機械電子工程導論Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式機械電子工程導論機械電子工程概覽與個人規(guī)劃院系:機電工程學院專業(yè):機械電子工程姓名:陳瑞鋒學號:160205211022017年7月08日整理為word格式整理為word格式整理為word格式摘要機械電子工程是一門綜合性較強的學科，業(yè)以傳統(tǒng)機械為基礎，著重現(xiàn)代計算機與信息技術。其知識體系是機械、電子、控制、信息、計算機、人工智能、管理等諸多理論體系的集合。擁有機械技術、電子技術、動控制技術、測傳感技術、息處理技術、服驅(qū)動技術、系統(tǒng)總體技術等核心技術。機械電子技術的應用廣泛，典型的機電一體化產(chǎn)品如數(shù)控機。關鍵詞:機械電子工程、數(shù)控機床、職業(yè)規(guī)劃。整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄摘要··························································（01）1專業(yè)研究內(nèi)容1.1概述·····················································(03)1.1.1微機電系統(tǒng)（MEMS）································(03)1.1.2傳感與測控技術···································(03)1.1.3數(shù)字化加工技術···································(03)2知識結構體系2.1知識體系·················································(03)2.2主干課程·················································(04)3關鍵技術3.1機械技術··················································(04)3.2電子技術··················································(04)3.3自動控制技術··············································(04)3.4檢測傳感技術··············································(04)整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.5信息處理技術··············································(04)3.6伺服驅(qū)動技術··············································(05)3.7系統(tǒng)總體技術··············································(05)4應用領域5典型機電一體化產(chǎn)品5.1數(shù)控機床·················································(05)5.1.1主要特點·········································(05)5.1.2基本組成·········································(06)6個人規(guī)劃6.1專業(yè)前景分析··············································(07)6.2目標設定··················································(07)6.2.1專業(yè)能力·········································(07)6.2.2綜合素質(zhì)·········································(07)6.3行動與方案················································(07)整理為word格式整理為word格式整理為word格式專業(yè)研究內(nèi)容1.1概述機械電子工程主要研究機械制造、電子和計算機科學領域，與這三個學科不同的是，機械電子工程人才應該具有通才的素質(zhì)，對項目和問題有決策和協(xié)調(diào)能力。機械電子工程專業(yè)可細分為機械電子系統(tǒng)（傳動和模擬技術，機器和設備，機器人技術及其運動系統(tǒng)，傳感和執(zhí)行元件技術，測量技術和圖像處理等），微型、超微型機械（微系統(tǒng)技術，微型和精密儀器的功能組，微系統(tǒng)的測量技術等）和生物機械（機器人技術，生物系統(tǒng)，仿生執(zhí)行技術，控制和設計，控制系統(tǒng)等）。1.2研究方向1.1.1微機電系統(tǒng)（MEMS）MEMS是20世紀末誕生的新興、前沿和交叉學科，它一誕生就引起各國科學家、政府和產(chǎn)業(yè)部門的高度重視，被稱為是當今十大科技之一。1.1.2傳感與測控技術壓電式傳感器及其測力儀的研究與開發(fā)屬我國起步最早的學科之一。在壓電基礎理論與應用方面取得多項具有開創(chuàng)性的理論研究成果，其中壓電效應研究已構建成新的理論框架和體系。開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的傳感器與測力儀的系列新產(chǎn)品，銷往國內(nèi)外。先后獲省部委科技進步獎13項，2000年以來獲發(fā)明專利5項。在智能測控方面，創(chuàng)建了新的時頻分析方法，實現(xiàn)了時頻信號的自適應時頻分解,其故障特征提取技術處于國際先進水平。開發(fā)出具有獨立版權“PDM2000設備預知維修和故障診斷系統(tǒng)”，被譽為國內(nèi)唯一能與進口儀器抗衡的并可替代進口的故障診斷產(chǎn)品。1.1.3數(shù)字化加工技術本學科自50年代起從事數(shù)控技術研究，70年代后期研制成功用于航空工業(yè)的大型數(shù)控壁板銑床，為國內(nèi)首創(chuàng)并獲1980年全國科學大會獎勵。先后承擔國家“八五”重點科技攻關、航天部“862”等項目，研制的復雜曲面加工設備已用于生產(chǎn)并出口。所研發(fā)的FCS—2000大型火箭發(fā)動機噴管五坐標數(shù)控仿形機床為“澳星”發(fā)射作出突出貢獻，1994年獲航天工業(yè)總公司科技進步一等獎。研發(fā)的蜂窩型面數(shù)控、數(shù)字化配對加工系統(tǒng)和設備為“長征系列火箭”和“神舟號”飛船關鍵部件加工作出貢獻。研發(fā)出具有國際先進水平的天線罩幾何厚度及外廓形測量儀，2001年獲中國高?？茖W技術進步一等獎。知識結構體系整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.1知識體系機械電子工程的知識體系來源于學科間的交叉融合。它是機械、電子、控制、信息、計算機、人工智能、管理等諸多理論體系的集合。其特點是知識結構龐大、理論豐富、應用范圍廣泛?，F(xiàn)如今，國內(nèi)外許多大學的機械電子專業(yè)課程主要是由機械工程、電子工程、計算機科學以及控制工程中的部分課程整合而成。2.2主干課程電工與電子技術、機械制圖、工程力學、機械設計基礎、機械原理、機械制造基礎、液壓與氣動技術、機械制造技術基礎、電氣控制與PLC、單片機原理與接口技術、數(shù)控原理與維修、機電一體化系統(tǒng)設計、先進制造技術導論、C語言程序設計、理論力學、材料力學。關鍵技術3.1機械技術作為機械電子工程的支撐學科與關鍵技術，機械制造技術是其最為重要的影響元素?？梢哉f，它是一個載體或“母體”。機械電子工程可看做是多種技術向機械技術滲透的結果。但是，機械電子產(chǎn)品及系統(tǒng)的設計思維、設計理念、設計方法與機械制造技術有很大區(qū)別。所以，對于機電行業(yè)人員來說，從傳統(tǒng)的機械思維模式向機電思維模式的轉(zhuǎn)變是尤為重要的[1]。