導語：如何才能寫好一篇機電一體化的缺點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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一、確立機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)的理念

職業(yè)教育的優(yōu)勢發(fā)展條件必須建立在學校務實的政策考慮、師資實務經驗導向與創(chuàng)新理念并濟，結合產業(yè)，一是貫徹機電一體化專業(yè)職業(yè)教育持續(xù)國際發(fā)展，發(fā)展國際化職業(yè)特色產業(yè)合作；二是務求職業(yè)教育體系多元精致，提升職業(yè)體系教育師資優(yōu)質化；三是強化機電一體化專業(yè)學生能力產業(yè)結合，培養(yǎng)符合國際技能之發(fā)展潮流；四是落實學生進路寬廣暢通，職業(yè)體系與企業(yè)更進一步整合。更新傳統(tǒng)職業(yè)教育專業(yè)內涵，帶動各級職業(yè)校院課程改革，發(fā)展各校特色，提升職業(yè)教育品質的目的，就是要加強職業(yè)學校學生機電一體化的基本學科能力、通識能力和職業(yè)道德，提升學生服務人群的品質。發(fā)展職業(yè)教育規(guī)劃短期國際化方案刻不容緩，職業(yè)教育人力培育成效良好，則職業(yè)人力素質可獲提升，勞動生產力也會增強，生產成本即可降低，企業(yè)營運績效自然提高。尤其外語能力培訓及國際宏觀通識能力的加強，皆為職業(yè)學生必要的先備條件。換句話說，職業(yè)教育的人才培訓，若能強調專精的產業(yè)工作知能，良好的人際關系，正確的工作態(tài)度和良好的職業(yè)道德與良知教育，則畢業(yè)學生加入生產工作，必會有高效能的生產力，可大幅提升國家的競爭力，形成良性循環(huán)。職業(yè)教育若無法國際化，其最顯而易見的問題是國家失去競爭力，因為全世界先進國家科技進步快速，引導趨勢，若無法跟上，所有產業(yè)技能便會被摒除于競爭集團之外；倘使開發(fā)中國家產業(yè)與職業(yè)教育急起直追，我國的職業(yè)體系又不能國際化，不但產業(yè)人力受影響，質量生產也會降低，也就完全喪失競爭力了。所以，職業(yè)教育體系國際化之必然性是一個非常重要、也非常嚴肅的問題，職業(yè)教育體系的發(fā)展必須與產業(yè)同步，如果只談科學教育學術導向，缺乏職業(yè)教育實務制作，又沒有國際實務經驗，那就是坐以待斃。要具體落實職業(yè)教育改革，最好的方法就是堅持好的理念，以行動成其大業(yè)。

二、高職機電一體化教學改革措施

1、構建專業(yè)課程體系。目前，我國高職機電一體化專業(yè)是劃分于制造類下的自動化類中，作為自動化類中的機電一體化專業(yè)可以開設很多方向，如數控技術、機電設備、機器人應用、智能制造等。不論什么方向都是針對機電行業(yè)中一個具體的機電產品或機電類崗位，因此學生在學習完專業(yè)基本知識和理論后，可以針對其中的一個方向進行更加深入的研究，這就解決了機電專業(yè)教學中廣和精的問題。

按照“知識、能力、素質”協調發(fā)展的指導思想，加強機械電子、計算機、控制技術的基礎理論知識，以就業(yè)為導向，以培養(yǎng)職業(yè)能力為目標，優(yōu)化課程體系，強化學生對機械、電子、信息、經濟管理技術的綜合運用能力，著重培養(yǎng)學生綜合動手能力，提高學生的職業(yè)素質和創(chuàng)新意識。課程體系設計以技術應用能力和職業(yè)素質養(yǎng)成為主線，學生的知識、能力、素質結構應用為宗旨，注重掌握成熟技術與管理規(guī)范的培養(yǎng)訓練，加大實踐訓練比重。具體實施中，突出應用性、實踐性，使基礎理論必需、夠用，專業(yè)課教學強調針對性和實用性，加強素質教育和能力培養(yǎng)，構建多個專業(yè)方向，使學生畢業(yè)能上崗，上崗能頂崗，頂崗能用，體現創(chuàng)新的高職教育特色。

2、實踐教學體系。實踐教學是培養(yǎng)學生實際動手能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力的重要環(huán)節(jié)，也是我們培養(yǎng)技術應用型人才的落腳點，在合理整合、縮減理論學時的同時，大幅增加實踐性教學的學時是十分必要的。實踐性教學環(huán)節(jié)可分以下幾個層次：實驗教學：現行實驗教學多數為驗證性實驗，今后應逐步增加綜合性和設計性實驗的內容，培養(yǎng)學生的綜合能力和創(chuàng)新能力。

課程設計及課程大作業(yè)：設計題目可逐步結合生產、科研的實際來確定，使課程設計更貼近于實際應用。

計劃內實習實訓：主要包括，認識實習（1周）、金工實習（8周）、電工實習（2周）、工藝實習（2周）、畢業(yè)實習（8周）、CAD技能培訓（2周）、數控技術培訓（2周）。結合金工實習、電工實習、CAD培訓和數控技術培訓等內容，開展技能考評工作，使學生掌握2門以上的基本技能。車工、鉗工或電工（其中之一）普遍取得中級工技能證書。部分學生在計算機繪圖和數控機床操作上取得相應的合格證書。

計劃外實習實訓：對部分實踐動手能力突出的學生，利用寒暑假或課余時間進行強化訓練。

3、教學方法的改革。教學方法應力求體現直觀生動性，讓學生在盡可能多的實際動手操作中充分發(fā)揮主觀能動性。

（1）理論課和實踐動手能力培養(yǎng)必須有機結合。在實驗室、實訓室、實際工作現場組織實施教學內容，可不局限教材，結合專業(yè)知識和技能，多指導學生學習掌握一些實用的專業(yè)技術和技能，只有讓學生熟悉專業(yè)知識和技能的實際應用，他們才能對此產生濃厚的求知渴望。教師“拿做來教”；學生“用做來學”，大大提高了學生的動手能力和就業(yè)能力。

