电气工程机电一体化(通用9篇)
1、机械设计基础
掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律,具有选用通用机械传动装置和初步具有设计简单机械的能力,具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力,是机电专业的一门主干技术基础课。本课程为学生在今后的工作中解决机械技术问题打下一定的基础。
课程学习应达到以下要求:掌握常用机构的工作原理和运动特点,初步具有分析机构和选择传动方案的能力。掌握通用零部件的功能和结构特点,初步具有分析简单机械和设计机械传动装置的能力。具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。
2、工程材料及机制基础
课程学习应达到以下要求:掌握机械加工工艺的基础知识,主要加工方法的基本原理,特点和应用范围。熟悉制订机械加工工艺规程的基本知识。具有确定零件加工方法和制订典型零件机械加工工艺规程的初步能力。具有综合运用工艺知识,分析零件切削加工与装配结构工艺性的初步能力。熟悉常用的机械工程材料的成分,组织结构,加工工艺与性能之间的关系及变化规律。掌握常用机械工程材料的性能与应用,具有选用常用机械工程材料和改变材料性能方法的初步能力。掌握主要热成形方法和板料冲压的基本原理,特点和应用,熟悉影响产品质量的因素熟悉毛坏或零件的结构工艺性,并具有设计抟坏或零件结构的初步能力
3、电子技术
掌握模拟电路、数字电路的基本原理及分析方法,熟悉半导体、二极管、三极管、场效应管、放大电路、负反馈放大电路、集成放大电路、集成运算放大电路的线性与非线性应用、波形发生电路、功率放大电路、数字逻辑基础、逻辑门电路基本知识及DA与AD转换电路等基本知识。
课程学习应达到以下要求:对于模拟电子和数学电子的一些基本电路和应用电路具有建模能力和一定的分析设计能力,对于典型电路及其基本电路要求会计算重要电子电路参数,实验课应重点偏向于增强学生理论与实践相结合的能力,自己动手来加强对理论知识的了解及加深,计算能力,分析设计能力主要从考试及平时提问和作业来进行考核,实验则主要通过实验仪器的正确使用及连线,实验结果的是否实现来考核。
4、可编程控制器
可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的、通用的自动控制装置,近来在工业生产过程中得到越来越广泛应用。本门课程作为机电工程技术专业的必修课。通过学习使学生掌握PLC的硬件和软件资源及其简单的系统设计,为学生将来在生产中的具体应用打下良好的基础。
课程学习应达到以下要求: 养成对小型控制系统要达到会分析被控对象的运动规律的分析能力。养成对小型控制系统要达到会选择可编程序控制器型号、外围设备及其相应的程序设计方法的设计能力。养成能运用所学的可编程序控制
器软、硬件知识,对类似机床进给、换刀等小型系统进行自动控制系统设计的职业岗位综合能力。
5、单片机与接口技术
了解微机组成与结构,熟悉并掌握微机指令系统和汇编程序编制方法。熟悉扩展存储器、输入输出电路AD和DA等、接口电路的使用方法,具有分析、调试汇编程序和简单系统硬件能力。使学生从应用角度出发,在理论和实践上掌握单片机的基本组成,工作原理、基本接口及其接口扩展方法。使学生学习后具有单片机应用系统硬、软件的初步开发能力。
课程学习应达到以下要求:熟悉单片机的基本组成、基本特性。掌握单片机汇编语言程序设计的基本方法、熟悉上机调试过程。掌握单片机中断工作方式及中断处理过程。掌握单片机计数器/定时器各种工作方式及其应用程序设计。掌握单片机内置接口的基本原理及应用方法。掌握单片机存储器及I/O接口扩展的基本原理及其应用方法。
6、数控机床及编程
了解数控机床的基本组成和工作原理,熟悉数控机床的机械结构,掌握典型的机械传动和控制数控机床运动的插补原理及刀具补偿运算。了解数控编程的一般方法,熟悉数控编程指令,能对需要编程的机械零件进行必要的工艺分析和轨迹计算,能对典型的加工零件进行数控编程。
1 世界压路机机电液一体化技术的发展
1.1 德国BOMAG公司的自动压实控制系统新型智能可变振幅
的振动压路机以两个相对旋转的偏心轴来振动压实轮, 双轴布置使振动力的大小和方向可根据轮子在被压物料上振动加速度的变化, 通过液压系统修正两轴之间的角度, 用电子控制自动地完成从垂直到水平方向的无级变化, 而装在轮上的加速度表则连续不断地反映物料硬度随压实进程的变化。从加速度表上测得的数据被输送到压路机上的计算机里, 并可存入软、硬盘中, 计算机可将这些数据与预先存储在机内的数据 (大量压路机在长期改进过程中累积起来的经验数据) 相比较。当结果达到预定值时计算机发出指令, 通过改变两根轴的相对角度来改变振动方向和有效振幅, 对压实力进行优化, 既简化司机操作又改善压实均匀度。
1.2 适压Superpaye超级路面的压实系统, 根据Superpaye超级
路面技术规定要使用粗颗粒骨料和低含量沥青, 在减少环境污染的同时增强路面承载力, 工艺要求为躲过“温度敏感区”而进行高温压实。该系统不但记录和显示压实状况, 还可自动调校振频、振幅和行驶速度, 在最短时间内达到最理想的压实效果。
1.3 用电子技术实现关键参数的实时监控。
在关键部位设置传感器对压路机上的发动机燃油。冷却、润滑、充电系统及行走、振动。转向系统等的温度、压力、流量诸参数进行实时监控;借助看门狗电路和电脑监控分析进行异常报警;利用微电脑控制器对整机上的开关、继电器、电磁阀进行检测、诊断并分析出故障代码, 维修人员利用监控器读取故障码, 便于快速排除故障。
1.4 以机电液一体化技术为界面的新功能开发, 国外广泛利用该技术建立了自动驾驶作业系统;
德国宝马公司推出自动滑转控制系统, 压路机可爬68%的陡坡;通过操作显示灯、提示灯和电器开关互锁来防止误操作;通过操作座椅上的开关在压路机行驶过程中进行牵引与行驶液压回路的转换。
2 我国压路机机电液一体化技术现状
