机械概论论文_机械工程概论论文
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机械概论论文
——机电一体化专业认知
学号：班级：姓名：梁成专业：机械工程及自动化201004000412 1004
引言
通过八周的课程，我对本校机械专业有了大概的了解，尤其对其中的机电专业感兴趣。究其原因：一方面是因为其就业条件比较好；另一方面是因为它所包含的内容非常丰富，这对于想在大学充实自己的我非常有诱惑力。
现代科技日新月异，极大地推动了不同学科的交融，机电领域也同样在不断的更新换代。由于微电子技术和计算机技术的迅猛发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工程的技术结构、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
一、机电一体化技术涵义
机电一体化技术定义机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics 的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。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，是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
二、机电一体化的核心技术
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。
三、机电一体化的历史进程 机电一体化的发展过程大体可以分为三个阶段：
初级阶段：20世纪60年代年代以前为初级阶段。在这一时期，人们自觉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。那时，研制和开发从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。
蓬勃发展阶段：20世纪70—80 年代为蓬勃发展阶段。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技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics 一词首先在日本被普遍接受，大约到20 世纪80 年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。
智能化阶段：20世纪90 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，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，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，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，使机电一体化进一步建立了坚实的基础,并且逐渐形成完整的学科体系。
四、机电一体化的发展现状
1.全球整体现状
（1）机电一体化产品几乎遍及所有制造业领域。在产业发达国家，数控机床占机床总数的30%～40%。产业机器人正向智能化和智能系统的方向发展，数目在未来十年将以25%～30%的速度增长。智能机器人将逐步进进办公、治理、娱乐、家庭等各个领域。
（2）机电一体化从单机向整个制造业的集成化过渡。计算机集成制造系统（CIMS）是当今世界制造业发展的总趋势,它打破原有部分之间的界线以制造为基干来控制“物流”和“信息流”,实现从经营决策、产品开发、生产预备、生产实验到生产经营治理的有机结合。CIMS的实现是全局动态的最优综合。
（3）激光技术进进机电一体化领域。光机电一体化是激光技术与机械、电子技术相结合,不仅大大扩展了机电一体化的应用领域,而且使一些行业出现重大变革，是当今信息业与制造业的最佳结合点。（4）微细加工技术与设备发展迅猛。微电子技术及其产业的高速发展,带动了大量高新技术的兴起,微细加工技术和装备不仅支持了电子产业的发展,而且对微机械的诞生和发展也起了决定性的作用。
2.国内机电一体化发展现状
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，很多大专院校、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。固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，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进步到5μm,精密级加工中心则从3～5μm,进步到1～1.5μm,并且超精密加工精度已开始进进纳米级（0.01μm）。
（2）产业机器人方面。我国1986年将机器人的研究开发列进国家科技计划,现已把握了机器人操纵机的设计制造技术、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,并进进实用化阶段，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。目前，国内相关科研机构和企业已把握了产业机器人操纵机的优化制造技术，解决了产业机器人控制、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，还把握弧焊、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产业机器人，其中完全国产的产业机器人（行业内规模比较大的前三家产业机器人企业）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预备,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。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进。
五、机电一体化的发展趋势
20世纪90年代后期,各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头角,出现了光机电一体化和微机电一体化等新支;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,也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电一体化的主要发展方向有: 1.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,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.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。机电一体化新产品一旦研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。因此,机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。
3.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。
4.绿色化: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,报废后能回收利用。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前途。
5.系统化:其表现特征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。表现特征之二是通信功能的大大加强,特别是“人格化”发展引人注目,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。一是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。另一层含义是模仿生物机理,研制各种机电一体化产品。
六、机电一体化就业前景
机电一体化专业学生毕业后主要从事计算机辅助设计，机电产品设计、生产、改造、技术支持，机械运行维护，机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。随着我国的经济发展与产业结构调整，对机电一体化专业高职毕业生的需求量明显提高。机电一体化技术的广泛使用，将带给该专业高职毕业生以广阔的就业市场。而且，由于我国逐渐成为世界制造业基地，加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新，国内急需大量先进制造技术专业人才。一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广。因此该专业毕业生就业前景很好，而且待遇也高。
七、总评
综上所述，机电不仅知识面宽，而且是中国现在紧缺型人才，就业前景非常好。同时，中国的机电技术并不发达，学好机电也是现阶段有责任心的大学生的责任之一。
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