建立机电一体化模型的方法

第一篇：建立机电一体化模型的方法

建立机电一体化模型的方法

Bassam A.Hussein 生产质量工程系，挪威科技大学（NTNU）

特龙赫姆，挪威 1997年12月3日

摘要

为了模拟机电一体化系统的物理和逻辑性能，本篇论文提出了一个基于利用多维数组的统一方法。一个机电一体化系统模型包括两个相互作用的子模型。一个子模型描述在物理系统中与能量流动有关的方面，另一个子模型描述在控制系统中与信息流动有关的方面。基于建模方法的多维数组提供给我们一个在子系统中使用一个术语和相同建模形式的可能性。使用相同形式的结果是机电一体化系统的仿真能够被执行通过使用一个仿真环境。

关键词：机械电子工程，系统，建模

1.导言

机电一体化系统包括机械工程和电子技术的协同综合，在设计方面的智能电脑控制，工业产品的制造和工序。机电一体化系统的成分必须同时被设计，也就是说，通过每条规则强加在这个系统的约束必须在非常早的阶段被考虑到。因此，合适的系统设计应该很大程度地依赖于模型的使用和贯穿在设计与原型阶段的仿真模拟。在一个机电一体化系统的集成通过硬件成分的组合组成一个物理系统，通过信息加工系统的集成组成一个智能控制系统被执行。那时机电一体化系统是基于控制系统到物理系统应用电脑的结果。控制系统被设计来在正确的时间执行命令为了选择、加强和监督物理系统的行为。唯一可能的方法来保证这些控制功能将在我们真正建造它之前保持整个系统在正确界限之内的行为。为了创造一个考虑到被硬件、软件成分强加的约束真正的系统模型。这意味着一个真正系统的模型必须是足够强有力地捕捉所有机电一体化系统的性能。那包括动态的，静态的，离散的时间，逻辑的和真正系统的性能的成本。我们相信一个任务不服从任何破碎的建模方法。在这篇论文我们提出了一个统一的机电一体化系统的建模方法。这个统一的方法利用几何学的物体或多维数组来明确地表达机电一体化系统的模型。这个基于建模方法的多维数组为我们提供了对很多种类的系统使用相同形式的可能。【2，3，4，9】使用相同形式的结果是机电一体化系统的模拟能够通过仅仅一个模拟环境被执行。

2.模型结构

直观来讲，一个描述给定系统的动态行为不能够被用来调查相同系统的静态行为。因此，为了熟知所有方面，我们需要很多模型，它们中的每一个都包括了这个真实系统的一些方面。

我们将会把机电一体化系统模型视为一系列连接着的子模型，每个子模型与一些可实现的方面相一致。在这点上，连接着的项目被用来强调在子模型中变量的依赖性。贯穿这个建模的过程，我们应该分辨以下概念，请见图1。

分解：为了处理复杂的机电一体化系统，它们应该被分成若干个子系统。这种分解用一种多级的方法执行，直到我们明白组成整个系统的基本成分。这个原始的系统模型：是系统在断开状态时的一种描述。当联系这些成分的纽带被移除后，它表达了在独立的成分中变量间的关系。通过这个模型，我们隔离了在每个成分中一个特定的行为，静态的，动态的，等等。两个局部的变量定义了一个给定成分的局部行为。连接的系统模型：是考虑到外部约束后的对相同系统的一种描述。在系统中内部的约束通过局部联系或直接相关的变量，也通过间接地有联系的系统的变量被给出。连接着的系统模型与真实系统的真实结构是相似的。

应用的来源由于系统与其所处环境间的相互影响而聚集。他们能够被视为强加在系统上的外部约束或者甚至是在系统成分中以存储的能量为形式的内在的约束。3.应用举例

思考一下，制造系统展现在图2中。

系统包括一个由直流发动机提供动力的钻孔主轴。钻孔主轴向前馈入的请求通过一个液压的线形的促动器。液压促动器由一个即时的液压泵提供动力。在液压电路中体积的流动被一个伺服系统控制。

上述的制造系统有以下规格：钻孔主轴的位置被三个微型断路器感应。断路器（B）表明钻孔主轴在后面的位置。在后面的位置快速阶段阀将被打开为了允许一个快速地向前运动（F），信号（S）将打开主轴发动机。断路器（M）表明钻孔主轴已抵达馈入位置。在这个位置快速阶段阀将会被关掉为了开启一个被控的馈入向前运动。这个运动被伺服系统调节。断路器（€）表明钻孔主轴已经到达它的末位置。在这个位置向后运动（R）将会开始，同时快速阶段阀将会被开启为了允许一个快速向后地运动。它也指定在钻孔工作期间主轴发动机的转速应该保持在每分钟3000转，向前馈入速度在全负荷的情况下必须保持在2cm/sec。我们的目标是使用多维数组为给定系统建立一个完整的模型。在模型上执行必要的实验来验证规格是令人满意的。