（2）采用模擬現場的動畫課件。例如，如用FIASH軟件制成的動畫課件模擬演示變頻器控制電機等的生動的教學方法，讓學生體會實際的控制工藝過程，便于學生理解和掌握專業(yè)技能和實際編程，真正做到理論聯系實際。

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關鍵詞：機電一體化；應用分析；煤炭開采效率

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.171

0 引言

我國的經濟快速發(fā)展，煤炭的需求量也是不斷的攀升，所以我國的煤礦機電一體化技術的發(fā)展也是不斷的創(chuàng)新，將機械裝置和電子裝備有機的結合起來，并將計算機技術還有信息技術應用進去，煤礦機電一體化技術是煤礦企業(yè)的重要技術，該技術的使用可以大大的提升我國煤礦開采的實力?？梢詾楦咝?、安全、潔凈、結構優(yōu)化的高科技含量生產打下堅實的基礎。

1 煤礦機電技術一體化應用重要性

1.1 提高生產安全系數

煤礦的開采，需要很大的工作量，礦場中的工作環(huán)境很差，幽暗潮濕，按傳統(tǒng)的工作方式，井下所有的工作都需要員工進行手工完成，這樣的話，工人的工作強度就異常的大，對礦下員工的健康會造成極其惡劣的影響。但是采用煤礦機電一體化技術之后呢，情況就會大大的改善，井下的大量工作會由機器完成，這樣的話，既可以提高安全系數，也會提高開采效率。

1.2 提高開采效率

采用機電一體化技術，改變了煤炭企業(yè)的生產方式，一開始的人工工作換成機器，開采效率會極大的提高，由于生產方式發(fā)生了根本性的改變，所以開采效率也發(fā)生根本性的變化，把人工從原來高強度作業(yè)中解放出來，從而是人力資源得到更加合理化的優(yōu)化配置，在開采安全性大大的提高的同時，效率也越來越高。工人的任務也發(fā)生了很大的改變，從一開始的直接開采，到現在的通過控制機器的運轉進行開采，人從開采工作中解放出來了。但是在機器代替人工之后，要做好對機器的維護工作，使機器能夠保持長時間高強度的勞動，以提高煤炭生產效率。

1.3 提高經濟效益

機電一體化技術是如何提高煤礦企業(yè)的經濟收入的呢，主要是體現在一下幾個方面，第一可以減少人工量，在以往進行煤礦生產中，總是需要大量的人工，才能提高開采效率，但是大量的勞動力背后也是很大的一部分開支，效率雖然提高了，但是對于公司的經營來說并不是好事，采用了一體化技術，可以大大的減少人工費用的支出，對于經營非常的有利，第二，員工的收入也得到了提高。可以帶動相關產業(yè)的提高，員工的積極性也是得到提高，企業(yè)的經濟效益也間接得到提高。

2 煤礦機電一體化技術應用

上世紀60年代，我國就已經有了機電一體化的理念，隨著經濟的快速發(fā)展，我國的科技也有了質的飛躍，科技不斷創(chuàng)新發(fā)展，機電一體化深入各個領域，切實有效的提高了生產效率，保障了采煤工人的人身安全，也為煤礦企業(yè)帶來了更好的經濟效益。

2.1 帶式輸送機

帶式輸送機的作用就是將開采好的煤炭由井下輸送到地面，因為我國的煤炭機電一體化技術在一開始是引進其他國家的，自行生產時需要很長一段時間的摸索階段，在一開始使用的是多帶式輸送機，但是這種機器有運輸容量小，運輸距離較短的缺點，在運行的過程中也容易出現故障，我國的科研人員根據礦下的實際環(huán)境對其進行了針對性的改進，改進后，有效的克服使用中的缺點，現在經過我國科研人員改進的傳送機已經被廣泛采用在各大型煤礦中，不僅僅使開采效率得到提高。

2.2 電牽引采煤機

機電一體化技術的一種典型的電牽引采煤機，具有良好的牽引特性，采煤機前進時提供牽引力，下滑時進行發(fā)電制動，可用于大傾角煤煤層，在牽引電動機的軸端裝有制動器，設計制動力矩為電動機額定轉矩的1.6～2倍，用在傾角煤層，且不需要其他的一些防滑裝置，運行可靠，使用壽命長，電牽引采煤機在使用的過程中，除了電刷以及整流子會有一些磨損外，其他的原件均無磨損。因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小，而且反應靈敏，動態(tài)特性好，電控系統(tǒng)能夠及時調整各種參數，以防止采煤機的超載運行的種種優(yōu)點。采煤機有傳統(tǒng)的液壓牽引方式，改為電牽引之后，首先大大提高了機器的使用期限，然后安全性能得到了極大的改善，有效提高了開采效率，提高了煤礦企業(yè)的經濟效益。

2.3 提升機

當前，提升機全面實現了自動化及數字化控制，是煤礦開采中，機電一體化應用最成功的案例。其中最完美，最典型的代表就是內裝式提升機，利用機電一體化技術，將驅動裝置和滾筒裝置進行有機的結合，在提高了運作效率的同時，也簡化了操作步驟。提升機在采用機電一體化技術后，其優(yōu)點就是，可以實現對自身的運行狀況自動檢測，還可以定期的對自身的運行情況進行分析，從而保證提升機的工作可靠性，這種自檢的方式的主要優(yōu)點就是，及時發(fā)現機器的異常情況，在維修時提供故障來源，還可以節(jié)省維修成本。提升機實現自動化及數字化控制之后，操作設備得到簡化，兼容性能也得到提高，使得運行更加安全，可操作性得到有效的提高，計算機的優(yōu)勢也充分的發(fā)揮出來，大型煤炭企業(yè)大多都在使用這種提升機，來提高公司的經濟效益。

2.4 電控液壓支架

我國電控液壓支架在我國使用時間不是很長，應用的時候，局限性很強，因為不夠了解，在出現問題時，很麻煩，嚴重影響了開采的效率。液壓支架的研究方向，應該將計算機技術和液壓控制有機的結合起來，將支架和頂板之間的距離控制在合理范圍內，來減少零部件之間的相互摩擦。

3 結束語

機電一體化是諸多科學技術發(fā)展的結晶，現在科學發(fā)展如此迅速，為了改善煤礦開采的環(huán)境，應該積極的采用機電一體化技術，提高煤礦的開采效率，同時也提高開采安全性，進一步實現人力資源的優(yōu)化配置，提高煤炭開采的經濟效益。

參考文獻：

[1]張旭.煤礦機電一體化技術應用探究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2010（06）.

