對機電一體化技術的認識范文

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Abstract: Taking electromechanical integration control system as an example, this paper discussed the connection technology dividing it into man-machine connection and the mechanical and electrical connection, and based on this, it analyzed the impact of the mechanical and electrical connection technology to electromechanical integration and put forward that the mechanical and electrical connection technology promoted the development of electromechanical integration inevitably.

關鍵詞: 機電一體化;接口技術;人機接口;機電接口

Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection

中圖分類號:TH16文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0044-01

0引言

機電一體化系統是機械、電子和信息等各種技術融合為一體的綜合系統,其構成要素與子系統之間的接口部分就顯得極為重要。在機械系統和電子系統各種技術的復合過程中,接口技術很重要,機電接口技術是解決如何把機電及相關領域技術有機地融為一體,從而設計出最優的機電一體化產品的研究領域,其性能的好壞對整個系統的綜合性能起著決定性作用。

1機電一體化系統的設計

在早期的機電一體化系統中,機械部分的設計是系統設計的中心。電能僅用于驅動,為系統提供動力。利用直流電動機的變速功能雖然可以簡化機械系統的傳動結構,但因為無法控制運動部件的行程,因而程序自動化仍然是系統控制設計的主要目標。驅動電動機不再是機械運動鏈的起點,而成為聯結機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統設計已從“純”機械的設計延伸到控制領域。計算機、數字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統設計師不可或缺的知識基礎。信息技術和軟件設計已經成為表達系統設計思想和協調自動化工作的重要工具。機電一體化技術是一個不斷發展和完善的過程。產品精度和生產效率對機電一體化系統提出了不斷改進伺服驅動性能和發展控制算法的要求,而性能優良的伺服驅動既拓展了機械系統的功能、簡化了傳統的機構,又要求機械系統具有合理的慣量和更好的系統動態性能。傳感器的在線監測確保了系統安全可靠的運行,反饋的信息通過閉環確保了先進控制理論的實現和產品的質量要求。機、電、信息的密切交叉已經使機電一體化系統中各部分的互相聯結和影響成為設計必須綜合考慮的重要內容。機電接口技術作為機電一體化設計的核心已經受到專家和學者越來越多的關注。

2機電接口技術的內涵

機電一體化系統是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統,其子系統之間的接口極為重要,從某種意義上說,機電一體化系統設計就是接口的設計。但現在對于機電接口技術的研究較少,通過對機電一體化系統進行總結和歸納,我們提出了機電接口技術的概念,形成了如下幾點認識。

2.1 機電接口技術的內涵機電接口技術是一門新興的技術,它研究機電一體化系統中各組成部分(子系統)和各組成技術之間的接口問題。研究這門技術是為了更有效地進行系統中信息能量的交互,融合各種技術,實現機電一體化系統最優化設計。

2.2 機電一體化系統接口(簡稱機電接口)的功能機電接口傳遞和轉換信息和能量,并將機電一體化各組成技術的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統之間或人與機電一體化系統之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉換提供物理通道。軟件主要是提供系統信息交互、轉換、調整的方法和過程,協調和綜合機電一體化組成技術,使各子系統集成并融合為一個整體,實現新的功能。

2.3 機電接口的分類①人―機接口。人與機電一體化系統之間的接口,通過此接口,可以監視系統的運行狀態,控制其運行過程,即通過人―機接口能夠使系統按照人的意志進行工作。人-機接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動力接口。動力源連接到驅動系統的接口,為驅動系統提供相應的動力。根據系統所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等,動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點,能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統到驅動系統、驅動系統到傳感器、傳感器到控制系統。智能接口的應用情況相對比較復雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉換各種信息,按照不同技術的要求改變信息形式,使不同的子系統、不同的技術能夠集成在一起,形成完整的系統。通常,智能接口是軟件表現出的功能連接。④機―電接口。執行機構與驅動系統和傳感器之間的接口。將驅動信號轉換成執行機構所需的信號,或將執行機構的機械信號轉換成傳感器所需的信號。

3機電接口技術對機電一體化發展的影響

社會需求推動機電一體化技術的發展。當傳統的機械技術無法滿足日益增加的社會需求時,機械技術與電子技術、信息技術等結合形成的機電一體化技術就成了機械技術發展的必然。相應的系統內部的接口也就變得越來越復雜。機電一體化技術的各組成技術的研究已經進行得非常深入且日趨成熟,同時,人們也意識到單純發展和研究各組成技術并不能保證機電一體化系統的最優化。而機電接口技術正為它們提供了一種有效的方法來進行系統研究,并將系統設計、集成和融合理論應用到實際的設計當中。目前,機電一體化正在向著智能化、模塊化、網絡化等方向發展,智能化必然要求系統各部分的結合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準確。從機電一體化發展方向對機電接口技術的要求來看,機電接口技術的研究與發展已經成為必然,同時,機電接口技術的研究與發展也必然對機電一體化技術的發展起促進作用。

4結論

機電一體化系統是機械系統不斷融合各種新技術、新知識發展起來的。因此,從機械技術發展起來的機電一體化技術的復雜性和多學科性就決定了此技術的研究重點是各種技術在機械技術上的融合與創新。機電接口技術是研究機電一體化系統中的接口問題,使系統中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢,使系統各部分有機的結合在一起,形成完整的系統。機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上發展起來的,隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要。同時機電接口技術的研究也必然促進機電一體化的發展,促進機電一體化系統理論的發展。

參考文獻:

[1]李運華等.機電控制.北京:北京航空航天大學出版社,2008.

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關鍵詞:機電一體化；教學改革；教學水平；探索

中圖分類號:TH-39文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2015)08(a)-0118-02

隨著社會的不斷發展和科學技術的不斷進步,可以說機械行業在整個過程中起到了舉足輕重的作用,由機械技術、液壓技術、氣動技術、傳感器技術、PLC技術、計算機技術等學科的相互融合、滲透而形成的機電一體化技術[1],已經成為當今工業技術的重要組成部分,機電一體化技術的應用與發展對我國經濟建設所起到的促進作用尤為明顯。當前,機電一體化系統和產品發展逐漸成熟,高速度、高精度的智能化系統逐漸占據機械制造業的主流,隨著我國經濟的不斷發展,企業產品、設備也在經歷一個更新換代的頻繁時期,因此對高技能的機電一體化人才和高技術含量的機電產品需求越來越大[2]。為了滿足這一需求,我們要不斷對機電一體化的教學方法和內容進行改革,努力培養機電一體化技術方面的高精尖人才,以滿足市場需求的快速響應,進一步適應市場經濟的發展。

1教學目標與方法改革

機電一體化技術這門課程由多門學科構成,涉及的概念、信息量很多,而且有些內容抽象,每個章節銜接不連貫,從學生的角度來講,學生很難將各個章節的內容真正的聯系起來,不能從系統的角度去把握這門課程,甚至不知道開展這門課程的真正目的,給學生的感覺似乎每個章節都是在復習學過的知識。因此在短短的幾十個課時內要想學生完全掌握有很大困難。從教師的角度來講,由于此門課程涉及的信息量特別大,要想在短時間內將所有的信息保質保量的傳授給學生,則對教師的掌握的知識量及自身素質、教學水平都有著很高的要求。所以為了適應現代化高新技術的高速發展,對這門課程的教學改革已經勢在必行。

1.1教學目標的改革

目前現有課程的教學目標過于注重知識傳授的傾向性,忽視了學生的學習方法、過程和目標態度等方面的培養,不利于學生全面的發展[3],同時也不利于知識的傳授和掌握。為了響應高校強省的政策,致力于服務地方經濟,更加有效地讓畢業學生為地方發展作出貢獻,我們制定了新的教學目標。通過機電一體化技術課程的學習,使學生在了解機電一體化系統設計基本知識基礎上,全面、綜合理解機電一體化系統設計的內涵、發展方向。注重培養學生綜合運用機電一體化系統設計基礎知識進行設計的能力,樹立“多學科知識交叉與滲透”的觀念。爭取培養出一批有能力、有技術、有素質的優秀大學生,為我省的地方經濟貢獻一份力量。

