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机电一体化毕业论文

LGGROUPsystemofficeroom【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

机电一体化毕业论文

毕业论文

课题名称机电一体化技术的应用与发展

姓名XXX学号XXXXXXX

所在系机电系专业年级机电XX

指导教师XXX

二O一4年X月XX日

第一章机电一体化的基本概念………………………………………………………2

基本概念…………………………………………………………………………2

第二章机电一体化技术的发展历程…………………………………………………3

第三章机电一体化技术的发展方向…………………………………………………4

光机电一体化方向………………………………………………………………4

柔性化方向…………………………………………………………………4

智能化方向…………………………………………………………………4

仿生物系统化方向………………………………………………………………4

微型化方向………………………………………………………………………5

第四章机电一体化技术的应用………………………………………………………5

在现代机械制造业中的应用……………………………………………………5

在饮料行业中的应用…………………………………………………………5

在钢铁企业中的应用………………………………………………………6

第五章机电一体化产品的发展趋势………………………………………………7

智能化………………………………………………………………………7

数字化………………………………………………………………………7

模块化………………………………………………………………………7

网络化………………………………………………………………………7

自源化………………………………………………………………………8

人性化………………………………………………………………………8

微型化………………………………………………………………………8

绿色化………………………………………………………………………8

第六章典型机电一体化产品的发展趋势…………………………………………9

自动机与自动生产线………………………………………………………9

结束语………………………………………………………………………………9

感谢辞………………………………………………………………………………10

参考文献…………………………………………………………………………………11

第一章机电一体化的基本概念

基本概念

机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。

机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，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，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。

机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术

第二章机电一体化技术的发展历程

“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。

第三章机电一体化技术的发展方向

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，机电一体化技术将向以下几个方向发展：

、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（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。

、柔性化方向

未来机电一体化产品，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”。

在这系统中，各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”，可根据不同环境条件做出不同反应。

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，具有“行动”是可以改变的。

这样，既明显地增加了系统的能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

、智能化方向

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。

这主要得益于模糊技术与信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。

、仿生物系统化方向

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。

就目前情况看，机电一体化产品虽然有仿生物系统化方向发展的趋势，但还有一段很漫长的道路要走。

、微型化方向

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。

当这一成果用于实际产品时，就没有必要再区分机械部分和控制器部分了。

那时，机械和电子完全可以“融合”机体，执行结构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。

这种微型化是机电一体化的重要发展方向。

第四章机电一体化技术的应用

、在现代机械制造业中的应用

传统机械制造业是建立在规模经济的基础上，靠企业规模、生产批

量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的有效利用，以低成本获得高质量和高效率，其生产盈利是靠机器取代人力，靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。

先进的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。

现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。

近年来，制造工程领域的新技术相继诞生，如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。

、在饮料行业中的应用

机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。

机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。

不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。

可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量，提高其国内、国际竞争力。

、在钢铁企业中的应用

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。

现场总线技术（FBT）现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。

采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。

交流传动技术随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。

由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。

交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

开放式控制系统“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。

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。

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。

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，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

随着机电一体化技术的发展，各种产品与装置实现了机电一体化，有利实现整体优化，提高产品质量和生产效率，缩短开发新产品的生产准备周期，加速科技成果向商品转化，有利推动传统产业发生深刻变革，同时，随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

第五章机电一体化产品的发展趋势

、智能化

智能化即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。

例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。

随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。

、数字化

微控制器和接口技术的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、通用性、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控制操作、诊断和修复。

、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、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。

如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。

这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模