機電一體化的認識范文

導語：如何才能寫好一篇機電一體化的認識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】電子 機械 工業 一體化

Primary understanding to the incorporate machinery and electron

Lu Mingchun

【Abstract】Since the electron technology came out, the combination of the electron technology with the machinery technology has started. Now, the technology, the incorporate machinery and electron has got an obvious development, which has aroused people’ wide attention. It makes the industry production step into the developing period with the “incorporate machinery and electron” as the character from the “machinery electrization”.

【Keywords】Electron Machinery Industry Integration

機電一體化是微電子技術向傳統機械工程滲透而形成的，融合機械工程、電氣工程、計算機科學、信息技術等為一體的新興交叉學科。

其中機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

1．機電一體化概述。機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

機電一體化發展至今已經成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術及電力電子技術，根據系統功能目標要求，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術由純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體系。但是，發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還被賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制、自動診斷與保護等。也就是說，機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

2．機電一體化的發展狀況。機電一體化的發展大體可以分為三個階段：①20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起到了積極的作用。那時，研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。②20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的出現，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。這個時期的特點是：mechatronics一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀80年代末期在世界范圍內得到比較廣泛的承認；機電一體化技術和產品得到了極大發展；各國均開始對機電一體化技術和產品給予很大的關注和支持。③20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。

我國是從20世紀80年代初才開始進行這方面的研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組，并將該技術列入“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，取得了一定成果，但與日本等先進國家相比，仍有相當差距。

3．機電一體化的發展趨勢。機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面：

3．1 智能化。智能化是21世紀機電一體化技術的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速度的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

3．2 模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標準單元就可迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。為了達到以上目的，還需要制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配。

3．3 網絡化。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡（home net）將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統（computer integrated appliance system，CIAS），能使人們呆在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

3．4 微型化。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小，耗能少，運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術。微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。

3．5 環保化。工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極小，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

篇2

論文摘要：高職教育培養的是應用性高技能人才，高職院校的教學改革應為學生的學習創造盡可能真實的職業環境，探索適應職業教育要求的教學模式。黑龍江農業工程職業學院汽車檢測與維修技術專業骨干專業課程實施模塊式教學的改革實踐。提供了一個很好的案例。

院汽車檢測與維修技術專業為教育部確定的教育教學改革試點專業，從99級開始，全面實施了模塊式一體化教學。這種教學模式是以CBE理論為指導，以崗位能力為導向，構建由模塊化課程為主體的課程體系，在仿真的職業環境中實施教學。實施過程中注重以學生為中心組織教學．將理論教學和實踐教學融為一體，將職業技能證書考核標準和模塊教學內容融為一體，突出學生實際動手能力的培養和訓練。經過幾年的探索與實踐，這一改革取得了豐碩成果，就業率一直保持在93％以上，高居學院各專業之首。

一、模塊式一體化教學的實施特點

1．模塊課程的開發

模塊課程的開發主要分為兩種形式。

一是幾門課整合為模塊課程的開發。我們在崗位分析的基礎上。把汽車構造、汽車運用、汽車維修3門課程整合為汽車使用技術。打破原有教學體系，把原來三門課程中的有關發動機、底盤和電器的工作原理、構造、使用和維修等內容穿成一條線，重新整合為汽車發動機結構與維修、汽車底盤結構與維修、汽車電器原理與維修3大模塊。3大模塊分為18個子模塊，如汽車發動機結構與維修模塊包含發動機拆裝、機體零件與曲柄連桿機構構造與維修等6個子模塊。每個子模塊都包括“五單”，即：學習資料單、技能單、信息單、作業單及評價采用考核單。各環節的教學質量標準明確。在教學方式上，按“五單”要求完成教學任務。每個子模塊均采用集中與分組講授相結合、集體指導和個別訓練相結合的方法。最后進行學習評價。

二是單門課重新整合的模塊課程學習包的開發。比如。汽車電控系統結構與維修模塊、汽車自動變速器結構與維修模塊、電噴發動機結構與維修模塊等重要專業課，其應用性很強。2004年我們對該類課程也進行了模塊式一體化教學改革嘗試，首先對汽車檢測與維修崗位進行社會調研。分析崗位能力需求，依據需求將課程目標分解成若干項技能，每項技能劃分出若干個子技能，每個子技能按照必需夠用原則確定知識點，開發出學習資料單、信息單、技能單、作業單、考核單，即模塊課程的學習包。教學過程中，采用模塊式現場教學，圍繞“五單”進行技能訓練。

2．采用小班現場教學

模塊式一體化教學主要采用現場教學形式，這種形式替代了過去由不同教師、不同部門承擔課堂講授、實驗、實習的分離式授課方式。采取邊理論邊實踐一條龍的形式，使理論教學和實踐教學有機融合為一體。學生將在仿真的職業環境中進行實踐訓練，突出了職業教育特色。

教學中，每個班級將分成4個模塊學習小組，分別由4位教師授課和指導。上課時向學生發放：“五單”。學生的學習內容分課上和課下兩部分。其中。學習資料單介紹學生在每個子模塊中應知的專業理論知識。技能單則介紹每個子模塊學生應會實踐項目的訓練要點，以上兩單分別作為學生的課堂學習內容；信息單則介紹一些相關的專業拓展知識和新技術，作為課外補充知識；為鞏固所學專業理論知識，學生課下應完成每個子模塊對應布置的作業單；考核單是用于考核及評價學生對每個子模塊理論知識和實踐技能掌握情況的考核用試卷庫。分為理論和技能兩部分可實現教考分離。

3．執行嚴格的學習評價

模塊式一體化教學強調學生自我學習和自我評價。教師是學習過程中的管理者和指導者。學生是學習的主體。學習評價采用“限低不限高”的原則進行。考核內容包括理論知識點考核(30％)，實踐技能考核(60％)和學習態度考核(1O％)。無論理論考核還是實踐考核，均實施教考分離。只有構成模塊課程的各子模塊的成績均通過，該模塊課程才能通過。不及格的學生需要在教師的指導下重新進行補償訓練，直到考評合格為止。這是模塊式一體化教學力圖達到100％通過率的目標的具體體現。

4．提高設備利用率

為了增加學生訓練的機會，緩解實訓用設備的壓力，該專業采取“早七晚六”辦法授課。即將實施模塊式一體化教學的學生分成兩個批次，早七點到中午十二點一個批次，下午一點到晚上六點一個批次，這樣大大提高了儀器設備的利用率，解決了儀器設備和場所相對不足的問題，也解決了師資相對短缺的問題，使模塊式一體化教學順利推開。

5．采取靈活排課方式

由于知識和技能的連貫性較強。模塊式一體化教學采用整周上課的方式進行。因為每門課程的子模塊數量不同，每個子模塊內容含量又有差別，所以模塊式一體化教學無法像正常上課那樣學期初完成排課。為此，學院對模塊式一體化教學的課程采取單獨排課方式，每周排一次課，挑選學院最優秀的教師對模塊內容統一進行理論知識講授，周五下午進行子模塊交叉考核，其他時間按小班(模塊小組)進行理論教學和實踐操作。這種靈活講課的方式，使優質教育資源得到了最大程度的發揮。