1.2教學方法的改革

目前機電一體化技術課程教學方法的主要特征還是以教師講授為中心,學生被動接受的方式進行的,學生學完后無法對課程形成較全面、系統的認識。此外學生缺乏自主探究和合作學習的機會,往往是課堂上講理論,學生課后做作業,理論課時占據了絕大部分時間,留給學生動手學習的時間很少,這樣嚴重影響到學生的實際動手能力。此外,目前機電一體化技術的教學任務是由一名教師擔任,由于此門課程的信息量較大,再加上目前機和電兩門課程脫鉤嚴重,相關內容銜接起來很有困難,所以使整體的教學水平的提高受到很大的限性。鑒于以上問題的存在,特提出以下兩點改革措施。

(1)針對新的課程教學目標,進一步進行教學手段,教學方法的改革,以保證教學質量,提高教學效果[4]。如采用課堂討論的方法來取代原有的滿堂灌的教學方式,從而使學生由被動的接受變為主動地學習,使學生的主體學習作用得到了很好的體現,進一步鍛煉了基礎較好的學生,而且對基礎比較差的學生也起到了一定的帶動作用。此外要發揮教師啟迪學生思維的主導作用,能夠做到善于引導、合理設疑,營造良好的課堂環境,讓學生在好奇,新異的興奮狀態中無意識地把這些知識接受并掌握。充分調動學生的學習興趣從而使本身枯燥,抽象而又繁雜知識轉變為易于學生理解、接受的東西灌輸到學生的頭腦中,比如可以充分利用多媒體教學、使用直觀的教具等手段,使枯燥的理論教學更具直觀性和趣味性。此外課堂上多注重理論聯系實際,多運用生活中的實例[5],這樣既有助于學生掌握理論知識,又有益于提高學生的興趣和對實際問題的思考能力。

(2)教師知識儲備量和教學水平直接影響教學效果。這就要求教師要具備良好的素質,應該與時俱進,了解課程最新的最前沿的技術動態,除了要不斷地補充、完善自己,擴大自身的知識面以外,還可以考慮多名教師同時講授一門課程,根據不同教師具有的不同優勢,合理進行課程的分配,形成優勢互補,同時要加強理論和實踐之間的聯系作用,無論在教學內容還是教學方式上都要圍繞著培養應用型人才這一目標。

2教學內容改革

課程教學內容的改革是課程建設的靈魂,現在的機電一體化技術已經不再是過去的機械技術和電氣技術等技術的簡單組合,而是集機械技術、微電子技術、計算機技術、電氣技術、信息技術等技術為一體的有機融合[6]。此門課程信息量大,內容多,這就要求教師要根據本專業培養目標對教學內容進行合理的取舍,使教師在有限的課時內充分發揮個人所長,在教學內容上選取最能貼近生活實際、學生最感興趣、最關心的內容進行講解,此外也可在原有知識點的基礎上從深度和廣度上拓展外延,對課程內容進行適當的增減,使整體教學突出實用性。

(1)制定新的教學內容。以綜合素質培養為基礎,以能力培養為主線。圍繞培養目標,對知識、能力、素質等方面進行合理的綜合安排,力求整體優化,培養實用型技術型人才。對于學生綜合素質的提高,教師要善于將機和電兩部分有機的結合起來,綜合比較并引導學生積極思考、全面掌握相關知識。

(2)運用多媒體教學。隨著科學技術的不斷發展更新,教學資源也越來越豐富,傳統的“黑板加粉筆”教學方式已經逐步被多媒體教學方式所取代。對于課程中的程序和各種圖表,均可制作成多媒體課件,采用多媒體教學可以起到很有效的輔助作用,教師可以把在課堂上用語言難以描述或無法講清楚的問題采用多媒體的方式形象、生動、直觀、簡單的展現出來,從而使學生很直觀的獲得較多的信息,有利于解決重點和難點問題。同時還可以大大增加學生的學習興趣,使課堂的教學效果和教學效率得到了提高,同時也增大了課堂教學的信息量。此外精彩的多媒體課件也能激發學生的興趣,提高學生學習的主動性、積極性和創造力。

(3)改革優化實踐環節。實踐教學是技術應用能力形成的重要環節[7],為了培養學生專業技術能力,對傳統的實踐教學模式進行了一定的改革,主要將實踐教學分為三個階段:(1)實踐能力訓練。實踐能力訓練主要包括實驗課和課程設計。在這部分中主要鍛煉學生如何使用基本實驗儀器,測量和采集基本數據以及了解機電一體化系統化設計的方法和步驟。(2)單項能力訓練。單項能力訓練主要包括金工實習、數控實訓等,學生通過對這些基本技能的學習和訓練可以鞏固學過的知識點。(3)綜合能力訓練[8]。綜合能力訓練主要包括認識實習和生產實習等,通過這一系列的實習可使學生對機電一體化系統和產品有著更深刻的認識和了解。

3結語

隨著社會的不斷進步,現代的機電一體化技術隨之迅猛發展,傳統的機電一體化教學出現難以滿足現實需要的情況[9],本文從實際教學角度出發,進一步明確課程教學目標,把社會發展過程中所需求的專業人才作為主要的動力來進行培養,改革機電一體化專業課程的教學目標、教學方法和教學內容,進一步提高機電一體化教學水平,進而全面提升學生的理論研究水平[10]、實際應用能力和創新素質,使我們的機電一體化專業教學為社會提供更多的優秀人才。

參考文獻

[1]馮建平.機電一體化教學改革初探[J].大眾科技.2009(2):181-182.

[2]盛秀兵.試論機電一體化教學的改革[J].中小企業管理與科技.2010(28):105-106.

[3]蔣賢海.機電專業“機電一體化技術”課程改革探討[J].機電產品開發與創新.2012(4):182-184.

[4]張威全.淺談機電一體化教學改革[J].職業.2010(5):62.

[5]朱惠玲.機電一體化教學探討[J].機電技術.2006(4):75-77.

[6]蘇劍策.對機電一體化教學改革的思考[J].職業.2013(5):62.

[7]郭秀華,陳祥林.機電一體化教學方法探索[J].職業.2010(29):46-47.

[8]周慶華.機電一體化教學改革的研究與實踐.嘉興教育學院學報[J].1997(2):50-53.

[9]劉顏.試論機電一體化教學改革初探[J].中國商界.2010(6):206.

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關鍵詞：信息化遠程教育機電一體化教學

1信息化遠程教育應用到機電一體教學中的必要性

機電一體化專業是在傳統機械制造與自動化專業基礎上改進而來，集合了機械結構知識以及電路知識，更加適應現代社會對機械人才的需求。機電一體化教學開展目標是培養出大量優秀的具備機電設備使用、維修、維護以及設計的高技術型綜合人才。隨著現代科學技術水平的不斷發展，信息化技術在我國得到了迅速的發展，并衍生出了各種各樣基于信息技術的創新產品，信息化遠程教育就是其中的一員，突破了傳統教學方式中的局限性，讓課堂教學活動的開展不再受限于時間和空間上的限制，極大地提高了學生學習的便利性與積極性，顯著提高了機電一體化專業的教學效果[1]。舉例說明，在傳統的教學模式中，機電一體化教學流程是依據課本知識進行逐個講解，使得各個知識點之間沒有形成有效的鏈接，造成知識點之間的銜接能力不強，不容易被學生整體消化。通過信息化遠程教育模式的應用，可以方便、快捷地將機電一體化教學資源進行整合，并且能夠將課本上的理論知識轉化成立體的三維模型，從而為學生帶來不一樣的感官感受，幫助學生更好地理解課本知識。另外，信息化技術的應用還能夠很好地拓寬學生的知識面，調動學生的學習積極性，從而改善機電一體化教學效果。

