2015届机械工程与自动化专业毕业生论文

2015届机械工程与自动化专业毕业生论文(设计)课题名称：浅析机电一体化技术的现状及其发展趋势学生姓名：仝新闻指导教师：王海彦江南大学网络教育学院2014 年8月目录浅谈国内机电一体化的现状和发展趋势 -------------------------- 2 一摘要 ---------------------------------------------------- 2 二机电一体化概述1 机电一体化的定义 -------------------------------------- 22 机电一体化的特点 -------------------------------------- 2三机电一体化的发展状况1 国内发展概况 ------------------------------------------ 32 国外发展概况 ------------------------------------------ 4 2.1 第一阶段 ------------------------------------------- 42.2 第二阶段 ------------------------------------------- 4 2.3 第三阶段 -------------------------------------------- 4 四机电一体化的发展趋势1 智能化 ------------------------------------------------- 52 模块化 ------------------------------------------------- 53 网络化 ------------------------------------------------- 54 微型化 ------------------------------------------------- 55 环保化 ------------------------------------------------- 66 系统化 ------------------------------------------------- 6 五新兴机电一体化的发展与应用1 数控技术方面 ------------------------------------------ 62 计算机集成制造系统方面 -------------------------------- 73 工业机器人方面 ---------------------------------------- 8 六结论 ------------------------------------------------- 9 七谢辞 ------------------------------------------------- 10 八参考文献 ----------------------------------------------- 11浅谈国内机电一体化的现状和发展趋势------机电一体化是机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉融合,它的发展和进步依赖于也促进相关技术的发展和进步。

也是现代科学技术发展的必然结果。

现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。

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。

因此，对机电一体化的现状及未来发展趋势加以研究能更好的了解现阶段我们对机械和电器融为一体的概况，并了解我们现在还要解决哪些难题，要去向什么方向去努力发展，怎样能让我国机电一体化能和国际接轨能超越像日本或欧美发达国家的水平。

一、摘要我国的工业化发展速度越来越快,以及信息时代各种信息产业的迅速发展导致了目前的电子技术，计算机技术，包括自动化技术都和机电技术相互融合相互叠加，并且形成了目前的机电一体化技术。

由于机电一体化技术的先进性，采用这种技术生产出来的产品具有更高的性能和更可靠的质量，目前已经得到了迅速的发展。

而以机电一体化技术制造的产品也应用到我们生活的每一个角落。

在给我们的生活带来便利的同时也充分享受着高科技技术的智能化。

机电一体化技术对我国的机械自动化的发展有极大的促进作用，本文主要从机电一体化的发展现状入手，来详细分析一下未来机电一体化技术的发展趋势。

二、机电一体化概述1 、机电一体化的定义机电一体化技术是指将光学、机械学、电子学、信息处理和控制及专用软件等当代各种新技术进行综合集成的一种群体技术。

机电一体化系统主要有五个组成部分:动力、机构、执行器、计算机和传感器,组成一个功能完善的柔性自动化系统,其中计算机、传感器和计算机软件是机电一体化技术的重要组成要素。

2、机电一体化技术特点：机电一体化技术与传统的机械结构相比，可以简化结构、提高精度、增强功能、提高稳定性和使用寿命，具体分析如下。

2.1 结构简化，操作方便机电一体化技术改变以往靠机械传动链连接的各个相关动作部分，改用几台电机分别驱动，或用电力电子器件，或用电子电控装置进行相关动作的控制来实现，使得机械结构大大简化，甚至使有些机械结构“脱胎换骨”，产生了质的变化。

机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节拍频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，能够灵活方便地按需控制和改变生产操作程序。

任何一台机电一体化装置或系统各个相关传动机构的动作及功能协调关系，可由预设的程序一步一步地由电子控制系统指挥，如数控机床、柔性加工系统（FMS）等。

有些机电一体化装置，可实现操作全自动化，如工业机器人、印制电路板数控高速钻床等。

有些更高级的机电一体化系统，还可通过被控对象的数学模型以及根据任何时刻外界各种参数的变化情况，随机自寻最佳工作程序、动作程度和快慢以及协调关系，以实现最优化工作及最佳操作，例如微机控制的热连轧机钢板测厚自控系统、电梯群控系统，智能机器人等。