6．以“職業能力訓練證據包”為依據核發技能證書

我院是農業部(勞動和社會保障部門認定)特有工種職業技能鑒定第185號站，可以直接實施職業技能鑒定考核。為了進一步加強學生職業技能的培養和訓練。提高學生獲得“雙證書”的比例，真正實現將實踐教學與職業資格證書培訓接軌，我們將職業資格證書考核標準中的理論考核要點融入模塊式一體化教學“信息資料單”中，將技能考核要點融入到“技能考核單”中，并編寫了“職業能力訓練證據包”，用來記載學生已掌握的技能項目，作為核發高級、中級職業資格證書的證據。教師把考核結果詳細記載在學生的“職業能力訓練證據包”中，完成項目達到“職業能力訓練證據包”內容的90％時，核發汽車維修工、汽車檢測工和汽車電器維修工等工種的高級工證書：達到80~，4時，核發相應工種的中級工證書。模塊式一體化教學這種以“職業能力訓練證據包”為載體，將技能鑒定和技能考核結合起來，突出了實踐教學的針對性，避免了重復考核。提高了學生的“雙證率”。

7用現代教育技術，將網絡輔助教學與模塊式一體化教學相結合

為了實現學生自主或協作的學習，借助現代教育技術，汽車檢測與維修技術專業教師自主開發了專業教學素材庫、課件、網絡課程，其中一門為省級精品課程。我們把模塊式一體化教學的學習資源掛在校園網上，利用現代教育技術為學生提供大量的信息資源，學生可在網絡教學信息資料室上網自主查詢，獲得與學習相關的學習資料。實踐技能訓練由教師事先演示的方法改為先讓學生觀看標準的操作過程錄像，然后再進行模仿演練，最后由指導教師輔導糾正，檢查學生掌握情況。采用現代教育技術的模塊式一體化教學的作業單分為兩部分：一部分為自測習題，通過網絡課程進行自我測試；一部分為主觀習題，學生可通過登錄網絡教學平臺來完成，也可以按普通作業形式提交。

二、實施模塊式一體化教學模式的成效

我校模塊式一體化教學的改革與實踐取得了豐碩成果。模塊式教學研究與實踐課題研究成果獲2004年黑龍江省高校教學研究成果二等獎。本專業近3年的學生入學平均報到率、平均就業率和用人單位滿意率均排在各專業前面。

1．教學設施得到了改善

為了更好地完成模塊式一體化教學，學院投資購置了大量實驗實訓設備。如汽車運用與維修技術專業新上汽車綜合A級檢測線一套，液壓實驗臺及相應教具多臺套。購置車輛近20臺，舉車機4臺，教師制作了4臺整車教具，組裝了20臺發動機，還制作了相關的拆裝工具和固定支承架等。

2．教師隊伍的“雙師”水平得到了提高

模塊一體化教學區別于傳統的教學。對專業教師提出了更高的要求。學院要求教9幣系統地、全面地掌握專業實用和前沿知識外，還應具有較強的實踐動手能力。通過學院有計劃安排及自身努力。本專業的“雙師”教師比例已經超過80%。

3．模塊教材建設得到了加強

經過幾年的實踐。我們把“五單”中的前“三單”修訂出版為正式的模塊教材，還自主開發了《汽車發動機結構與維修》、《汽車底盤結構與維修》、《汽車電器設備原理與維修》等10本特色模塊教材。并將紙版教材、網絡課件和電子教案三種不同形式的教材組織成立體化教材，極大地豐富了教學內容，提高了學生的學習興趣。

4．學生的綜合素質和實踐能力得到明顯提高

(1)培養了學生的學習興趣和主動性。在發動機構造與維修的模塊式一體化教學中，以發動機拆裝為突破點；在汽車電路原理與維修的模塊式一體化教學中。以電路原理及整車電路配線為突破點。課堂講授內容，學生能看懂。操作中用得到，使學生對學習產生了興趣．調動了學生學習的積極性。

(2)培養了學生一絲不茍的工作精神。在發動機構造與維修模塊式一體化教學中，當學生在前幾個子模塊學習基本訓練達到一定水平后，教師組織學生親自動手修理發動機，并要求學生在規定的時間完成任務。在修理發動機時，從發動機解體、清洗、鑒定、決策修理項目、提出購件計劃、零部件采購、補整、試裝、總裝、磨合、試車直到竣工交接等，都由學生親自操作。要求一點不能出錯。在這一過程中，教師只起組織和指導作用。由于任務具體，目標明確，學生能認真閱讀資料單、技能單，認真查閱有關技術資料。嚴格執行修理質量標準。經過一系列操作，發動機點火啟動，同學們非常高興。很有成就感，整個教學過程培養了學生一絲不茍的工作精神和團隊意識。

篇3

摘要：學習方式的轉變是課程改革的顯著特征，改變原有的單純接受式的學習方式，建立和形成旨在充分調動、發揮學生主體性的探究式學習方式，自然成為教學改革的核心任務。

關鍵詞：語文；課程改革；轉變；優化；認識

從教育心理學角度講，學生的學習方式有接受和發現兩種。在接受學習中，學習內容是以定論的形式直接呈現出來的，學生是知識的接受者。在發現學習中，學習內容是以問題形式間接呈現出來的，學生是知識的發現者。兩種學習方式都有其存在的價值，彼此是相輔相成的關系。但是傳統學習方式過分強調接受和掌握，忽略了發現和探究，學生學習成了純粹被動地接受、記憶的過程。這種學習壓抑了學生的興趣和熱情，影響了學生思維和智力的發展。轉變學習方式就是要改變這種學習狀態，把學習過程中的發現、探究、研究等認識活動凸顯出來，使學習過程更多地成為學生發現問題、提出問題、解決問題的過程。強調發現學習、探究學習、研究學習，因此成為本次課程改革的亮點。

語文教改勢在必行。那么，語文教學應該如何適應課改精神呢？筆者認為語文教學走向"素質教育"，必須實現"三轉變二優化一體現

一、關于“三個轉變”

1.教師內涵的轉變：教書匠教育家。

著名語言學家呂叔湘先生說過：“教學，就是教學生學，主要不是把現成的知識教給學生，而是把學習的方法教給學生。”但在語文實際教學中，人們往往走入單純“老師教，學生學”的誤區。采用“一刀切”“齊步走”大運動量的辦法“孜孜樂教”，固守著一套陳舊的教學觀念，教師架空分析教材，照本宣科，成了教材的奴隸，為教而教的機器，毫無藝術性可言。這貌似對學生的關心負責，實則是對其身心和智力的極大壓抑與摧殘，是嚴重違背教育的初衷的。新形勢下的教師，應成為科研型、專家型的教師。他不僅“能”教，而且“會”教；不僅要精通本專業知識，還要了解相關的邊緣知識；不僅要鉆研新的理論、新的思想，還要善于總結在教育實踐中獲得的經驗與體會，并力求將感性認識上升到理性認識，從而指導自己更好地實踐。正如馬卡連柯所言：“離開教育理論我是不能工作的。”這一精辟見解，啟示我們要認清時代賦予我們的重任，我們應從根本上實現由機器型的教書匠到藝術型的教育家的轉變。

2．教學模式的轉變：課堂教授型指導策劃型。

孔子曾說過：學而不思則罔。古今中外的大學問家都十分強調思考在學習中的作用。在舊的模式下，語文教學大都采用“保姆式”教學方式，其最大的特點就是“不放手”。大到篇章，小到字詞，全是老師說了算，“滿堂灌，滿堂問，一言堂”的局面隨處可見。學生毫無獨立性可言，只是一個個記憶的機器，它嚴重束縛了學生的創造性思維。因此在實施素質教育的過程，我們必須打破舊的傳統模式，可以讓學生自己去掌握材料（包括教參書），省去機械傳輸所造成的大量時間的耗費。課下自己吃、課上談味道，課上應該成為學生各種理解碰撞、質疑創新的一方舞臺。“隨文成形，隨課成形”，可以是“啟發式”、“自學式”、“討論式”，也可以是傳統的“講授式”，但完全可以讓學生輪流過把“教”癮，當然準備必須充分，教師指導、集中小組智慧是少不了的。