2現階段機電一體教學中存在的問題

機電一體化專業教學不僅要關注學生對理論知識的掌握情況，同時還有重點培養學生實踐操作能力，鼓勵學生將理論知識運用到實踐操作中，實現理論聯系實際，促進理論知識和實踐能力的共同提升[2]。為此，在開展機電一體化專業教學活動中，必須要加強學生理論知識和實踐能力的練習。但是，在進行實際的機電一體化教學活動時，存在著較多的問題，主要表現在以下兩個方面。第一，機電一體化專業知識涉及范圍廣，不僅牽涉到機械結構原理、結構力學、材料力學、液壓原理等，還涉及到電路知識，在進行傳統教學過程中，老師僅僅是圍繞課本知識進行講解，沒有對課本知識進行向外擴散和延伸，同時也缺乏對學生實踐能力的培養，學生普遍存在動手能力差的問題，也不能夠很好地將理論知識應用到實踐操作中，更談不上用理論知識解決實際生活中的問題[3]。第二，機電一體化教學過程缺乏創新，這主要表現在教學方法和內容上。首先教學方法上，老師采用傳統教學方法，按部就班的進行課程講解；另外教學內容上，主要以教學大綱要求的課本知識為主，沒有進行有效的延伸，使得學生的學習積極性較差，影響機電一體化教學效果。

3信息化遠程教育在機電一體化教學中的應用策略

3.1提升學生對機電技術的應用水平

將信息化遠程教育引入到機電一體化教學改革中，必須要充分認識到機電一體化傳統教學中存在的問題，然后根據具體問題進行有針對性的整改。首先，大多數機電一體化專業學生存在著對知識應用能力不強的問題，為解決這一的問題，老師可以利用信息化遠程教育平臺提高學生的知識面，讓學生學習到更寬泛的機電一體化知識，提高學生的學習興趣以及積極性。另外，機電一體化專業是一門綜合性很強的學科，要求學生熟練掌握全面的理論知識，同時還有具有較強的實踐操作能力，而傳統的教學方式中，僅僅注重學生理論知識的傳授，而忽視了對學生實踐操作能力的培養，通過信息化遠程教育平臺，不僅可以突破傳統教學中時間和空間上的限制，讓學生能夠更加自由、便捷地進行專業知識的學習，同時信息化遠程教育平臺還可以將課本中枯燥的理論知識轉化成生動的三維模型，并以此創建教學情境，降低學生對知識的理解難度，完善具體化的學習過程，改變傳統教學中抽象、枯燥的教學內容，實現教學成績以及教學效果的共同提升[4]。

3.2促進老師對機電一體化教學進行創新

機電一體化專業目標是培養出滿足社會需求的高素質、高能力的綜合型技術人才，因此機電一體化教學應當緊隨時代潮流，按照市場的需求不斷地進行教學內容和方式的改變，保證教學內容的設定符合當下社會發展的需求，從而確保培養出的機電一體化學生能夠迅速適應社會，發揮自身的人生價值[5]。各個院校應當鼓勵老師積極的進行機電一體化教學創新，不斷改善機電一體化教學效果。隨著我國全面進入信息化社會，信息化遠程教育也成為了目前高校教學中非常重要的一種方式，該平臺集合了數據仿真模擬系統，可以將課本教學內容通過計算機以及多媒體技術呈現出來，并在仿真模擬系統的基礎上實現課本教學內容的學習[6]。另外，信息化遠程教學平臺還可以對學生的實踐操作能力進行考核評價，從而調動學生的主觀能動性，讓學生主動去探索專業知識，擴展學生的知識面，提高學生的實踐操作能力，讓學生在解決問題中感受到學習的快樂，實現學生各方面能力的綜合發展。

篇4

機電一體化涵蓋了各種機械技術、微電子技術、自動操作技術、計算及編程技術等。根據系統功能目標和優化組織目標，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。機電一體化技術并不是由機械技術和電子技術技術的拼湊，而是系統化的統一和組成，使得生產效率和技術更高。

2.石油機械機電一體化的措施

石油機械來涉及的范圍非常廣，從操作環境來看，可以分為海洋和陸地，不論是大型設備還是精密儀器，近幾十年來，實驗機械在不斷發生著變化，但始終沒有發生根本性的變革。同時由于該行業的風險和工作量巨大，需要耗費大量的能源并且生產效率較低。隨著機電一體化的出現，在石油機械行業中引入機電一體化勢在必行。具體來說，可以從以下幾個方面采取措施。第一，要從思想和認識上重視石油機電一體化。石油機械機電一體化能夠捕捉、識別各種綜合信息，獨立完成各種復雜的任務，更為先進，具有更大的靈活性和智能。因此，作為建設者和施工者應當從思想和認識上重視石油機械機電一體化的推進。在石油機械行業實現機電一體化，能夠在這些領域中發揮著重大作用，如進行一些危險的施工操作，一些地下和水下作業等，可代替人進行超負荷工作。第二，要及時關注機電一體化的發展方向。由于我國機電一體化發展較晚，與西方國家相比，還存在一定的差距，因此，要首先注重國際石油機械機電一體化的發展動向。并加強與先進企業的交流合作。要注意收集和積累相關資料，對國內國際發展程度進行比較，要取長補短，對機電一體化的發展水平和趨勢進行良好把握，在石油機械當中積極引進國外先進的成熟經驗和技術，促進國內石油機械機電一體化的發展。第三，要搞好科研調查工作。石油機械具有自身的特點，它大都是要求野外作業，由于環境多變，施工工藝復雜，要求對石油機械行業進行深入了解。只有這樣，才能明確石油機械需要的機電一體化技術。第四，要強調石油機械機電一體化的實用性。機電一體化的重要特征就是實用性，因此，要石油機械行業的實際出發，對應選幾個環節進行試驗，如：石油化工設備、輸油管線自動化管理以及計算機操作隨鉆測試等。切實提高石油機械的生產效率。

3.結語

篇5

Abstract: By introducing virtual prototype technology into practice of mechatronics CDIO teaching, the paper investigates its idea, structure, and evaluating method, which is meaningful for modern engineering teaching methodology of mechatronics course.

關鍵詞： 機電一體化；虛擬樣機；CDIO

Key words: mechatronics；virtual prototype；CDIO

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）02-0216-02

0引言

2001年，由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學、瑞典皇家技術學院等4所大學合作開發了一個新的工程教育模式，稱為CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）模式。CDIO大綱以構思、設計、實現、運作為主線，綜合地考慮了專業基礎知識、個人和職業的技能及團隊協作與溝通的人際技能，及在整個企業、社會環境下進行CDIO的過程。近年來，東北石油大學機電工程系將CDIO模式引入到實踐與工程應用性較強的“機電一體化”課程建設中，以提高課程教學質量和教學效果，本文就其實踐教學過程中的一些認識作以探討。

1現狀分析

“機電一體化”是機械設計制造及其自動化專業的一門專業課程，它在培養學生的機電系統設計能力和創新能力所需的知識、能力和素質結構中，占有十分重要的地位。課程的任務是使學生以系統的角度理解和掌握機電一體化技術，包括機械、檢測、控制、計算機軟硬件等方面的基本理論、基本知識和基本技能，學會典型機電一體化系統的分析和綜合方法，具備進行現代機電系統設計的初步能力。隨著機械和電子工業發展到新的階段，現代機械必然是由計算機控制的系統，理論性與實踐性聯系密切、工程實用性強是該課程最大的特點。近年來的教學實踐表明：原有的課程結構、教學內容、教學方法、教學手段、教學實踐等，已不能適應“寬口徑、重實踐、應用型”的現代工程教育發展潮流。究其原因，主要有以下幾個方面。

1.1 課程內容繁雜。機電一體化技術是機械技術、檢測傳感技術、自動控制技術、伺服驅動技術、信息處理技術、系統總體技術等多種技術的融合。以系統的角度理解和掌握機電一體化系統的工作原理及其應用是教學的中心內容，這對教師和學生都提出了非常高的要求。但是針對具體系統進行分析和研究時，常會出現“一葉障目”，以偏概全之感，并無總體把握的能力和認識。

1.2 概念抽象，理論繁瑣，并且插圖多、公式多、敘述內容多，教師不易抓住教學重點，學生學起來也常感到力不從心，對某些理論問題似是而非、模糊不清、嚴重時會導致學不下去。

1.3 教材存在局限性。目前現有的教材雖然版本繁多，但各有局限，在多達幾十種版本的有關教材中，內容的編排大致相似，框架相同。在選材上為了照顧到內容的完整性，主次不分明，重點不突出，尤其是典型機電一體化系統章節，往往虎頭蛇尾，沒有受到足夠的重視，不能起到綜合和系統總結的作用。

