機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)論文.doc

河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文（此處寫論文題目）院 系： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 2012 年 月 日目次頁編排式樣（正文編排格式從目次頁）目錄 （三號黑體）摘要（四號黑體） 機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，英語稱為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。機(jī)電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志機(jī)械設(shè)計的副刊上，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的概念被我們廣泛接受和普遍應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展?，F(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門技術(shù)，他的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。第一章 （簡介） 1.1 定義 機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息機(jī)電一體化技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。是現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說都是機(jī)電一體化的設(shè)備。 中國機(jī)電設(shè)計邁入PLM全新階段，正挑戰(zhàn)著了前所未有的，不可預(yù)測的難題，一個個久戰(zhàn)沙場經(jīng)久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環(huán)，唯有CAMEL VIEW 能夠勝任軍統(tǒng)三國，光復(fù)舊業(yè)的重任，此時數(shù)系科技與德國iXtronics GmbH公司攜手共同開拓機(jī)電設(shè)計領(lǐng)域的新篇章，CAMEL VIEW 作為機(jī)電一體化設(shè)計系統(tǒng)，從產(chǎn)品的概念設(shè)計到產(chǎn)品性能的測試、驗證、通過都是一體化的，流程化的、規(guī)范化的，在滿足用戶設(shè)計的前提下，數(shù)值實驗的仿真與結(jié)果的驗證無不精確化，支持復(fù)雜環(huán)境下多工況，多耦合場設(shè)計。 1.2 介紹研究將電子器件的信息處理和控制功能附加或融合在機(jī)械 裝置中的一種復(fù)合化技術(shù)。俗稱機(jī)電一體化。機(jī)械電子學(xué) (mechatronics）是由機(jī)械學(xué)(mechanics）和電子學(xué) (electronics）兩個詞結(jié)合而成的新詞。其全稱為機(jī)械電子工程學(xué)，英語為mechanical and electronical engineering。機(jī)械電子學(xué)主要研究目的是把機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)地結(jié)合為一體，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)化。機(jī)械電子學(xué)可以充分發(fā)揮機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各自的長處和特點，促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代。機(jī)械電子學(xué)系統(tǒng)主要由機(jī)械主體、傳感器、信息處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。較高級的系統(tǒng)不但有硬件，而且還有相應(yīng)的軟件，利用軟件技術(shù)可以實現(xiàn)硬件難以實現(xiàn)的功能，使機(jī)械系統(tǒng)增加柔性。典型的機(jī)械電子系統(tǒng)有數(shù)控機(jī)床、加工中心、工業(yè)機(jī)器人等。機(jī)械電子學(xué)技術(shù)除用于單個機(jī)器、設(shè)備或一般的生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)改造之外，還用于柔性制造系統(tǒng)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)、工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化等方面。第二章 （具體內(nèi)容）2.1 應(yīng)用到的各項技術(shù) 2.1.1 機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機(jī)電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝應(yīng)借助于計算機(jī)輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機(jī)械制造技術(shù)。2.1.2 計算機(jī)與信息技術(shù) 其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機(jī)信息處理技術(shù)。2.1.3 系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。2.1.4 自動控制技術(shù)其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。2.1.5 傳感檢測技術(shù)傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。2.1.6 伺服傳動技術(shù) 包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機(jī)械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。 