3．教學思維的轉變：機械模仿創造性思維。

作為學習的主體，學生不是被動地機械復制，而是積極地對客觀世界能動反映。這就決定了學生的學習應該是一種滿足內在需求的主動探索過程，而不是簡單地把學生視為加工對象，要注意培養學生的創造性思維與創新意識。授之以漁，把學習知識的規律和方法教給學生，通過學生動腦、動口、動手的方式獲得知識。語文教學無非要提高學生的聽說讀寫能力，然而這幾種能力的提高，無一不是靠學生自己的反復實踐活動。老師要推學生一把，讓他們下水自己游，告訴要領，還要隨時把握水中情況，以便指導；而學生之間互相糾正與彼此豐富，更有廣闊的發展空間。

二、關于吧“兩個優化”

1．優化教學實施及反饋體系。一個完整的教學系統一般包括教學實施和反饋兩個相互依存的過程，它們都是以學生為主體的。針對這兩個過程的不同特征，我們應分別遵循“好生吃得好――中生吃得飽――差生吃得了”和“差生做得了――中生做得好――好生做得巧”的分層次教學原則。應堅決摒棄“大鍋飯”式的平均主義，針對不同層面的學生，制訂不同的教學目標、教學方法、課堂結構、教學情景，使全體學生人人有壓力，個個有動力，激發他們的成就感、自信心；進而激發學生的學習興趣，老師才能在愉快融洽的氣氛中完成自己的教學全過程。

2．優化教學評價體系。在應試教育中，對教學評價的主要依據是升學率的高低，學校評價學生的惟一標準就是分數。于是考試成了老師的指揮棒，分數成了學生的存在價值。這樣，人為地加大了師生的雙方心理負擔，嚴重違背教育發展規律。因此，在教學評價中應徹底摒棄惟分論、惟升學率論，由看誰的課講得好，到看誰對學生指導得好；由看誰對問題分析上得透，到看誰的學生學習效率高。這樣才能使教學過程得到最優化的過程。

三、關于學生主觀能動性的體現

篇4

關鍵詞：機電一體化；問題；改革措施

長期以來機電一體化教學一直承襲著重理論輕實踐的教學模式，這給該課程教學實效性的發揮帶來了很大的影響，因此，要改變這一現狀就要在明確該學科存在問題的基礎上加大相關教學措施的研究。

一、機電一體化教學存在的問題

社會主義市場經濟的發展，對于技能型人才的需求越來越多，尤其是對機電一體化人才的需求更是與日俱增，社會對這類人才需求的數量不斷增加的同時，對機電一體化人才的質量要求也在逐年提升。傳統的機電一體化教學的局限性是比較大的，傳統的機電一體化的教學模式更多的是重視知識的傳授，課程的設置與教學內容都與實際應用相脫節，難以滿足機電一體化實踐操作教學的需要。而現代的科技發展突飛猛進，現有的機電一體化教學模式難以適應新時期的需要，這樣的教學模式急需要改變。在原有教學模式的實施過程中，機電一體化的教學模式存在著許多問題，具體來看，主要有以下幾方面的內容:

1.教學模式單一的問題

現行的機電一體化教學模式，依然承襲著傳統學科的教學模式，雖然機電一體化教學與數學、物理學科存在著千絲萬縷的聯系，在教學中也需要大量的知識和文字，還需要許多的原理圖，但是，在機電一體化教學中，過分重視知識傳授卻忽略了該學科的實踐特征，這樣的教學很難發揮實效，久而久之，也不利于學生學習興趣的培養，教學模式單一，教學實效性不強。

2.理論與實踐對接性不強

從現階段機電一體化教學的實施情況來看，理論教學雖然落實的較為充分，但是理論教學與實踐教學缺乏必要的對接，教學依然以理論教學的實施作為教學的主體，理論教學與實踐教學相脫節，學生的理論知識雖然掌握了很多，但是真正運用到實踐中的內容卻少之又少，這對學生的實踐能力造成了很大的影響，不利于實用型人才的培養。

3.課程設置的時間不足

隨著教學改革的不斷深入，機電一體化課程教學的時間也相應減少了，由于課程實施的時間較少，原本一些預定課程教學內容也相應較少，要掌握課程教學的內容，教師只能夠通過大量的理論學習來解決，留給學生實踐操作的時間越來越少，難以滿足教學的實際需要，同時，由于近些年來的院校擴招，新生的質量也出現了一定程度的下降，課程實施的時間不足也在一定程度上影響到了學生對相關知識的學習。

二、機電一體化教學改革的措施

1.要學會創新教學的思路

要創新機電一體化的教學思路，就要充分認識到機電一體化的本質，客觀地來說，機電一體化的本質內涵就是指機械與微電子技術同信息與計算機技術的有機結合，將其統一集中起來成為一個有機的整體，它是一項充滿自動化元素的工作過程，創新機電一體化的教學思路，就是要以此為出發點，開展教學思路的創新活動，以具體的教學措施推進機電一體化的教學改革。

2.要重視教學手段的更新

好的教學手段對促進機電一體化教學的有效開展具有重要的作用，相反，教學手段的陳舊、刻板，對教學實施的影響是非常大的。在現實的機電一體化教學實踐中，對教學手段的更新缺乏應有的重視。

3.要重視教學環節的優化

現有的機電一體化教學環節，相對來說比較繁瑣，難以適應現階段機電一體化教學的實際需要，因此，優化繁瑣的教學環節是提升機電一體化教學效率的一項重要措施。要改進現有的教學環節讓教學環節更加優化，促進實踐化教學的有效開展，同時也要進行有針對性的單向技能訓練，優化單項技能的訓練環節，以此促進教學的有效實施。開展機電一體化教學的相關研究對促進該學科課程教學的有效實施具有重要的作用，因此，以機電一體化教學存在的問題與改革措施為視角，對相關的問題展開研究希望能夠更好地促進該課程教學效率的提升。

參考文獻：

篇5

關鍵詞：機電一體化；計算機控制；傳感器

1 機電一體化的概念

人類從使用簡單工具到現代的機器發生了巨大的變化。特別是計算機控制技術出現以后，傳統機械又有了一個飛躍。

機器應該是機械和電器的合成。傳統的機械工程和自動控制工程從專業學習到工程設計應該一體化。目前，關于機電一體化的定義與概念，許多書籍都是根據國外書籍的定義和概念而引用。對于國外的概念基本強調機器人跟數控機床的概念。雖然，機器人和數控機床是機電一體化中具有一定代表性的產品，但絕非是機電一體化的全部內容，機械的內容很多：化工機械、輕工機械、重工機械、紡織機械等。機電一體化強調的是機械產品的自動化和智能化的問題。

2 機電一體化的基礎知識

機電一體化涉及的知識還是比較廣泛的。在機電一體化設計中常常會涉及到機械做功，液體壓力做功等理論力學和材料力學的相關知識。對于機械零件還涉及到機械零件的加工方法一些工藝性問題。尤為重要的是數控加工技術。零件的加工精度、材料的選擇都是需要學習的。一些機械零件例如：軸和軸承、齒輪、凸輪、鏈條、鏈輪等可以說是機電一體化設備中應用極廣泛的一類機械零件。對于零件的學習使是我們應具備的基礎。還有自動控制和人工控制的內容，電路電器的基本知識。