1.4 理論與實踐環節脫節情況嚴重，實驗內容少且針對性不強，學生不能感受到實踐的趣味性、知識性和實驗成功后的成就感，更不要說培養學生的創新意識。

針對上述這些情況，如何幫助學生以系統的觀點深入理解知識、掌握知識，如何培養與增強學生動手操作能力，如何讓學生學以致用，始終保持較高的學習興趣和創新意識，是課程教學的難點所在。

2基于虛擬樣機技術的CDIO教學理念

目前全國有近百所高校開展了CDIO項目的實踐和探索工作，汕頭大學、成都信息工程學院等院校已經取得了顯著的成績。調研發現，實施CDIO戰略是一項龐大的系統工程，需要很大資金投入和人員投入。根據自身實際情況，我們確立首先以虛擬樣機技術為載體，按照CDIO戰略對“機電一體化”課程的教學進行了探索和實踐。

虛擬樣機技術是近年來普遍應用的一種全新的機械設計方法,它作為一項計算機輔助工程技術于上個世紀80年代隨著計算機技術的發展而出現，在90年代特別是進入21世紀以后得到了迅速發展和廣泛應用。CDIO標準明確指出采用產品和系統生命周期的開發及使用這一工程教育方法論，它強調它作為知識和能力培養的載體及環境，即知識和能力之間的關聯，而不是具體內容。從這一角度出發，虛擬樣機技術可以為開展CDIO戰略提供適合的載體及環境。具體表現在如下幾個方面：

2.1 面向產品全生命周期的設計、仿真、分析是虛擬樣機技術的核心，這在某種程度上與CDIO戰略產品和系統生命周期的開發及使用標準不謀而合。

2.2 CDIO強調“做中學”教學模式，“做”具有廣泛的含義，既可以是在實驗室親自制作模型、樣機，也可以通過數字化工具在設計和仿真層面全面展開。

2.3 在市場競爭日益激烈的今天,為了達到時間、質量、成本、服務、環境等多方面要求,必須以最短的時間、最好的質量和最低的價格推出產品。采用虛擬樣機技術既可以減少模型樣機的試制,降低投入成本，又可以幫助學生在短時間內掌握產品開發的全部過程。

2.4 虛擬樣機技術支持并行設計,便于設計團隊之間的溝通和交流，這也正是CDIO戰略重點強調的一種基本能力。

3機電一體化課程的CDIO架構

CDIO強調學生的工程能力不是單純的理論知識或直觀的技能，而是兩者的有機融合，這對學生的創新能力、學習能力、對新技術的敏感能力都提出了更高要求。機電一體化技術的先修課程除了力學、模電數電等基礎課程外，還包括機械設計、微機與接口技術、控制工程等專業基礎課程，同期學習課程有單片機、可編程控制、機電傳動系統等。該課程有著鮮明的技術基礎和工程背景，因學時有限，包含的內容較多，所以在教學中把握一個基本原則：了解機電一體化技術的發展動態，掌握其核心思想和技術，運用現代工程設計方法中的虛擬樣機技術，完成機電一體系統的創新設計與仿真分析。基于CDIO的思想，我們對“機電一體化技術”課程教學分成三個部分：課堂講授、小組項目、自選實驗。

課堂講授。以教師主講形式進行，以傳授基礎知識。授課時采用模塊化方式對教學內容進行了重新編排，側重于通過實例分析加深對重要知識點的理解。主要內容包括：①概論模塊：主要講解機電一體化技術的內涵、體系結構、特點、發展趨勢、典型系統（本田機器人、大狗、數控加工中心）分析，學時數為4學時。②系統部件模塊：主要講解執行裝置的工作原理、驅動方法、對比分析與選用原則；機械傳動部件的種類、特點、對比分析與選用原則；檢測裝置工作原理、特點、對比分析與選用原則，學時數為6學時。③系統集成模塊：主要講解單片機、PLC、接口電路結構及特點，通過典型實例分析理解系統集成的內涵與相關技術，學時數為4學時。④系統控制模塊：主要講解機電一體化系統的設計方法與步驟、系統數學模型、現代控制方法簡介、典型反饋控制和狀態控制系統分析與設計，學時數為4學時。⑤虛擬樣機技術概論模塊：主要講解虛擬樣機的概念、原理、方法。通過典型實例領會基于虛擬樣機技術的機電一體化系統的設計思想和方法，學時數為4學時。小組項目以3-5人為單位自發形成設計小組。該階段需要完成下述內容。①項目調研：查閱資料，擬定項目范疇和設計內容。②項目申報：功能、原理、創新性、可行性論證。③項目開展：制定研究計劃，分配設計任務，選擇設計工具和仿真工具，開展項目設計。④項目匯報：提交項目日志、設計報告。在此期間，教師采取跟蹤方式對學生進行輔導，每個階段項目小組都要作公開匯報，并且需要回答指導老師和其它項目小組提出的問題，及時改進，完善設計。小組項目部分不占用教學學時，教師和學生利用課余時間開展該項內容。自選實驗階段，項目小組根據設計需要，可以提出自選實驗項目，用以加強對機電一體化系統典型部件和單元的理解與認識。該部分工作由實驗教師配合完成，學時數為10學時。

4課程考核與評價

學生的工程能力等素質很難通過傳統的教學測試方法進行考核與評價。在CDIO模式下，課程的考核與評價不再是一個孤立的行為。在“機電一體化技術”課程中，我們根據課程教學的三個部分―課堂講授、小組項目、自選實驗分別進行測試，然后與學生討論考核與評價體系，綜合學生的意見，再適當修正，盡可能做到靈活多樣。課程教授的理論部分采用傳統的試卷測試形式，小組項目部分根據學生的自我評價、公開匯報、虛擬樣機完成的質量等情況進行綜合評價，自選實驗部分根據學生完成實驗過程中體現出的創新性、實驗內容的連續性和執行完成情況等做出判斷。

按照上述規劃，近幾年在我校機自專業進行了CDIO實踐教學活動。學生表現出極高的熱情,圍繞機器人、數控機床等設計主題共提交了眾多項目報告和虛擬樣機產品，許多項目小組還額外提供了自己開發的仿真控制程序。在參與同學中展開了問卷調查發現，多數同學認為課程項目對于幫助理解機電一體化系統非常有用。在問到課程項目是否有必要繼續在下一年級開展時,絕大多數同學認為應該繼續開展。總體來看學生對該項活動抱有足夠的信心，提出了很多具體意見，如提前在低年級開展設計工具類項目，這樣可以在后續項目中有更多時間完成系統的仿真、分析、實驗驗證等深層次的設計內容，提高設計質量。

5結束語

機電一體化技術課程博大精深，具有內容多、原理深奧的特點。根據國際工程教育CDIO理念進行教學實踐，既能使學生鞏固所學基本知識，抓住主次，又能鍛煉學生的觀察能力、設計能力、分析問題的能力、書面表達能力和交流能力，使學生的積極主動性得到最大程度的發揮。本文將CDIO模式引入到“機電一體化”的課程建設中，從教學理念、課程架構、課程考核與評價等方面展開探討，為“機電一體化”課程的教學提供了新的思路，這些對于提高教學質量和效果，培養學生的實踐與創新能力具有積極意義。

參考文獻：

[1]查建中.工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學，2008，5.

