照学院要求顺利地完成整篇论文。我很庆幸在大学里遇上这样一位好老师，感谢老师!

。

学生：XXX

201 年

月

日

11

毕 业 设 计 (论文)

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]

洪钟洲.数控系统的发展现状和趁势.机电一体化.1996 [4]

项占琴.微电子机械的发展现状及前景.机电工程.1997，

[5]

张建民.机电一体化系统设计[M].北京：北京理工大学出版社，1996 [6]

陈瑜.国外机电一体化技术发展趋势[J].国外机电一体化技术.2000，5 [7]

谢存禧.机电一体化生产系统设计.北京：机械工业出版社，1999 [8]

机电一体化技术手册编委会.机电一体化技术手册.北京：机械工业出版社，1994 [9]

胡泓、姚伯威主编.机电一体化原理及应用.北京：国防工业出版社，1999 [10]

梁景凯主编.机电一体化技术与系统.北京：机械工业出版社，1997 [11]

徐志毅主编.机电一体化实用技术.上海：上海科学技术文献出版社，1995 [12]

秦曾煌主编.电工学.北京：高等教育出版社，1999 12

第四篇：机电一体化毕业论文

毕业设计(论文)

机电一体化毕业论文

更多课题请链接

毕业设计(论文)

摘要

作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机发展史的认识

关键词：机电一体化 电动机 机械技术

微电子技术 毕业设计(论文)

目录

绪论 4 第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策----------------------5

一、机电一体化技术发展历程及其趋势------------------------5

二、典型机电一体化产-------7

三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务----------------7

四、我国发展“机电一体化”的对策--------------------------9 第二章 电动机的发展及工作原理-----11

一、电动机技术发展及现状---11

二、电动机工作原理---------12

三、电动机的维护-----------13.

四、结论-------------------16 致谢-17 参考文献----------------------------18

毕业设计(论文)

绪论

近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。

毕业设计(论文)

第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策

第一章 机电一体化技术发展历程及其趋势

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。

80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

关于“机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在1971年，日本“机械设计”杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图47.6-1可见它是融合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造出的产品，称之为机电一体化产品。

毕业设计(论文)

从系统科学的观点来看，机电一体化产品又可称之为机电一体化系统，它是集机械元件和电子元件于一体的复合系统。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。

进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

二、机电一体化的发展进程

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技

毕业设计(论文)

术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。 5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

二、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

三、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步;二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

毕业设计(论文)

(一)我国“机电一体化”工作面临的形势

1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。

3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。 另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。 (二) 我国“机电一体化”工作的任务

我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业;另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。

总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。

毕业设计(论文)

四、我国发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划

目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车! (二)强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设;要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制;指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作„„ (三)优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便;尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯;尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰;大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有

毕业设计(论文)

关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。 (四)突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

毕业设计(论文)

第二章 电动机的发展及工作原理

一、电动机技术发展及现状

电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支。

它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很多。电机常用的分类方法主要有两种：一种是按功能用途分，可分为发电机，电动机，﹑压器和控制电机四大类。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种电动机消耗的电能占全国总发电量的60%~70%。另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类,可分为变压器和旋转电机.根据电源电流的不同旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类.交流电机又分为同步电机和异步电机.

在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。

按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。

纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实 11

毕业设计(论文)

现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。

虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器(又称整流子)，使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制(如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用)，其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，因此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。

经历了100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。

未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。一批"巨无霸"电机、一批"光怪陆奇"电机将同时展现在世人眼前。

二、电动机工作原理

目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：

1、三相异步电动机。

2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理。起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。

综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是：

(1) 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。

(2) 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流;

毕业设计(论文)

(3) 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机转子转动。

三：电动机的运行维护

(一) 电动机启动前的准备

为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：

(1) 检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。

(2) 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。

(3) 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。

(4) 电动机接线板上接头有无松动或氧化。

(5) 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。

(6) 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。

(7) 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。

(8) 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。

(9) 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。

(10) 对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象;观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。

(二) 启动时应注意的问题

(1) 接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。

(2) 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电流表和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。

(3) 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事故。

毕业设计(论文)

(4) 同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。

(5) 启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。

(三) 电动机运行中的监视

电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。

1. 监视电动机的温度

电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法：

(1) 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常;如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。

(2) 在电动机外壳上滴2~3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明电动机已经过热。

(3) 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。

发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。

2. 监视电动机的电流

一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表测量。

3. 监视电动机的电压

电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。

4. 注意电动机的振动、响声和气味

电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，

毕业设计(论文)

噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。

5. 注意传动装置的检查

电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整。

6. 注意轴承的工作情况

电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。

7. 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花

电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正。

(四) 电动机的定期检查和保养

为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查和保养项目如下：

(1) 及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。

(2) 经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。

(3) 定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。

(4) 定期用煤油清洗轴承并更换新油(一般半年更换一次)，换油时不应上满，一般占油腔的1/2~1/3，否则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有清洗干净的杂质，从另一面挤出来。

(5) 定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。

(6) 绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。

(7) 除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件，彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。

毕业设计(论文)

四：结论

电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色，随着我国加入WTO后，我国电动机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从节约能源，保护环境出发，高效率电动机是目前国际发展的趋势。这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必要的。但是在日常使用过程中如何去维护好，其影响可见一斑。本文着重从电动机的技术发展及现状、工作原理、运行维护进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从事电动机工作的人士一些帮助。

毕业设计(论文)

致谢

N年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的指导老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。

感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意!

这N年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意

同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。

第五篇：机电一体化毕业论文

哈尔滨技师学院 毕业论文(范文)

题目：机电一体化应用及发展趋势

学生所在单位：

姓名：张立文

学号：

指导教师

教育层次：专科 专业：机电一体化分校：

引言

现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透,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。

迄今为止，世界各国都在大力推广机电一体化技术。在人们生活的各个领域已得到广泛的应用，并以蓬勃的生机向前发展，不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展，而且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。

关键词：历史 、应用、发展趋势

一、机电一体化技术发展历程

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。

80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

关于“机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在1971年，日本“机械设计”杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图47.6-1可见它是融合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造出的产品，称之为机电一体化产品。 从系统科学的观点来看，机电一体化产品又可称之为机电一体化系统，它是集机械元件和电子元件于一体的复合系统。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。

进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

二、机电一体化的发展进程

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。 5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

二、机电一体化技术的主要应用领域

1、 数控机床

数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在: 总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多C PU、多主总线的体系结构。

开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。

W O P技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现

二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。

大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了C N C系统的控制功能。

能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。

2、计算机集成制造系统(CIMS) C IM S的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

3、柔性制造系统(FMS) 柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

4、 工业机器人

第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。

三机电一体化技术的发展前景

纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向,机电一体化将朝着以下几个方向发展。

1、智能化

智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一,也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能,具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。

2、 系统化

系统化的表现特征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,进行任意的剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强,一般除R S232等常用通信方式外,实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系,如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。

3、 微型化

微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm 3,并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域,都有广阔的应用前景。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

4、 模块化

模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势,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、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。

5、 网络化

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。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、 绿色化

工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少,生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极小,资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。

五、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步;二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

四、我国“机电一体化”面临的形势及任务与其相应对策

一、形势：我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。 二任务 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业;另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。 总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。 三对策

1、加强统筹安排，协调发展计划

目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

2、强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设;要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制;指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作„„

3、优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便;尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯;尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰;大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

4、突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

结语 机电一体化的发展历程见证了人类走向了高科技的时代， 机电一体化化的发展趋势见证了人类对于高智能化的向往。 机电一体化不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。在走向高智能化的时代步伐下，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。