在我国, 压路机点液一体化技术的发展还处于刚刚起步的阶段, 很多性能都还不够成熟完善, 自动控制系统很难得到实现。但在长期的实践中, 我国的压路机自动驾驶作业系统也已经初步研制成功, 并且已经投入使用, 取得了一定的成就。另外, 压路机的声光报警系统的应用已经较为普遍, 这种报警系统的工作方式较为独特, 且是单独的系统, 安装维护都较为简便, 对外界的干扰也具有很强的抵抗能力, 但不足的地方是线束较多, 整体复合控制较为困难, 不利于传感器的充分利用, 影响自动控制效果。
3 当前工程机械主要技术问题和解决方法
国产压路机存在着可靠性、耐用度差, 监测手段落后的问题, 作业质量受人为因素影响大, 压实控制技术智能化程度低, 操作舒适性差, 当前筑路机械技术难点集中在控制与操纵系统的改进上。
我们可以通过引入具有良好控制性能和信息处理能力的电子技术、传感器技术和电液传感技术, 从机械和液压两个方面来解决其控制问题。在传统的负荷传感和极限功率调节系统中引进电子传感元件和执行回路, 使液压系统的调节品质和功能得到显著改善。即把系统的逻辑功能由电子装置承担;把能量转换、功率流切换和主系统过载保护 (安全阀) 由液压、气动装置承担;通过引入比例阀。PLC可编程控制和数据总线技术以及采用廉价而可靠的高速电磁阀而构成低成本的闭环控制系统;同时依靠电子元件反馈相应的参数值, 建立完善的在线状态监测和故障诊断分析功能。
4 工程机械机电液一体化发展中应当注意的问题
在未来的工程机械的发展中, 机电液一体化必将成为主要的发展方向, 那么如何快速推广机电液一体化, 促进机电液一体化技术的高速发展呢, 笔者以为, 要想推广和提高机电液一体化技术, 需要注意改变观念和大力引进吸收先进技术这两方面问题。
首先, 要大力推广机电液一体化技术在工程机械中的应用, 就必须要改变当前一味追求低成本的机械产品生产观念, 摒弃原有传统落后的生产观念, 与时俱进, 及时更新, 只有这样, 才能尽快促使机电液一体化技术得到广泛推广。另外, 虽然按照一般常识来讲, 机械产品元件越少其可靠性会越高, 但这种可靠性丧失了产品的多功能开发。国外正是看到了故障的必然性才会借助机电液一体化技术来防止故障、迅速发现并解决故障, 同时也正是由于电子元件质优价廉, 才使该项技术得到了最充分的利用和开发。
其次, 要合理利用机电液一体化技术则离不了引进、吸收和开发。对于无力开发的技术要用有限的资金去引进, 在消化和吸收之后国内科研部门应联合进行技术开发, 利益共享。成熟技术则可以直接嫁接。例如目前国内全液压压路机广泛采用进口的发动机、行走和振动泵及马达。国内合资和独资公司生产的挖掘机, 其发动机电子控制系统可以实现对发动机转速、停车等自动控制, 而广泛采用的液压泵本身配有转速、压力等传感器接口。德国力土乐公司提供相应的可编程控制器, 它不像大型矿用设备复杂且响应慢。这些都可以通过借船出海, 作为协作配套厂家可直接利用该项技术。
结束语
关键词 机电一体化技术;机电工程;煤矿;应用
中图分类号 TD 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0169-01
煤炭是一种重要的经济能源,我国又是煤炭大国,因此煤炭工业的迅猛发展,对于我国国民经济建设来说意义。随着科学技术的不断发展,对煤矿机械的性能要求也在不断提高,电子(微机)控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛。结构将更加复杂、维护也将更加专业化。由于,新的机电一体化技术在各个煤矿企业的煤炭生产过程中得到应用与推广,更促进了新的机电一体化技术的发展。
1 机电一体化技术
机电一体化技术主要是通过微电子技术并融合机械工程、电气工程和计算机信息技术等新兴高科技为一体的综合技术。并且不断的融合传统机械、微电子及自动控制技术、促进了机电一体化技术的发展与进步。新的机电一体化技术更是融合了高科技技术,比如自动化控制、传感产品等进一步加强了新的机电一体化的向着智能化、信息化、便捷化、简单化、整体化发展。新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中大大改善了传统的煤炭产业,降低了煤矿机电生产的劳动强度与工作的环境,提高了生产过程的安全系数。与此同时,新的机电一体化技术还进一步调整了煤矿生产过程的产品结构,降低了能源消耗、实现了环保。
2 机电一体化技术应用的发展趋势
从新的机电一体化技术的应用可以看出:新的机电一体化技术及其设备通过智能化、系统化、程序化等特征和便携、简单易操作、方便维护、性能安全等优势被广泛应用在煤矿生产的各个方面,提高了煤矿机电工程中的生产质量及生产水平,也带来了可观经济及社会效益。目前,我国的机电一体化技术应用在煤矿机电中工程中,与世界先进水平还存在一些差距。
所以,新的机电一体化在今后的发展趋势,就是今后要大力研究具备独立自主知识产权的先进技术,不断提高煤矿的开采质量完善煤矿开采等一系列配套设备。其次,加增机电一体化技术的网络化、信息化等功能,进一步提高煤矿机电工程生产的自动化水平。大力研发在煤矿机电工程中的微处理技术,更好的监测各个设备运行的状况。
3 机电一体化技术在煤矿机电工程中的应用
新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中,其应用之一就是提高矿井的机械运输水平。由于煤矿生产发展的需要,要求现代化、运输能力强的机械化采煤运煤装置及设备。目前,世界先进的水平及一些煤矿业机电话水平比较高的国家,在矿井下主要采用的是带式运输及直流式交流变频的装置进行驱动。这些设备主要以电子器件等作为技术的核心。另外,通过大巷强力带式运输机,也能改善传播的煤矿井下生产及运输,促进数煤矿井下的生产运输日益皮带化,先进化。
目前,我国在矿井的机械运输中,矿井提升机是最能体现新的机电一体化技术的大型设备,大多数煤矿企业都采用了交流提升机,并运用转子串电阻进行调速,同时在电控系统中还采用了接触器系统继电器,进行控制。而采用了可控制的编程器而拖动发电机的直流提升机,即使由可控硅进行供电,但是一般通过模拟量来完成控制操作。程序设计比较简单,不需要比较复杂的输入及输出接口等装置,抵外界干扰的能力比较强,并且能在恶劣的环境中长期运转。另外一种内装式提升机,把滚筒和驱动联合成一个整体,简化了传统煤矿矿井提升机的机械结构,更好的运用了新的机电一体化技术中的电力电子及计算机技术,提高了矿井提升机的自动化及控制能力的综合体。因此内装式提升机不仅可以进行软启动、软控制、瞬间改变加速度,而且还可以进行自我诊断。
