机电一体化自动化精品(七篇)

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【关键词】机电控制系统；自动控制技术；一体化设计

机电控制系统被制造业普遍运用，由于制造业不断的发展，如今对机电控制系统的要求也就越发的高，为了跟得上这种高要求的发展，设计者需要将更广泛的高科技元素融入其中，从而产生了自动化与一体化技术。

1 机电控制系统与自动控制系统的含义

1.1 机电控制系统内涵

机电控制系统的含义是指在无人参与情况下，运用控制设备将设备机器按照生产流程进行自动化预定设计运行操作。通过全方位的系统控制将控制对象和控制器相连接完成规定的目标。在机电控制系统中核心环节就是控制。在技术层面上来讲，机电控制运用了传感检测、伺服传动、通信以及自动控制等多项综合性技术手段，在信息处理和计算机微电子等技术领域上也有相关的应用和涉及。通过涵盖各方面的技术领域和技术理论最终形成四位一体的综合性系统技术。机电控制系统通过远程操控，管理人员运用计算机等网络系统进行异地网络平台的实时操控。

1.2 自动控制系统

自动控制系统是指让被控制对象按照预定的运行原理通过控制器的控制来进行自动的规律性运行。自动控制技术的核心是它所具有的实用性以及协调有效性等特征。自动控制系统依照控制内容分为不同的方面，高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断和校正控制等方面。

2 机电一体化设计构想

作为机械制造业的大国，我国对机械产品的需求越来越高，在信息化发展的进程中，机械制造业逐渐的融入了一体化的思想，使得机电设备更好的为制造企业服务。我国是机械制造业发达国家，对机械产品的要求是特别高的，在信息化发展的过程中，机械制造业正向一体化思想逐步迈进，这就让机电设备能够在制造企业做出更多成就。机电一体化的理论起源日本，在这样一理论指导下，日本设计出来功能一体化的设备，其中最为典型的就是软件、电子以及装卸三者有机结合，使得普通的机电设备供更为强大。机电一体化的理念逐渐的被世界各国所接受，并且在原有理论的基础上融入了更多的动力元素，进而形成了目前的机电一体化设计系统。研究人员对该系统的进行了基本的逻辑构想，他们认为现代的机电一体化系统应该具备智能化、模块化等功能，在这些功能的基础上，加进机械技术以及自动化控制技术，进而使得机电一体化系统具备优化配置项目的功能，使得系统的性能更加的优越。在设计机电一体化系统时，设计人员首先要对整个系统进行深入的研究分析，之后依据分析结果总结出设计方案的优缺点，最终设计出最佳的方案，方案完成之后还需要经过多次的考察，不断的修改与完成，最后才算是真正的定稿。设计系统是否满足要求，判定的标准就是该系统是否达到既定的目标，如果没有达到还需要进行充分的设计优化。从某种程度上来说，机电一体化系统就是设计人员意识形态最好的体现，在该系统中，设计人员将自身的理念融入其中，最终形成实体。

3 机电一体化产品设计方案

机电产品的设计就是一项高难度的工作，所以机电一体化产品的设计的难度可想而知，其既是一项高精度的工作，同时也是一项综合性要求高的工作，在设计过程中，设计人员及要掌握机电产品的相关理念，同时还需要掌握机电技术，两者相互配合，进而完成最终的设计结果。此外，机电一体化设计工作还要求设计人员了解机械产品的各项参数要求，比如产品造价、精度要求等，另外，还有一点设计人员必须考虑，即市场的反应，设计的机电一体化产品必须以市场需求为准，否则难以在市场上立足，设计也会以失败告终。一般情况下，机电一体化产品的设计可以划分为两步：第一步是开发设计，其设计的目标就是让产品能够达到性能要求；第二步是适应性设计，这一步主要是依据现有要求标准，对产品的细节以及功能进行完善，以使其性能得到最佳的优化。

4 机电一体化产品的设计方法

机电一体化产品的设计方法多样，具体选择哪种设计方法，主要是根据产品类型而定，通常情况下，设计人员主要是用三种设计方法，笔者总结如下：

4.1 取代法

该种设计方法一般情况下应用在电子线路中，其主要的功能就是代替机械式控制，以使机电产品更容易控制。传统的产品控制系统通常时候机械控制机构，但是在机电一体化设计方案中，将其用电子线路来替换，控制效果如何主要与电力线路设计是否完成有一定关系。如果机电产品只有单纯的依靠机械来运行，一般而言，只有单一机械能够完成控制工作，而是用电子线路来控制之后，主要是应用先进的计算机设备来完成控制任务，在控制中，传统的接触式控制企业逐渐的被取代，变为变速装备。这种设计既能够是机电一体化产品质量得到有效的提升，同时其实用性也明显的增强，与此同时，原有的机械机构也得到了相应的简化，使其结构更加简单易懂。这种设计方法与机电产品原有的结构基本上相同，因此改善起来更加容易，但是因为原有的机械产品限制明显，在设计时无法真正的做到全新的改革。