3.1物理系统建模

当建立物理系统模型的时候，我们关心建立处于系统内部的物理变量的演变。分解的物理系统在图3中展示。

基本的物理成分组分成三个种类：广泛的电阻器，例如电阻器，机械阻尼和液压电阻器。广泛的电容器，例如电容器，机械弹簧和液压水库。广泛的感应器，例如电感应器，机械质量和液压感应器。把物理系统分解成子系统再到基础的成分将会给我们提供在每个子系统内部的物理数量的演变的敏锐的洞察力，让步于更好地对模式和情况在每个子系统中能够达到的理解。有这样的洞察力的优势将在一个局部控制系统的设计阶段变得可见。

建模可以被认为是与分解相反的程序。区别在于，在分解中，我们把系统分成独立的物理实体，而在建模中，我们重新连接了这些物理实体的模型。因此，建模可以被视为连接的程序。

在建模中，我们在本层次的底部开始，逐渐上移。在每个阶段，我们从一个原始的系统模型传播到一个链接的系统模型。在随后的阶段中，这个原始的系统模型将会通过前一阶段聚合连接的系统模型如图4所示建立起来。

在每一个子系统的底部水平，原始的系统模型将会通过利用统治方程或每个独立成分的基本法则建立起来。基本法则，像牛顿定律或欧姆定律，描述了成分的局部行为。与每个子系统的界线中内部约束相似的直接和间接的联系定义了从原始系统模型到已连接系统模型的转变。因为像直流伺服电动机那样有线性联系的系统，内部约束由一个连接物体、高速物体（V）给出的。高速物体是一个二维数组，数组里的行与原始系统（局部变量）的变量相一致，列与连接的系统（全部变量）的变量相一致。因此，高速物体是从连接系统模型的全部变量到原始系统模型的局部变量的转换。

通过斜对地液压子系统和钻孔主轴聚合连接系统，物理模型建立起来。建立物理系统模型需要一系列所有不同的代数方程【7】。在一个情况空间形式，物理系统的行为由y=~（A，x，u，~）给出，在一系列首要的情况变量中，在一系列输入资源中，在真实或虚假的物理特定控制功能的情况过渡模型中。3.2控制系统模型

在一个控制算法被设计和实行之前，我们需要一个它所要求的性能或行为的描述。一个精确、综合的控制系统的性能的数学模型能够通过使用逻辑符号被表达出来。数学模型提供给我们揭示控制系统中的不一致和冲突及验证控制系统要求的设计规格的方法。为了执行在问题描述中所有的控制功能，控制系统应该被分为三个子系统。一个过程控制子系统，将会对开始、停止对不同的物理实体和两个连续的控制器的命令负责。一个在液压子系统中对伺服系统的控制为了调节、馈入液压促动器向前的运动。第二个对伺服电动机的控制器是为了调节转轴发动机的生硬的速度。分解过程如图5所示。

每个子系统的功能通过一系列的逻辑争论或规则被描述出来。这些逻辑争论的每个都能被视为能够分解成许多派系的逻辑成分的子系统。这些成分能够简直是能假定真实或虚假状态的局部变量的任何事物（10）。这些成分提出了非特异性的控制功能的原始系统模型。建立控制系统模型的程序也将沿着层次向上移动，直到获得如图6所示的全部模型。

在原始系统模型中，局部变量间的联系通过三个连接词来定义。在古典逻辑中，它们指的是基础的逻辑连接词。基本逻辑连接词组包括：连接（AND），分离（OR）和否定（NOT）。我们通过使用上述逻辑连接词聚集在原始系统的局部变量传播到连接的系统模型。一个连接的子系统就是一个通过多维数组形式表达的逻辑争论的真实形式。在那个数组里轴的数量应该和变量的数量相等，因此所有重复的轴必须通过捆绑的方法混合在一起。连接的系统在通过连接各自独立的成分把内部约束强加在结构上之后表达所有可能的系统状态。控制系统的行为能够通过S=f（p,i,n)形式提出来。这是一系列由于和环境相互作用的外部约束的输入变量，这是通过多维数组形式表达的控制系统的过渡模型情况，一系列的输出变量。指标（n）是时间指标的类似物，因为它指定了给定状态的顺序。3.3整个系统的模型

