機(jī)電一體化畢業(yè)論文

機(jī)電一體化畢業(yè)論文緒論當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的不停發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同窗科的交叉與滲入，造成了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲入所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)構(gòu)造、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功效與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特性的發(fā)展階段。一、機(jī)電一體化概要機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功效、動(dòng)力功效、信息解決功效和控制功效上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著本身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不僅發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特性可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功效目的和優(yōu)化組織目的，合理配備與布局各功效單元，在多功效、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功效價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功效系統(tǒng)，則成為一種機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡樸組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其重要功效仍然是替代和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功效外，還能賦予許多新的功效，如自動(dòng)檢測、自動(dòng)解決信息、自動(dòng)顯示統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診療與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，含有智能化的特性是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功效上的本質(zhì)區(qū)別。二、機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r機(jī)電一體化的發(fā)展大致能夠分為3個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級(jí)階段。在這一時(shí)期，人們自覺不自覺地運(yùn)用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)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(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對(duì)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了主動(dòng)的作用。那時(shí)研制和開發(fā)從總體上看還處在自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)成一定水平，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和進(jìn)一步發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。20世紀(jì)70~80年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是：①mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大概到20世紀(jì)80年代末期在世界范疇內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)；②機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；③各國均開始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。20世紀(jì)90年代后期，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，機(jī)電一體化進(jìn)入進(jìn)一步發(fā)展時(shí)期。首先，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；另首先對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成辦法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了進(jìn)一步研究。同時(shí)，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)域獲得的巨大進(jìn)步，為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐步形成完整的科學(xué)體系。我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計(jì)劃”中。在制訂“九五”規(guī)劃和發(fā)展綱要時(shí)充足考慮了國際上有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向.三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并增進(jìn)有關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向以下：3.1智能化智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一種重要發(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(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸取人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、含糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)等新思想、新辦法，模擬人類智能，使它含有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目的。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品含有與人完全相似的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微解決器使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低檔智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。3.2模塊化模塊化是一項(xiàng)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)含有原則機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)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(dòng)力單元，含有視覺、圖像解決、識(shí)別和測距等功效的控制單元，以及多個(gè)能完畢典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可運(yùn)用原則單元快速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也能夠擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制訂各項(xiàng)原則，方便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制訂國際或國內(nèi)這方面的原則，但能夠通過組建某些大公司逐步形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的原則化、系列化帶來的好處能夠必定，無論是對(duì)生產(chǎn)原則機(jī)電一體化單元的公司還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的公司，規(guī)?；瘜⒔o機(jī)電一體化公司帶來美妙的前途。3.3網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年代，計(jì)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、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。多個(gè)網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一片，公司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，只要其功效獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)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。現(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(shì)，運(yùn)用家庭網(wǎng)絡(luò)(homenet)將多個(gè)家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人們?cè)诩依锓窒矶鄠€(gè)高技術(shù)帶來的便利與愉快。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。3.4微型化微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超出1cm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面含有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它涉及光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。3.5綠色化工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大變化。