3 傳感器

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息按一定的規律變換成為電信號或其他所需的形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制的要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

傳感器大致可分為物理傳感器和化學傳感器兩大類。在機電一體化中起著至關重要的作用。常見的傳感器有：壓力傳感器、位移傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣敏傳感器等等。

4 絳兇爸

所謂執行裝，就是把從電源、液壓、氣壓等動力源獲得的能量變換成旋轉運動或者直線運動的一種裝置。執行裝置主要由執行元件、傳動原件等構成。主要的執行裝置有如下幾種：步進電機裝置、伺服電機裝置、普通電機裝置、液壓油缸裝置、液壓馬達裝置、氣壓裝置、氣動馬達裝置。這些機械裝置是控制系統的控制對象，也叫控制系統的執行裝置。普通電機裝置也是控制系統的控制對象，如采用變頻器可以控制轉速，PLC也可以控制轉速和角位移。普通電機采用控制器的控制精度和效率沒有步進電機和伺服電機高，但是在一些控制要求不太高的機電一體化設備中，目前應用還是比較廣泛的，畢竟普通電機價格比步進電機和伺服電機低得多。

5 計算機控

機械設備的控制系統從最初的的強電控制到現在的計算機控制，經歷了如下過程：簡單的開關控制――繼電器控制――單片機控制――單板機控制――PLC控制――PC控制。事實上，到現在為止機械設備的控制系統無論從簡單的開關控制，繼電器控制到復雜的單片機控制、單板機控制、PLC控制、PC控制都有它們的使用價值。隨著時間的發展，使用的比例肯定會按上述順序，前面的越來越少，后面的越來越多。目前來看單片機控制、PLC控制系統在機電一體化應用領域的數量上應該是最多的。

數控技術是指用數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它所控制的通常是為止、角度、速度、等機械量和開關量，以及溫度、流量、壓力等物理量。數控技術和計算機控制技術是相互關聯的。數控技術的特點：精度高、速度快、可靠性高。

6 機電一體化的設計方法

機電一體化設計類型可分為：

根據受控對象的不同，進行機電一體化設計；

改進型機電一體化設計；

創造發明性機電一體化設計；

不同的機電一體化設計類型，也有不同的設計方法。所謂根據受控對象的不同進行機電一體化設計，也就是不同行業有不同的受控對象。比如數控機床、包裝機械一類的受控對象基本上是機械動作；在化工機械中，處理機械動作外還有對溫度、流量、壓力、配比等物理量的控制；也有將化學量作為受控對象的，如土壤分析儀對土壤酸堿度、鈣、鎂、磷的分析等。當然受控對象最多的還是機械動作問題。

改進型機電一體化設計是應用非常廣泛的一類設計。比如，我國數控機場普及度不高的現狀的主要原因一方面是數控機床的售價太貴，對于許多企業來說很難承擔這筆開支的。所以對現有機床進行數控化改造，提高現有機床的生產效率和質量、節約成本等起到很好的效果。

在機電一體化設計中，我們主要考慮3部分的設計：機械部分、控制部分、傳感器部分。事實上，為了簡化問題，機電一體化的設計思路完全可以從兩部分來考慮。即機械部分和控制部分，因為傳感器完全可以在控制部分中一起考慮。機電一體化設計發展到今天，機械部分的設計仍然是這三部分中最重要的部分。過去在機電一體化設計的學習和實際工作中存在一種錯誤的認識和看法：認為機械設計直觀簡單，技術含量沒有控制部分高。這是一種本末倒置的認識。

參考文獻

篇6

1.1較高的安全性能

安全性能主要表現在煤礦的監測、報警、自動保護等方面，當在工作中發生電力故障時，機電一體化產品能夠啟動自我保護措施，將設備的損耗人員的傷亡控制在最小范圍內，提高使用設備的安全性能。

1.2較高的使用性能

機電一體化產品采用全數字直流提升機和計算機監控，方便了操作過程，使手柄和按鈕的數量得到很大程度的減少。該產品可以重復大量的動作，更為先進的產品還具有篩選工作程序的功能。

1.3較高生產性能

機電一體化產品具有自動處理信息和自動控制的能力，通過自身的控制系統使機械執行機構按照設計的要求完成動作，確保工作完成的質量和產品的合格率，最終提高機電一體化的生產能力。

1.4便于維修

機電一體化產品可以對工作中的故障自動進行檢測和監視，對出現的問題可自行采取應對措施。當機電一體化產品發生故障時，通過編程在其控制系統輸入控制程序即可對產品進行調控，這樣變不需對產品的零件進行拆卸或是安裝。

2機電一體化技術在煤礦生產中的應用

2.1在礦井運輸設備中的應用

在我國，煤礦運輸設備已取得較大進步，表現在煤礦井下大功率、長距離帶式輸送機的技術研究和新產品的研發等方面，而且，機電一體化技術逐步應用于礦山運輸設備中，這有效解決了帶式輸送機驅動的難題。

2.2在支護設備中的應用

支架作為一種機械支護設備，正向電液壓控制方向發展，逐步將計算機技術與液壓控制相融合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，減小對頂板和支架產生沖擊載荷。我國研制的電液壓支架控制系統還比較落后，在煤礦中使用的電液壓支架電液系統主要是依靠進口。

2.3在帶式輸送機中的應用

帶式輸送機具有輸送量大、運輸距離長、高效率等特點，是機電一體化技術的重點研究對象，也是井下主要的輸送設備。目前，多數的煤礦已采用機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置。

2.4在礦井提升機中的應用

礦井提升機是一種機、電高度集中的大型煤礦設備，內裝式提升機具有效率高、結構緊湊的特點，它是將滾筒與驅動合二為一的結構標準，是電力—機械—電子—計算機自動控制的有機結合的體現。

2.5在監控系統中的應用

在礦井生產過程中，良好的監控系統是首要條件，以往監控系統存在說停就停的情況，這將對及時獲取井下信息及礦工生命安全造成不利因素。在應用機電一體化技術后，可有效防止該情況的出現，機內數據庫通過局域網連成同步模式，主備機的監控由自行研制的專用通信接口負責，實現軟硬件結合，自身數據庫與主機同步，該技術的應用在礦井中的監控系統中取得很好的效果。

3煤礦機電一體化技術分析

我國煤礦機電一體化技術的應用和發展較世界其他國家來看還存在一定的差距，為此，煤炭工作從業人員要不斷掌握機電一體化技術的特點及發展方向，還應掌握國外機電一體化技術的最新動態，努力做好煤炭行業機電技術的研發工作。

3.1拓展增值功能

拓展增值功能要求是在研究新型煤礦一體化產品時開發出其自身的增值功能，使煤礦一體化技術與控制系統、監控系統得以連接達到遠程通信的功能，確保通信功能模塊的兼容性、可靠性、開放性。

3.2加大開發力度

加大開發力度是指礦用傳感器的使用功能方面，以便于能保證煤礦生產的順利進行，涉及到兩方面：一是應針對不同的監測對象開發不同的測量傳感器，二是在惡劣環境下可以進行準確的信號測量。