[2]宮傳強，董雙輝.淺談機電一體化技術[J].科技資訊，2009（11）.

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【關鍵詞】煤礦機電技術一體化；應用分析；煤炭開采效率

目前，隨著我國經濟快速發(fā)展，對煤炭的需求量也隨著增加，在煤炭開采生產中，機電一體化技術是實現提速高效、安全機械化采煤的重要前提；應采用機電一體化技術，以提高采煤效率，該技術應用在煤礦開采中，可以有效保障人們的健康安全，同時能夠將采煤技術帶入到一個新階段。以此，本文就煤礦機電技術一體化的應用進行如下分析。

1 機電技術一體化在煤炭開采中的作用

1.1 提高生產安全系數

煤炭開采工作量大，如果不采用機電一體化，仍然采用傳統(tǒng)的開采技術，不僅開采風險高，而且對工人的身體造成嚴重影響。如在機電一體化應用之前，礦井以下的所有工作都需要員工手工完成，工作量大，員工需要完成大量工作，需要超負荷工作，嚴重影響了他們的健康安全。而采用機電一體化技術之后，井下的大量工作都能用機器完成，工人只需要正確操作好機器，就能實現高效率及安全開采。

1.2 提高煤炭開采效率

采用機電一體化開采技術，可以從根本上提高開采效率，因為開采方式改變了，原先的人工換成機器，人工從之前高負荷的開采中解放出來，使得人力資源得到優(yōu)化配置，開采安全性得到極大提高。之前，井下的開采工作基本上都是由人工來完成，由于井下工作環(huán)境較差，工作效率并不是很高；當采用機電一體化技術之后，原先的開采工作被機器取代，工人的作用只是控制好機器運行狀態(tài)，使其在正常范圍之內運作，便能保證開采效率。但需要補充的是，機器在使用之后必須做好保養(yǎng)工作，才能保持良好的工作性能，所以，在每次使用之后，需要及時檢查，將出現的問題及時解決，才能保證在之后使用時，不出現故障。

1.3 提高煤礦企業(yè)經濟效益

使用機電一體化技術能夠大幅度提高煤礦企業(yè)的經濟收入，這主要表現在以下幾個方面：減少人工量。傳統(tǒng)的煤礦開采中，需要雇傭大量的勞動力，才能提高開采效率；這雖然能夠提高企業(yè)煤炭開采量，但也增加了人工費用，對于企業(yè)高效經營極其不利。而采用機電一體化，有效減少了人工數量，從而減少了人工方面的費用支出。其二，采用機電一體化技術之后，開采效率提高，員工的收入也相應提高，福利也增加，這直接提高員工的干勁，激發(fā)了他們的工作積極性，為企業(yè)創(chuàng)造更多的財富。

2 煤礦機電技術一體化的應用分析

2.1 帶式輸送機

帶式輸送機是機電一體化技術的重要組成部分，在采煤中發(fā)揮著重要作用，能夠將采好的煤炭從井下輸送到地面，極大的提高了開采效率。我國在煤炭機電一體化應用過程中，經歷了一段摸索階段，開始采用多帶式輸送機，這種機器運輸容量小、輸送距離較短，在運行中容易出現故障，并且穩(wěn)定性也不高，所以，在使用過程中，并沒有發(fā)揮重大效用。之后，我國一些科研機構專門分析了這種輸送機的缺點，并全面考察了礦井內部的作業(yè)環(huán)境，對其做了全面改動，增加了一些軟啟動及制動裝置，有效克服了使用中不足，提高了運作效率。目前，經過改造后的傳送機已經被廣泛采用在各大型煤礦中，不僅提高了開采效率，而且提高了施工安全性。

2.2 采煤機

機電一體化技術也應用在采煤機上，使其牽引方式得到優(yōu)化，不僅提高了機器的使用期限，而且提高了其安全性能。通過采用機電一體化技術，采煤機由傳統(tǒng)的液壓式牽引方式，轉化為電動式牽引方式，有效提高了開采效率，同時也提高了煤炭開采量。采煤機經過機電一體化改造，有效降低了采煤過程中機器受到的阻力，并且能夠和其它裝置配合運作，不僅提高了資源利用效率，而且避免了資源浪費。此外，采用機電一體化技術之后，能夠使采煤機在坡度較大的情況下，通過采用防滑裝置，實現煤炭開采，從而擴展了其使用范圍，也提升了其荷載能力。在煤炭開采中，零件損耗一直是影響開采效率的主要因素，使用液壓牽引方式，會使采煤機在運作過程中受到嚴重磨損，并且運作速度越大，磨損越嚴重；當零件磨損到機器無法運作時，便需要更換零件，才能保持機器正常運作。這不僅加大了開采成本，而且浪費了時間，不僅不利于開采效率，也不利于開采質量。而采用了電動牽引方式之后，有效避免了上述情況，極大的提高了開采效率，節(jié)省了開采成本。

2.3 提升機

目前，在煤礦開采中，提升機是機電一體化技術應用最成功的一個，已經全面實現了自動化及數字化控制。內裝式提升機便是眾最典型的代表，在機電一體化技術應用方面，它將驅動裝置和滾筒裝置有機的結合自一起，不僅提高了運作效率，而且簡化了操作步驟。提升機采用了機電一體化技術之后，能夠對自身運行狀況自動檢測，并定期對運行情況進行分析，以發(fā)現一些異?，F象；這種自動檢測方式，不僅為維修提供故障來源，而且提高了機器運行穩(wěn)定性及安全性，同時還節(jié)省了維修成本，對于煤炭生產具有重要意義。此外，提升機采用機電一體化技術之后，有效簡化了操作設備，提高了兼容性能，使得運行更加安全，提升速度更加穩(wěn)定，也更加安全，從而有效提高了可操作性。另外，提升機采用全數字型操作之后，將計算機優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，使得檢測系統(tǒng)更加完善，已經被許多大型煤炭開采企業(yè)所采用

