机电一体化发展前景毕业论文1.doc
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1、 陕西科技学院本科生毕业论文(设计)机电一体化发展前景 学 院: 陕西科技学院 专 业: 机电一体化 班 级: 201310 学生姓名: 指导老师: 完成日期: 2014.09.30 本科论文原创性申明本人郑重申明:所呈交的论文(设计)是本人在指导老师的指导下独立进行研究,所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文(设计)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名(手写): 签字日期: 年 月 日 本科论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关
2、保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名(手写): 指导老师签名(手写): 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日摘 要在机械工程领域,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。现代科学技术的迅速发展推动了
3、不同学科的交叉和渗透,使得机电一体化技术的应用也越来越广泛。机电一体化技术是一门跨学科的技术,其发展趋势是智能化和自动化。它的产品在家用电器和其他行业中得到了应用,其功能是通过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;智能化;自动化;产品AbstractIn the field of mechanical engineering, electromechanical integration, due to rapid development of microelectronics and computer technology and penetration to the ma
4、chinery industry formed by mechanical industry, the technical structure, product mechanism, function and composition, production method and the management system has undergone tremendous changes, industrial production by the electric machinery into a development order for the characteristics of elec
5、tromechanical integration.The rapid development of modern science and technology promoted the cross and penetration of different disciplines, which makes the application of mechatronics technology is more and more widely. Electromechanical integration technology is an interdisciplinary technology, i
6、ts development trend is intelligent and automation. Its products have been applied in household appliances and other industries, its function is through the coordinated and integrated to achieve together.Key Words: Electromechanical integration technology; development trend; intelligent; automation;
7、 product 目 录第1章 引 言1第2章 机电一体化基本情况介绍 22.1机电一体化的来源22.2机电一体化的概念22.3机电一体化的发展历程2第3章 机电一体化的发展趋势 43.1机电一体化的现状43.2机电一体化技术的发展趋势43.3机电一体化典型产品的发展趋势63.3.1 数控机床63.3.2 自动机与自动生产线63.4机电一体化的发展前景7第4章 我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 84.1我国“机电一体化”工作面临的形势84.2我国“机电一体化”工作的任务8第5章 发展机电一体化的对策 95.1加强统筹安排,协调发展计划95.2强化行业管理,发挥“协会”作用95.3优化发展
8、环境、增大支持力度95.4突出发展重点,兼顾“两个层次”10第6章 结束语11参考文献12致谢13第1章 引言机电一体化技术是微电子技术向机械传统工业渗透逐渐形成的一个新的概念和新的领域的发展趋势和空间。这一概念最是在日本企业界1970年提出来的,当时为了社会发展的需要,我们给他们取名为Mechatronics。Mechantronics(机电一体化) 一词是取Mechanics(机械学)的前半部和Electronics(电子工业)的后半部拼合而成的,起源于日本,表示机械学与电子学两种学科的综合。这一技术的提出预示着未来电子技术与机械技术相结合的发展历程。随着计算机的广泛运用与发展,机电一体化
9、的未来发展空间越来广阔;这正预示着向这方面的快速发展,使其能涉及更大的领域和更多种类的产品,而且还会持续增长。它主要应用于机械技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电子技术及软件编程技术方面及它们的综合运用。根据传统的理论为出发点,又以智力、动力、运动等组成作为发展基础,对各组成部分及其间的信息的处理,能量变换进行研究,使得整个系统能够有机的结合和综合运用,并在系统程序和电子技术方面可以有序的进行信息控制和高效率的处理,实现自动化与智能化的控制。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
10、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。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。第2章 机电一体化基本情况介绍2.1 机电一体化的来源机电一体化是日本企业界在20世纪末被提出的一种新的技术概念,它的主要组成板块是机械技术和电子技术这两大板块。它们的有机结合得到了