3.3提高產品四化

為保證煤礦機電一體化的長遠發展，應對已生產的不同型號的機電一體化產品標準進行統一管制，相關部門應規范其標準化、通用化、規劃化及系列化的程度。

3.4關注新動態

組織培訓學習機電一體化技術的相關知識，時刻關注國內外機電一體化技術新的發展動態，掌握和吸收新的方法和技術。

4結束語

篇7

關鍵詞：中職；機電一體化技能大賽；教學改革

近些年來，國家對于中職院校的教育越來越重視，給予了其許多的幫助，尤其是在教學改革這一方面。目前開展的全國職業學校技能大賽其中一個目的就是希望借此來推進教學改革的進程。機電一體化技能大賽對于中職院校的機電專業教學有著重要作用，本文就其主要表現進行了四方面的思考、分析。

1機電一體化技能大賽促進教學設備更新

全國機電一體化技能大賽對于設備有著很高的要求，每一個中職院校如果想要參加這項比賽就需要做好前期的、大量的、充足的準備，而此前提就是必須要有大量的、先進的機電設備，比如：機電一體化設備、液壓與氣動設備、PLC可編程設備等，這些設備都是全國機電一體化技能大賽所需要的基礎設備[1]。根據實際情況分析，我們發現多數中職院校在設備的供給上存在明顯的不足。一些院校總是再設備上克扣，要么是選擇一些品牌差、質量低的設備，要么就是購買二手產品，可想而知，這樣的設備又能夠獲得怎樣的結果呢？全國機電一體化技能大賽對于每個中職院校都是很重要的賽事，十分值得關注和參與，所以，對待此事件相關院校一定不會忽視。首先就是要保證設備的及時更新與供給，注入大量的資金去購買先進的、質量好的機電設備，保證學生的實際訓練環境。設備的更新又能夠很好地帶動專業人員技能的派樣，并且在長期的實踐摸索中也能夠總結豐富的實戰經驗，進一步加強教學改革。

2全國機電一體化技能大賽能夠提升教師隊伍教學質量

教師的質量永遠都是教學改革的一大關鍵，在中職院校中往往存在一些老師，跟不上時展的步伐，無法實現知識的更新，所以在講課方面難免會有所欠缺。或者是還有一部分教師覺得沒有工作的動力，對待實際教學環節就十分懈怠。但是，全國機電一體化技能大賽的出現能夠很好地解決這兩方面的問題，很好的提高全國職業院校教師的實際教學水平。全國機電一體化技能大賽一方面可以作為教師進行新知識學習的動力，在此動力的催動下，教師能夠認識更多的新鮮的事物，開闊自己的眼界，自主的進行新知識的學習和歸納。另外，教師也能夠在參與全國機電一體化技能大賽的指導中，積累更多的經驗，提升自己的實際訓練以及教學水平，更好地將新知識與舊知識進行融合。另外，我們在實際調查中也了解到了當下許多中職院校為了提升教學質量，提高教育水平，加強公信度，對于教師這一方面給了很大的重視，會定期的安排一些教師進行實訓參觀、會議指導，還有部分有條件的也會選擇讓一部分教師到國外進行學習，觀察、了解、掌握外國在機電一體化方面的新技術。而產生此局面的一個重要原因就是全國機電一體化技能大賽的開展，許多教師的目標都是在此賽事中獲獎[2]。比如：機電一體化設備的安裝，如果放在以前，很少有教師能夠安裝處或者是能夠熟練的進行安裝，但是如果讓多次參與全國機電一體化技能大賽的教師來安裝，那么這簡直就是小菜一碟。在探索機電一體化技能大賽的過程中，教師熟練地掌握先進設備，不斷地積累實戰經驗，反復的應用于實踐，這樣一來，教師的整體水平自然會得到大幅度的提升。

3全國機電一體化技能大賽能夠促進教學模式改革

教學模式的改革在教學改革中也是很重要的一個方面，機電一體化技能大賽的開展也能夠很好地推動此方面的發展。我們了解到自從全國機電一體化技能大賽開展以來就有許多的中職院校積極地開設特長班學習，每個專業都有對口的技能特長班，在平時業余時間進行技能培訓。這就是在技能大賽下產生的一種新型的中職院校教學模式，一對一進行專門的輔導，將學生的優點進行放大，專攻某一技能區域。而實際也表明，這種方法的確有效，能夠很好的加強學生某一方面的特長培養，提高學生的技能，同時也很好地檢驗了學校的師資水平以及管理能力等。另一方面是在全國機電一體化技能大賽的影響下，更多的中職院校開始將目光放在了校外企業上。據悉，多數中職院校已經開展了校企合作、工學對接的教學模式。將學校和企業進行有機結合，將學生實際學習與實踐相互結合，為學生提供了一個良好的學、實一體化發展平臺，極大地推動了中職院校的教學改革[3]。

4全國機電一體化技能大賽加強校企合作

對于中職院校而言，實踐是一項十分重要的環節，通過實踐能夠很好地幫助學生積累經驗，將知識更好地融會貫通，進而提升自我水平。機電一體化技能大賽是一項具有高技能含量的大賽，這項比賽實際要求一位選手要完成PLC控制程序，觸摸屏控制程序和變頻器的參數設置；除此之外還需要另一位選手的緊密配合，另一位需要完成機械手、傳送帶以及供料機構等的組裝，同時也要做好傳感器、開關、電磁閥磁性開關等的電路連接。最后就是要將所對應的程序下載到PLC以及觸摸屏內，打開電路，對其整體設備進行聯合調試，完成一個生產線的模擬生產加工過程。由此可知，這個大賽的難度十分高，尤其是對于中職學生而言，更是十分困難。該項比賽中涉及到的許多專業性的技能操作實際上許多教師也不清楚，不能夠給學生準確的答復。但是這些卻恰恰是企業實際生產環節中最常見到的設備，所以，這就能夠說明全國機電一體化技能大賽需要企業生產實踐的支撐，學生要能夠很好地掌握實際生產流程和技能。全國機電一體化技能大賽給予中職院校改革的另一大思考就是要能夠認識到企業的重要性，加強校企合作。所以，在此大賽影響下的中職院校教學必須要與當地企業加強合作，實現校企人才對接，讓企業能夠成為現實參與實際生產的一個重要平臺[4]。定期的組織學生到合作企業進行參觀、實習，讓學生在實踐中摸索；另一方面也可以讓企業的生產技工親自到中職院校進行生產培訓，為學生講解實際生產中可能存在的問題。最后一點也可以安排本校教師到外國進行學習，學習他們先進的技能，將相關的機電知識以及實訓知識帶到國內，在實際教學中加以運用和拓展。通過以上幾個主要方面的實際分析，我們能夠很好地了解到當下中職院校教學改革的一大重要參考依據就是機電一體化技能大賽，要想要謀求更好的發展就必須要能夠深刻的分析全國機電一體化技能大賽帶給中職院校教學改革的重要啟示，并及時的對實際改革方向進行調整。

5結束語

全國機電一體化技能大賽有著重要的存在意義，對于中職院校而言，必須要及時的通過這項比賽認識到自己的不足，加強教學改革。同時，通過這項比賽我們也能夠意識到職業院校要想要發展就必須發展高科技，落后就要挨打，中職院校要立足于新科技、高科技，不斷地對其進行創新對教學進行改革，只有這樣才能夠改變當下中職教育發展受阻的境地，才能夠更好地推動中職院校教學的發展。

參考文獻：

[1]高淑珍.職業技能大賽對機電一體化專業教學改革意義與實踐研究[J].赤子(上中旬),2016(19):263.

[2]張盛勇.職業技能大賽對機電一體化專業教學改革意義與實踐研究[J].機械,2016(S1):12-14.