2.4 電控液壓支架

我國電控液壓支架在煤炭開采中使用時間不是很長，所以在使用時，常出現一些問題，嚴重影響了開采效率。如許多煤礦中使用的電控液壓支架，結構簡單，功能有限，并沒有較廣的使用范圍。因此，應將支架技術和計算機有效結合在一起，使得支架和頂板之間的距離控制在合理范圍之內，以減少零部件之間相互摩擦，進而提高支架使用壽命。

結語

我國煤礦開采規(guī)模不斷擴大，對開采效率也提出新的要求。應積極引進機電一體化技術，將其在煤礦開采中廣泛應用，以提高開采效率，同時也提高開采安全性。以此，本文就煤礦機電技術一體化的應用進行分析，希望具有參考價值。

參考文獻

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關鍵詞：工程機械 機電一體化 應用與發(fā)展

中圖分類號：TD60 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0064-01

機電一體化是一門新興的綜合性科學技術，亦稱為機械電子學，它主要是將電子技術、計算機技術、信息技術等與機械技術進行有機結合，并綜合應用到實際運作中。近年來，信息技術的不斷發(fā)展為機電一體化提供了強有力的核心技術支持，機電一體化技術的發(fā)展提高了工程機械的運作效率，降低了工程成本，滿足了我國工程機械領域節(jié)能化、智能化和自動化的要求，它的正確使用是工程機械完美運作的重中之重。

機電一體化的運用主要是通過電子控制系統(tǒng)加以實現的，電子控制系統(tǒng)應用的好壞直接影響到工程機械的安全性、經濟性、施工質量、使用壽命等。引入機電一體化技術，能夠大大提高工程機械的動力性、燃油經濟性、操作舒適性及工作精準度、工作效率等，所以現代工程施工中，機電一體化技術業(yè)已在工程機械眾多領域得到廣泛應用，生產過程對工程機械的性能要求也日益增高，而且工程機械中機電一體化技術的管理與應用也將是今后的發(fā)展趨勢。因此，如何管理并有效應用機電一體化技術成為很多工程施工企業(yè)不得不面臨的必要課題。

1 工程機械領域機電一體化技術的應用現狀

1.1 自我監(jiān)測與診斷，延長機械使用壽命

與傳統(tǒng)的只能由相關工作人員定期排檢故障的模式不同的是，機電一體化工程機械中的自我監(jiān)測與診斷功能，能夠對機械的發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、工作裝置等的運行狀態(tài)實施全面監(jiān)控，如果出現異常，可以自動報警，避免故障損傷的擴大化，并能夠自我診斷找到故障部位，以便維修人員可以盡快的對故障部位進行檢修，減少故障排檢時間和停機維修時間，提高了工程機械的利用效率，降低了生產成本。同時自我監(jiān)測可以避免重大故障發(fā)生，延長機械使用壽命。

1.2 節(jié)能減耗，提高生產效率

工程機械機電一體化中電子節(jié)能控制器的使用改變了以往的工程機械能源損耗大、利用率低、工程經濟效益低等缺點，取而代之的是低能耗高效率高效益，符合國家倡導的節(jié)能減排這一政策。而且我國企業(yè)間的競爭日趨激烈，科學技術的融入可以大大提高企業(yè)的市場競爭力，其中電子節(jié)能控制器的使用極大的降低了大型工程機械設備的能耗，改善了施工環(huán)境，同時它的操作相對較為簡單，設備磨損較少，也在一定程度上提高了生產效率。

1.3 保證操作作業(yè)的精準度

機電一體化技術保證了工程機械穩(wěn)步向高精準度的層次發(fā)展，從而最大限度的提高機械性能和工作效率。比如在道路鋪設工程中通過微機控制的電子稱量系統(tǒng)的應用、自動找平系統(tǒng)的應用、采用超聲波技術的自動供料系統(tǒng)等的應用，這些使得稱量實現自動化，提高了精準度，減少了人工誤差，提高了作業(yè)質量和效率，同時減少了人力資源的投入，降低了工作人員的勞動強度，節(jié)省了許多的施工工序，使其更加符合現代工程機械的施工要求。

1.4 實現機械作業(yè)的自動化或半自動化

機電一體化技術在工程機械領域中的應用實現了機械作業(yè)的自動化或半自動化，很大程度上降低了施工過程中人力物力的投入，減少了施工人員的勞動量和勞動強度，提高了設備的勞動產出比，而且還可以有效防止操作人員因缺乏經驗、技術不足或疲勞而產生的操作誤差，進而保障了機械作業(yè)的高質量。機械作業(yè)的自動化或半自動化降低了企業(yè)的人力資源成本，提高了工程的質量，保障了工程的整體經濟效益。

1.5 機電一體化技術的其他應用

機電一體化技術在工程機械領域的應用越來越廣泛，例如為了提升發(fā)動機功率、簡化工序、降低能耗、減少工作量而在裝載機、推土機、鏟運機等中采用的自動變速器；為了提高作業(yè)的安全性而在起重設備中采用的力矩限制器；為實現危險地帶、惡劣工作環(huán)境或人員無法到達地點的無人駕駛而采用的無線遙控裝置等等?？傊?，機電一體化在工程機械領域的諸多應用，都是為了工程機械的良好運作，是機械工作發(fā)展的必然趨勢。

2 工程機械領域機電一體化的發(fā)展趨勢

2.1 智能化

智能化是機電一體化技術的必然發(fā)展趨勢，其應用需求也越來越高。所謂智能化，即立足于相關控制理論，將心理學、生理學、計算機網絡、運籌學、人工智能等多學科知識運用到工程機械領域，使工程機械的操作可以逐漸取代人為操作，進一步降低工程預算成本，實現更精準的控制，滿足工程施工的更高要求，因此工程機械的智能化仍是大勢所趨。