3.2電子技術電子技術根據(jù)系統(tǒng)要求，應用電子學理論，運用電子器件與機械元件，采用某種控制策略，設計和制造出滿足需求并實現(xiàn)特定功能的電路或電子系統(tǒng)，從而投入到機械電子系統(tǒng)或產(chǎn)品之中[1]。3.3自動控制技術當代的自動控制技術應用于生產(chǎn)、生活、軍事、管理、教育等各個領域。自動控制技術就好比一顆粒子，附到某種物質(zhì)上，它就具有某種物質(zhì)特定的性質(zhì)。在機械電子工程中，自動控制技術是控制理論的實踐應用，其通過系統(tǒng)已存在的硬件設備和軟件系統(tǒng)，結合多種技術，選擇控制方式來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現(xiàn)某個預設的目標[1]。3.4檢測傳感技術檢測是指在各類生產(chǎn)、科研、實驗等領域，為及時獲得被測、被控對象的有關信息而實時地對一些參量進行定性檢查和定量測量。檢測傳感技術的日益發(fā)展提升了機械電子工程的智能化水平，它的精度將直接影響系統(tǒng)的響應特性[1]。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.5信息處理技術為了更進一步地發(fā)展機械電子工程，必須提高信息處理設備的可靠性、加快處理速度，并解決抗干擾及標準化問題[1]。3.6伺服驅(qū)動技術要實現(xiàn)機械電子工程全面、高速、準確地發(fā)展，毋庸置疑，伺服驅(qū)動技術具有很重要的地位。近年來，隨著工業(yè)自動化的飛速發(fā)展，伺服驅(qū)動技術也在朝著變頻化和交流化邁進。伺服驅(qū)動技術直接決定了機電系統(tǒng)的準確性、快速性以及靈活性[1]。3.7系統(tǒng)總體技術系統(tǒng)總體技術是一種運用宏觀方法和思路，從整體目標出發(fā)，對系統(tǒng)總體進行研究的綜合應用技術。系統(tǒng)總體技術加強了機械電子系統(tǒng)的宏觀性，增加了機電產(chǎn)品的穩(wěn)定性[1]。應用領域機械工程所研究的領域非常廣泛，不僅僅涉及機械意義本身，例如熱力發(fā)動機、機床、工作機械(車床、打字機等)、自動裝置、機器人等，還包括所有類型的運載工具、交通技術、公用設施技術、生產(chǎn)工藝技術(設備技術)、核反應技術等，以及精密儀器技術所制造的產(chǎn)品(各類電器和電子儀器)。在所有的領域中，制造過程的自動化和計算機應用的作用越來越大，機械電子是一門包含多學科知識的專業(yè)，內(nèi)容包括機械工程、電子工程和計算機科學專業(yè)的基礎知識。機械工程領域的多樣性使其劃分出許多方向完全不同的專業(yè)，例如印刷工程和媒體技術、車輛工程、精密儀器技術、食品工程、航空航天工程、機械電子、生產(chǎn)技術和材料和原料學，材料工藝，建筑材料和造紙工藝等。典型機電一體化產(chǎn)品5.1數(shù)控機床數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computernumericalcontrolmachinetools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。整理為word格式整理為word格式整理為word格式5.1.1主要特點a.具有高度柔性在數(shù)控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造，更換許多模具、夾具，不需要經(jīng)常重新調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床適用于所加工的零件頻繁更換的場合，亦即適合單件，小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，從而縮短了生產(chǎn)準備周期，節(jié)省了大量工藝裝備的費用。b.加工精度高數(shù)控機床的加工精度一般可達0.05—0.1MM，數(shù)控機床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一脈沖信號，則機床移動部件移動一具脈沖當量（一般為0.001MM），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進行曲補償，因此，數(shù)控機床定位精度比較高。c.加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。d.生產(chǎn)率高數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機床的主軸聲速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削。數(shù)控機床正進入高速加工時代，數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，極大地提高了生產(chǎn)率。另外，與加工中心的刀庫配合使用，可實現(xiàn)在一臺機床上進行多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)率。e.改善勞動條件數(shù)控機床加工前是經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動，機床就能有自動連續(xù)地進行加工，直至加工結束。操作者要做的只是程序的輸入、編輯、零件裝卸、刀具準備、加工狀態(tài)的觀測、零件的檢驗等工作，勞動強度大降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是結合起來，既清潔，又安全。f.利用生產(chǎn)管理現(xiàn)代化數(shù)控機床的加工，可預先精確估計加工時間，對所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化，現(xiàn)代化管理，易于實現(xiàn)加工信息的標準化，已與計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）有機地結合起來，是現(xiàn)代化集成制造技術的基礎。5.1.2基本組成a.加工程序載體數(shù)控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數(shù)控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數(shù)（進給量主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運動等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數(shù)控機床的輸入裝置，將程序信息輸入到CNC單元。b.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC（ComputerNumericalControl）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控（SoftwareNC）。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。c.伺服與測量反饋系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機床的精度和速度等技術指標，因此，對數(shù)控機床的伺服驅(qū)動裝置，要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。整理為word格式整理為word格式整理為word格式d.機床主體機床主機是數(shù)控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數(shù)控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。e.數(shù)控機床輔助裝置輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分