11、我国乃至世界各国的认可和高度赞扬和承认,在现在的工程技术领域中,我们习惯了把它叫着机电一体化技术。随着科学技术的发展,机电一体化技术运用的领域也十分广阔,它涵盖了技术和产品这两个大的方面。它的概念提出预示着现代机械技术的新的设计思想和创新方法。2.2 机电一体化的概念机电一体化又称机械电子学,它最早出现在日本杂志机械设计的副刊上。机电一体化技术的运用领域十分宽广,主要是在信息技术、微电子技术向我们现在很需要发展的机械工业领域中的渗透和高速发展。它是想在机构的主要功能和动力功能等技术上引进电子技术,实现机械电子技术的深度结合运用。 它发展的主要领域是系统的自动化和智能化两大方面,它是基于自动化技
12、术、计算机技术、传感器技术等有机的融合和处理后的一种综合型的技术。主要截取那些技术的优点将其综合在一个技术上,形成的一种高端技术,同时还被赋予了很多心的功能。这意味著将来在机械方面的发展将会成为最有价值的工程技术。2.3 机电一体化的发展历程 机电一体化机”这一名词是日本安川电机公司在上世纪60年代末最先创用的。当时,人们一直把它看着是机械和电子的结合体。根据它的不断发展,机电一体化大致可以分为以下几个阶段来作简单的介绍其发展。 第一阶段为20世纪60年代以前。这一阶段也称为初级阶段,由于当时电子技术发展尚未达到一定的水平,机械技术和电子技术的结合还不可能达到广泛和深入的发展,已经开发的产品也
13、无法大量推广。这一时期主要的产品还是数控机床,由于技术和价格的原因,供给使用的领域也很狭窄,仅限于航天领域。 第二阶段是在20世纪70到80年代。这个时期称为蓬勃发展阶段,计算机技术、控制技术。通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模和超大规模的集成电路以及微型计算机的迅速发展,为机电一体化的将来发展提供了充分的物质基础。目前,日本和美国在机电一体化产品开发和应用方面处于世界领先地位,他们都将智能传感器、计算机芯片制造技术、具有触觉和人机对话功能的人工智能工业机器人、柔性制造系统等列为高技术领域的重大研究课题,并投入大量资金支持发展相关技术。 这一时期的特点是机电一体化的产品得
14、到极大发展,各国都已经开始对机电一体化技术和产品有了极大的关注和支持。 第三阶段是20世纪90年代后期。一开始就有了机电一体化技术向智能化方向发展的新阶段,机电一体化变得呈现深入发展。一方面,光学的、通信技术的进入了机电一体化,微细加工技术也在这一方面得到了相应的发展,出现了光电一体化和微电一体化等新的大分支;另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入的研究。同时,由于人工机能的技术,神经网络技术和光纤技术等领域取得巨大进步,这些研究将促使机电一体化进一步建立完善的基础和逐步形成完整的科学体系。所以机电一体化技术的发展道路显得更加广阔了。 早
15、在1958年我国就开始研究数控机床,于1966年研制成功晶体管数控系统,并生产出了数控切割机、数控铣床等产品,但是受当时国内条件的限制,机电一体化在国内并没有发展起来。 直到20世纪80 年代初我国才开始系统的从事机电一体化的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列入“863计划”。在制定“九五”规划和2010 年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作, 取得了一定成果, 但与日本等先进国家相比仍有相当差距。第3章 机电一体化的发展趋势随着机电一体化技术的更深层次的革新
16、与发展,它现在已经到达了跨学科的技术水平上了,它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等多方面技术的有机整理和融合、相互渗透的效果,就其发展形式而言,已经是很迅猛了。3.1 机电一体化的发展现状当今世界工业国家数控机床拥有量就直接反映了这个国家的经济实力。就目前我国而言,我们是拥有机床最多的国家,大约有300万台,但是我国的机床数控化的占有率就只有1.9%左右,然而西方工业国家一般的都能达到20%,这就可以知道我们国家和别个国家在智能化上的差距是多么的巨大的。对于这样的问题,我国已经采取了相应的措施来改善现有的问题,希望能够重点支持数控系统、设备和技术方面的一系列问题的解决,使其能够有更多
17、种类产品出现的繁荣景象。但是在信息化和工业化的关系上,我国对于机电一体化技术有两种极端的观点 : 一种观点认为:我国的工业化水平相对其他国家来说不是很高,离开了工业基础谈这种问题只能是空中楼阁,信息化这种新经济现象是发达国家的事。由于我国工业化的完成率很低,所以我们必须坚守传统产业,把注意力放在工业化上。 另一种观点认为:信息化与工业化没有必然联系。我们必须紧跟时代步伐,放弃夕阳工业,大力发展信息产业这种朝阳产业。这种观点是“放弃跨越论”,即放弃传统产业,在信息产业领域实现全方位的跨越。3.2 机电一体化技术的发展趋势 20世纪90年代后期,各发达国家开始了向智能化方向发展机电一体化技术这方面
18、迈进。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化行业,微细加工技术也在其中有了更深层次的发展,于是出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支;另一方面,对机电一体化系统的分析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。从现在来看未来的机电一体化技术的发展方向大致有以下几个方面: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
19、决策能力,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。目前, 专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法, 是机电一体化产品(系统) 实现智能化的4种主要技术,它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化程度的不断提高, 将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动, 并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策 。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。 集成模块化:集成模块化也是机电
20、一体化产品的一个发展趋势, 也是一项重要而又艰巨的任务。简单的来说就是将各种接口或单元标准化,有点像机械咀的标准件,由于机电一体化产品种类和生产厂家都比较多,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块化单元迅速开发出新的产品。从而避免利益的冲突,并能使之标准化、系列化。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,这样更利于制定标准,以便各部件、单元的匹配和
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