2.2 微型化

微型化這一概念源于上世紀80年代末期，是指機電一體化向微電子機械系統(tǒng)領域發(fā)展的趨勢。微型機電一體化產品是電子技術與機械技術在納米尺度上相融合的產物，它的特點主要是體積小、耗能低、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等領域有著不可超越的優(yōu)越性。現階段微型機電一體化產品都朝著小于1立方厘米的體積發(fā)展，甚至是朝著微米、納米級別發(fā)展，其瓶頸為微機械技術。

2.3 網絡化

隨著計算機網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制設備可以達到讓人們足不出戶即可控制多種設備的目標，使工程機械的操作更加便捷，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。工程機械領域中遠程控制盒監(jiān)控技術的快速發(fā)展使得機電一體化產品向著網絡化方向發(fā)展成為必然趨勢。

2.4 節(jié)能環(huán)?；?/p>

隨著工業(yè)化進程的持續(xù)推進，人類社會的經濟化水平不斷提高，但與此同時人們賴以生存的環(huán)境也遭到了巨大的破壞。進入新世紀以來，社會公眾對環(huán)保的關注和呼聲越來越高，國家也出臺了一系列的相關政策來號召節(jié)能減排，為適應節(jié)約型社會的發(fā)展，機電一體化產品在使用時不造成資源浪費和環(huán)境污染，報廢后可以回收利用，實現綠色化產品概念和綠色化設計制造更能適應今后的市場需求。

3 結語

總之，工程機械領域中機電一體化技術的應用日趨廣泛，發(fā)展前景可觀，工程機械為適應機電一體化這一趨勢，盡可能的提高機械運作效率，需要其操作者或使用者順應科學發(fā)展潮流，加大研究力度，全面掌握機電一體化技術，振興機械工業(yè)，更好的為我國建設事業(yè)服務。

參考文獻

[1] 黃宋義.工程機械中機電一體化的應用[J].科技資訊，2009（18）：33-33.

[2] 張大慶，劉均益，郭勇，等.從CONEXPO

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關鍵詞：機電一體化；故障；可靠性；維修

中圖分類號：TH17 文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2012）03－0049－02

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)總稱。機電一體化系統(tǒng)技術發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型交叉學科，它涉及到機械制造技術、電子技術、信息處理技術、測試與傳感器技術、控制技術、接口技術、計算機技術、伺服驅動技術等多種技術。隨著國民經濟發(fā)展，機電一體化設備產品不斷進入生產與生活領域，人們對產品的輸出柔性、工作性能及可靠性方面提出了更高的要求，但由于機電一體化設備不同于一般的機械設備和電子設備，具有獨特的故障特點和可靠性特點，所以我們不能用傳統(tǒng)的故障排除診斷方法進行維修。

1 機械與電子之間的相互關系

機電一體化系統(tǒng)技術是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術（包含氣動、液壓和光學技術）、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術和群體技術，根據系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組合目標，合理配置、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(tǒng)成為最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。機電一體化系統(tǒng)技術是基于這些技術的有機綜合應用技術，而不是機械技術、電子技術及其他技術的簡單組合拼湊，這是機電一體化與機械電氣所形成的機械電氣化在概念上的區(qū)別。機電一體化設備主要由機械本體、動力單元控制系統(tǒng)和執(zhí)行單元組成，構成系統(tǒng)的要素一般包括機、電、液、氣、光和磁等，而機械與電子是機器的重要組成部分。大多數設備主要由這兩部分組成。機械是動作的執(zhí)行者，電子計算機是動作的控制者，只有兩者協調運行，設備才能正常運轉。兩者的關系就像四肢和大腦的關系，機電一體化技術是充分利用電子計算機信息處理和控制功能、可驅動元件特性的現代科學技術。

2 機電一體化設備的故障特點

機電一體化設備（數控類機床、振動試驗設備、測量設備和微電子技術制造設備等）是企事業(yè)機械加工中的關鍵設備，這類設備的價格昂貴，機床的壽命對企事業(yè)來說是非常重要的。一旦設備出現故障，影響和損失往往很大，但是使用單位和使用者往往更多看其效能，而不重視對它的合理使用，甚至超負荷加工等，出現故障而導致停工是很普遍的現象，因此，為了發(fā)揮機電一體化設備的效益，充分合理使用設備，對其進行動態(tài)監(jiān)測管理，做到故障預前處理，我們一定要重視日常保養(yǎng)和維修工作。

3 機電一體化設備的故障診斷方法

由于機電一體化設備所具有的獨特特點，所以我們對設備故障的分析應該機、電有機結合，轉變思維方式。首先，要對機電一體化設備作深入的分析了解，熟悉各功能模塊框圖，根據各組成部分的功能、組合形式和工作環(huán)境，分析故障可能的形式和影響程度，必要時可作故障樹分析，根據故障發(fā)生的現象，層層分解，找出故障形式的邏輯關系與可靠性有關的因素，弄清產生故障的實質和根源。機電一體化設備的故障分析診斷法有故障樹分析法、白診斷法（故障代碼、故障指示燈、報警等）、溫度檢測診斷法、壓力檢測診斷法、振動檢測診斷法、噪聲檢測診斷法、金相檢測診斷法和時域模型分析法等。

在具體診斷時，可注意以下幾點：①先機后電，由于機械結構的直觀性，可以用肉眼看到明顯故障現象，如斷裂、變形、打滑、卡死等，所以先從機械部分入手，檢查機械部分故障。一般地說，由于機械的工作特點，它是執(zhí)行元件及驅動元件，更容易產生磨損引起變形而發(fā)生失效；②先外后內，由執(zhí)行元件到控制元件再到驅動元件逐個檢查，找到故障源頭；③先主干后枝葉，先分析主要部件，后分析次要部件，尤其重點分析結合部零件和接口部件。

