机电一体化技术的应用与发展机械系毕业论文

1四川农业大学网络教育毕业实习报告专业 机电一体化技术学号 W88c715230059姓名 杨向东成绩 初审意见初审老师签名：评审意见评审老师签名：备注2机电一体化技术的应用与发展专业：机电一体化技术 学号：W88c715230059 姓名：杨向东【摘 要】随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以及微 电子技术信息技术的迅速发展，机电一体化技术的应用也越来越广泛。机电一体化技术是跨学科技术，其发展趋势是光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型化。其产品功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。【关键词】 机电一体化技术；发展趋势；产品功能；协调和综合绪论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。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1、机电一体化技术的应用31、1 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。1、2 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、国际竞争能力。1、3 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，4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。2、 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：2、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（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。2、2 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。52、3 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。2、4 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。2、5 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。3、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。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 30004000r/min 提高到 800010000r/min；铣床和加工中心主轴转速由 40008000r/min 提高到 1200040000r/min 以上；快速移动速度由过去的 1020m/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 1.5G2G，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。高精度化。数控机床的定位精度已由一般的 0.010.02mm 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 0.0050.01um；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6以达到 1u 的圆度，插补前多程序预读，大大提高了插补质量，并可进行自动拐角处理等。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。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。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。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：200080000 瓶/h 的啤酒自动生产线瓶/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在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。结论机电一体化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。21 世纪,机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面均可带来显著的经济效益和社会效益。机电一体化的出现不是孤立的,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。随着科学技术的发展,7各种技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。纵观全文，机电一体化技术今后主要向 5 个方向发展:光机电一体化方向 、智能化、柔性化、仿生物系统化、微型化。在这实习的几个月中，我看到了许多自身的缺点，许多不足。更加全面的认识到了自己的不足。通过自己亲身实践，探索，学到了许多有用的知识，改正了自己的缺点，从而更加完善了自己。在工作中，我主要有几方面体会：1.团队之间的合作是能否完成好工作的重要保障。在工作中，搞好人际关系是非常重要的。在遇到困难的时候，朋友的帮助能让解决困难变得更容易。人多力量大，就是这个道理。2.只有真正去实践过，才会更加深刻的理解，认识到自己的不足。才能够更好的理解知识。3.在这几个月中，我充分认识到，我国现在的技术还不够先进，许多产品，技术都要靠进口。这样就使我们许多地方都受到制约，不能得到更多的利益。所以，作为一名中国人，在我们毕业踏入岗位的时候，必须以报效祖国为目标，努力奋斗。参考文献1.戴勇高职机电一体化技术专业课程开发M北京：机械工业出版社，20042.顾京现代机床设备M北京：化学工业出版社，20013.袁中凡.机电一体化技术M.北京:电子工业出版社.2006.4.芮延年.机电一体化系统设计M.北京:机械工业出版社.2004.5.李运华. 机电控制M. 北京航空航天大学出版社,2003.6.王中杰,余章雄,柴天佑. 智能控制综述J. 基础自动化,2006(6).7.章浩. 机电一体化技术的发展与应用J. 农机化研究,2006(7).8.袁中凡.机电一体化技术.电子工业出版社.2004.9.郑链.信息识别技术.机械工业出版社.2006.致谢8时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!在这里，首先感谢指导老师。本论文是在老师的亲切关怀与悉心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成，老师始终都给予了细心的指导和不懈的支持。此外，论文最终得以完成，也是与许多同学对我的帮助分不开的。他们为我论文的选题和内容上面提供了许多意见和建议，在此由衷的感谢他们。在学校的两年半年生活中，我学到了很多很多。虽然马上就要离开了，但是母校在我心中是永远不会忘记的。母校是一支永远的乐曲，我们是她一个放飞的