4.2 整体设计法

该设计方法主要针对的是机械产品的电力部分以及机械部分，通过合理的设计将两者有效结合，使其成为一个有机整体。为了能够使机电产品性能高，价格相对低廉，则需要将上述两个部分进行连接设计。整体设计方法是一种全新的设计理念，但是其并不摒弃所有的传统设计理念，而是调出传统思维，以一种全新的方式，设计出性能更加优良，质量更有保证的产品，这是该种设计方法所要达到的基本目标。

4.3 组合法

该种设计方法主要是将机械产品中所涉及到的各种功能模块进行有效的组合，进而使其成为一体化系统。但是在组合设计时，需要注意的是，不能采取单一组合的方式，这种方式无法完成预期的任务，必须整体组合，才能使各个功能模块的性能更优良，实现预期目标。这种设计方法，设计时间段，而且质量也能够有所保证，并且制造成本相对来说也比较低，后期使用期间，生产与维修更为方便。

5 结束语

综上所述，可知对机电控制系统自动控制技术与一体化设计进行探讨非常必要，尤其是在技术高速发展的今天，一体化技术会成为机械制造业发展的主流，成为未来机械设计的主导，因此需要对其进行深入探讨。

参考文献：

[1]黎洪洲.机电控制系统自动控制技术与一体化设计[J].信息系统工程，2013（8）.

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【关键词】 机电一体化 工程机械

机电一体化又被称为机械电子学，是机械和微电子技术紧密结合在一起的学科，并在工程机械领域有着广泛的应用。随着信息、自动化以及传感器等技术的发展，机电一体化的发展令人吃惊，成为了推动工程机械行业乃至整个工业发展进步的强大动力，它促使工程机械向着智能化的领域发展。毫无疑问，机电一体化是工程机械领域未来发展的一个十分重要的方向。

1 机电一体化的发展趋势

1.1 人性智能化

人性智能化是机电一体化发展的一个重要方面，其指为机械赋予人类的思维或者利用仿生学原理研制机械。随着社会的飞速发展，人们对于机械的要求不再仅限于其能完成所设定的任务，更多的时候人们要求机械能够人性化、智能化，能很好的模拟人类的思维模式或者行为，与使用者进行人机对话。机械的人性化、智能化不仅是人们对于人工智能的追求，也是人类科技不断进步的表现。相信借助发达的信息、自动化及传感器等技术，在未来实现工程机械的全面人性化、智能化是很有可能的。

1.2 标准模块化

标准模块化不仅是机电一体化的发展方向，也应该是未来工业的发展方向。机电一体化产品种类繁多，各家公司生产的产品的接口、辅助软件等都不同，导致了产品的替代性较差，选择了一个品牌的产品就很难用其他品牌的进行替换，不利于机电一体化的发展。因此，机电一体化的标准模块化的意义重大。利用统一的标准开发生产产品，使机电一体化产品的生产标准化、系列化，不仅有利于机电一体化产品的开发使用，而且也会给机电一体化的发展带来更好的机遇。

1.3 安全微型化

机电一体化的安全化并不只是指产品的使用安全，也是指其对人类的生态环境的安全。安全化的机电一体化产品使用时对生态环境的危害较小，报废后能后回收利用；机电一体化的微型化指的是机电一体化产品向着微型化方向发展。随着纳米技术不断的进步，超精密加工技术的进一步发展，体积更小、功耗更低、应用范围更大的微型化机械一体化产品的开发应用指日可待。

1.4 网络开放化

在计算机网络技术高度发达的今天，任何一个领域想要发展，就必须开放，就必须与网络接轨，融入全球化的环境中。计算机网络通过各个计算机终端将世界连接在一起，丰富的信息在这个网络平台中互相流通，人们可以方便的获取想要的信息。机电一体化产品的网络化、开放化，不仅有利于优秀的产品的推广，更是为相关技术的整合交流、配件的采购提供了一个广阔的平台。因此，机电一体化产品毫无疑问会向着网络开放化发展。

2 机电一体化在工程机械中的应用

2.1 降低功耗，提高生产率

一般的工程机械使用时功耗较高，但是生产效率确较低，例如传统的液压挖掘机不仅功耗较高，能量利用率不到30%，而且生产率较低。但是应用了机电一体化技术的工程机械利用先进的电子控制系统使机械的功耗大大降低，生产率明显提高，例如采用了卡特电子系统的液压挖掘机，功率利用率明显提高，从而使机器的生产率大大增加。又如将机电一体化技术应用于柴油发动机，由于电子调速器等的应用，使柴油发动机可以根据不同的工况选择不同的工作模式，降低了柴油发动机的功耗，增加了柴油发动机的工作效率。