4 常見故障分類

常見的設備故障判斷方法：

（1）按故障有無指示和報警，可分為有診斷指示故障和無指示故障。高級機電一體化設備控制系統(tǒng)都有自診斷程序，實時監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能，一旦發(fā)現故障則會立即報警或者還有指示說明在屏幕上顯示，結合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找出故障發(fā)生的原因部位，而且提示排除方法。無診斷指示通常由于上述診斷不完整所致。這類故障產生的前因后果只有依靠維修人員的熟悉程度和技術水平加以分析和排除。

（2）按故障出現對工件或對機床有無破壞，可分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障，損壞工件或損壞機床的故障在維修時不允許重演。對于非破壞性故障，找出原因并解決。

（3）按系統(tǒng)的偶然性，分為系統(tǒng)性故障和偶然性故障。系統(tǒng)性故障是指滿足一定的條件則一定出現的確定的故障：而偶然性故障是指在相同條件下偶爾發(fā)生的故障。后者的分析較為困難，通常多與機床機械結構的局部松動有關，與部分電氣元件工作特性漂移有關。該類故障分析需反復試驗綜合判斷才能排除。常見的設備故障可分為電氣故障和機械故障。

5 機電一體化設備可靠性分析及提高

可靠性設計是近年來得到發(fā)展的和廣泛應用的一種現代設計方法，它把概率論和數理統(tǒng)計應用于工程設計。不僅解決了傳統(tǒng)設計不能處理的一些問題，而且能有效的提高產品設計水平和質量并降低了成本。

影響機電一體化設備可靠性的因素：一臺設備，從數控柜到伺服電機，電子和電力元器件五花八門，要對影響整機可靠性的因素作全面評價是十分困難的，只能從一些具體問題入手來提高整機的可靠性，影響可靠性的因素有：

5.1 元器件失效

元器件是構成整個數控設備的基本單元，單個元器件的可靠性是整機可靠性的基礎。按照概率運算法則，整機的失效率等于各組成部分的失效率之和。因此，應該嚴格挑選失效率低的產品用于實際系統(tǒng)。

5.2 元器件的聯接與組裝

機電一體化設各控制系統(tǒng)復雜，電氣元器件之間縱橫交錯，要保證整機的可靠性，就必須解決好聯接與組裝的可靠性，而插接件的接觸不良會造成信號傳送失靈，是產生系統(tǒng)故障的原因之一。此外，由于溫度濕度變化較大，油污粉塵對元器件的污染以及機械振動的影響都會影響系統(tǒng)的可靠性。

5.3 電磁干擾

機電一體化設備是利用電能進行加工的電氣控制設備，在運行中必然伴隨著電磁能量的轉換，往往一方面對周圍環(huán)境發(fā)生影響，同時，另一方面本身也會受到所處環(huán)境電磁干擾的影響。作為機電一體化的產物，數控機床和加工中心是機械、電子、電力、強電、弱電、硬件、軟件等緊密結合的自動化系統(tǒng)，電磁環(huán)境和電磁干擾問題是一個極為復雜的問題，一般，電磁干擾源引入數控系統(tǒng)的主要途徑有：①交流供電系統(tǒng)受鄰近大功率用電設備啟動（如使用電焊機）、制動影響（有大功率用于制動的電機），造成電源電壓波動，以及電器開關接通斷電時由電火花產生的高頻電磁干擾；②直流電源負載能力不足，缺乏足夠穩(wěn)定的功率儲備，造成直流電源電壓隨負載變化而波動；③電源與地線的線徑太細或布局不合理，電子元器件相互之間通過公共的導線阻抗，發(fā)生信號畸變或交叉干擾；④控制信號引線過長又沒有采取必要的屏蔽隔離措施，或與強電電線一起走線，而沒有分開走線，信號線易受電磁噪聲的干擾產生錯誤信號，尤其對于高頻脈沖信號，若處理不當極易發(fā)生信號畸變。

6 結束語

綜上所述，機電設備的維修方式各有自己的優(yōu)缺點和適用性，盲目地生搬硬套某種維修方式是不合理的。在實際生產中，要根據設備的不同特點和對生產的影響程度，選用適合自己企業(yè)情況的維修方式。企業(yè)要積極地做好設備預防性檢修工作，同時，要盡可能地推廣狀態(tài)維修方式，提高故障診斷的效率和經濟上的合理性，使設備停機損失小、壽命周期費用低、效能得到充分的發(fā)揮。

Analysis of Fault Diagnosis Methods for Mechanical and Electrical Integration Equipment

Zhong Guoliang

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【關鍵詞】檢測技術課程 工業(yè)4.0 智能制造 教學改革

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）06C-0157-02

面對《中國制造2025》提出的智能制造的要求，高職院校據此進行了課程教學改革，包括不斷激發(fā)學生的學習興趣和熱情，促進學生的自主學習，啟發(fā)他們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，錘煉其分析問題解決問題的能力。課堂以學生為主，以育人、以學生掌握核心技能的培養(yǎng)體系等課程實踐推動了新一輪的高職院校教學改革。本文以智能檢測技術為基礎，將工業(yè)機器人、機電一體化、電氣自動化、通信專業(yè)作為平臺搭建出一套完整的工業(yè)4.0智能生產系統(tǒng)，通過這四個專業(yè)平臺的融合，使學生學習到更多的前沿科技，掌握到更多的專業(yè)技能和知識，提高其就業(yè)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

一、檢測技術課程教學中存在的問題

（一）課程設置追求學科的系統(tǒng)化。目前基于機電一體化設備的自動檢測技術課程仍然沒有跳出學科體系的制約，嚴格追求學科知R的系統(tǒng)化，造成學生“機不太懂、電也不太通”的尷尬局面，更重要的是，并不能認清自動檢測技術在機電一體化教學體系中的關鍵作用，進而整個學科系統(tǒng)化方面沒有與自動化學科體系區(qū)別開來，失去了專業(yè)應有的特色，達不到培養(yǎng)目標。