新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中,其应用之二就是实现了综合机械化。传统的煤矿机电工程中机械化的综合能力不强。我国的一套综合机械化的设计和运用是在大同矿务局并一直沿用到80年代后。通过新的机电一体化技术,我国煤矿机电工程中的综合机械化采煤技术又有了新的发展和重大的突破,进一步推动了煤矿开采自动化。运用新的机电一体化技术,煤矿采煤机经过液压牵引而逐步转由电牵引,液压支架的控制系统逐步应用高科技走向信息化、网络化,同时通过电液控制、自动化移架,用微机监控装置进行工作面运输机械的监测,实现了以计算机为核心的自动化控制。因此,新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中,提高了综合机械化采煤的设备及其能力,使设备间的协调更加安全、操作系统更加完善、可靠性更强。
新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中,其应用之三就是提高了传感器技术。在煤矿机电工程中,对于煤矿矿井安全的生产监控系统来说,好的传感器是影响其监控效果的关键。而新的机电一体化技术大大提高了传感器的不足,改善其稳定性比较差,使用期限比较短等不足,提高了传感器现场实际的应用率。通过新的机电一体化技术中的计算机技术的应用,加强了网络化,使机电工程中的软硬件技术进一步发展,在提高了传感器的同时,还提升了整个监控系统的运行速度及运行质量,经过光缆等传输介质,信息媒体可以传送声像,促进了煤矿机电工程中的监控系统的大发展。
新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程中,其应用之四就是提高了整个煤矿机电工程的性能。众所周知,新的机电一体化技术,主要通过功能强大的计算机进行运算,提供大量数据的同时提高了存贮的空间,并且体积更小功效更大,同时新的机电一体化技术使得机电工程设备中的产品具有更强的通信能力,各个通信模块的开放性更强,更加智能化。在有设备干扰的情况下也能自动化处理各类故障并采集相关的数据参数进行分析。因此,在机电一体化的应用中,为了不断的适应新的环境与科技的发展,越来越多的先进技术被引入进来。比如,光纤、 红外线及雷达等。这些新的高科技技术应用机电一体化中,加大了煤矿机电工程的煤矿机电一体化进程。并且,随着我国科学技术的进一步发展,自我研发的煤矿机电一体化的设备及产品越来越多,其创作的价值也会越来越大。
4 总结
综上,通过分析机电一体化技术、机电一体化技术应用的发展趋势、机电一体化技术在煤矿机电工程中的应用可以看出:新的机电一体化技术作为煤矿开采及煤矿综合生产的基础,大大促进了煤矿机电的自动化及信息化,更加有利于煤矿企业自身的发展及建设。并且通过新的机电一体化技术应用在煤矿机电工程的机械运输、实现综合机械化、提高传感器技术、加强整体煤矿机电工程的性能的分析中,我们可以得出,新的机电一体化技术作为煤矿机电工程发展的重要技术支撑,提供微电子及自动控制技术,通过充分的应用及融合新兴的高科技技术,煤矿机电工程的一体化技术大大推动了我国煤矿生产综合能力。因此,新的机电一体化技术将会更好的实现高效生产、安全生产、机械化采煤等煤矿机电工程的新目标。同时,促进我国煤炭工业走向安全、高效、节能、洁净、优化的发展之路。从而在提高我国煤矿机电工程发展水平的同时,进一步提高了煤矿生产的经济和社会效益。
参考文献
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永城职业学院机电工程系 机电一体化技术专业认识实习大纲(电气类)
一、实习任务与目的
1、通过生产实习进一步熟悉煤矿的生产系统(包括采煤、掘进、通风、运输、机电),丰富实践知识,了解煤矿企业的安全生产技术与安全管理实施办法。
2、通过生产实习的现场工作,初步掌握机电专业在煤矿生产工作中的应用与实践。
3、通过深入煤矿安全生产实际和参与各类活动,向煤矿企业干部、工程技术人员和工人师傅们全面系统的了解煤矿企业安全组织与安全管理方法,了解该矿安全生产文化建设情况。
4、根据现场实际情况,按实习的内容收集相关资料,结合所学专业课,以实习内容为基本撰写实习报告。
二、实习时间
第四学期期中(以学院安排为准,时长3天)。
三、实习地点
永煤集团陈四楼煤矿。
四、实习方法
实习期间通过井上工业广场、机修厂、井上变电所、洗煤厂以及井下采煤工作面、掘进工作面、中央变电所等地的生产实习、掌握矿井的生产系统。通过组织安全生产等各类报告会,全面了解实习矿井以及煤矿的安全知识。通过组织各类联谊活动(包括义务劳动、比赛等)融入矿区生活及全面了解矿区安全生产文化。
五、实习内容
(一)实习矿井的基本概况
地理位置、气象、工农业生产概况、水源、电源及通信情况。
(二)掌握电气相关专业知识在煤矿生产技术中的应用
1、强电部分
1)电源(地区电网现状)2)电力负荷
3)送变电(变电所的位置、继电保护及防雷与接地等)4)地面供配电(地面高压配电及变电所分布、地面低压配电、工业场地建筑物、构筑物防雷;地面生产系统配电包括电压等级及其设备的控制和检测、保护装置,5)井下供配电(供电系统及设备选型、接地及漏电保护、风电闭锁瓦斯断电保护)
2、弱电部分
1)监测.监控.监视与计算机管理(监测、监控系统,综合信息计算机管理系统包括网络结构,接入方式及其设备)
2)通信(行政管理通信,生产调度通信系统,电力调度通信系统,井下漏泄移动通信系统,局部通信,地面及井下线网)
(三)煤矿电气事故防治措施及装备
供电线路及地面变电所安全措施;地面变电所事故及防治措施;防止电气设备引起的瓦斯、煤尘爆炸和触电等事故的措施。
(四)完成生产实习报告
针对以上实习内容编实习报告,字数不得少于4000字,内容由实习内容、实习讨论、实习体会感受等三部分组成(具体格式见生产实习报告格式)。
六、实习基本要求
1)严守实习纪律,在实习期间要遵守厂规、厂纪,注意人身安全,爱护公共财产,注意个人和集体形象;