2.2 提高精度，增加良品率

机电一体化技术在工程机械中的应用，通过精密的电子控制系统，大大增加了工程机械作业的精度，使得整个生产过程的良品率大大提高。传统的机床加工的产品的精度很多时候是依靠操作人员的经验和操作的熟练程度，产品的良品较低。而应用的机电一体化技术的数控加工机床或者加工中心的加工精度显著提高，其可以根据控制系统的命令自动进行作业，并根据反馈系统的信号及时调整作业，产品良品率大大提高。比如最先进的数控金切机床的加工精度已经可以达到0.001mm左右，超精密数控机床的微细切削和磨削加工精度可达到0.05μm左右。

2.3 实现作业过程自动化或者半自动化

将机电一体化技术应用于工程机械械，可以实现工程机械的自动化或者半自动化控制，从而减少了机械操作者的工作强度，提高了工程机械的作业精度。先进的工程机械大部分已实现半自动化控制甚至全自动化控制，例如三菱公司研发的挖掘机，操作人员通过在操作面板上设定铲斗的运动轨迹，再有微机控制系统控制机器的作业，整个作业实现了自动化。又如一些小型煤矿掘进机要在低矮的矿山内作业，工作条件不允许操作人员进入，这时就必须应用机电一体化技术，利用电子控制系统等，实现掘进机的无人全自动化作业。

2.4 其他方面的应用

机电一体化在工程机械中的应用还有许多，一些起重机采用了电子力矩限制器，能自动检测出起重机吊载物体的质量以及起重臂的角度等，从而实时监控其工作的安全情况；一些化纤行业的机械中运用了配备有测速控制器、传感器等的精密卷绕控制系统，可以自动控制机器的卷绕交叉角的角度等，提高了机械作业的精度；还有很多工程机械装有电子监控系统，可以实时监控机械液压系统等各个系统的运行工作情况，及时发现故障问题并自动报警，从而提高了机器的安全性和可维护性。

3 结语

机电一体化不仅是工程机械行业的发展的趋势，也是世界整个机械行业的主要发展趋势。由于人们对于工程机械智能化的追求，机电一体化在工程机械中的应用会越来越来广泛。相信随着科学技术的飞速发展，机电一体化技术将会迎来更广阔的发展前景。

参考文献：

[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

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关键词：机电一体化 主功能 动力功能信息处理功能 控制功能

一、机电一体化的基本概念

机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。

（二）生产能力和工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。

（三）使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。

（四） 具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求的应变能力较强。

（五）调整和维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品， 可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。

机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程的所有领域，因此，机电一体化产品的种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能，可以将其分成下述几类。

①数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品的特点是执行机构为机械装置。②电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品的特点是执行机构为电子装置。③机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合。④电液伺服类。主要产品为机电液一体化的伺服装置， 如电子伺服万能材料试验机。这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。⑤信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

二、机电一体化产品的构成及特点

机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。

（一）机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础， 因此对机械结构提出了更高的要求， 需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。

（二）动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。

（三）传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。

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关键词：机电一体化;采矿工作;煤矿企业

煤炭开采技术直接影响煤矿矿井的产能释放，随着煤矿开采地域的不断扩大和延伸，以及采煤机械的更新换代，传统采煤工艺已经不能满足国家发展对能源的需求，现代综合采煤工艺的发展进步必须通过不断创新才能跟上时代步伐，因此机电一体化技术在煤矿行业的应用越来越重要。

1.机电一体化的基本概念及其构成要素

1.1 机电一体化的内涵

机电一体化是最近几年新出现的自动化技术，并且很快得到了高速发展，成为许多行业技术改造的重点方向。所谓机电一体化，是指融合了电子信息、机械设备、电脑软件等多门学科技术为一体的综合技术，它综合了不同学科知识和技术特点，将它们有机的整合在一起，形成了一门独具特色而又具备广阔发展潜力的技术应用方案，能够有效提升工业生产效益和效率。

1.2 机电一体化技术的特点

（1）安全性高。机电一体化技术具备十分强大的应用功能，能够实现自动监控、实时数据传输、紧急预警以及自我更新和恢复等智能化操作，对于在生产过程中出现的任何意外情况，例如电路短路、工作负荷过大、电机失灵等问题，都能够及时检测并报警，可以有效防范事故风险的发生，不断提高生产安全性和稳定性，保证良好的安全生产环境，提供企业的综合生产效益;

（2）实操性强。机电一体化技术所采用的各种设备具有高智能化特点，大大降低了人工操作的工作量，使得操作过程更加简单和规范，避免了由于人工操作带来的各种失误，显著提高了生产过程中的安全性和稳定性。

（3）实用性大。与机电一体化技术相配套的各种设备和仪器，都具有较高的自动化水平和智能化程度，能够有效提高日常保养和故障检修工作性能，可以通过提高相关配套仪器和设备的自动化程度来加强整个一体化生产系统的自动化水平，降低人为因素对生产设备操作的不利影响，从而不断提高生产操作的规范化水准，保证更高水平的工作质量和效率，提高企业的总投入产出比。