篇6

關鍵詞：機電一體化技術；理論教學改革；實踐

作者簡介：熊小琴（1983-），女，湖北黃岡人，武漢生物工程學院機電工程系，講師；謝丹（1983-），女，湖北荊州人，武漢生物工程學院機電工程系，講師。（湖北 武漢 430415）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）08-0033-02

眾所周知，制造業是我國的支柱性產業，也是自動化程度較高的行業。如今為提高產品質量與生產效率，制造企業越來越多地采用自動化生產設備和制造技術，而自動化生產制造的核心技術是機電一體化技術。所謂機電一體化技術即機械技術與電子技術的融合，是一項集控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和計算機信息技術等于一體的綜合性技術。

通過為期三年的機電一體化專業教學實踐及對走上工作崗位的機電一體化專業畢業生的訪談，筆者了解到目前機電一體化專業畢業生的瓶頸所在，即學校學習的理論知識較多用不上，能用得上的理論知識又不知如何應用于實踐，普遍動手能力較差。針對這一現象，結合目前機電一體化人才市場對畢業生的具體需求情況，筆者對其主講課程“機電一體化技術”的教學改革進行了研究與探索。對該課程的教學改革提出了自己的思路，目的在于提高學生的動手能力，以盡可能地減少理論與實踐脫節的現象。

一、課程理論教學改革

1.教學內容的取舍應以夠用為原則

相對于重點院校，三本院校的機電一體化專業學生在知識接受能力及學習積極性方面稍差一些，有關基礎課程學得不夠扎實，給本課程的學習帶來較大的困難。

首先，作為教師要認清這種形勢，在給學生講授“機電一體化技術”課程之前應先給學生定位，定位包括依據學生原有的知識結構及目前市場上對該專業崗位能力的具體要求針對性地選擇教學內容，并以夠用為原則。如在講授機械傳動技術時，由于學生缺乏系統建模所需的積分變換方面的數學知識，而且已上崗學生基本上主要從事操作性工作，所以就可將機械傳動系統的數學建模忽略，重點講授機械傳動系統的特性及常見機械傳動系統的故障分析及處理方法；又如在講授機電一體化技術時，考慮到從事機電一體化相關工作的畢業生主要從事電機驅動控制，尤其是步進電機驅動控制，因此將伺服傳動技術，尤其是步進電機伺服傳動技術作為教學重點。

其次，作為教師要認清每個學生知識結構存在個體差異，這種個體性必然會導致參差不齊現象的出現，因此選擇課程內容時應遵循在夠用的基礎上盡可能地使大部分同學能夠接受。如每堂課開始時，首先給學生講授該堂課所必須掌握的基本知識，然后再進行擴展，這樣既可照顧到起點較低的學生又可給基礎較好的學生有進一步學習的空間。

2.充分運用現代化教學手段，不斷提高教學效果

相比于原來單一的粉筆教學，多媒體能把現場圖片、聲音、動畫等展現給學生，使學生接受到更多信息，教學效果會好很多。尤其是對于“機電一體化技術”課程，由于機電一體化技術普遍應用于自動化設備（如數控機床、加工中心、機器人等）和自動化生產線（如柔性制造系統等），而學生基本未見過上述自動化設備和生產線，即使有些學生見過，也應未見過其內部核心結構，然而它正是涉及到機電一體化技術的關鍵部位，那學生就無法了解自動化設備和生產線是如何利用機電一體化技術進行工作的。

另外機電一體化技術是集控制技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、計算機信息技術等于一體的新興綜合性學科，具有涉及面廣、綜合性強的特點。因此，要想學生掌握好該課程并懂得應用該課程的知識點，就必須在教學過程中將自動化設備中的內部結構及其工作過程展示給學生，在沒有多媒體之前這種展示是難以實現的，但有了多媒體之后這種展示是很容易實現的，并且是很直觀的。借助于多媒體不僅可以將現實中的自動化設備搬至課堂上，而且還可以讓學生清晰地看到其內部結構及其工作過程。這樣在課堂教學中既有理論講解又配有圖片及動畫，圖文并茂，學生的學習興趣大增，教學效果便可以得到極大提高。同時，教師在教學的過程中再結合實體教學，教學效果便可以達到事半功倍的效果。

3.注重知識向能力轉化，培養學生的實踐能力

“機電一體化技術”課程至少由五種知識體系構成，而學生在學習“機電一體化技術”課程之前已分散地學習了該課程所包含的部分知識體系，但是在學生的腦海中只是將這些知識體系當中的部分知識進行了簡單的堆積，并沒有形成一個完整的知識系統。因此，教師在上課時除了講解基本知識之外，應更多地注重講解各部分知識體系的內在聯系以及如何使用所學的知識體系構建和分析機電一體化系統，進而使知識轉化為分析和解決問題的能力。如在講授機電一體化技術時結合學生比較熟悉的數控機床進行講授，并利用實踐教學時間帶領學生進入機電實訓室，提出與實踐相關的問題，讓學生結合課堂所學的理論知識進行思考并作答；又如在講授機電一體化技術應用時結合歷年高職院校參加的機電一體化技能競賽作品進行講授，這激發了學生對機電一體化技術的學習興趣，從而為學生將知識轉化為分析和解決問題的能力打下堅實基礎，也使學生積累了一定的實踐經驗。

另外，掌握知識與提高能力是相互依存、相互促進的。能力是在學習知識的過程中逐漸形成的，而能力的提高又促進知識的學習和積累。所以，在教學過程中教師要注重傳授學生知識的同時注意開發學生的智力，培養其學習的能力，并著力使學生學習的各種知識轉化為學生相應的實踐能力。

4.理論教學和實踐教學緊密結合，防止理論和實踐脫節

理論聯系實際是教學應該遵循的重要原則，對于“機電一體化技術”課程教學尤其如此，對此應做好以下三點：

第一，教學過程中采用“啟發式”教學，引導學生學好理論，以理論為主導，同時注意聯系實際講授基本原理、基本知識，且要講透徹，整個課程內容強調理論知識的針對性和應用性。如在講授傳感檢測技術時結合典型的機電一體化系統——數控機床和工業機器人。一般情況下，這兩種系統不會用到教材編寫的所有傳感器， 因此對于教材中的傳感器均詳細講解并無必要， 于是這一板塊的教學設置偏重于光柵、光電編碼器、測速發電機三種傳感器，壓縮理論推導，強調三種傳感器的應用及其在檢測系統中的連接問題。

第二，教學過程中積極推動“行動導向教學法”，重視培養學生運用知識的能力，通過教學實踐（如實驗、參觀和實訓等）引導學生如何做到理論聯系實際。如在學生一周的實訓期內，由教師將學生分組并布置實訓任務，通過實訓指導書和實訓任務書讓學生了解實訓要求和規范，隨后監控整個實訓過程，盡量發揮學生的主觀積極性。學生在規定的時間內對整個實訓任務進行思考、研究、分析和實施，完成實訓項目。規定的實訓時間到，每組學生停止工作，由教師對每組實訓結果進行現場公開演示、點評，根據綜合表現評定成績。通過這種公開點評的方式讓各組認識到不足，形成組間競爭，促使各組不斷改進技能，從而促進運用知識能力的提高。

第三，教學過程中組織各類有效的教學實踐，如引入集傳感器技術、電子電氣技術、P L C技術、裝配技術、傳動技術和機械技術等于一體的機電一體化綜合教學培訓系統。學生通過機電一體化綜合教學培訓系統不僅可以進行各單科知識的學習和實踐，而且還可以進行機電一體化系統的綜合訓練。培養和樹立學生的實踐精神，使學生樂于實踐，勇于實踐，勤于實踐，具有較強的創新精神和創新意識，在實踐中不斷發現問題并解決問題。

二、課程實踐教學改革

實踐教學是技術應用能力形成的重要環節，也是包括機電一體化在內的相關專業教學的重點。在實際操作中應結合本校實踐教學的基本條件，緊緊圍繞機電一體化專業的教學大綱開設與本專業培養目標一致的綜合性實驗課，以達到預期的目的。如建立以機電一體化設備維修能力培養為主線的實踐教學體系，即基本技能訓練—專項技能訓練—綜合技術應用能力訓練。基本技能訓練、專項技能訓練主要在學院內完成，且側重單項技能訓練，主要包括金工實習、數控實訓等，同時學生還要進行基本技能（鉗工、機加工、電工）、職業基本素質（數控車、銑、線切割的編程和操作）的訓練；綜合技術應用能力訓練由學院和企業共同完成。

三、結語

隨著我國制造業自動化程度的提高，企業對機電一體化專業畢業生提出了更高的要求。面對這種要求，三本院校或高職院校只有培養出適應機電一體化人才市場需求的畢業生才能在市場競爭中占有一席之地。本文針對培養適應市場需要的機電一體化專業的學生，對“機電一體化技術”課程的教學改革進行了探索與思考，在教學中實行理論實踐一體化教學，不斷優化教學內容，在教學實踐中取得了較好的效果。在今后的教學工作中，根據企業對學生知識結構和操作技能的要求設計出更多與機電一體化技術實際應用相關的教學項目，并且這些項目具有一定的前瞻性，能夠提高學生的綜合技術應用能力，使學生更快更好地掌握機電一體化技術，更好地應用這門技術，從而更好地適應制造業自動化的需要。

參考文獻：

[1]馮建平.機電一體化教學改革初探[J].大眾科技，2009，（2）：58-59.