[3]童德斌.中職機電一體化技能大賽對教學改革的思考[J].合作經濟與科技,2014(14):111-112.

篇8

經過了一年的學習，我們，特指我，對我所學的專業即機械工程及自動化還是認識不是很夠，可能老師考慮到我們這些學生的潛在問題，就給我們安排了一個專業認識的實習周。我們要通過這幾天的實習對機械工程有一個直觀上的認識（通過之前的理論課專業概論課，我們已經對機械工程有了一個大體的認識）。在進入工廠之前，老師給我們上了兩節基礎知識課，讓我們了解什么是機械工程及自動化，機械工程及自動化應該學些什么。

由于微電子高新技術的迅速發展，使工業自動化的程度大幅度提高。新的機電設備和產品將機械、電子、計算機和自動控制技術有機地結合在一起，形成了所謂的機電一體化技術，大幅度地提高產品的性能、質量和可靠性;提高制造技術水平，實現生產方式向柔性方向發展;增強企業的應變能力;節約能源和材料消耗，降低成本，提高勞動生產率。機電一體化已是當今世界及未來機械工業技術和產品發展的主要趨向，也是我國機械工業發展的必由之路。然而，我國現有的機械專業人員的知識結構與當今機械工業的發展極不相稱。學機械專業的，對電子、自動控制技術懂得較少;學電子專業的，對機械專業知識掌握的也不多，不能將機械與電子進行有機的結合。此外，由于近二十年科學技術的迅猛發展，多數機械專業人員知識老化，對新知識、新技術了解甚少，難以從事機電一體化產品的設計與開發。因此，除現有機械專業人員需知識更新，解決機電一體化人才短缺的部分問題外，急需大批量培養這類人才,老師還說，目前工程機械的發展已經達到了頂峰，設備可以完成人們所想到的任何工件，大型設備的專業化也在逐步加強，國內外的工程機械設備的差距也在逐漸減小，工程機械有小型化、家用化的趨勢

所謂機電一體化，就是機械與電工合二為一。日本企業界在1970年左右最早提出“機電一體化技術”這一概念，當時他們取名為“Mechatronics”，即結合應用機械技術和電子技術于一體。隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展，成為一門綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統技術，目前正向光機電一體化技術（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向發展，應用范圍愈來愈廣。現在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，他的發展使冷冰冰的機器有了人性化，智能化。我們需要學的基礎科目有：英語、計算機、高等數學、線性代數、大學物理、物理實驗、工程力學、機械原理、畫法幾何及機械制圖課程等。

上完了這兩節的基礎課以后，在一男一女兩位老師的帶領下，我們機械工程及自動化的三個班分別參觀了北京建筑工程機械廠與北京現代汽車廠兩個地方。

周三那天早上下起了瓢潑大雨，可到了北京現代以后，天就放晴了。在向導的帶領下，我們觀看了有關宣傳片，聽了關于展車的相關介紹，又參觀了總裝車間。給我留下深刻印象的就是總裝車間。一千多米長的生產線，經過工人師傅準確而迅速的操作后，在OKLINE最后出來的就是成品車。

篇9

［關鍵詞］機電一體化系統設計；案例教學；學習興趣；創新能力

當前我國正在實施《中國制造2025》規劃，這對我國工程教育特別是機械工程教育提出了更高的要求，機械裝備制造企業迫切需要具備機、電、控制、信息處理等多學科融合的機電裝備設計制造復合型人才。機電一體化系統設計是機械設計制造及其自動化專業的一門重要專業課，它涉及機械技術、電工電子技術、自動控制技術、檢測技術、計算機信息處理技術等相關技術，是該專業所有專業課中工程性、實踐性、綜合性最強的一門課程，該課程后續的教學環節為畢業設計。機電一體化系統設計課程的任務是在先修課程的基礎上，從系統工程觀點出發，綜合運用各種專業知識，分析機電一體化產品的各組成要素之間的關系，實現機電系統要求的功能。因此，該課程對于學生全面了解和掌握所修其他課程的聯系，建立機電一體化的系統思維體系，培養綜合運用專業知識的能力，具有重要的作用。機電一體化系統設計的教學內容包括機械系統設計、傳感器測試、電機與驅動、微機原理與接口、微型計算機控制等內容。各部分內容之間相對獨立，課程自身的理論體系不突出，缺乏整體感。另外這些教學內容中的有些內容在先修課程機械原理、機械設計、數控技術與數控機床、機械工程測試技術、微機原理與接口、單片機原理與接口、微型控制技術等課程中均有所涉及，極易造成教學內容的重復，給學生一種重復教學的感覺，從而降低學生對本門課程的興趣。針對上述問題，我校在實施機電一體化系統設計教學中，以實現機械、電子、控制、信息等各異技術融合為目標，以實現閉環運動控制系統的伺服性能為出發點，以系統接口設計為主線，以案例教學為教學手段將以上教學內容有機結合，實施案例教學改革。[1][2][3]

一、緒論教學案例設計

緒論部分是機電一體化系統設計課程的關鍵部分，該部分對于學生理解本門的課程的特點和體系結構具有重要的作用，該部分主要突出機電一體化系統的特點、組成、設計方法以及接口等。在教學過程中，我們首先對數控車床與非數控車床兩個案例在結構、功能、優缺點上進行對比，機電設備與非機電設備的區別在于增加了大腦“控制器”和神經“傳感檢測單元”，從而提高了設備的自動化程度、精度和效率等。通過數控機床、機器人、AGV小車、數控雕刻機等案例介紹機電一體化系統的組成部分及各組成部分的功能，強調控制器和傳感檢測單元在機電一體化系統中的作用。另外在講解這部分內容時，突出機電一體化系統各組成部分之間的接口連接，通過機械接口（聯軸器、傳動機構等）、電子電氣接口（A/D、D/A、放大器、光電耦合器）、通信接口（232串行口、USB、以太網接口等）、軟件協議接口（TCP/IP協議、USB協議等）等案例，講解接口在機電一體化系統中運動、能量、信息傳輸變換中的作用，強調機電一體化系統通過接口將各異技術集成在一起，形成特定的功能。在機電一體化技術方向方面，主要強調當前“機械功能電子化，電子功能軟件化”的發展趨勢，通過伺服電機變速代替變速箱，無刷直流電機代替傳統電刷直流電機，電子表代替機械表，電子秤代替機械秤，高能束加工代替刀具切削加工等案例講解機械功能電子化的發展趨勢及帶來的優勢。通過軟件PID控制算法代替硬件PID控制器，可編程控制器PLC代替邏輯繼電器電路，可編程邏輯陣列FPGA代替專用芯片等案例講解硬件功能軟件化的趨勢及優勢。通過以上案例，讓學生深刻認識機電一體化技術的發展方向及帶來的優點。在緒論部分實施案例教學，可以避免相關知識點的填鴨式和說教式教學，使學生對機電一體化系統設計這門課程有一個系統的認識，強化了學生對機電一體化系統組成、功能、設計方法等知識點的認識。