2.机电一体化的核心技术构成

2.1 机械本体技术

要改善和提高机械设备的总体工作效率，必须从三方面来努力：自身重量、加工精度和产出量。当前，机械加工对象都是各种金属材料，降低加工自身的设备重量，可以有效提升机械加工效率，一般考虑利用非金属材料配件来置换不重要的金属部件。通过降低加工机械设备自重，可以提高加工设备小型化水平，不断提高加工设备的工作反应速度，降低能耗，提高加工效益。

2.2 信息处理技术

机电一体化与信息技术的融合程度正在不断深入和加深。为了提高机电一体化的应用水平和生产力，可以通过信息化改造来实现。利用信息科技提高工业生产综合效益，是未来工业技术发展的主要方向之一。

2.3 信息传感技术

机电一体化的传感技术主要是因为它可以通过光纤和电缆传感器能够提高其传感器的安全性以及可靠性，在采矿应用过程中具有很高的安全性能，对防止电磁干扰具有很大的抵抗功能。

3.机电一体化技术在煤矿中的应用

3.1机电一体化技术在采煤机的应用

机电一体化技术在煤矿行业最典型的应用在于电牵引采煤机设备的开发和推广，这种机电一体化采煤机相比大多数电牵引采煤机具有多种特点和优势：第一，电牵引采煤机最主要的特征就是它具有良好的牵引特性，电牵引采煤机在前进过程中可以不断地提供牵引力;第二，电牵引采煤机能够保证在采煤系统下滑作业时进行发电制动，其轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因此非常适用于大倾角煤层的开采，尤其适用于50°±10°倾角范围的煤层，并且不需要其它防滑装置;第三，电牵引采煤机易损原件少，除了电动机的电刷和整流子容易磨损意外，再无其它易损元件，因此具有维修量小、运行可靠、寿命长、效率高等优点。

3.2机电一体化技术在提升机的应用

矿井提升机是目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备，典型产品为全数字化交直流提升机，其中以内装式提升机最具代表性，该设备在结构上采用合二为一的驱动和滚筒装置，大大简化了机械结构，充分体现了机械、电子、计算机以及自动化技术的有机结合。

3.3机电一体化技术在皮带机的应用

我国煤矿井下输送系统的主要运输设备是皮带机，它能够满足长距离连续输送，并且皮带机具有输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等优点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置，我国煤矿皮带机一般采用3点驱动技术，并且需要相应地限制输送机的单机长度和运量，该项技术与世界发达国家相比存在着一定的差距。

4.煤矿机电一体化技术的发展趋势

煤矿机电一体化是随着机电一体化的发展而发展的，它与机电一体化的发展是统一的，同步进行的。煤矿机电一体化未来发展趋势如下：第一，煤矿机电设备更加智能化，智能化系统是21世纪才开始流行起来的新兴技术，其使用范围和完善水平都存在着明显缺陷，因此煤矿机电设备的智能化成为一个重要的研究方向;第二，煤矿机电设备更加微型化，微型化在煤矿机电一体化中的应用并不成熟，它伴随着微电子技术的兴起而发展;第三，煤矿机电设备更加系统化，煤矿企业机电一体化所包容的范围越来越广，所使用的技术范围也逐渐扩增，随着这些种类的繁多，就产生了一个关键的问题：如何能够使这些差异很大的技术有机的组合起来，以发挥更大作用。迄今为止，尚未有一个国家或企业能够很好地充分利用这些技术的优势，无法避免其缺陷，因此该项内容也成为今后发展的一个重要方向。

5.结论

总之，通过本文论述，我们在对机电一体化这项技术逐步了解的前提下，我们深知：对于如何使其在煤矿企业中得到落实和运用还需要很多工作要做，但无论如何，我们必须重视机电一体化在采矿中的作用，最大发挥其在行业中存在的潜在价值，在煤矿企业开采过程中尝试落实这些技术的应用，为提高煤矿企业生产效率创造良好条件。

参考文献：

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关键词：机电一体化技术；理论教学改革；实践

作者简介：熊小琴（1983-），女，湖北黄冈人，武汉生物工程学院机电工程系，讲师；谢丹（1983-），女，湖北荆州人，武汉生物工程学院机电工程系，讲师。（湖北 武汉 430415）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0033-02

众所周知，制造业是我国的支柱性产业，也是自动化程度较高的行业。如今为提高产品质量与生产效率，制造企业越来越多地采用自动化生产设备和制造技术，而自动化生产制造的核心技术是机电一体化技术。所谓机电一体化技术即机械技术与电子技术的融合，是一项集控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和计算机信息技术等于一体的综合性技术。

通过为期三年的机电一体化专业教学实践及对走上工作岗位的机电一体化专业毕业生的访谈，笔者了解到目前机电一体化专业毕业生的瓶颈所在，即学校学习的理论知识较多用不上，能用得上的理论知识又不知如何应用于实践，普遍动手能力较差。针对这一现象，结合目前机电一体化人才市场对毕业生的具体需求情况，笔者对其主讲课程“机电一体化技术”的教学改革进行了研究与探索。对该课程的教学改革提出了自己的思路，目的在于提高学生的动手能力，以尽可能地减少理论与实践脱节的现象。