2)实习中要发扬艰苦奋斗,团结互助,不怕疲劳,克服困难的精神,按时完成实习任务。
3)实习中要严肃认真,虚心学习,细心观察,了解并阅读有关参考资料。
4)一切活动必须听从安排,严禁未经老师批准私自外出; 5)在实习期间严禁出现酗酒、赌博、打架等恶劣行为,一经发现结束实习,成绩按零分处理;
6)严禁个人单独外出,有事情必须向老师请假;
7)各班班长、书记要不定时抽查学生人数,掌握本班同学动向,有事及时向带队老师汇报。
七、实习考核办法
1.评定学生实习成绩,从五个方面考核:a.政治思想表现;b.劳动态度;c.遵章守纪情况;d.应知应会情况;e.实习报告编写质量。其中实习报告(占40%)、实习作业(占20%)和平时纪律及其劳动情况(占40%); 2)实习感受及其作业必须在布置的第二天由各班班长收齐按时上交;
3)实习结束后及时上交实习报告(在实习地点完成); 4)实习期间,造成事故,影响较大者,实习成绩不及格 5)实习期间,严重违返规章制度,影响较坏者,实习成绩不及格;
6)没有按时完成实习报告,实习成绩不及格
永城职业学院机电工程系
一、机电一体化概述
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,并综合应用到实际中去的综合技术。现在的机电一体化技术,是机械和微电子技术紧密集合的一门技术。机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。
二、机电一体化和工程机械的关系
在工程机械领域引入机电一体化技术大大提高了机械性能,而工程机械性能的不断提高也使机电一体化应用更加广泛,两者相互影响,共同促进形成了一个良性发展的循环系统。
三、机电一体化技术在工程机械中的应用
总体上看,机电一体化技术在工程机械中主要有以下方面应用。
1.电子监控、自动报警及故障自诊。
即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控,工作中一旦出现异常现象,能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善驾驶员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。
2.节能降耗,提高生产率。
传统工程机械的能量利用率较低,例如,液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30%左右,如此低的`能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统,通过对发动机和泵的综合控制,使功率的利用率可达98%,同时生产率也大大提高。
3.提高作业精度,使称量过程实现自动化。
为保证成品料的作业精度,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统,并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用,使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统,使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节,进一步提高了摊铺质量。推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子控制,不仅提高了作业精度和作业效率,而且也减轻了操作人员的劳动强度。
4.实现作业过程的自动化或半自动化。
工程机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产率,并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响,例如,日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统,操作者在控制板上设定好铲斗运动轨迹的形状后,微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号,自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动,实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘,使挖掘作业实现了自动化。
四、机电一体化技术发展展望
机电一体化是当今世界机械工业发展的主要趋向,它的应用与发展已引起工农业、科技、经济、军事等领域。展望机电一体化技术的未来,其发展趋势如下:
1.智能化。
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。智能化是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
2.微型化。
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
3.网络化趋势。
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、教育及人们的日常生活都带来了翻天覆地的变化。机电一体化新产品一经研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术迅速发展起来,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是家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。这也使机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。
4.系统化。
系统化的特点之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构,系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。系统化的特点之二是通信功能的大大加强,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。