[2]張平亮，辛望旦，等.高職機電一體化復合型人才課程體系的構建[J].寧波職業技術學院學報，2009，（3）：5-8.

[3]梁景凱，蓋玉先.機電一體化技術與系統[M].北京：北京工業出版社，2011.

篇7

【關鍵詞】機電一體化；故障診斷；紅外測溫

機電一體化設備的故障診斷技術不僅可以實時監測機電一體化設備的工作狀態，發現機電一體化設備中存在的問題，還可以及時找到機電一體化設備出現問題的具置。所以采用機電一體化設備的故障診斷技術可以幫助工作人員及時發現設備存在的安全隱患，避免安全事故的發生，提高了工作環境的安全性，更重要的是可以保障機電設備的正常運行，提高工業生產的生產質量和生產效率。接下來我們將主要探討機電一體化設備的故障診斷技術的概述、具體診斷方法，存在的問題和發展趨勢四個方面的內容。

一、機電一體化設備的故障診斷技術的概述

所謂診斷技術其實就是我們常說的檢測技術，我們采用診斷技術主要是為了幫助工作人員及時發現機電設備中存在的安全隱患，明確隱患存在的具置和隱患的嚴重程度，以便于我們的工作人員可以在短時間內找到最有效的解決問題的方法。另外，根據機電設備的故障診斷過程，我們可以將機電一體化設備的故障診斷技術劃分為以下五個方面的內容：

（一）故障診斷技術可以根據被診斷設備的具體情況，選擇有效的、極具代表性的檢測信號。

（二）故障診斷技術可以根據獲得的某一設備的檢測信號來獲取與該設備的工作狀態相關的信息。

（三）根據獲取的某一設備的工作狀態的信息來判斷設備的工作狀態。

（四）在正確地判斷完某一設備的工作狀態以后，故障診斷技術可以進一步分析設備存在的安全隱患的發展情況，確定故障發生的具置。

（五）根據上述分析所得到的結果，采取相應有效的解決方法，以免影響設備的正常工作。

二、常用的傳統機電一體化設備的故障診斷技術

目前我們國家比較常用的機電一體化設備故障診斷技術主要有以下幾種：

（一）振動檢測診斷技術

所謂的振動檢測診斷技術就是指利用相關的檢測設備的震動參數和信息特點來判斷機電設備的工作狀態和發現機電設備存在的故障的技術。振動檢測診斷技術主要用于檢查機械設備的工作情況。機械設備在工作的過程中會產生劇烈的震動，機械振動的檢測參數中包含著速度和加速度等。在檢測的時候，如果我們想獲取足夠的檢測信息，正確地判斷出機械設備的工作情況，就要學會正確的選取測量點的位置。振動檢測診斷技術不僅操作方法簡單，而且可以直接明了的檢測出機械設備的運行狀態，大大提高了診斷系統獲取的檢測信息的精確度。

（二）油液磨屑分析檢測診斷技術

油液磨屑分析診斷技術主要通過識別油液磨屑顆粒的形態和油液的成分特點來判斷設備的運行情況，該檢測技術主要被應用于機械設備的系統和液壓系統。油液磨屑分析診斷技術不僅可以根據油液中的微粒尺寸判斷設備的磨損程度，根據微粒的形狀判斷設備的磨損類型，還可以根據微粒的組成成分來判斷設備發生磨損的具置。

（三）紅外測溫診斷技術

紅外測溫診斷技術是通過檢測設備不同部位的溫度變化情況來判斷設備的工作狀態。該診斷技術所采用的先進的儀器不僅可以遠距離工作，還可以不用接觸設備就能測出設備某一部位的溫度，而且儀器測量的結果具有很高的精確度。

（四）射線掃描技術

Y射線診斷技術是一種剛剛發展起來的診斷技術，主要用于檢測工藝設備的故障。該技術主要通過分析圖譜的特點來判斷設備的具體運行情況。

三、機電一體化設備的故障診斷技術存在的問題

機電一體化設備的故障診斷技術已經具有很長的發展歷史了，但是至今為止還沒有形成一套非常完善的理論體系。我們國家目前的故障診斷技術主要是針對某一個具體的故障或者某一個具體的設備而言的，這些診斷技術的理論在實際生活中的應用比較少。另外，我們國家的故障診斷技術在準確度方面還有很大的缺陷，我們目前的當務之急就是想方設法地提高故障診斷技術的準確度，而提高故障診斷技術的準確度的核心工作就是要處理好設備的故障與檢測到的信息之間的因果關系。

目前，我們國家的機電一體化設備的故障診斷技術存在的問題主要表現在模糊理論、神經網絡、小波分析和智能方法幾個方面，在這些領域，我們對故障診斷技術的研究還僅僅局限于理論層次，在實際的生活中的實用性很小。所以，我們應該高度重視故障診斷技術的發展情況，加大對該方面大投入，不斷完善故障診斷技術的理論體系，更新技術方法，加快我們國家的故障診斷技術的發展速度。

四、機電一體化設備的故障診斷技術的發展趨勢

隨著科學技術水平的提高和國家綜合水平的提升，我們國家的機電一體化設備的故障診斷技術開始朝著精密化、多元化和智能化的方向發展。我們國家的故障診斷技術的發展主要有以下幾個發展方向：

（一）基于網絡的遠程協助診斷技術

如今的我們生活的時代是一個網絡時代，為了順應時代的發展潮流，故障診斷技術必須要結合先進的網絡技術，只有這樣，故障診斷技術才能滿足生產企業的需求，才能得到廣泛的應用。網絡化的遠程協助診斷系統綜合借鑒了多種機電一體化設備的故障診斷的成功經驗，不僅可以診斷出不同設備存在的故障，滿足不同工業現場的生產需求，還可以成功地將檢測現場和診斷中心聯系起來，提高了診斷系統的準確性，獲得了用戶的普遍認可，被廣泛的應用于各個領域。

（二）人工智能專家系統

所謂的人工智能專家系統就是將故障診斷專家成功的工作經驗和計算機擁有的數據信息相結合的故障診斷系統。人工智能專家系統利用專家處理故障的實際案例來幫助網絡獲取知識，將針對同一個問題的所有知識聚集在一起，這樣不僅提高了監測系統獲取信息的速度，還提高了診斷系統的精確度。

（三）小波分析

小波分析是一種關于信息的時間和尺度的分析方法，該方法具有較好的時頻定位功能，一般被應用于時變、瞬態及非線性信息的分析領域。小波分析為機電一體化設備的故障診斷技術注入了新的活力，推動了故障診斷技術的發展。

（四）研究和改進傳感器與監測儀器

目前我們所采用的傳感器和檢測儀器的技術水平比較低，檢測的準確性不高。為了提高故障檢測的準確度，我們應該不斷研究新技術，不斷改進我們所用的傳感器和檢測儀器的技術水平，為故障診斷技術的發展奠定堅實的物質基礎。

五、結束語

機電一體化設備的故障診斷技術是為了滿足生產需求而誕生的，隨著時間的推移，我們國家的故障診斷技術也在不斷發展。但是到目前為止，我國的故障診斷技術仍然在很多方面存在著問題。希望通過本文的分析，可以幫助人們更好地認識機電一體化設備的故障診斷技術以及故障診斷技術存在的問題，以便于人們可以想出有效的解決方案，不斷完善我們的故障診斷技術，加快我們國家的故障診斷技術在智能化和多元化方面的發展。因為先進的故障診斷技術不僅可以提高機電設備工作的穩定性，還可以提高機電設備的工作效率和工作質量，進而推動我國經濟的發展。

參考文獻

[1]唐建業.機電一體化設備的故障診斷技術研究[J].中華民居（下旬刊），2013（08）.

[2]宗存元.機電一體化設備故障診斷技術[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2003（01）.