（二）課程知識以自動化學科為主。自動檢測技術課程的設置主要還是以自動化專業(yè)的自動化檢測技術為基礎，比如其教學內容、教學目標和教學資源都是在自動化專業(yè)的基礎上來開展，這就偏離了機電一體化學科對自動檢測技術的要求，也忽視了自動檢測技術在機電一體化中的基礎性和貫穿性，其與自動化學科的自動化檢測技術區(qū)別不大，而且自動化學科的自動檢測技術其本身的教學內容、課程知識跟不上社會生產發(fā)展的需要的話，將會加劇目前機電一體化學科中自動檢測技術 的教學內容偏離實際需要和促使知識的老化，這必然導致培養(yǎng)目標很難適應當今機電行業(yè)發(fā)展要求。

二、工業(yè)4.0發(fā)展對教學形態(tài)的要求

工業(yè)4.0要求物聯網技術和工業(yè)自動化結合起來，實體經濟在互聯網下才能生存。在這種大背景下，高等教育特別是高等職業(yè)教育在未來幾年將面臨教育方法、教育內容、教育方式的改變，面臨如下幾個問題。

第一，在進行教學的時候，涉及多個專業(yè)的聯動，包括通信、計算機、網絡及自動化類專業(yè)。尤其是物聯網工業(yè)研發(fā)現在遇到瓶頸，目前市場需要的工業(yè)機器人設備需求量很大，涉及教師教育理念的更新和專業(yè)技術的提升，都是我們要面對的。目前，工業(yè)物聯網的市場比較混亂，沒有形成一個良好的產業(yè)鏈，但是教育卻要先于市場，故對教學的要求更高。

第二，教學設備缺失，工業(yè)4.0+物聯網技術需要工業(yè)示教機器人、智能傳感器、模擬生產線等，而且各種通信協議、平臺系統(tǒng)都需要建構，不僅設備投入需要大量資金，而且也需要優(yōu)秀的師資隊伍，同時制定教學大綱、教學計劃，進行課程改革。

第三，就目前工業(yè)智能化發(fā)展的情況，高等教育必須先于市場的發(fā)展，但是沒有市場的指向，教育須更加緊密圍繞在市場周邊，緊盯市場的變化、動向來調節(jié)教學內容。中國的工業(yè)4.0是一個漫長而又艱辛的路程，一套真正的工業(yè)4.0系統(tǒng)涵蓋了云計算、通信系統(tǒng)、機器協同控制、傳感技術等多種平臺的無縫銜接，這樣一套系統(tǒng)目前國內還沒有，對于教育來說，面對的未知和不確定性更多，教學難度更大。

第四，工業(yè)4.0在中國才剛剛開始，發(fā)展的道路必定是長期而曲折的，建立智能制造的工業(yè)體系不會一路坦途，涉及云計算、系統(tǒng)、工業(yè)機器人與智能生產線的協同及智能傳感器的應用。對此，高等職業(yè)教育必須抓住工業(yè)4.0發(fā)展的契機，不斷改革教育方式，教學理念和教育思路，探索出符合市場發(fā)展的高等職業(yè)教育之路。

三、課程改革措施

本文根據“基于機電一體化設備的自動檢測技術課程教學改革研究”項目進行探討，該項目完成情況如下：其一，以FESTO傳感器設備及自動化生產線為平臺，開發(fā)出教學做一體化實驗實訓項目8項。其二，根據機電一體化專業(yè)2013級學生（160個學生為對象）的情況，展開該項目的課程實踐，并論證設計方案的可行性和效果。其三，完成自動化檢測技術課程的課程標準、課程實施方案、考核實施方案、資源建設方案的編寫。

針對以上的完成情況，本文繼續(xù)探討該項目的改革措施。

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一、引導學生了解我國紡織設備機電一體化發(fā)展的特點

1 、普及了交流變頻調速技術近年來各企業(yè)推出的紡織設備新產品積極地推廣應用交流異步電機變頻調速技術，某些特殊要求的還應用了交流伺服電機控制技術。用于紡織機械設備的變頻調速控制系統(tǒng)的調速方案主要有以下三種。

1)通用變頻器開環(huán)控制異步電機變頻調速。此方案適用于對調速精度要求不是很高(2％ 一5％)、調速范圍不大(10：1以內)的各種紡機設備，如針織機械和部分染整機械等。

2)無速度傳感器的矢量變頻器控制異步電機變頻調速。此方案工作可靠性好，適用于要求調速精度為0．5％一1．0％ 、調速范圍在20：l以內的大部分紡織設備。

3)帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機閉環(huán)變頻調速。此方案電路調速性能好，可從零轉速起進行恒轉矩速度控制，具有良好的動特性，適用于對調速性能要求高的紡機設備，如整經、漿紗、熱定形和化纖機械等。

2 、推廣了智能化控制技術各種紡織機械設備普遍采用了PLC可編程控制器或IPC工控機等具有智能控制功能的控制器，這樣可方便地實現：(1)各電機速度的準確控制、同步協調運轉或位置的準確跟蹤，如漿紗機、分條整經機、滌綸后處理機等；(2)按設定或生產要求的工藝曲線控制各機件的運動，如粗鈔機等；(3)按設定或生產要求的操作程序完成加工全過程的控制，如清梳聯臺機卷軋染機等；(4)網絡通訊。　利用PLC不僅能實現一般的邏輯控制，還具備包括模擬量在內的數值處理和網絡通信等功能，并可通過網絡構成分布式系統(tǒng)，完成各種復雜的控制要求。

3、 數顯應用普遍各種紡機設備普遍采用了數顯，如各種數顯儀表、人機界面和觸摸屏等。前者一般是顯示單一參數或少數幾個參數。而后者，一般則顯示多參數或圖形并帶有智能功能，實現人機對話，可以曲線或圖表形式顯示工藝參數的歷史值和當今值或狀態(tài)顯示。人機界面可設文本操作面板、圖形操作員面板和觸摸屏等，可與PLC配套使用，有的還支持現場總線協議。