参考文献:
[1]徐妍妍,刘叶平. 机电一体化在工程机械中的运用[J].现代经济信息,,(8).
管理员也可以呀,专门搞画法几何与机械制图、工程力学,C语言程序设计等工作,专门专业是很不错的,将来社会所有工厂都会陆续进行改造为机电一体化控制。前景无限呀。
至今机电一体化发展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。对机电一体化技术的基本与成长进行了简要介绍,并阐述了机电一体化的发展进程及未来的发展趋势。机电一体化是现代技术的必然结果,机电一体化技术是现代科技发展的核心技术,机电一体化专业人才也是现代社会不可或缺的核心人才。现从机电一体化技术的发展、现状、前景等方面谈机电一体化技术以及培养适应现代社会工业发展需要机电一体化专业高职人才的必要性。机电一体化是我国制造业发展的重要基础专业之一.但我国目前这个专业高层次人才奇缺,高精尖方向大部分都被国外控制.因此,如果想在这个方面发展,如果有硕士研究生学历,并有实践经验,甚至是博士研究生,那么前途无量的.机电一体化的未来发展趋势探析
【论文关键词】:光机电一体化;技术特征;发展
【论文摘要】:介绍了光机电一体化技术特征,研究了国内外技术现状和发展趋势,指出了未来发展前景和一些重要技术热点。
近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此,光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。
1.光机电一体化技术特征
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较,光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1 体积小,重量轻,适应性强,操作更方便
光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后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序,任何一台光机电一体化装置的动作,可由预设的程序一步一步控制实现,甚至实现操作全自动化和智能化。
1.2 功能增加,精度大幅提高
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平提高,运算速度加快,通过电子自动控制系统可精确按预设动作,其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时,由于机械传动部件减少,机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3 部分硬件实现软件化,智能化程度提高
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得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、调节、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。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。
1.4 产品可靠性得到提高,使用寿命增长
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,导致可动摩擦、撞击、振动等加重,严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用,使装置的可动部件减少,磨损也大为减少,像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。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。
1.5 融合了多种学科新技术,衍生出许多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等,就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来,衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6 产品系统性增强,各部分系统间协调性要求提高
光机电一体化是一门学科的边缘科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,提高系统协调性。
2.研究现状和发展趋势
2.1研究现状
自从我国实行改革开放以来,科技领域急起直追,我国的光机电一体化技术已取得明显的成效,数控产品有了很大的提高,尤其是经济型灵敏数控装置发展很快,是我国特有的经济实用产品,不但适用国内市场的需要,部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器(PC)和微电子技术控制设备也越来越多,覆盖面也日益扩大,从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此,我国自行研制和生产的光机电设备,在质量上也有重大突破,为今后的推广应用打下了良好的基础。
2.2 发展趋势
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。
从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热点主要包括:
(1)激光技术
1)高单色性,利用激光高单色性作精密测量时,可极大地提高测量精度和量程。
2)高方向性,因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。
4)相干性,由于激光速频率单
一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。