2.2 階段2.2.1 模型階段 模型階段，所有的系統(tǒng)組件都能夠被最優(yōu)化； 在仿真計算的幫助下，可以測試和分析這些組件的適用性；監(jiān)測響應(yīng)頻率； 對模型進(jìn)行分析。此外，還能夠生成一個物理/拓?fù)湎到y(tǒng)模型，包括機(jī)械、液壓和控制導(dǎo)向組件。有必要有一個模型工具，這個工具支持機(jī)電一體化系統(tǒng)的物理模型，即當(dāng)有實物和節(jié)點時，這些模型能夠以1：1來測試，并且原型設(shè)計研究階段可以在嚴(yán)酷的實時條件下進(jìn)行。2.2.2 測試階段在系統(tǒng)運行完模型階段之后，所產(chǎn)生的具體的性能數(shù)據(jù)可以通過試驗臺驗證。這樣就就可以測試和檢驗該系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)波動的魯棒性，功率儲備及連續(xù)運行的特征。這樣做的話，用戶可以進(jìn)行測試或者使用CAMeL-View TestRig進(jìn)行硬件在回路（的測試）。要進(jìn)行硬件在回路測試，相關(guān)裝置的物理特性需要詳細(xì)確認(rèn)，這些裝置必須是建立在測試平臺的基礎(chǔ)之上。識別經(jīng)過測試平臺上測試過的組件，容許這些組件在模型中被識別，并確保整個以系統(tǒng)為基礎(chǔ)的仿真分析布局。2.2.3 原型階段 成功的測試之后，就會建立一個原型。這里要特別關(guān)注的是模型特性，這些特性特指通過特別費力的仿真所決定的特性，比如組件損耗（性能）。這些數(shù)據(jù)結(jié)果，為模型基礎(chǔ)性分析提供服務(wù)，同時為進(jìn)一步研發(fā)提供知識基礎(chǔ)。 2.3 組成要素與四大原則2.3.1 五大組成要素 一個機(jī)電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、職能組成要素五大組成要素有機(jī)結(jié)合而成。機(jī)械本體（結(jié)構(gòu)組成要素）是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等。動力驅(qū)動部分（動力組成要素）依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。測試傳感部分（感知組成要素）對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息?？刂萍靶畔⑻幚聿糠郑毮芙M成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)（運動組成要素）；根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能。 機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由機(jī)械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執(zhí)行器和動力源5個組成部分構(gòu)成。2.3.2 四大原則 構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。接口耦合：兩個需要進(jìn)行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳遞和交換，必須通過接口耦合來實現(xiàn)。而兩個信號強(qiáng)弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準(zhǔn)確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進(jìn)行交換與傳遞。 能量轉(zhuǎn)換： 兩個需要進(jìn)行傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和交流，必須進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器，驅(qū)動器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。 信息控制：在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達(dá)到信息控制的目的。對于智能化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識獲得、推理機(jī)制以及自學(xué)習(xí)功能等知識驅(qū)動功能。 運動傳遞：運動傳遞使構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。2.3.3 自動化技術(shù)所謂自動化技術(shù)，是指人類利用各種技術(shù)手段和方法來代替人去完成各種測試、分析、判斷和控制工作，以現(xiàn)實預(yù)期的目標(biāo)、功能。一個自動化系統(tǒng)通常由多個環(huán)節(jié)要素組成，以完成信息的獲取、信息的傳遞、信息的轉(zhuǎn)換、信息的處理及信息的執(zhí)行等功能，最后實現(xiàn)自動運行目標(biāo)。第三章 （就業(yè)前景） 3.1 機(jī)電一體專業(yè)就業(yè)方向 1、從事機(jī)電一體化液體灌裝生產(chǎn)線及商品包裝自動化機(jī)械運行、維護(hù)、管理、技術(shù)改造等工作的機(jī)電一體化高等技術(shù)應(yīng)用性專門人才. 可在大型啤酒、飲料、食品及商品包裝生產(chǎn)企業(yè)從事現(xiàn)代化自動機(jī)與生產(chǎn)線的維護(hù)和管理工作，也可在相關(guān)的自動機(jī)與生產(chǎn)線的生產(chǎn)廠家或設(shè)計部門、營銷單位從事技術(shù)工作. 2、機(jī)電一體化專業(yè)（計算機(jī)輔助設(shè)計與制造方向 ) 從事機(jī)電產(chǎn)品的計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）與計算機(jī)輔助制造（CAM），并熟練使用和維修數(shù)控加工設(shè)備的機(jī)電一體化高等技術(shù)應(yīng)用性專門人才. 可在模具設(shè)計也制造、機(jī)械加工、塑料、五金、電子產(chǎn)品、計算機(jī)生產(chǎn)等企業(yè)從事數(shù)控機(jī)床的加工工藝設(shè)計編程，數(shù)控機(jī)床的調(diào)試、維護(hù)及加工操作，從事生產(chǎn)和技術(shù)管理工作，也可以從事國內(nèi)外數(shù)控設(shè)備的營銷工作. 