因为两个系统利用内部的不同的信号种类，直观来讲，在物理和控制系统中唯一可能的接口将会在外部取代，通过依靠有影响的资源环境。在上述的制造系统，我们可以分辨物理和控制系统的两种接口。离散的接口：当控制系统的目的是协调不同步的任务来满足系统需求时取代过程控制器。例如，当一个事件由过程控制器提出的要求“开启主轴发动机”，主轴发动机开始旋转，旋转本身的进程由更低水平的控制器（连续的控制器）控制。连续的接口：当控制系统的目的是在给定界限内保持物理系统的行为时，例如实施速度控制，局部的取代更低水平的控制计划。这样合成的系统模型被认为是一个混合的系统模型。识别混合系统的特征是它们合并了连续动态行为，ie，被有影响的管理的物理数量的进化，代数方程（y=f(A,x,u,r))被逻辑方程(S=f(p,i,n))管理的离散事件的动态行为。一个完整的模型可以通过聚集物理系统模型和控制系统模型的简单接口获得。接口将有两个简单的无记忆的绘图功能（a)和（p）【1】来组成。第一个图（a）将控制器输出转化为一个即时的增值的输入到物理系统中，如下：u(i)=a(sn)。第二个图（p）将物理系统输出转化为一系列的输入逻辑变量来控制系统，如下：i=p(y(r))，如图7所示。

我们迄今为止所获得的是通过使用数组建立一个一致、完整的机电一体化系统模型的数学描述来确定整个系统的性能。在子模型中的接口通过使用建议的绘图功能尽可能简单的保持着。4.模拟

考虑一下整个系统在休息时和钻孔主轴在后面位置时，使用者仅仅按一下开启键就可以。从断路器和物理系统的接口处的输入信号的组合将会使控制系统获得一个新的状态，最终一个新的输出逻辑变量生成。输出信号的结合将会使钻孔主轴在快速阶段运动（不被控制的运动）中开始向前移动。同时，主轴发动机将会打开，开始旋转。然而，因为主轴发动机没有到达馈入位置，这个旋转速率将会通过伺服发动机控制算法保持不受影响。主轴发动机生硬的转速模拟如图8所示。

从图8中我们可以知道，主轴发动机将会在约短暂的5秒过后获得一个即使的3171r.p.m.的旋转速率。主轴发动机假定在主轴上零负模拟，这是因为钻孔主轴还没到达馈入位置。控制系统的目标将是在全负载的情况下保持主轴发动机在3000r.p.m.。线形速率和不同的液压促动器的压力的模拟如图9所示。它显示了促动器的快速阶段周转率大约是6cm/sec。

这个系统将会在界限内继续如图8所示运行，直到它接受新系列的输入资源。当钻孔主轴达到M位置时这些将会开始。

由于这个信号从不再休息的物理系统的接口处生成，从微型断路器的新系列信号处结合。控制系统将会获得一个新的信号。通过绘图功能生成一系列待翻译的输出信号，转化成新的输入的物理信号。这样的话，钻孔主轴将会从快速阶段运动（6cmkec)到一个控制的馈入向前运动，用这样的方式向前馈入运动将会保持在2cm/sec，主轴发动机的旋转速率在全负载的情况下应该从3173r.p.m.减到3000r.p.m以内。促动器线形周转率将会被伺服系统控制算法所控制。钻孔主轴发动机将被伺服发动机控制器算法所控制。假定伺服发动机与余弦负载扭矩所给的（q=2xcost)，液压气缸与所给的（F~=0.0sxcost)负载有关。模拟结果如图10和图11所示。

模拟显示了主轴发动机和促动器汽缸的输出速度保持在特定的控制算法的界限之内。5.结论

利用多维数组建立机电一体化模型的系统方法已经在本篇论文被提出。数组方法提供给我们一个真实系统的强有力的数学方法。通过利用多维数组，我们建立起两个体现机电一体化系统的物理的、逻辑的性能。这两个子模型的接口通过使用一个简单的绘图功能尽可能简单地保持着。6.参考文献 Antsaklis, et.al.1993年，混合动力系统建模与自主控制系统，混合动力系统车间，丹麦技术大学。