首先，物質(zhì)豐富，生活舒適；另首先，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)保和人類健康的規(guī)定，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源運(yùn)用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，含有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化重要是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收運(yùn)用。3.6系統(tǒng)化系統(tǒng)化的體現(xiàn)特性之一就是系統(tǒng)體系構(gòu)造進(jìn)一步采用開放式和模式化的總線構(gòu)造。系統(tǒng)能夠靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)謀求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。體現(xiàn)之二是通信功效的大大加強(qiáng)，普通除RS232外，尚有RS485、DCS人格化。將來的機(jī)電一體化更加重視產(chǎn)品與人的關(guān)系，機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最后使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對(duì)家用機(jī)器人，其高層境界就是人機(jī)一體化。另一層是模仿生物機(jī)理，研制多個(gè)機(jī)電一體花產(chǎn)品。事實(shí)上，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品都是受動(dòng)物的啟發(fā)研制出來的。四、典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機(jī))和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機(jī)電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、含糊控制器、微型電機(jī)、傳感器、專用集成電路、伺服機(jī)構(gòu)等。這些典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場前景分析從略。五、我國發(fā)展“機(jī)電一體化”面臨的形勢(shì)和任務(wù)機(jī)電一體化工作重要涉及兩個(gè)層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提高一步；二是開發(fā)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化機(jī)電產(chǎn)品，增進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。(一)我國“機(jī)電一體化”工作面臨的形勢(shì)我國用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度我國用機(jī)電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。我國用機(jī)電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，故意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的公司還占相稱大的比重。近年來我國的工業(yè)構(gòu)造、產(chǎn)品構(gòu)造即使幾經(jīng)調(diào)節(jié)，但由于多個(gè)因素，成效始終不夠明顯。這里面固然有上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有公司的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出抱負(fù)的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些公司的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。機(jī)電一體化產(chǎn)品功效強(qiáng)、性能好、質(zhì)量高、成本低，且含有柔性，可根據(jù)市場需要和顧客反映時(shí)產(chǎn)品構(gòu)造和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)節(jié)、改革，而不必改換設(shè)備。這是解決機(jī)電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時(shí)，可為傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機(jī)械生產(chǎn)從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)。另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進(jìn)口量都比較大，因此亟需發(fā)展。(二)我國“機(jī)電一體化”工作的任務(wù)我國在機(jī)電一體化方面的任務(wù)能夠概括為兩句話：一句話是廣泛進(jìn)一步地用機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，增進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的更新?lián)Q代?？偟哪康氖窃鲞M(jìn)機(jī)電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為我國產(chǎn)業(yè)構(gòu)造和產(chǎn)品構(gòu)造調(diào)節(jié)作奉獻(xiàn)。總之，機(jī)電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機(jī)電工業(yè)的新鮮血液和源動(dòng)力，又是啟動(dòng)我國機(jī)電行業(yè)產(chǎn)品構(gòu)造、產(chǎn)業(yè)構(gòu)造調(diào)節(jié)大門的鑰匙。六、我國發(fā)展“機(jī)電一體化”的對(duì)策(一)加強(qiáng)統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計(jì)劃現(xiàn)在，我國從事“機(jī)電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位諸多。各自都有一套自己的發(fā)展方略。各單位的計(jì)劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關(guān)計(jì)劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮局限性，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時(shí)缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制訂出統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車!(二)強(qiáng)化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會(huì)”作用現(xiàn)在，我國“機(jī)電一體化”較熱，而按現(xiàn)在的行業(yè)劃分辦法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一種“機(jī)電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)在國家政治體制改革和經(jīng)濟(jì)體制改革的精神，以及機(jī)電一體化行業(yè)特點(diǎn)，我們建議，盡快加強(qiáng)北京機(jī)電一體化協(xié)會(huì)的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能?！皡f(xié)會(huì)”要進(jìn)一步擴(kuò)大領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——理事會(huì)的代表層面和復(fù)蓋面，要加強(qiáng)辦公室、秘書處的建設(shè)；要通過其精明干練的辦事機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)實(shí)體，組織“行業(yè)”發(fā)展計(jì)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點(diǎn)布局的調(diào)節(jié)，進(jìn)行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點(diǎn)工程的試點(diǎn)和有關(guān)項(xiàng)目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作……(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會(huì)上下、公司內(nèi)外都重視、支持“機(jī)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(jī)電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便；盡量為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)公司開綠燈；極力為開發(fā)、生產(chǎn)機(jī)電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)未采用機(jī)電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強(qiáng)制裁減；大力倡導(dǎo)用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，對(duì)有關(guān)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對(duì)有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項(xiàng)目優(yōu)先立項(xiàng)、優(yōu)先支持，對(duì)在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出奉獻(xiàn)的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進(jìn)行表彰獎(jiǎng)勵(lì)等。(四)突出發(fā)展重點(diǎn)，兼顧“兩個(gè)層次”機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財(cái)力、人力和物力是有限的，因此我們?cè)谧C(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個(gè)層次上的工作。第一種層次是“面上”的工作，即用電子信息技