一、课程理论教学改革

1.教学内容的取舍应以够用为原则

相对于重点院校，三本院校的机电一体化专业学生在知识接受能力及学习积极性方面稍差一些，有关基础课程学得不够扎实，给本课程的学习带来较大的困难。

首先，作为教师要认清这种形势，在给学生讲授“机电一体化技术”课程之前应先给学生定位，定位包括依据学生原有的知识结构及目前市场上对该专业岗位能力的具体要求针对性地选择教学内容，并以够用为原则。如在讲授机械传动技术时，由于学生缺乏系统建模所需的积分变换方面的数学知识，而且已上岗学生基本上主要从事操作性工作，所以就可将机械传动系统的数学建模忽略，重点讲授机械传动系统的特性及常见机械传动系统的故障分析及处理方法；又如在讲授机电一体化技术时，考虑到从事机电一体化相关工作的毕业生主要从事电机驱动控制，尤其是步进电机驱动控制，因此将伺服传动技术，尤其是步进电机伺服传动技术作为教学重点。

其次，作为教师要认清每个学生知识结构存在个体差异，这种个体性必然会导致参差不齐现象的出现，因此选择课程内容时应遵循在够用的基础上尽可能地使大部分同学能够接受。如每堂课开始时，首先给学生讲授该堂课所必须掌握的基本知识，然后再进行扩展，这样既可照顾到起点较低的学生又可给基础较好的学生有进一步学习的空间。

2.充分运用现代化教学手段，不断提高教学效果

相比于原来单一的粉笔教学，多媒体能把现场图片、声音、动画等展现给学生，使学生接受到更多信息，教学效果会好很多。尤其是对于“机电一体化技术”课程，由于机电一体化技术普遍应用于自动化设备（如数控机床、加工中心、机器人等）和自动化生产线（如柔性制造系统等），而学生基本未见过上述自动化设备和生产线，即使有些学生见过，也应未见过其内部核心结构，然而它正是涉及到机电一体化技术的关键部位，那学生就无法了解自动化设备和生产线是如何利用机电一体化技术进行工作的。

另外机电一体化技术是集控制技术、伺服传动技术、传感检测技术、计算机信息技术等于一体的新兴综合性学科，具有涉及面广、综合性强的特点。因此，要想学生掌握好该课程并懂得应用该课程的知识点，就必须在教学过程中将自动化设备中的内部结构及其工作过程展示给学生，在没有多媒体之前这种展示是难以实现的，但有了多媒体之后这种展示是很容易实现的，并且是很直观的。借助于多媒体不仅可以将现实中的自动化设备搬至课堂上，而且还可以让学生清晰地看到其内部结构及其工作过程。这样在课堂教学中既有理论讲解又配有图片及动画，图文并茂，学生的学习兴趣大增，教学效果便可以得到极大提高。同时，教师在教学的过程中再结合实体教学，教学效果便可以达到事半功倍的效果。

3.注重知识向能力转化，培养学生的实践能力

“机电一体化技术”课程至少由五种知识体系构成，而学生在学习“机电一体化技术”课程之前已分散地学习了该课程所包含的部分知识体系，但是在学生的脑海中只是将这些知识体系当中的部分知识进行了简单的堆积，并没有形成一个完整的知识系统。因此，教师在上课时除了讲解基本知识之外，应更多地注重讲解各部分知识体系的内在联系以及如何使用所学的知识体系构建和分析机电一体化系统，进而使知识转化为分析和解决问题的能力。如在讲授机电一体化技术时结合学生比较熟悉的数控机床进行讲授，并利用实践教学时间带领学生进入机电实训室，提出与实践相关的问题，让学生结合课堂所学的理论知识进行思考并作答；又如在讲授机电一体化技术应用时结合历年高职院校参加的机电一体化技能竞赛作品进行讲授，这激发了学生对机电一体化技术的学习兴趣，从而为学生将知识转化为分析和解决问题的能力打下坚实基础，也使学生积累了一定的实践经验。

另外，掌握知识与提高能力是相互依存、相互促进的。能力是在学习知识的过程中逐渐形成的，而能力的提高又促进知识的学习和积累。所以，在教学过程中教师要注重传授学生知识的同时注意开发学生的智力，培养其学习的能力，并着力使学生学习的各种知识转化为学生相应的实践能力。

4.理论教学和实践教学紧密结合，防止理论和实践脱节

理论联系实际是教学应该遵循的重要原则，对于“机电一体化技术”课程教学尤其如此，对此应做好以下三点：

第一，教学过程中采用“启发式”教学，引导学生学好理论，以理论为主导，同时注意联系实际讲授基本原理、基本知识，且要讲透彻，整个课程内容强调理论知识的针对性和应用性。如在讲授传感检测技术时结合典型的机电一体化系统——数控机床和工业机器人。一般情况下，这两种系统不会用到教材编写的所有传感器， 因此对于教材中的传感器均详细讲解并无必要， 于是这一板块的教学设置偏重于光栅、光电编码器、测速发电机三种传感器，压缩理论推导，强调三种传感器的应用及其在检测系统中的连接问题。

