机电一体化毕业论文[1](1)【范本模板】

永嘉广播电视大学
毕业论文姓名：杨红飞学号:
专业：机电一体化
论文题目: 浅谈机电一体化技术及应用研究指导教师：戴凌燕职称：
2012年6月1日
摘要
机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,新时期的机电一体化通过相关计算机通信网络,突破了传统机电一体化技术在时间、地域上的限制，延伸了机电一体化的空间与范围，使得机电一体化成为方便、快捷、安全可靠的工控技术模式.本文从新时期机电一体化发展的外部环境、发展渊源以及机电一体化技术的现状,对新时期机电一体化技术发展趋势进行了展望。

综述了国内外机电一体化技术的现状,分析了机电一体化技术的发展趋势.
关键词：机电一体化；技术；应用
目录
摘要 ............................................................................................................................................................ 目录………………………………………………………………………………………….。

引言。

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第一章机电一体化概要与机电一体化的发展历程............................................................. 第二章机电一体化的核心技术
第三章机电一体化技术发展.................................................................................................
1数字化。

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2智能化。

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3模块化。

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4网络化.。

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5人性化。

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6微型化。

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7集成化。

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8带源化。

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9绿色化。

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第四章机电一体化的现状和发展趋势
1机电一体化技术现状分析
2机械制造技术的特点
3我国机械制造的发展方向
第五章机电一体化技术在钢铁企业中应用
1 智能化控制技术（IC）。

2 交流传动技术。

结束语 ................................................................................................................................. 。

致谢 ........................................................................................................................................ . 参考文献 ............................................................................................................................. 。

引言
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。

“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”，它是取Mechanics（机械学)的前半部分和Electronics（电子学）的后半部分拼合而成。

它是一个新兴的边缘学科，国内外处于发展阶段,代表着机械工业技术革命的前沿方向.机电一体化技术是20世纪60年代以来,在传统的机械技术基础上，随着电子技术、计算机技术,特别是微电子技术和信息技术的迅猛发展而发展起来的一门新技术。

机电一体化技术是以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展,向机械工业领域迅猛渗透,机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术,从系统理论出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础,对各组成要素及其间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术.
第一章机电一体化概要
机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

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。

只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑.这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。

机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力.但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等.即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神,具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

机电一体化的发展历程
1、数控机床的问世，写下了机电一体化历史的第一页；
2、微电子技术为机电一体化带来勃勃生机；
3、可编程序控制、电力电子灯的发展为机电一体化提供了坚强基础；
4、激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化跃上新台阶。

第二章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。

（一）机械技术
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。

（二）传感测技术
传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。

其功能越强，系统的自动化程序就越高.现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。

（三）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。

（四）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。

（五）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。

（六）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。

第三章机电一体化技术发展
“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。

当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。

国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化"更流行使用。

80年代,信息技术崭露头角。

微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。

微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械—电子系统在高度控制、
排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。

信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。

这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要.此外,光学也进入了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域.
进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。

有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展,和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”.虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。

之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪。

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
机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。

模块化技术是这三者的共同技术。

模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度,提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等.融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向,具有高度自主性、良好的协调性和自组织性的特点.总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。

随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子（MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。

利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。

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，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。

4.网络化
网络化20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。

网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等日常生活都带来了巨大的变革。

网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化发展.机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。

由于网络的普及,基于网络的各种远程控制合监视技术方向，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

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
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。

当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了.届时机械和电子完全可以融合，机体、执行机构、传感器、cpu等可集成
在一起，体积很小，并组成一种自律元件。

这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

7。

集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化
与复合,又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。

为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。

首先可将系统分解为若干层次,使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转,然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。

8. 带源化
是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。

由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。

带源化是机电一体化产品的发展方向之一.
9。

绿色化
工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染,于是绿色产品应运而生。

绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、
制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中,对生态环境无危害或危害极。

小资源利用率极高。

机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境报废时能回收利用。

绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式. 综上所述机电一体化是众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。

它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。

大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

第四章机电一体化的现状和发展趋势
1机电一体化技术现状分析
再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物
质流、信机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务
乃至回收息流和能量流的完整的系统工程。