篇8

關鍵詞 工程教育；專業認證；機電一體化系統設計；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）03-0080-02

1 前言

為了促進機械專業的跨越式發展和國際化進程，進一步提升機械設計制造及其自動化專業的教學質量、社會聲譽和國際視野，促進本科畢業生的國際交流，為工程師執業資格認證奠定基礎[1]，從2013年下半年開始，貴州大學機械工程學院機械制造及其自動化專業開始著手準備進行工程教育認證，于2014年順利通過該認證。在以“認證”為目標，不斷促進教學改革的過程中，全院教師始終堅持以能力為導向，重在加強學生的培養質量和利用學科知識分析解決工程實際問題的能力[2]；同時以學生為中心，以不斷優化和改進的培養目標和畢業要求，建立、建設優質的課程體系和師資隊伍，配備必要的教研設備。

在“迎接認證”、不斷改進的過程中發現一些專業課程存在的問題，以培養目標和畢業要求的工程性不強為代表，主要體現有教學內容缺乏實際工程拓展，課程教學方法有待拓寬，特別是工程實踐能力的培養還需要進一步加強。機電一體化系統設計作為機械電子工程方向一門重要的專業課，亟待相關教學改革，以適應工程教育認證的要求。

2 現狀與問題

基本現狀 機電一體化系統設計是機械制造及其自動化專業機械電子工程方向的一門重要的R悼緯蹋目的是培養學生對機電一體化系統的應用和設計能力，掌握機械系統元部件設計和微機控制系統及其接口設計方法，培養機電結合的專門人才。本課程的基本任務是使學生掌握對機電一體化系統的分析應用和設計基本方法。該課程涉及的機械傳動部件、電機、微機接口技術和機電一體化設計思路等，可以說是對本專業前期所學專業課程進行融合、需要實踐深入消化和提高認識的一個重要環節。并且貴州大學機械工程學院不僅是機械電子工程方向開設本課程，機械制造和農業機械化專業方向也開設了本課程，學生普遍反映教學枯燥，工程實踐性不強，部分知識無法理解。

為了使機電一體化系統設計課程與“工程教育認證”要求相適應，更好地幫助學生掌握本門課程知識內容和加強工程實踐能力培養，達到學以致用的目的，需要對機電一體化系統設計課程的教學內容和方法進行改革研究。

主要存在的問題 貴州大學機械工程學院于21世紀初開始在機械電子工程專業方向的本科班開設機電一體化系統設計，隨著十多年教學經驗的積累，已形成一套較為完善的教學方案和體系。但是隨著技術的不斷革新，社會和工作崗位對學生要求的不斷提升，越發覺得本課程的傳統教學中存在一些問題，主要表現在以下幾個方面。

1）教學內容陳舊，過于側重機械結構的講解。通過工程教育認證評估，充分和企業溝通后，發現一些課程所教授的內容和技術已經在當下機電產品中被新技術所取代。另外，由于在教授本課程前有單片機原理、接口技術和機械控制工程等課程，在機電一體化系統設計的教學中都會以典型機電系統的傳動結構為主，使“機”和“電”在教學過程中不能充分結合。

2）實驗教學設施不足，實驗內容受到限制。本專業擁有的機電一體化教學設備較少，有的僅僅停留在十字工作臺、單片機和傳感器方面，對于機電系統的穩定性和優化部分的實驗暫時空缺，這不利于學生提高感官認識。

3）教學方法單一，缺乏與工程實際的聯系。現有教學基本上是以課堂教學為主，輔以少量實驗，大多采用講授法通過多媒體教學平臺進行授課，而且大多是紙上談兵，課程教學與實驗教學同工程實踐聯系甚少，與“工程教育認證”的要求存在差距。

4）學生反映學習難度大，應用能力不強。在教學過程中，一些學生反映部分知識點難以理解，不清楚這些知識能“干什么”，能解決什么問題。另外，從考試反饋來看，學生對綜合應用機電技術的能力還有待提高，特別是不能將一些來自工程實際的問題和書本知識結合起來分析。

3 教學改革

教學內容的改革

1）樹立“機電結合”的系統教學思路。機電一體化的目的是提高產品或系統的附加價值，實現多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源，并使產品結構向輕、薄、短、小化方向發展。因此，機電一體化的研究方法不能只是簡單拼湊，應該從系統設計方案開始到各元部件選擇到系統最終成形的全過程，都要貫徹系統設計的思想 [3]。機電一體化系統設計課程的教學也是如此。在課程講述過程中，如果只是根據教材的章節順序進行講解，會在學生腦海中形成一個個的知識孤島。因此需要將整個課程用幾個典型案例把所有章節貫穿起來，做到前后呼應。如在教學“機械結構”中的“機架和支撐穩定性”時，可以和“元部件特性分析”中的“靜、動態特性分析”結合起來，在講機械結構時就引入控制工程中的一些知識點。

另外，教材的最后一章有很多案例，可以根據這些案例的特點，將其穿前面的章節講解，在講授每一部分內容時都結合案例，并將系統設計方法融于其中，不僅利于學生對知識的掌握，還可以舉一反三、加深理解。

篇9

關鍵詞：機電控制系統 自動控制技術 一體化設計

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0224-02

我國經濟形式在不斷改革的新局勢下，國民生產力及其相應的生產技術也得到了發展，因此，生產制造領域的規模也隨之不斷地擴大，這樣以來自動化控制技術就得到了廣泛的應用，同時自動化控制技術也是當今人類科學技術發展的基礎。從目前的發展現狀來看，自動化技術的應用程度很高，有很廣闊的市場前景，基于此自動化技術愈來愈受到人們的重視。

1 機電控制系統與自動控制系統的概述

1.1 機電控制系統

機電控制系統是指沒有人為的因素，只是憑借一些設定好的程序代碼，讓各個部位的機器順利運轉。對于機電控制系統來講，整個系統中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。從機電控制系統的技術層面來講，機電控制系統的技術主要包括計算機、微電子等先進技術[1]。總而言之，在整個機電控制系統中涉及著許多先進技術，同時把這些技術有效地結合在一起，最后構成了一套完整的機電控制系統。當機電系統工作時，主要依靠遠程遙控來進行操作，操作人員只是利用計算機，在互聯網上對相應的控制系統進行遠程遙控即可。

1.2 自動控制系統

自動控制系統主要是依靠操作遠程控制器對整個系統進行控制，系統整個工作形式是按照事先設置好的程序來運行。自動控制的主要形式可以分為系統的速度控制、自我診斷、系統校正等，對于整個機電控制系統中的自動控制技術來講，自動控制系統是一個比較完善的應用系統，目前在科學技術領域受到了人們的廣泛關注。因為它可以有效地把各個子系統聯合起來，完成設定的工作任務，這也是自動控制系統中的主要技術。自動控制系統這一理論主要是由傳統控制理論和現代控制理論相互結合而產生的新理論。傳統控制理論主要是利用數學工具，計算傳遞函數，利用相關數據分析研究變量的線性變化。這些也在控制系統中得以體現。而現代控制理論主要是以線性代數為數學工具，并在傳統的線性代數基礎上發生了一系列變化，首先線性代數主要是以矩陣及集合作為分析數據的依據，其次求解的狀態方程會在矩陣中表示出來，再構建相關的數據模型即可。現代控制理論的主要優點是可以尋找出最優的控制系統、適應控制及隨機控制，控制目的也比較明確。

2 機電一體化設計構想

我國機械制造業在世界機械市場占據著巨大的份額，基于此，我國機械制造效率將面臨著嚴峻的考驗。隨著一體化制造理念的產生，機械制造業隨之也發生了重大的變革，利用機電一體化可以提高機械制造效率。所謂的機電一體化，最早是由日本人提出的，隨后日本人以機電一體化為理論基礎，研究制造出了功能一體化的機械設備，最具有代表性的一體化設備就是把軟件、電子和裝卸有效地聯合起來，這樣以來將會使得機電設備的功能更加強大。隨著科學技術的不斷發展，這個新理念也逐漸被各國科學家所認可，同時在此基礎上還對這一理念作出了合理的改進，隨后就形成了現在的機電一體化系統。科技工作者對機電一體化系統進行的邏輯分析，他們表示目前機電一體化系統具有智能化板塊、模塊化等基本功能，以這些基本功能為根本，隨后再融入一些機械技術和自動化控制技術，這樣以來就可以優化機電一體化系統，使得整個自動化控制系統變得更科學、更人性化。在建立機電一體化系統時，工作人員先要對機電一體化系統有一個全面的認識，隨后按照相關的技術分析得出其方案的優缺點，再通過各種方案之間的對比選取一個比較合理的方案，確定方案之后還需要經過一段時間的實際應用，不斷完善所選的方案，最后才使用此方案。所建立的新系統能不能滿足工作需求，這還要看這個系統是不是實現了具體的目標，如果沒有完成設定的具體目標那么這個系統還需要完善[2]。