二、機械系統教學案例設計

由于教學對象是機械專業的大四學生，多數學生一看到“機械系統設計”這個標題就感覺這部分沒有新的內容，認為該部分內容是機械設計課程內容的重復，甚至認為這部分內容非常簡單，沒有必要在課堂上講。恰恰相反，機械系統設計是機電一體系統設計中最為關鍵的一部分。因此，在開始講解這部分內容前，應該首先點明機電一體機械系統設計與普通機械設計的區別，提高學生對該部分內容的興趣。在課堂教學中，該部分首先通過如圖1所示的機械一體化系統中典型的閉環控制系統，說明機電一體化產品中的機械系統與非機電一體化產品中的機械系統最大的區別在于：機電一體化產品中的機械系統是微型計算機控制的閉環系統的組成部分，因此在進行機械系統設計時必須要考慮機械系統的結構參數（慣性、剛度、摩擦、阻尼、傳動間隙、固有頻率）對閉環系統伺服性能（快速性、穩定性、準確性）的影響。基于這一區別，展開講解機械系統的結構參數對閉環系統伺服性能的影響，以及如何從機械系統設計的角度提高整個閉環系統的性能。機械系統設計部分的另外一個重要內容是傳動機構設計，通過齒輪傳動案例中的間隙、剛度等對伺服性能的影響，說明在機電一體化系統中應該盡可能縮短傳動鏈，提高閉環伺服系統的性能，并以伺服電機變速代替傳動機構變速、直線電機、力矩電機、電主軸等作為縮短傳動鏈的案例；只有當電機與負載不能匹配的時候才考慮使用傳動鏈進行力矩、速度、轉動慣量的轉換。齒輪傳動鏈設計部分包括最佳傳動比的選擇、傳動級數的選擇、傳動比的分配等，這三部分內容的講解都圍繞提高伺服性能為根本目標，重點講解最小轉動慣量原則、輸出軸轉角誤差最小原則分配傳動比。為了區別機械設計，本部分除重點講解齒輪傳動鏈設計外，還通過數控機床旋轉進給工作臺、A/C軸雙擺角銑頭、機器人關節減速器等案例講解了雙導程蝸桿蝸輪傳動結構、諧波減速器、RV減速器的各自原理以及在機電一體化系統中的應用。

三、計算機測控系統教學案例設計

計算機測量控制系統是機電一體化系統的核心，它負責采集機械部件的運動信息，并與給定值比較，生成運動控制指令。該部分的教學內容在機械工程測試技術、數控技術與數控機床、單片機原理與接口、微機控制技術等課程中均有涉及，因此，在本課程教學中將傳感器、伺服電機、工業控制機結合起來，以工業控制機為中心，以接口為橋梁，將相關內容通過案例整合在一起。首先簡單介紹增量式旋轉編碼器、光柵、感應同步器等位移測量傳感器的位移測量和辨向原理，由于上述傳感器直接輸出相位相差90度的正弦信號，因此隨后重點講解傳感器的接口電路如何對正弦信號處理獲得相位相差90度方波信號，以及如何完成變相細分等功能。在控制電機部分，重點介紹了步進、直流、交流電機的功率驅動電路，如斬波恒流功放電路、PWM原理、SP－WM原理等，比較了三種電機在扭矩和功率輸出特性上的不同點。最后以8051單片機為處理器，使用Proteus軟件設計了教學案例[4][5]，涉及位移傳感器測量接口電路和D/A轉換接口電路，PID數字控制等知識點。

四、機電一體化系統教學案例設計

機電一體化系統是一個機械、電子、控制、信息等各異技術相融合的系統，在機電一體化系統設計課程的最后一章，以電腦刺繡機為設計實例，通過對這一典型機電一體化系統的設計過程，使學生能夠根據設計需求綜合應用機械系統設計、傳感器測試、電機與驅動、微機原理與接口、微型計算機控制等各方面知識來設計一個機電一體化的系統。如圖2所示，刺繡工藝的動作包括繡框在x、y兩個方向的直線往復運動和繡針在z方向的連續上下往復直線運動，通過這兩類運動的配合和刺料機構的作用形成線跡，繡框在x、y兩個方向的移動距離決定了線跡的長度和方向，繡品由線跡的集合構成。繡針在織物上方時，繡框沿x、y兩個方向移動到指定的位置，當繡針自上而下落到織物表面時，繡框停止移動，在刺料機構的作用下即完成一針線跡的動作。根據機電一體化系統的幾個功能要素，電腦刺繡機由微機控制系統（控制與信息處理單元）、移框步進電動機及主軸電動機（驅動與執行單元）、x、y、z三個方向的傳動機構及刺料機構（機械傳動單元）、針桿位置傳感器（傳感檢測單元）、220V單相交流電源（動力單元）、機架（機械結構單元）以及各部分之間的接口組成。由刺繡打版機輸出的刺繡花樣數據保存在電腦刺繡機的EPROM或磁盤中，電腦刺繡機的工作過程如下：控制微機啟動主軸運轉，由刺料機構帶動旋梭和針桿運動，微機從刺繡花樣數據文件中順序讀取每一針的x、y相對位移坐標，根據坐標數據通過兩個電機的協調運轉驅動繡框在平面內進行移動，微機通過讀取針桿位置檢測器的信號使繡框的平面移動與刺料機構的運動相互配合。電腦刺繡機設計參數的計算主要包括x、y、z三個方向運動件的運動參數和動力參數的計算、結構參數計算以及品質參數、環境參數和界面參數的確定。運動參數計算主要包括主軸轉速范圍的確定、繡框位移計算、繡框位移與主軸轉動的運動配合、繡框運動速度計算、主軸轉速計算、x、y步進電動機工作頻率及傳動比計算、移框加速度計算等；動力參數計算主要包括刺料機構驅動功率計算、移框步進電動機驅動力矩計算等；結構參數計算主要指刺繡機工作臺面的長、寬、高三個方向尺寸的計算及機頭頭距的計算；品質參數主要包括系統可靠性、傳動精度等；環境參數包括工作電壓、環境溫度、環境濕度等；界面參數則用于表征機器的人—機對話方式和功能。系統各部分之間通過接口進行連接，主要的接口包括微機系統前向通道與各傳感器模塊的接口以及微機系統后向通道與各功率驅動模塊的接口，各接口通過采用光電隔離技術防止外部模塊對微機系統的回饋干擾以及防止強電信號對微機電源的干擾。盡管電腦刺繡機由微機對刺繡工藝實行全面控制，但刺繡過程會出現斷線、斷針等隨機因素。為保證刺繡工藝的準確進行，系統必須對針桿位置、繡線通斷狀況、繡框極限位置進行實時檢測，因此，系統必須包含繡針布上布下位置檢測、針桿最高位置檢測、斷線檢測、繡框越界檢測等傳感檢測模塊。各傳感器模塊與微機系統前向通道之間需要進行接口設計，另外，微機系統后向通道與電機驅動模塊之間也需要進行接口設計。微機控制系統是電腦刺繡機系統的核心，根據用戶要求和工藝分析，控制微機除完成用戶的基本要求外，還應具備花樣存儲與選擇功能、記憶功能、工作狀態顯示功能、各種進退針功能等功能。微機控制系統設計除滿足上述設計要求外，還應對控制微機的軟硬組成方案進行初步設計。

五、結束語

針對機電一體化系統設計課程工程性、實踐性、綜合性最強的特點，圍繞機械一體化閉環伺服系統的各組成要素，實施案例教學，通過典型案例實現理論教學和實踐教學相結合的教學方法，不但加深了學生對機電一體化系統的理解，而且提高了學生學習興趣、自學能力和創新能力，取得了良好的教學效果。

［參考文獻］

［1］楊普國，孫佘一，陳俊.項目式案例教學方法的研究與實踐［J］.昆明冶金高等專科學校學報，2011（5）：83-86.