第二，教学过程中积极推动“行动导向教学法”，重视培养学生运用知识的能力，通过教学实践（如实验、参观和实训等）引导学生如何做到理论联系实际。如在学生一周的实训期内，由教师将学生分组并布置实训任务，通过实训指导书和实训任务书让学生了解实训要求和规范，随后监控整个实训过程，尽量发挥学生的主观积极性。学生在规定的时间内对整个实训任务进行思考、研究、分析和实施，完成实训项目。规定的实训时间到，每组学生停止工作，由教师对每组实训结果进行现场公开演示、点评，根据综合表现评定成绩。通过这种公开点评的方式让各组认识到不足，形成组间竞争，促使各组不断改进技能，从而促进运用知识能力的提高。

第三，教学过程中组织各类有效的教学实践，如引入集传感器技术、电子电气技术、P L C技术、装配技术、传动技术和机械技术等于一体的机电一体化综合教学培训系统。学生通过机电一体化综合教学培训系统不仅可以进行各单科知识的学习和实践，而且还可以进行机电一体化系统的综合训练。培养和树立学生的实践精神，使学生乐于实践，勇于实践，勤于实践，具有较强的创新精神和创新意识，在实践中不断发现问题并解决问题。

二、课程实践教学改革

实践教学是技术应用能力形成的重要环节，也是包括机电一体化在内的相关专业教学的重点。在实际操作中应结合本校实践教学的基本条件，紧紧围绕机电一体化专业的教学大纲开设与本专业培养目标一致的综合性实验课，以达到预期的目的。如建立以机电一体化设备维修能力培养为主线的实践教学体系，即基本技能训练—专项技能训练—综合技术应用能力训练。基本技能训练、专项技能训练主要在学院内完成，且侧重单项技能训练，主要包括金工实习、数控实训等，同时学生还要进行基本技能（钳工、机加工、电工）、职业基本素质（数控车、铣、线切割的编程和操作）的训练；综合技术应用能力训练由学院和企业共同完成。

三、结语

随着我国制造业自动化程度的提高，企业对机电一体化专业毕业生提出了更高的要求。面对这种要求，三本院校或高职院校只有培养出适应机电一体化人才市场需求的毕业生才能在市场竞争中占有一席之地。本文针对培养适应市场需要的机电一体化专业的学生，对“机电一体化技术”课程的教学改革进行了探索与思考，在教学中实行理论实践一体化教学，不断优化教学内容，在教学实践中取得了较好的效果。在今后的教学工作中，根据企业对学生知识结构和操作技能的要求设计出更多与机电一体化技术实际应用相关的教学项目，并且这些项目具有一定的前瞻性，能够提高学生的综合技术应用能力，使学生更快更好地掌握机电一体化技术，更好地应用这门技术，从而更好地适应制造业自动化的需要。

参考文献：

[1]冯建平.机电一体化教学改革初探[J].大众科技，2009，（2）：58-59.

[2]张平亮，辛望旦，等.高职机电一体化复合型人才课程体系的构建[J].宁波职业技术学院学报，2009，（3）：5-8.

[3]梁景凯，盖玉先.机电一体化技术与系统[M].北京：北京工业出版社，2011.

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【关键词】煤矿；机电一体化技术；运用

随着社会的飞速发展，机电一体化技术得到了广泛的运用。在煤矿生产过程中，机电一体化的深入直接影响到生产成果。经过不断的实践积累，机电一体化已经不但是机械技术和电子技术的双重叠加，而是为达到平衡功能而装置的科学探测手段。该技术的广泛应用将电子设备和信息处理功能相互融合。笔者作为工作在一线的技术人员，对机电一体化技术在煤矿生产中的运用进行了简要研究。

一、机电一体化技术在煤矿生产中的意义

机电一体化技术在煤矿事业中得到了广泛的运用，它是机械系统和微电子产业的有机结合。随着现代化煤炭工业发展的高速步伐，强大的机械作用为工业发展带来了源源不断的发展动力，使煤矿产业更加健全和丰富。机电一体化对煤矿企业的意义深远。从煤炭生产的角度上来说，它的发展经历了手工、炮采、机械化三个阶段。而在机械化阶段，机电一体化使煤矿开采的产量不断提高，生产效率达到了飞速提升。

煤炭的发展直接影响了工业产量的提升。据统计，我国每年煤矿开采的年产量从几百吨发展到了几千万吨。一些先进的企业、矿业在一个采矿工作面生产力就能达到五百万吨，例如神华集团有限责任公司、河南煤业化工集团有限责任公司、山西焦煤集团有限责任公司等等。在大型企业的发展中，机械技术占有整体系统构造的百分之八十以上，这就要求机电技术能够更加科学和完善。