20世纪70年代以前，产品的
技术相对比较简单，一个新产品上市，很快就会有相同功能的产品跟着上市.20世纪80年代以后，随着市场全球化的进一步发展,市场竞争变得越来越激烈. 20世纪90年代初,随着CIMS技术的大力推广应用，包括有CIMS实验工程中心和7个开放实验室的研究环境已建成。

在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略，CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、管理与决策信息系统、质量保证技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展.但因大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统，底层基础自动化还十分薄弱,数控机床由于编程复杂，还没有真正发挥作用。

因此,与工业发达国家相比，我国的制造业仍然存在一个阶段性的整体上的差距。

目前，我国已加入WTO，机械制造业面临着巨大的挑战与新的机遇。

因此，我国机械制造业不能单纯的沿着20世纪凸轮及其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线——刚性自动化发展。

而是要全面拓展,面向五化发展,即全球化、网络化、虚拟化、自动化、绿色化。

机电一体化发展至今已经成为一门自成一体的新型学科, 随着科学技术的不断发展，必将被赋一予新的内容.但其基本特征可概括为机电一体化是从系统的观点出发, 综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、、汁算机技术、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, 并使整个系统最终达到最优化的系统工程技术。

由此而产生的功能系统，就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。

只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。

这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别. 机械工程技术由纯技术发展到机械电气化, 仍属传统机械, 其主要功能依然是代替和放大的体现.但一一机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为个阶段.
世纪年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段, 在这一时期, 人们不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能, 特别是在第二次世界大战期间, 战争极大地刺激了机械产品与电子技术的结合, 这些机电相结合的军用技术，战后转为民用, 对战后经济的恢复起到了积极的作用。

从当时研制和开发的总体上看还处于自发状态。

由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平, 机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广使用。

世纪一年代为第二阶段, 可称为蓬勃发展阶段, 这一时期，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坚实的技术基础。

大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

世纪年代后期, 开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进人深人发展时期。

一方面, 光学、通信技术等进人了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚, 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研究.同时, 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。

这些研究, 将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系.使人们有更好的发展，给人类带来生活的方便。

2机械制造技术的特点
做好基础自动化的工作仍是我国制造企业一项十分紧迫而艰巨的任务。

但加工中心无论是数量还是利用率都很低。

可编程控制器的使用并不普及，工业机器人的应用还很有限.因此，我们要立足于我国的实际情况，在看到国际上制造业发展趋势的同时扎扎实实地做好基础工作。

1。

机械制造技术是一个系统工程
先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。

它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制
造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

2。

机械制造技术是一个综合性技术
先进制造技术应用的目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长。

因此，它并不限于制造过程本身，它涉及产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。

以便提高制造业的综合经济效益和社会效益。

3。

机械制造技术是市场竞争要素的统一体
市场竞争的核心是如何提高生产率.随着市场全球化的进一步发展，20世纪80年代以后，制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。

先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来，使三者达到了统一.
4。

机械制造技术是一个世界性技术
20世纪80年代以来，随着全球市场的形成，发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场，倾销产品,输出资本,使得市场竞争变得越来越激烈，为适应这种激烈的市场竞争,一个国家的先进制造技术应具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。

同时,机械制造技术是面向21世纪的技术,应与现代高新技术相结合,应是有明确范畴的新的技术领域。

3我国机械制造技术的发展方向
先进制造技术是制造技术的最新发展阶段，是由传统的制造技术发展起来的，既保持了过去制造技术中的有效要素，又要不断吸收各种高新技术成果，并渗透到产品生产的所有领域及其全部过程。

20世纪80年代,随着扫描显微镜的发明和使用，人类认识世界和改造世界的能力进入纳米尺度,纳米技术是指实现纳米级精度，是一种在纳米尺度上研究原子和分子结构，物质特性及相互作用与运动,并运用这种技术为人类服务的高新技术，纳米技术对制造业产生了很大的影响，其应用范围将非常广泛,包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米装配技术和纳米测量技术等。

超精密加工的加工精度在2000年已达到纳米级，在21世纪。