［2］趙麗梅，李焜.機電一體化技術課程中案例化教學改革與實踐［J］.大學教育，2016（3）：106-107.

［3］覃金昌，陳志.基于Simulink和GUI的機電一體化課程案例仿真教學研究［J］.機械工程師，2016（5）：22-24.

［4］李琦，王基，劉永葆.《機電一體化系統設計》課程教學改革與實踐［J］.高等教育研究學報，2010（1）：100-101.

篇10

【關鍵詞】機電一體化；創新；發展

一、機電一體化的發展過程

機電一體化于1969年首次提出，它是機械學與機械結構學的總稱。二十世紀七十年代是傳統機電一體化階段，在這一階段，機電一體化是由機械學和電子學組合而成，主要用于自動售貨機、自動門以及自動對焦的照相機、攝影機等自動化產品的需求。二十世紀八十年代進入電腦控制機電一體化階段，為了適應產品多樣化的需求，滿足降低生產的成本、提高生產效率以及減少勞動力的需求，企業開始大量地研發機器人、電腦整合制造等與自動化生產相關的技術。在這一時期，電腦在其中扮演著非常重要的角色。到二十世紀九十年代，網絡傳輸技術、衛星定位系統以及無線與無線通訊技術也應用于機電一體化系統中。進入二十一世紀，機電一體化進入多元化的發展階段，又引入了光電技術、微機電系統技術等與生物相關的生物機電工程技術。

二、國外機電一體化的發展現狀

﹙1﹚制造技術的先進

總體來說，國外的機電一體化技術一直處于比較領先的地位。具體來看，先進的機電一體化技術就是綜合對傳統的機電一體化過程中的信息、能源等材料以及各種管理技術進行不斷的總結和吸納，使之綜合地運用到機電一體化產品的研發與制造過程中去，逐漸形成更加清潔、高效、低耗的機電一體化的產品的生產過程。從而使得制造技術更加完善、更加先進。

﹙2﹚傳感器與自動化儀表技術

隨著現代科技的不斷發展，機電一體化也得到了快速的發展，這也使得儀器、儀表技術發展得更為迅速。隨著微處理器在儀表中的運用，提高了儀表的可視度、可靠性以及可操作性。不僅使儀表的體積和重量得到了縮減，更使得其大大地降低了結構的設計難度，更為重要的是降低了機電一體化產品的制作成本。因此，以微處理器為核心的各種各樣的儀器、儀表以及傳感器在市場上得到了廣泛的銷售。例如，集成光學傳感器、生物傳感器、化學場效應晶體管等多種多樣的產品。在新時期，傳感器的發展也漸漸向小型化、智能化方向靠攏。

﹙3﹚機器人技術的智能化發展

機器人具體來說就是具有人的思維、情感及決策的高級的智能的機器。從人類發明機器人開始，該技術就以飛快的速度發展。在新時期，機器人的研究向家庭化方向發展，許多機器人已經走進工廠，走入普通的家庭中。

三、機電一體化產品的創新及發展趨勢

首先，隨著時代的發展，未來機電一體化技術將會得到更為廣泛的運用。機電一體化的產品也更加多樣化，小至數字光碟大至高速列車，都是機電一體化技術的運用與開發的產品。而在當今的用戶至上的市場中，客戶是企業經營的核心，只有不斷地研發出新的能滿足客戶日益增長的需求的產品，才能在激勵的企業競爭中始終立于不敗之地。因此，機電一體化的相關研究人員要時時地了解市場的需求，根據市場的需要對產品的功能、結構、材料及外形進行創新與調整，使之適合市場的需要。只有這樣，才能促進機電一體化的不斷發展。

﹙1﹚產品外形的創新

人們對一件產品的認識和了解首先是從它的外觀開始的，只有特別的、令人賞心悅目的外觀才能抓住客戶的眼球，吸引客戶的注意力，給人留下深刻的印象。因此，對機電一體化產品外形的設計要進行創新，在注重產品外觀的同時，也要使產品的外觀與功能相融合，使產品與其周邊的設備與接口相適應。

﹙2﹚產品功能的創新

功能作為機電一體化產品的重要內容，也是機電一體化產品在市場競爭中最重要的因素。機電一體化產品的功能創新主要包括兩方面的內容：一是在已有的機電一體化產品的基礎上，根據客戶的需求對其功能進行改進與完善，使之符合客戶要求；二是指企業不是根據客戶的需求而進行創新，而是依據市場的發展進行自主的創新，創造具有新功能的產品，引領市場的發展。當然，由于第一種創新是在原有的基礎上進行的創新與改造，因此，其所需的人力物力及資金也相對較少，并且投入市場的風險較小。而第二種則需要一定的資金技術及時間的投入，并且當新的產品投入市場時還存在著較大的風險。但是，創新是推動企業發展的動力，只有不斷地研發出新功能的產品，才能占據更大的市場份額，在眾多企業的競爭中獨占鰲頭。

﹙3﹚產品材料的創新

對機電一體化產品的創新，材料的創新也是其創新的重要環節。機電一體化產品對材料的創新也包括兩個方面：其一是指研發出新機電一體化產品的材料，例如，研發合金材料、納米材料等新的材料用于機電一體化產品的運用；其二是在機電一體化產品的研制過程中逐步地采用質量輕、體積小、強度大以及耐高溫、耐磨的材料，使機電一體化產品更符合人們的需求。

﹙4﹚產品控制功能的創新

機電一體化產品控制功能決定著產品性能的好壞 。隨著當今科技水平的迅速發展，微電子技術也在飛速地發展。如今，多功能的高速微處理器在市場中不斷出現。從而推動了在機電一體化產品中自適應控制、神經網絡控制等現代的控制技術得以實現。但是，就目前來說，大多數機電一體化產品還只具備低級智能，因此，對于具有控制功能、狀態監視及故障自診斷等功能的產品的研究具有很高的發展需求與前途。如果企業能夠出奇制勝，研發出新的控制功能的產品，必然會贏得市場的競爭力，促進機電一體化的不斷創新。

﹙5﹚產品結構的創新

另外，對于產品結構的創新也是機電一體化產品創新的一個重要的方面。對于機電一體化產品來說，無論是對產品進行再改進，還是對產品進行創新設計，對產品結構的創新都是極其重要的一部分。具體包括動力結構、機械結構、傳動結構以及周邊的接口等結構的創新。

四、機電一體化產品的發展方向

機電一體化不是一門單獨的學科，它集計算機、電子等學科于一體，因此，隨著計算機、電子等技術不斷地向快速化、智能化和微型化飛速發展，在未來階段，機電一體化產品主要朝智能化、小型化、網絡化等方向發展。

另外，機電一體化作為一門新興的領域，涉獵研究的人員還比較少。機電一體化人才的欠缺是當前的一個嚴重的問題。因此，大力地推進機電一體化的發展，完善建立相關專業及培養機構，培養出更多機電一體化人才，是當前的主要任務及目標。例如，在各高校中設立相關的專業，國家加強對該專業的扶持；鼓勵相關專業培訓機構的發展等，吸引更多的學生學習機電一體化專業內容。只有這樣，才能盡快地培養出高素質的機電一體化人才。促進我國機電一體化向前發展。

總結

機電一體化作為與我們生活息息相關的內容，要不斷地進行創新才能適應發展的需要。在機電一體化的創新過程中，要在掌握已有的技術的基礎上著眼于為來，了解市場需求，創造出更多滿足未來需求的產品，在激烈的市場競爭中利于不敗之地。

參考文獻