(2)传感检测技术
1)激光准直,能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准测量。
2)激光测距,其探测距离远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受天然影响大。
3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
(3)激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层,将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场,极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
(4)光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器,其工作原理是将光照在形状记忆合金上,反复地通、断使材料伸缩,再利用感温磁性体的温度特性,将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性,加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证,该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段,如果能发现具有优异光作用特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术,产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化,便具有很高的功能水平和附加价值,将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。
参考文献
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梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息,2000(8)
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1.1 提高机械的使用性能
机电一体化是信息化技术的一种体现, 其重要特点就是其机械产品主要是以数字化控制为主, 在操作过程当中具有简洁性和安全性的特点, 同时减少了操作环节, 降低了人工操作的出错率以及操作过程中的不安全因素。在化工工程机械中实现机电一体化, 是化工企业现代化生产进程中的重要部分。
1.2 给机械的调试和养护提供了便利
机电一体化主要体现在数字化和程序化操作两个方面, 其操作过程简单, 对其他生产条件的要求度不高, 不需要任何的变更。在机械的使用过程当中, 根据实际要求, 输入相关指令, 即可进行自动化操作。操作全程安全、简单, 大大提高了工作效率。且具有自动预警系统, 对于机械操作过程中的故障和失误可以自行监测, 并采取有针对性的修复措施, 在确保机械正常运作的同时, 减少了浪费, 降低了成本。
1.3 提高了机械设备的安全性
全程监控和自动报警是机械一体化的重要特点之一, 它的优势就在于, 在机械运作过程中, 不仅节约了保养和检修时间, 而且大大提高了设备运行过程中的安全性。此外, 机电一体化技术促进了整个化工工业技术的革新, 在化工企业中的适用范围越来越广, 从而加速了企业迈向现代化生产的进程。
2 机电一体化在化工中的功能
2.1 电子监控系统
电子监控系统的建立, 是化工工程机械生产中的一大进步。它采用全新的电子科技对生产中的各个环节以及生产设备的运行状况进行实时监控, 保证生产时刻处于可控范围之内。电子监控系统的应用, 不仅提高了生产效率, 提升了生产过程中的安全性。同时, 在对设备进行监控过程中, 对于设备故障具有自动报警功能, 使维修人员可以在第一时间感到故障现场, 确定故障原因, 并迅速进行抢修, 节约了维修时间, 提高了生产效率。此外, 电子监控系统对于设备运行过程中可能出现的问题具有紧急处理措施, 比如发生电压过高等情况时, 会自动采取措施, 进行断电保护。从而避免了机械设备受到更大的损失, 对事故发生具有一定的预防作用。
2.2 反馈控制系统
反馈控制系统通过对机械运作过程中相关程序的输入, 来实现对系统运行中的信号的收集和数据的整理, 以达到调整系统误差、提高生产安全性和稳定性的目的。在这一过程中, 对于数据的收集和整理完全是自动化的, 具有高效率、高准确度的特点, 避免了人工操作的滞后性, 降低了出错率。
2.3 降低能耗
机电一体化是采用自动控制的模式, 其运行过程中的精确度和高效率不是人力可以比拟的, 在化工工程中采用机电一体化技术, 在提高工作效率的同时, 降低了能源以及原材的浪费, 在节约生产时间, 提高生产效率的同时, 在一定程度上降低了生产成本, 提升了利润空间。
2.4 自动化控制
相比较于人工操作, 机电一体化技术具有自动化控制的优势, 在生产过程中大大节约人力的同时, 提高产品的精度, 在就在一定程度上提高了化工企业在市场上的竞争力, 对于企业进一步扩大市场占有额, 具有相当重要的作用。
3 机电一体化技术在化工工程中的应用
3.1 实现化工机械自动化
随着企业的发展和生产的需要, 对于化工企业智能化生产的标准越来越高, 要求工程机械具全自动化的功能。当前随着机电一体化技术的进一步发展, 在人工智能技术的研发与应用方面, 已经去了相当不错的成效。在对于促进化工企业生产过程中的智能化和自动化的提高, 具有重要意义。
3.2 实现化工生产精确化
随着社会的不断发展和市场的不断成熟, 对于产品的质量要求越来越高, 从之前的追求数量变成当下注重重量与精确度。机电一体化技术在这一过程中起到了非常重要的作用, 该技术的应用, 使生产过程智能化、自动化, 以数字化的技术为保障, 成功实现了对产品的精确化控制, 在提升产品质量的同时, 促进了企业生产的转型, 提高了产品的市场竞争力, 对于企业的进一步发展与扩大具有重要作用。
