机电工程机电一体化毕业论文.doc
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1、北京科技大学远程与成人教育学院毕业作业题 目: 浅谈机电一体化技术 的应用和发展 学习中心: 专 业: 机电工程 年 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 年 月 日 北京科技大学远程与成人教育学院毕业作业任务书 学习中心 专业 年级 同学(学号 ): 经研究决定,你的毕业作业题目为: 浅谈机电一体化技术的应用和发展 指导教师为: 请你于 年 月 日 年 月 日期间完成。指导教师:(签字) 年 月 日学 生:(签字) 年 月 日北京科技大学远程与成人教育学院毕业作业指导教师评语学习中心 专业 年级 学号 学生 : 毕业作业题目 浅谈机电一体化技术的应用和发展 指导教师评分参考标准序号项 目满分
2、1选题合适202观点明确、正确303材料丰富、翔实254逻辑严密、结构严谨155语言文字流畅、优美10合 计100评分:评语: 指导教师(签字): 年 月 日附件:表5.1北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)工作安排表5.2北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)指导教师一览表表5.3北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)题目汇总表表5.4北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)指导记录表5.5北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)工作总结表5.1 北京科技大学远程与成人教育学院 学年第 学期毕业设计(论文)工作安排学习中心名称(盖章):上报日期:学习中心
3、主任签字:1、时间安排:(1)9月2630日,选聘指导教师。(2)10月1016日,选题。(3)10月17日11月13日,上报表5.15.3,经学院批准后,下达任务书,开始调查研究,做毕业大作业,指导老师进行指导批阅并评定成绩。2、指导教师选聘情况3、立题、选题原则、组织方式4、下达任务书方式5、开题报告组织方式、具体要求6、指导教师工作细则7、毕业设计(论文)评阅的组织与具体要求8、答辩安排(人员保障及具体时间安排)9、毕业工作质量保障具体措施10、必要说明表5.2 北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)指导教师一览表学习中心: 学年第 学期 填表人: 填表日期: 指导教师姓名职称学
4、历学位工作单位及职务指导学生情况专业层次人数表5.3 北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)题目汇总表学习中心: 专业批次: 填表人: 填表日期: 学生姓名设计(论文)题目指导教师姓名是否来自实践表5.4 北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)指导记录指导教师:学生姓名专业批次指导日期指导内容学生签字待添加的隐藏文字内容2学习中心负责人(签字): 日期:表5.5 北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计(论文)工作总结学习中心名称(盖章):上报日期:学习中心主任签字:总体工作安排:教师指导情况总结:学生毕业设计(论文)情况总结:答辩情况总结:收获与体会:存在问题和不足,改进措施:
5、意见和建议:浅谈机电一体化技术的应用和发展摘要:机电一体化是一种复合技术,是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物,是机电工业发展的必然趋势。机电一体化技术是集计算机、机械、电子、信息、光学、控制等多学科的交叉综合的一项技术,简要探索讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用,并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。 关键词:机电一体化;技术;模块化;智能数控;应用目录 第一章 绪论21、概述2第二章 机电一体化技术31、 机电一体化的核心技术32、 机电一体化技术的主要应用领域4第三章 机电一体化技术的发展6第四章 机电一体化技术的应用81、 光机电一体化技术82、
6、机电一体化技术在钢铁企业中的应用10总结 12致谢 13参考文献 14 第一章 绪论一、概述进入80年代以来,关于机电一体化技术的研究和应用已成为全球性的课题,可以说,从军事到经济、从生产到生活、从简单的日用消费品生产到复杂的社会生产和管理系统.机电一体化技术几乎达到无所不在、无孔不入的地步。然而,“什么是机电一体化?”,呼机电一体化技术都包括哪些特征?”,“机电一体化技术在各应用领域中的发展状况如何?”等问题却很难令人回答,这一方面是因为机电一体化技术的研究不断向深度持续发展,所采用的技术手段越来越先进,无法通过定义来界定其发展潜力;另一方面是因为机电一体化技术的应用领域不断向户度持续发展,
7、也无法通过定义来界定其应用范围。第二章 机电一体化技术机电一体化指的是在机械的主功能、动力功能、控制功能和信息功能的基础上引进微电子技术,并且将机械设备和电子设备用软件有机结合而构成的系统的总称,因此,“机电一体化技术”是机械、微电子和信息三项技术相互融合、交叉的产物,是机械技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和系统技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。随着电子技术的迅速发展,微处理器、微型机在各个技术领域已经得到广泛应用,对各个领域的发展起了很大的推动作用,正因电子技术的快速发展,进而带动了机电一体化技术的发展,科技的进步更是依赖于其发展,因此其未
8、来的发展对科技的进步起着至关重要的作用。 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。一、机电一体化的核心技术机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手:1、机械本体技术机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方
9、面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。2、传感技术传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。3、信息处理技术机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处
10、理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。4、驱动技术电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。5、接口技术为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 6、软件技术软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软
11、件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。二、机电一体化技术的主要应用领域1、数控机床数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在:(1)总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。(2) 开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。(3)WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。(4)大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC
12、系统的控制功能。(5)能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。(6)系统的多级网络功能,加强了系统组合及构成复杂加工系统的能力。 (7)以单板、单片机作为控制机,加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装2、计算机集成制造系统(CIMS)CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的
13、优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。2、柔性制造系统(FMS)柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。3、工业机器人第1代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第2代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第3
14、代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第5代计算机关系密切。 第三章 机电一体化技术发展机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合,其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展,其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化1、数字化 微控制器及其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、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界
15、面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 2、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。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔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。 3、模块化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
16、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。 4、 网络化由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品,现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能,利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统,使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处,因此,机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 5、 人性化机电一体化产品的最终使用对象是人,如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要,机电一体化产品除了完善的性能外,还要求在色彩、造型等方面与环境相协调,使用这些产
17、品,对人来说还是一种艺术享受,如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 6、 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然,也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems,简称MEMS)是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针,1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来,国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展,开发出各种MEMS器件和系统,如各种微型传感器(压力传感器、微加速
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