Bjrarke, 0., 1989年制造系统理论----ClRP大会一个调查纸基调纸，特隆赫姆几何方法来连接，Tapir-Trondheim

Franksen, Ole I., 1992年，几何逻辑，从真值表嵌套数组，第四届国际研讨会上系统的分析和模拟，柏林

Harashima, et.al.1996年，机电一体化是什么，为什么，怎么样？ 机电一体化，第一卷

Hussein, B.A., 1997年，机电一体化系统的建模，师大的报告，挪威特隆赫姆

Isermann, R., 1996年，机电一体化系统的建模与设计方法，机电一体化，第一卷，IEEE / ASME标准

Mprller, G.L, 1995年，阵列技术为基础的逻辑，电力工程部门博士论文，丹麦科技大学

第二篇：机电一体化

只要你学会了机电一体化的所有课程已经很不错了，机电一体化课程画法几何与机械制图、工程力学、电工电子技术、机械设计基础、液压传动、金属材料与金属工艺学、微机原理与接口技术、C语言程序设计、自动控制原理、机床电气控制、机电一体化系统设计、数控系统及应用、可编程器原理及应用、计算机辅助设计与制造等，你是学习上面这些内容吗？如果是的话，就可以找机电厂，电厂，电气控制设备厂，或普通工厂的机电维修等工作，在工作中，就学点电气自动化的知识，这样深化你的机电一体化的知识。只要你认真领会了机电一体化化的实践知识，去到那里都会很容易找到工作的。因为现在的社会都是机电自动化的社会了。现在中型的小工厂都会用得上 机电一体化，只要有控制机械的工厂都可以去实践学习。刚开始就是不求工资的高低，只要在实践中深化自己，有了第一次的就业经验，第二次就也就会很容易了，因为招聘的人一般都会问你第一次在那里工作。工作的情况，经验的，你就要好好展示你的才华了。

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

[1] 刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）

左铁钏、施定源、陈铠.激光加工技术的优势及在工业生产中的应用.激光杂志，1999（4）

王家淳.激光焊接技术的发展与展望.激光技术，2001（2）

第三篇：机电一体化

第四章机电系统教学试验台

1、机电系统教学实验台的用途（教学实验设备）。

2、机电系统教学实验台的特点（模拟的自动化生产线，集机械、气动、PLC控制、交流调速和传感器等技术为一体）。

3、机电系统教学实验台的转台上设四个工位（第一工位:机械手上下料）；（工位二至四工位:加工工位）。

4、机电系统教学实验台的自动循环过程:

阻挡块升起→机械手卸料 →阻挡块下降→机械手取料 →机械手上料→ 刀具旋转、快进→ 刀具工进 →延时停留→ 刀具快退、停转 →工作台定位销松开→ 工作台旋转90°→工作台定位销定位锁紧→推料缸出料。

1）卸料阻挡定位块升起。2）机械手爪抓取已加工工件、提升、旋转至卸料位，松开工件，工件由坡形滑道滑入工件箱内。3）卸料阻挡定位块下降。4）机械手爪转至取料位、下降、抓取工件、上升并旋转至工作台的上料位、下降、放入待加工工件。5）刀具旋转、快进。6）刀具工进。7）刀具延时停留。8）刀具快退、停止。9）旋转工作台定位销松开。10）工作台旋转90°11）工作台定位销定位锁紧。12）推料缸送出一个工件至取料位。

5、机电系统教学实验台由主要的（加工单元）、（旋转工作台）、（搬运机械手）和（料库部分）部件组成。

6、刀具旋转由一台（220V、6W的交流电动机）驱动。

7、气缸的类型有（导杆气缸）、（普通气缸）、（旋转气缸）、（薄形气缸）和（手指缸）五种类型。

8、电磁换向阀使用（汇流板）安装，选用了（两位五通电磁阀）、（三位五通电磁阀）和（两位三通电磁阀）。

9、采用的普通的（空气压缩机），经三联件向系统供给压力空气。

10、常用的空气过滤器有（一次过滤器）和（二次过滤器）两种类型。

11、一次空气过滤器也称（简易滤器）作用：多接于干燥器之后，由（滤网）、（毛毡）、（硅胶）、（焦炭）等材料起吸附过滤作用。

12、二次空气过滤器作用：（各种分水滤气器）附过滤作用。

13、（分水滤气器）与（减压阀）、（油雾器）一起称为气动三大件。

14、油雾器的选用主要根据气动系统所需气体流量（选定通径）及油雾粒径大小来确定。

15、一次油雾器的油雾粒径约办（25~35μm）。

16、二次油雾器的油雾粒径可达（5μm）。

第四篇：机电一体化

1, 国内外数控技术发展状况

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。

20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有10～20万台，产值上百亿美元。

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。

我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50％，库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题：

（1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；

（2）高技术水平、全功能产品主要靠进口；

（3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；

（4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；

（5）自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。

当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近300万台），但我们的机床数控化率仅达到1．9％左右，这与西方工业国家一般能达到20％的差距太大。日本不到80万台的机床却有近10倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是发展我国21世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床3000～4000台，日本1年产5万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口7000～9000台数控机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此，国家计委、经贸委从“八五”、“九五”就提出数控化改造的方针，在“九五”期间，我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达8～10万台，需投入80～100亿资金，但得到的经济效益将是投入的5～10倍以上。因此，这两年来承担数控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。“十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入6．8亿元，用于对1．2～1．8万台机床的数控化改造。

数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展：

第1阶段：硬件数控（NC）

第1代：1952年的电子管

第2代：1959年晶体管分离元件

第五篇：机电一体化

机械电子工程专业

【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。

【就业前景】：毕业后能从事机电工程领域的机电系统制造、科研开发、应用研究、技术管理等工作。优秀毕业生可以推荐或报考校内外农业电气化与自动化专业硕士点继续深造，也可推荐与国外院校联合培养、出国深造。