4 机电一体化技术在化工工程机械应用中未来趋势
4.1 微型化
机电一体化的微型趋势主要是指, 加快该技术的研发, 使其进入微观领域。机电一体化技术的微型化趋势已经成为许多化工企业的共识, 该技术具有低耗能、灵活性强的特点, 它的研发与应用对于化工产品的精密加工具有相当重要的作用。
4.2 智能化
智能化是机电一体化技术的一个重要研发方向, 它在工程机械自动化的基础上, 对该技术进行进一步升级, 将人工智能技术充分融入到机械运作过程中去, 以提高控制系统对生产过程中的精确控制, 进一步提高产品质量。
5 结语
机电一体化在化工工程机械中的应用, 是化工企业发展的必然选择, 是大势所趋。化工企业只有顺应市场发展的趋势, 根据自身情况, 促进机电一体化技术在化工工程中的全面应用, 才能有效的实现生产过程中的机电一体化, 更好的促进企业发展。
参考文献
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【关键词】工程机械;机电一体化设备;机械运用
机电一体化的产生不但推动了工业企业的发展,提高了工业生产的效率。由于机电一体化有具有稳定、高效的特点,而且操作比较简单,在各个领域中都已经被广泛的应用在人们的生产作业当中。目前,有许多企业为了提高工程的效率和质量,开展引进这种技术,并且还取得了不错的效果。
1.机电一体化概要
1.1机电一体化技术发展
所谓的机电一体化就是指,在原来设备系统的各个功能和各项技术上,结合当前的电子信息技术,将原有的设备功能和现代化技术相结合,从而有效的提高了机械设备的各方面功能,从而推动企业的发展。
当前的机电一体化的主要内容我们可以划分为三个部分,它们分别是机械运行部分、电子处理部分和计算机辅助部分。这三个部分在机电一体化系统运作过程中,有着不同的功能,而且在不同的施工环境中,有着不同的应用。虽然,这三个部分存在着许多不同点,但是这三个部分有着十分紧密的连续,如果机电一体化系统中有一个环节出现问题,那么将会对其他的部分带来严重的影响,这就充分的表现出了机电一体化的延展性。
1.2目前工程机械的系统功能
目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能:
(1)施工安全施工我国对各个施工项目的基本要求,但是由于施工水平落后,施工设备管理不当等原因,导致各个工程项目在工程施工中出现安全事故,从而给工程的带来生命财产的损失。目前, 人们在工程施工中,为了保障施工人员的生命安全,于是就在电子控制系统的基础上,开发出来了一种安全控制系统。这种安全控制系统它主要是对设备进行一定的检测,确保在工程施工中,不会出现故障,这不但有效的提高了工程的施工效率,还保证了施工人员在施工机械设备时的安全。它主要是在系统中输入设备运行过程中相关安装数据,在设备运转的时候,对其进行有效的检测处理,从而确保在施工过程中的安全性。当在工程施工中,安装控制系统发现机械设备出现故障,安全系统就会自动的发出警报,以提醒施工操作人员对其进行及时的检修,而且这种安全系统也可以向维修人员提供机械故障相关部位信息,以便于维修,从而有效的延长了机械设备的使用寿命。
(2)提高机械设备的生产效率降低能源的消耗量,这是当前机电一体化的主要目的。目前,在工程施工中,机械设备对能源的消耗量很大,这大幅度的加大工程施工的成本,从而阻碍了施工企业的发展。因此,将机电一体化应用在工程机械中,起到了一个良好的节能降耗的作用,有利于施工企业的发展。
(3)在对工程机械进行控制的时候,机电体系化系统采用相应的电子控制系统对其进行有效的控制管理,以确保在工程中施工质量符合设计的要求。
(4)提高作业精度为保证成品料的作业精度,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统,并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用,使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。
(5)作业过程的自动化或半自动化工程机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产率,并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。
(6)其他应用一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比,这不仅充分利用了发动机的功率,提高了燃油经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度。
2.现代工程机械技术
现代工程的施工要求极高,要保证在生产过程中生产效率的高效,能量损失尽可能减少,自动化程度要高一些,施工质量有保障,安全可靠最重要。现代工程机械技术操作比较简便、轻便,又有安全系统监督,效率比起传统设备提高不少,是现代工程企业必不可少的利器,是工程企业发展的核心元素。
2.1工程机械核心技术——机电一体化
(1)机械技术:是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
(2)计算机与信息技术:其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
(3)系统技术:即以整体概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,是实现系统各部分有机连接的保证。
(4)自动控制技术:其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
(5)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。
(6)伺服传动技术:包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
2.2现代工程机械系统的基本结构
2.2.1机械本体
系统所有功能元素的机械支持结构,包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。