2.2 精度提高，功能增强机电一体化技术由于采用了电力电子技术，反馈控制水平的提高并能进行高速处理，可通过电子自动控制系统精确地按预设量使相应机构动作，因各种干扰因素造成的误差，又可通过自控系统自行诊断、校正、补偿去达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。

因而机电一体化产品应用领域宽，适用面广，易于满足各种需要。

电子技术的引入，使产品面貌发生巨大变化，电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示，打印工作结果等等。

2.3 可靠性、稳定性和使用寿命大大提高传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，而发出由于可动摩擦、撞击、振动等引起的噪声，这显然影响装置的寿命、稳定性和可靠性。

而机电一体化技术的应用，可以利用激光加工、激光检测、激光清洗和激光成型，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少。

因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

有些机电一体化产品甚至做到不需维修或者具有自诊断功能。

三机电一体化的发展状况1 、国内发展概况我国从20世纪80年代初开始进行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其列为“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。

虽然目前国内机电一体化技术与日本、欧美等先进国家相比仍有一定差距[6]，但随着新技术革命的迅猛发展，我国加大了机电一体化技术的研究力度，并将其确定为国家高技术重点研究领域，给予优先支持，并取得了一定的成绩。

（1）数控技术方面。

我国数控技术起步于1958年，在“九五”末期, 国产数控机床的国内市场占有率达50%, 配国产数控系统(普及型)也达到了10%。

纵观我国数控技术近50年的发展历程, 特别是经过4个5年计划的攻关, 总体来看取得了很好成绩。

目前, 已具有年产数控系统3000多套、主轴与进给装置5000多套的生产能力。

近十年来, 普通级数控机床的加工精度已由10μm 提高到5μm, 精密级加工中心则从3～5μm, 提高到1～1.5μm, 并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)[7]。

（2）工业机器人方面。

我国1986年将机器人的研究开发列入国家科技计划, 现已掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统和软件编程技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人的关键元器件,并进入实用化阶段，开发出弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、注塑、冲压及能前后行走、爬墙、水下作业的多种机器人[8]。

目前，国内相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化制造技术，解决了工业机器人控制、驱动系统的设计技术，机器人软件的设计和编程等关键技术，还掌握弧焊、点焊及大型机器人自动生产线（工作站）与周边配套设备的开发和制备技术。

现在，我国从事机器人研发的单位有200多家，专门从事机器人产业开发的企业有50家以上，中国市场上总共拥有近万台工业机器人，其中完全国产的工业机器人（行业内规模比较大的前三家工业机器人企业）行业集中度占30%左右。

（3）计算机集成制造系统方面。

我国经过多年的理论和技术准备,CIMS已经有了较快发展。

目前,已在清华大学建成国家CIMS工程研究中心,在著名高校和研究单位建立了7个CIMS单元技术实验室和8个CIMS培训中心[9]。

2000年,全国已有20多个省市、10多个行业、200多家不同规模和类型的企业通过实施CIMS应用示范工程, 取得了巨大的经济效益。

当前, CIMS的进一步试点推广应用已经扩展到机械、电子、航空、航天、轻工、纺织、冶金、石油化工等诸多领域, 正得到各行各业越来越多的关注和投入。

2 国外发展概况机电一体化的发展大体可以分为三个阶段。

2.1 第一阶段第一阶段（又称初级阶段）是 20 世纪 60 年代以前，这一时期人们不自觉地利用电子技术并使之得到比较广泛的承认，1989年在日本东京召开的第一届国际先进机电一体化学术会议，是机电一体化向纵深发展的标志，各国政府也开始有计划地推动和发展机电一体化技术和产品。

2.2 第二阶段第二阶段，机电一体化技术和产品得到了极大发展。

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。

美国商务部曾发表过一份关于日本机电一体化的研究报告，对日美两国机电一体化技术的基础研究、超前开发与形成产品等三方面进行了比较，结论是除机器视觉与软件外，日本的基础研究与美国是可以比拟的。