二、机电一体化在煤炭生产中的优势和劣势

机电一体化集中了机械、电子、计算机和信息技术，这种综合技术与煤炭采集的机械技术结合起来，相互交汇成一种新兴的综合技术。通过这样的集合，机电一体化的本质已经不再是单纯电子技术的简化，而是形成了全面综合的机械控制系统。

机电一体化技术在煤炭生产中具有以下特点：从其发展优势来说，机电一体技术的发展更具有很高的安全性和可靠性。由于煤炭挖掘采集具有一定的风险性，对于机械开采技术的强化至关重要。为了减轻人力的劳作风险，机械一体化采用自动监视、自动报警、自动诊断等功能，大大简化了各项煤炭企业所需的技术。尤其是机电一体化自动监控技术，精简了煤矿开采、运输等机械操作的步骤，并且具有操作简单、使用方便、适用范围广、生产能力强、工作质量高等特点。机电一体化产品的各种功能适用于煤炭开采的不同场合，极大的提高了煤炭技术监控和探测的灵敏程度。经过一定的发展和转变，整个机械系统更加方便，尤其是自动检验和自动监视的功能，能够使机械故障得到最大程度的保护和维护，即使在错误状态下，工作也能恢复正常。

在煤矿生产中，机电一体化也有一定的发展劣势。例如：高投入、高耗能、高战线。在这样的特点中可以看出，由于企业需要强大的工作效率，势必要采取机械的高耗能。这样一来，就需要要淘汰大量的不易开采的呆滞、遗留煤柱和无法开采的薄煤层，可能会造成资金的大量投入。针对这样的情况，应该合理设计淘汰和改造落后的机械设备。例如：MGD150NW采煤机、综采液支架、自耦减压起动控制柜、煤矿钢丝绳损伤定量检测系统，这些设备都可以提高功效、增加产量，提高人身及设备的安全系数。

三、机电一体化技术在煤矿生产中的创新和应用

煤炭生产操控系统融合机电一体化技术主要体现在以下几个方面：

（一）机电一体化技术在煤炭系统中达到自动控制

在机电一体化技术中，在线监控、自动警报和故障诊断都具有重要的作用。对煤矿机械的电动机、传送系统、工作装置、制动系统和液压系统等在线监控，能够在煤炭事业开展的过程中，进行精确的运行状态实时监控。一旦该系统出现故障问题，就能自动报警并且上报故障的具体部位，逐渐改善操作员的工作条件，确保工作人员的工作安全。

在提高工作环境的同时，加强机械的工作效率，简化设备维护检查工作，降低机械使用和维修的费用，缩短停机维修的时间，加长煤炭开采运输机械的使用寿命。例如，在采煤机变频器上，安装PLC控制系统，使得机电一体化实现多种情况之下的在线监控和故障检修，并对煤矿中的电气设备进行更加人性化、智能化的设计。

（二）在煤矿生产中提高开采、运输的效率

为了节省能源，降低煤业中的各项损耗，提高生产效率，要对机械一体化中的某些技术进行调节。例如：井下使用的胶带运输机、提升机、通风机等，都必须从传统的控制系统中进行更新，使用变频启动、PLC控制系统。升级后的系统节电量都可以达到百分之三十左右，在确保生产质量的情况下，生产效率也大大提高了。

（三）在煤炭运输中加深自动化或者半自动化的程度

煤矿机械为了实现自动化或半自动化的控制，可以减轻机械操作者的劳动强度，逐步提高生产效率。最大程度上减少因操作者的经验不足，对作业精确度的影响。例如：在某套薄煤综合采集设备中，在机电设计中，将系统设定成为为微电脑操控，只要在支架操作控制器上输入程序，支架就会自动连续动作起来，从而实现远程操控操作和无人操作系统。

其实，在一些国外煤炭企业中，所需的生产输送机、采煤机、挖掘机等电子机械一体化技术都采用了电子操纵的自动变速器，根据整体负荷的变化情况自动改变了传统的动率。我国可以借鉴此机械技术，改变煤矿事业功率，大大提高能源的损耗性。

四、机电一体化对煤矿生产的发展方向

机电一体化的广泛运用使过去落后的生产方式得到了极大的转变，大量科学而精密的自动化电子设备彻底改变了煤矿作业的工作模式，明显降低了工人们的劳动强度，大幅度提升了矿业生产的劳动效率。

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关键词：机电一体化；概念；构成；应用领域；发展

1 机电一体化技术的优势

1.1 使用性能改善

机电一体化产品大都数都采用数字显示和程序控制，产品上所设置的按钮和手柄数量大幅度减少，自动化程度提高，操作更加方便简单。机电一体化产品在生产过程中，通过内部的预制程度，实现电子控制系统自动指挥，重复实现全部动作。现阶段，高级化的机电一体化产品，可通过对被控对象外界环境参数的变化随即寻找最佳的工作程序，实现自动最优化操作。

