毕业论文-机电一体化技术的发展历程及其趋势

XXXXXX学院毕业论文（设计）题目机电一体化技术的发展历程及其趋势学生XXXXXX学号XXXXXX专业班级对口机电班系院名称工业工程系指导教师二○○九年六月二十日毕业设计开题报告姓名XXXXXX班级学号XXXXXX课题名称机电一体化技术的发展历程及其趋势课题综述（选题依据及可行性）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，并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、产品结构、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”为特征的发展阶段实施方案（资料准备、数据获取、实施步骤、保障措施）：通过在学习中对机电一体化方面的了解，再到图书馆查阅资料，并不断补充完善。提交开题报告。指导老师审批合格。通过设计，分析，最终完成设计进度计划：3月23日——4月23日完成毕业设计或论文的初稿，交给指导教师审阅4月24日——6月20日完成设计图纸、说明书、毕业论文的修改，并提交给指导教师指导教师意见：签名：日期：XXXXXX学院毕业论文（设计）任务书对口机电一体化专业级年月日准专业负责人：发放经手人：1、毕业论文（设计）题目：机电一体化技术的发展历程及其趋2、学生完成全部任务期限：年月日3、任务要求：（1）进程要求1）提出选题的初步设想。2）搜集、整理与毕业设计或论文有关的、充分的、准确的信息资料，扩充查阅范围。3）分析、筛选已有的信息资料，提出研究设想与计划。4）向指导教师提出开题报告（见附页）。5）构思论文框架，编写论文提纲，撰写论文初稿。6）提请指导老师审阅，并根据老师的指导意见做进一步修订，装订成册。（2）成果要求1）毕业设计应提交设计图纸和相应的说明书。图纸须规范、完整、清晰、正确，格式符合国家标准的要求；说明书须规范、详实，应包括：任务书、开题报告、正文（摘要、正文内容，结语，参考文献）、附录等。书写认真、清楚，字数不少于8000字。主要包括：前言、摘要、正文内容2）毕业论文应包括：任务书、开题报告、正文（前言、摘要、关键词，正文内容、结语、参考文献）、附录等；书写认真、清楚，字数以15000字左右为宜。4、实验（调研）部分内容要求：（1）实验内容与论文题目一致，数据真实。（2）调研内容详实，调研结论应具备普遍性。5、文献查阅及翻译要求：（1）参考文献应与论文内容相一致。（2）参考文献不少于8篇。（3）参考文献的格式参考XXXXXX学院毕业论文格式要求。（4）翻译文献应与原文内容一致。6、发出日期：年月日指导教师：（签名）学生:（签名）XXXXXX学院毕业论文（设计）工作进度表学生姓名：XXXXXX学号：XXXXXX专业年级：指导教师：论文（设计）题目：机电一体化技术的发展历程及其趋势序号日期工作安排要求12月16日——2月25日提出毕业设计或论文选题的初步设想符合实际22月26日——3月16日搜集、整理与毕业设计或论文有关的资料符合本专业学习内容和实际应用33月17日——3月16日提交开题报告内容、资料准备充分43月23日——4月23日完成毕业设计或论文初稿，交指导教师审阅全面、具体、合理54月24日——6月20日设计图纸、说明书、毕业论文的修改完善，并提交给指导老师内容正确、合理，符合要求66月29日毕业论文答辩认真、准确XXXXXX学院毕业论文（设计）工作指导、检查登记表学生姓名：XXXXXX学号：XXXXXX专业班级：指导教师：论文（设计）题目：机电一体化技术的发展历程及其趋势序号日期指导、检查内容学生签名12月26日提出毕业设计或论文选题的初步设想23月17日搜集、整理与毕业设计或论文有关的资料33月23日提交开题报告44月24日完成毕业设计或论文的初稿56月21日毕业论文修改稿66月28日毕业设计（论文）答辩注：日期和指导、检查内容由指导教师填写。机电一体化技术的发展历程及其趋势摘要：机电一体化概要“机电一体化”是指在机构的主功能、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。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多，并且各自都有一套自己的发展策略。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!关键词：数控机床，机器人，汽车电子化产品，机电一体化，工作任务一、绪论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，并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、产品结构、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。二、机电一体化概要“机电一体化”是指在机构的主功能、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已成为一门有着自身体系的新型学科，并且伴随着科学技术的不断进步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。三、机电一体化技术发展历程及其趋势自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了。但是直到出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，机电一体化技术才开始有了明显的进展,并引起了人们的广泛关注。(一)机电一体化的发展历程“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，近年来机电一体化则更加流行。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有数控机床、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，机器可以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，即“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。简言之，机电一体化技术的发展历程可以概括为以下几点：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.可编程序控制器、电力电子等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。(二)机电一体化发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：1.光机电一体化。一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。2.自律分配系统化——柔性化。未来的机电一体化产品,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”。在自律分配系统中，各个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”，可根据不同的环境条件作出不同反应。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，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力，即柔性，又不会因某一子系统的故障而影响整个系统。3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征将越来越明显，智能化水平也越来越高。这主要得益于模糊技术、信息技术尤其是软件及芯片技术的发展。除此之外，其系统的层次结构也由简单的“从上到下”的形势转而变为复杂的、有较多冗余度的双向联系。4.“生物一软件”化——仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“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，即当控制系统(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。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌体)与软件(大脑)一体，不可分割。由此看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展的趋势，但要达到这一目的还需要有一段漫长的道路去走。5.微型机电化——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。当我们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。四、典型的机电一体化产品机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化基础元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。下面，我将针对其中的几种产品的进一步发展趋势进行详细说明。（一）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。1．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3000～4000r/min提高到8000～10000r/min；铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000