3、機(jī)電一體化專業(yè)（模具CAD/CAM方向） 從事利用計算機(jī)技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)對模具進(jìn)行設(shè)計和制造等工作的機(jī)電一體化高等技術(shù)應(yīng)用性專門人才. 可在模具、機(jī)械、五金、塑料、家電等生產(chǎn)企業(yè)從事模具計算機(jī)輔助設(shè)計與制造等方面的技術(shù)工作，也可在企事業(yè)單位從事與本專業(yè)有關(guān)的經(jīng)營、管理工作. 4、機(jī)電一體化專業(yè)（機(jī)電CAD技術(shù)方向） 在機(jī)電一體化產(chǎn)品、設(shè)備的設(shè)計、制造、維修、管理、技術(shù)改造與服務(wù)過程中專門從事用電腦繪圖設(shè)計、信息處理和資料管理的高等技術(shù)應(yīng)用性專門人才. 可在機(jī)械設(shè)計、制造與裝備行業(yè)、模具制造業(yè)，輕工、家用電器、電子制造業(yè)從事設(shè)計、制造、技術(shù)改造、產(chǎn)品營銷、設(shè)備管理與維護(hù)等工作. 3.2 機(jī)電一體專業(yè)就業(yè)前景 有關(guān)研究報告顯示“機(jī)電一體化”一詞最早是日本提出的，在上世紀(jì)80年代初，日本名古屋大學(xué)最早設(shè)置了機(jī)電一體化專業(yè).如今已改稱為“機(jī)械電子工程”專業(yè)；在高職高專則仍延用機(jī)電一體化專業(yè)名稱. 機(jī)電一體化專業(yè)是精密機(jī)械-電子技術(shù)（含電力電子）-計算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，屬高新技術(shù)，也是當(dāng)前發(fā)展最快的技術(shù)之一，它是先進(jìn)制造技術(shù)的主要組成部分.它的發(fā)展推動了當(dāng)前制造技術(shù)的迅速更新?lián)Q代，是產(chǎn)品向高、精、快迅速邁進(jìn)，使勞動生產(chǎn)率迅速提高.由于中國逐漸成為世界制造業(yè)基地加上傳統(tǒng)企業(yè)面臨大規(guī)模的技術(shù)改造與設(shè)備更新，國內(nèi)急需大量先進(jìn)制造技術(shù)專業(yè)人才.因此該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)前景很好，而且待遇也高.畢業(yè)生主要在各行政、企業(yè)、事業(yè)單位從事機(jī)械、電氣工程、常用電器的維修、安裝與調(diào)試以及技術(shù)管理等工作. 機(jī)電一體化專業(yè)就業(yè)前景到底怎樣呢?市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化專業(yè)是一個寬口徑專業(yè)，適應(yīng)范圍很廣，學(xué)生在校期間除學(xué)習(xí)各種機(jī)械、電工電子、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、檢測傳感等理論知識外，還將參加各種技能培訓(xùn)和國家職業(yè)資格證書考試，充分體現(xiàn)重視技能培養(yǎng)的特點.學(xué)生畢業(yè)后主要面向珠江三角洲各企業(yè)、公司，從事加工制造業(yè)，家電生產(chǎn)和售后服務(wù)，數(shù)控加工機(jī)床設(shè)備使用維護(hù)，物業(yè)自動化管理系統(tǒng)，機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、改造、技術(shù)支持，以及機(jī)電設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)、銷售、經(jīng)營管理等等。結(jié)論與展望（發(fā)展方向） 機(jī)電一體化向智能化方向邁進(jìn).20世紀(jì)90年代后期，各主要發(fā)達(dá)國家開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支；另一方面，對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地，也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。 關(guān)注六個發(fā)展方向： 機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。未來機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向有： 1智能化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化建設(shè)者的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)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(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)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(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而必要的。 2模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)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(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，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(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化企業(yè)帶來美好的前程。 3網(wǎng)絡(luò)化。20世紀(jì)90年代，計算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)（home net）將各種家用電器連接成以計算機(jī)為中心的計算機(jī)集成家電系統(tǒng)（computer integrated appliance system，CIAS），使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 4微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化