1.2 调整和维护方便

机电一体化产品在安装和调试的过程中，可以直接通过控制程序改变产品的工作方式，使其适应不同用户对象的需要。这种控制程序的优势在于不用改变产品的任何零件或部位，仅仅通过一定的手段将其直接输入机电一体化产品的操作系统，就可以使原产品按照更新程序进行运作。另外，对于一些具有存储功能的机电一体化产品，企业可以预先在系统内安装若干套不同的执行程序，避免在需要时重复安装，系统也可以随时根据工作对象的需要，更换程序自动运作，提高工作效率。机电一体化的自动化监视、检验功能，可以使产品运作过程中出现故障时，设备自己做出反应并按照预设程序采取相应的整改措施，保证机电一体化产品的正常工作。

1.3 安全性能提高

大部分的机电一体化产品都具有自动报警、自动监视、自动保护、自动诊断等功能，所以如果在机电一体化产品工作过程中出现过压、过载、短路、过流等故障时，机电一体化产品可以自动采取各种有效措施，排除安全隐患，减少设备故障的危害，在一定程度上保证的安全生产，提高了设备使用的安全性。

1.4 生产质量提高

机电一体化产品一般都具有自动控制功能和信息自动处理功能，为此，在检测的精度、灵敏度、范围等方面都有了很大幅度的提高，通过自动控制系统，机电一体化产品可以不受操作者的主观影响，完全按照预定程序进行运作，确保机械的执行预期动作，保证了设备的生产能力和产品质量；另外，自动化的生产过程，提高了生产产品的效率，使得产品的生产能力大大提高。

1.5 适用面较广

相比传统的机电产品，机电一体化产品不再局限于单功能和单技术的限制，具有复合技术和复合功能，这在很大程度上提高了产品的自动化程度和功能水平。机电一体化产品大都有自动校检、自动补偿、自动化控制、自动调节、智能化以及自动保护等多种功能，可以广泛适用于不同的工作环境和工作领域，应变能力较强。

2 机电一体化技术的发展

2.1智能化。智能化即发展人工智能，是机器能够具有自主的计算推理能力。而这一切的基础，主要是模糊技术、软件芯片技术、信息技术以及其他一些相关技术的飞速发展。智能化是未来科技发展的必然趋势，其中就包括机电一体化产品之一，智能机器人。

2.2高速、高精度化。数控机床一直是机电一体化的一大项应用，而未来数控机床势必要比现在更快速、更精确。速度方面，机床主轴的转速、加速度都会得到极大加强。而纳米技术的发展与应用也使机床更微型更精确，这是未来的发展方向。

2.3绿色化。随着科技发展，科技生产迅速提升的同时也在危害着环境的健康。地球是我们共同的家园，人类的发展绝对不能以破坏生存条件作为代价，所以科技的发展的同时，也要求着生产的绿色化与环境保护。产品的绿色化，指的是在产品设计、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，资源浪费少、排污少、对自然生态环境影响极低。绿色化即将成为最重要的发展方向。

3 机电一体化技术的应用

3.1机电一体化在数控机床中的应用。随着机电一体化技术在数控机床中的应用，使得数控机床在结构、功能、操作和控制精度上都有所提高。主要体现在以下几个方面：1、数控机床的结构向着总线式、模块化、紧凑型的结构发展，在操作的过程中采用多个CPU，多主总线的体系结构。2、数控机床在设计方面对外开放程度较高，硬件体系结构的层次性和兼容性较强，可以使得用户在使用的过程中达到效益的最大化。不仅如此，还对软件进行了模块化设计，使得数控功能更加丰富，加强了整个系统控制功能。3、在数控机床的生产运行中，一台机床可以同时完成多个加工任务，也可以一次控制多台机床的运行，从而达到多过程、多通道的控制目的。

3.2智能化技术。在工业设备的生产中，重工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术不能达到生产要求，所以有必要采取智能化的控制技术对生产环节加以控制。在重工业领域，职能控制技术主要应用于产品设计、生产、控制、设备的检查以及产品质量控制等各个方面。

3.3计算机集成制造系统。GIMS是将生产人员与生产经营、生产管理和生产过程的控制有效连接在一起，从而达到生产产品的一体化控制，他不是将各分散系统进行简单组合，而是将生产的全局动态进行优化组合。这一系统打破了原有制造系统的各个部门之间的界限，以产品的生产制造为核心来控制运输流程和整个信息流程，从而实现了产品从决策到经营管理的有机结合。更进一步提高了生产效率，节约了生产资源，降低了损耗，达到了节约人力资源的目的，使得产品的库存量逐渐减少，加快了产品销售中资金的流动性和周转能力，促进了企业生产力的快速发展。

4 结束语

现今，机电一体化已经越来越贴近我们的生活，这是让人闻为之兴奋的美好结果。相信随着科技的不断发展，各类技术不断地水融，各学科的不断渗透和影响，机电一体化必将绽放耀眼的光华，产生更多给于我们极大方便的产品，让我们的生活弥漫着科技的芬芳。

参考文献

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2114.