2.2.2动力部分
按照系统控制要求,为系统提供能量和动力,用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出。
2.2.3测试传感部分
对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测,变成可识别信号,传输到信息处理单元,经过分析、处理后产生相应的控制信息。
2.2.4执行机构
根据控制信息和指令,完成要求的动作。执行机构是运动部件,一般采用机械、电磁、电液等机构。
2.2.5驱动部分
在控制信息作用下提供动力,驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征,同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性;另一方面,由于几何尺寸的限制,动作范围狭窄,还需考虑维修及标准化。
3.结束语
【简介】
机械电子系统早已在我们的日常生活中广泛应用。如果没有多项技术的面向未来的技术和知识交流,那么就不会产生安全气囊、防滑刹车系统、复印机、CD机、行驶模拟装置和自动售票机等一系列运用了机械电子技术的产品。机械电子是工程科学中的一个跨学科专业,在机械制造、电子工程和计算机科学等学科的基础上建立起来的。必须继续结合这些传统学科的方法和工具,才能继续发展机械电子的产品、系统和制造方式。只有这样,才有可能将传感器、执行元件和信息处理融和在一个机械设计中,从而使用其产生的协同工作效果。电子工业、微电子技术和计算机科学的迅猛发展扩大了机械电子系统的运用。机械电子不仅仅局限于机械制造某个固定的方向,它同时还受到该领域所有分支学科的影响。1993年,波鸿应用科学大学才把机械电子作为一个专业独立出来。在此之前,机械电子只是机械工程的一个专业方向和重点课程,现在这种情况仍旧广泛存在,甚至被划分在精密仪器技术专业中。迄今为止,已经有几所综合性大学和约30所应用科学大学将其列为独立的专业学科。机械电子的工程师必须对专业有全面和系统的认识,并且与机械制造、电子工程和计算机科学领域的专家合作。与这些专家不同的是,机械电子的工程师应该具有通才的素质,对项目和问题有决策和协调的能力。如前所述,本专业由三个学科的内容交叉而成,课程的设置也是如此,包括了上述三个传统专业的课程。机械电子专业可细分为机械电子系统(传动和模拟技术,机器和设备,机械人技术及其运动系统,传感和执行元件技术,测量技术和图像处理等),微型,超微型机械(微系统技术,微型和精密仪器的功能组,微系统的测量技术等)和生物机械(机器人技术,生物系统,仿生执行技术,控制和设计,控制系统等)。不同大学的专业设置不一样,取决于专业的具体方向和培养重点的不同。
【定位】
机械电子工程专业培养具有机械电子工程专业基础知识与专业技能,能在生产一线从事机械电子工程专业产品的设计制造、控制开发、应用研究和生产管理等工作的应用型高级专门人才;培养能在中、高等职业教育领域从事机电一体化专业的理论教学、专业实践指导和学生管理工作的复合型职教师资。
【培养目标】
本专业以培养能适应社会需求的计算机测控与仪器领域的高级工程技术人才为目标。毕业生具备仪器设计制造以及测量与控制方面的基础知识与应用能力,能在测控技术、电子信息技术、自动化仪表、智能设备、计算机应用等方面从事设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。
【培养特色】
教学注重学生的工程实践能力和创新能力的培养,依托光、机、电、计算机、信息控制等方面的综合优势,提供计算机测控系统、自动化仪表及装置、机电工程智能检测、光电转换与通信技术等系列选修课程,供学生自主选读。使学生能综合运用所学知识设计、开发各行业所需的测控系统及测试仪器。兼顾工程科学教育与工程实践训练,以培养个性健全、情操高尚、基础扎实、知识面广、应用能力强、具有创新精神的应用型高级工程技术人才。
【主要课程】
专业核心课程:高等数学、工程数学、工程力学、工程图学、机械设计基础、机械制造技术基础、机械CAD/CAM一体化技术、机电装备设计、电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与应用、机电传动控制、数控技术、液压与气压传动、控制工程基础、工程测试技术、数字化设计与制造技术、现场总线技术等等。
【核心课程】
工程力学、计算机技术、电工与电子技术、微机原理与接口技术、计算机应用与程序设计、、机械制造工程学、、数控技术、精度与测量、液压传动、机电一体化技术、机电控制技术、塑性成形与模具技术、专用机械原理与设计等。
【实训课程】
金工实习、电工实习、课程设计、制造工艺实习、机械制造工程学综合实验、精度与公差实验、工程材料及热处理实验、数控原理实验、数控线切割实验、机械创新设计实验、机械零件测绘、机械产品三维造型与快速原型制造实验、机器人控制实验、科技活动、毕业实习与毕业设计等。
修业年限
授予学位:工科学士
就业前景
毕业生可到公司企业从事机电一体化产品和系统的制造、使用维护和开发工作;能从事技术经济分析、质量管理和生产组织管理工作。
相近专业
机械设计制造及其自动化、自动化、先进装备制造技术、PLC电气工程等。开设院校:
沈阳工业大学、鞍山科技大学、辽宁工程技术大学、辽宁工业大学、辽宁师范大学、机械电子工程专业俗称机电一体化,是机械工程与自动化的一种,也是最有前途的一种方向。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法,计算机软硬件应用能力,能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。
【毕业生知识和能力结构】:本专业以力学、机械工程、电子科学与技术、控制科学与工程为主干学科。学习机电系统设计、控制系统设计等学科方向所需要的基础理论和专业知识,以及计算机应用等现代科技和设计手段;强调坚实的理论基础、创新的思维方法、熟练的计算机应用技能。
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