3 機電一體化的設計

3.1 設計構想

目前，我國的產生模式不斷地進行改革，政府部門開始重視科技創新的發展，機電一體化的設計思想也被人們廣泛應用到綠色化、網絡化及智能化的新興產業之中，從而代表著“中國創造”的機電一體化系統正在制造出高質量的產品。

3.2 設計方案

機電一體化的設計根本就是設計方案，制定一個科學的設計方案是一項非常困難的事情。其方案的制定人員需要過硬的基礎知識儲備，同時還需要豐富的工作經驗并且還要對機電產品技術、計算機技術、電力電子技術都要有一定的了解。

3.3 機電一體化共性關鍵技術

（1）機械技術。由于機電一體化技術主要是以機械基礎為根本點，主要是根據機械技術的發展而做改進，因此，機電一體化技術在機械工程領域受到了工作人員的青睞。機電產品的許多功能都是由機械技術所決定，并且與電子技術相結合，從而推動科學技術的發展[3]。在新的經濟發展格局下，隨著生產水平的不斷提升，對機械技術的發展提出了更高的標準。通過機電一體化領域的專家學者進行不斷地探索，我國現代機械發展水平得到了快速的提升。（2）對于計算機輔助技術來講。計算機輔助技術主要是對機電一體化系統中的信息數據進行全面的分析。主要是使用計算機來完成信息的交換及其數據分析運算。

3.4 產品的設計方法

（1）取代法是一種常見的設計方法，設計者們經常把電子線路取代為機械式控制機構，這是一種機械電子化的產品設計。比如：機械式調速機構和凸輪機構就可以用編程控制器或者微型計算機來代替，還可以替代液壓控制系統、氣動，也可以大體插銷板、撥碼盤、步進開關、時間繼電器等控制器。這樣不但可以使得整個機械結構變得簡單，同時還可以提升產品的質量。按照這種方法所設計出來的產品與傳統方法設計出來的產品結構相似，這種設計方法簡單，可是依舊擺脫不了原產品的缺點，不利于產品的創新。（2）整體法。整體法可以讓生產出來的產品具有不錯的性價比，以便工作人員開發出更新的產品。當設計者利用整體法設計產品時，首先要把機械部分和電氣部結合在一起，隨后從整體上對改產品進行設計。比如：在電液比例控制系統中，比例電磁鐵和液壓控制閥組成一體化比例閥；當對伺服電動機設計時，定子繞組放置在機床導軌中這些都是采用了整體設計法。（3）組合法。這種方法主要是把產品的標準功能組合成為機電一體系統。比如：當把車床改造為數控車床時，首先購買一套車床數據設備、一套伺服動力系統、一整套位移測量設備及其主軸電機相配合變頻設備，利用這些設備就可以改造出一臺具備自動調速、自動給進，同時還可以完成多種切削的數控機床。利用組合法建立機電一體化，不僅周期很短、質量安全可靠、成本也比較低，而且還便于維修、容易生產。

4 結語

機電控制系統自動化技術是由電子技術、計算機技術等多種科學手段相結合的一體化系統，這一系統的誕生有效的促進了我國生產力的發展。該文主要介紹了機電控制和自動控制系統，簡要的敘述了機電一體化這個新概念，并以這些為基礎簡要分析了三種機電一體化的設計方法。傳統的機械結構由電子系統代替，這樣以來完全實現了機電一體化、功能及模塊的相互結合，有效的提升了我國機電一體化的發展水平。

參考文獻

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關鍵詞：煤礦機電設備管理 一體化

中圖分類號：X752文獻標識碼： A 文章編號：

一、煤礦機電設備管理的現存問題

1.1管理理念錯位

在一些煤礦企業,主要領導只注重產量,對井 下機電設備重視不足,沒有真正把機電設備視為現 代化煤礦安全生產的保證放到一個關鍵的位置,僅 把機電設備管理當做一個輔助生產工作,管理制度 不夠完善,具體措施沒有落實到位。與此同時,出 于經濟效益的考慮,一些煤礦企業單純追求眼前產 量,管理理念落后,甚至抱著“什么時候壞,就什么 時候修,驢不死不下磨”的思想。正是因為企業對 設備檢修的重要性認識不夠,重視不足,才使機電 設備定期維護與檢修工作不能落實,直到機電設備 出現異常或者故障后,才開始實施維修,導致影響 了正常的生產,也使設備的運行周期大大降低。

1.2采用國內外先進設備

在目前很多煤礦中,機電設備陳舊落后,有的 設備一買回來就不正常運轉。安全配套措施跟不 上,與當前國家相關的煤礦安全規定要求相距較 遠。由于煤礦企業的工作環境差,濕度高,空氣灰 塵多,如果機電設備在礦井里實施存放、運輸過程 中,不采取防銹、防塵、防潮等手段,則會加速設備 的腐蝕及損壞;再加上工作人員的認識不足,經常 會導致此類事情發生。在這些設備中,存在的隱患 較多,再加之對設備的檢修不及時,檢測技術落后, 發現設備隱患的技術能力不足,都會導致設備存在 較多的故障。

1.3操作者的素質不高

據相關數據表明,在機電設備事故的責任人 中,初中以下文化程度的占到一半以上。機電設備 操作人員文化的業務素質不高,操作過程中不能滿 足安全操作規程的要求。對于特種設備,操作人員 的掌握技術不夠熟練,加上崗位變化頻繁,也給安 全生產埋下了隱患。在通常情況下,煤礦的工作環 境差,不安全因素多,因此被人們視為又臟又累而 且有一定危險的工作,這就導致了有一定技術水平 的人員,不愿進入煤礦企業工作。

二、煤礦機電一體化技術產品的應用

2.1 礦井運輸提升產品的應用在煤礦生產中，因為現代化煤礦發展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，那么隨之對井下、井上的運輸和提升系統的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式，主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家，高性能、高可靠性的磁阻電機在煤礦提升系統中也得以應用。還有德國自主研發的內裝式交———交變頻調速提升機，它采用機電一體化技術把電機和滾筒做成一體，這樣的融合技術不論在機械結構設計方面還是在電氣控制系統方面在世界上都處于領先地位。在我國，大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化，采用大巷強力帶式運輸機運輸的方式也非常普遍。另外，計算機控制系統發展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，如應用過程中的軸承溫度、倒轉、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發展的角度看問題這的確是一個很好的開始。目前，我國直徑在兩米以上的提升機有1700 多臺，其中90%為交流提升機，并且均是采用轉差功率消耗型的轉子串電阻調速，電控系統部分絕大多數仍采用繼電器———接觸器系統，只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機多數為發電機拖動，雖有部分可控硅供電系統，也均為模擬量控制。而PLC 可編程控制器使用比較簡單，程序設計起來也比較容易，不需要一些復雜的輸入輸出接口裝置，抵抗外界的干擾能力也很強，因此，它能在環境比較惡劣的情況下進行長時間工作。

2.2 綜合機械化采煤1970 年，我國自主設計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面，并在大同礦務局進行試驗使用，一直試驗使用到80 年代后期，這項技術的使用標志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發展，推動了煤礦自動化的發展進程，同樣，采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引；液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置，實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

2.3 礦井安全生產監控系統從多數煤礦使用監控系統的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關鍵技術也實施多次再設計改進措施，但仍然沒有得到預期的效果，因此這些在實際現場應用率不是很高。在國外，由于計算機網絡軟硬件技術發展很快，運行速度和質量也在不斷提高，傳輸介質由同軸電纜發展到光纜，信息媒體由字符發展到聲像，煤礦的安全監控系統有了很大的發展，他們的機電一體化技術在監控系統上的應用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產監控系統是煤炭行業內部機電一體化技術推廣應用最快的產品，一些高校、科研所和企業正在研究和生產煤礦安全生產監控系統。

三、對我國煤礦機電一體化技術的思考