4、 傳感檢測技術應用加速了自動化程度隨著紡織設備自動化程度的不斷提高，傳感器的使用量越來越大。通用常規(guī)參數例如溫度、速度、長度、張力等的檢測技術較成熟。如FL100型粗紗機，為了精確控制粗紗的最佳卷繞張力，該機使用CCD攝像傳感器，能夠以0．1mm的精度檢測粗紗的懸垂度，大大提高了粗紗張力調節(jié)精度。速度的精確檢測或者位移的精密測量應用光電編碼器可得到滿意的解決。

二、 指導學生掌握機電一體化技術在紡織設備中的應用

1、 在租紗機的應用新型粗紗機采用機電一體化技術，使復雜的機械傳動系統(tǒng)大大簡化，多電動機分部傳動使防細節(jié)功能更可靠，控制器和執(zhí)行期的功能更加先進，控制精度更高。采用觸摸屏人機界面使系統(tǒng)控制更易于實時修改和設定。

如國產的FA491型粗紗機由工控機控制四臺電機，分別傳動粗紗機的四個執(zhí)行部件，即羅拉、錠翼、筒管和龍筋來代替。根據粗紗工藝的要求，建立了四電機速度輸出；紡紗張力，紡紗成型等多個數學模型，實現了四電機同步控制、粗紗機恒張力紡紗。它采用液晶顯示屏和觸摸式操作鍵盤進行人機對話，具有貯存成熟工藝功能，使得工藝調整和更換品種方便、快捷。工藝錠速可達1500 rpm，機械轉速可達1800rpm，率先實現了高速高產，具有大小紗變速功能。

2、在整經上的應用目前整經技術發(fā)展迅速，集機、電、液、氣及計算機技術于一體，充分體現設備的高速化、整經質量的高質化、控制技術的自動化和生產品種的高適應化。

如國產的ASGA221型高速整經機適用于直接(分批)整經工藝，15kW 三相交流電機經變頻器變頻調速，確保線速度恒定。實行機電一體化，邏輯動作由PLC控制，并設有聯鎖保護裝置。經軸直接計長，通過旋轉編碼器由PLC控制，經軸計長誤差小于0．05。氣液轉換裝置驅動鉗式制動器，制動靈敏可靠。經軸、加壓輥、測長輥均由電氣保證其同步制動。筒子架前反彈式紅外線自停裝置，動作靈敏，并由指示燈顯示斷頭位置。整機性能得到大大提高，實現等距離卷繞、自動條對準，精度高。觸摸顯示屏可全方位故障診斷顯示。操作站內容豐富，操作簡單，提高了設備使用效率。

3、 在清梳聯的應用清梳聯單機和全流程采用的光電檢測、壓力傳感、位移傳感、信號轉換、伺服系統(tǒng)控制、計算機處理、變頻調速、自調勻整、計算機綜合監(jiān)控等技術提高了全流程運行的穩(wěn)定性、可靠性，保證了全流程連續(xù)、同步、平穩(wěn)運行，使輸出棉條長片段、超長片段，甚至短片段的均勻度都能穩(wěn)定在一定范圍內，從而保證了成紗質量和穩(wěn)定性。近年發(fā)展起來的異性纖維在線自動檢測清除裝置，采用彩色數碼攝像技術，通過面掃描，修正照度差異，光譜分析能精確判定異纖大小及位置，并由高速氣流將異性纖維排出。

4、 在無梭織機上的應用隨著噴氣引緯系統(tǒng)電子化和計算機控制技術的不斷提高，噴氣織機已經可以用計算機自動設定、自我診斷、自我修正、監(jiān)控引緯過程。因緯紗特性引起緯紗飛越梭口時間發(fā)生變化時，能自動調節(jié)空氣噴射時間，校正緯紗飛越梭口的時問，并能自動調節(jié)噴嘴的噴射壓力、校正緯紗飛行速度，還能優(yōu)化噴氣時間和壓力，減少動力消耗?？棛C引緯失誤時，緯紗自動處理機構能自動清除廢紗并重新開車。織機停機后重新開車時，能根據停機時間和上機張力使后梁后退或織軸倒轉，保證織口位置不變，并自動調節(jié)送經量，防止開車橫檔。工藝參數自動設定系統(tǒng)只要輸入織物組織和織機速度，便能自動完成復雜的引緯工藝參數條件和經紗張力設定。

5、筒管紗卷繞機機電一體化系統(tǒng)總體設計

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Abstract The students' innovation consciousness and innovation ability in mechatronics system design were improved by introducing the case teaching method into the course of "mechatronics system design" for solving the question in cultivating students' innovation consciousness and innovation ability in the traditional teaching mode. It is proved that case teaching method was introduced into the curriculum was effective to stimulate students' learning interest and improve students' in the design of mechatronic system innovation consciousness and innovation ability by the result of teaching practice case of the development of branch pipe welding system.

Key words Case teaching method； mechatronics； system design； innovation consciousness

0 前言

“?C電一體化系統(tǒng)設計”是機械制造專業(yè)的一門主要專業(yè)課程，其任務是通過機械本體結構、控制原理、伺服系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)等諸方面基本知識的學習，使學生掌握機電一體化系統(tǒng)設計的主要步驟、過程和方法，它是機械專業(yè)中總結性較強的課程，對提高機電專業(yè)類畢業(yè)生的綜合專業(yè)素養(yǎng)及專業(yè)創(chuàng)新能力十分重要。在教學過程中，傳統(tǒng)教學存在難以對學生機電系統(tǒng)設計創(chuàng)新能力進行有針對性的培養(yǎng)的問題。

1 將案例式教學法引入“機電一體化系統(tǒng)設計”課程教學的可行性

高等學校應面向國家經濟發(fā)展要求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的工程技術人才。在機電一體化設備地位愈來愈重要的今天，培養(yǎng)具有設計創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力高校畢業(yè)生是高等學校教育任務的必然要求。

案例教學，是一種開放性、互動性較強的教學方式。在課堂教學前要進行周密的策劃和準備，選擇特定的案例并指導學生提前閱讀；課堂上要組織學生開展討論或爭論，形成反復的互動、交流、辯論，通過各種信息、知識、經驗、觀點的碰撞來達到啟示理論和啟迪思維的目的。案例教學法的主要優(yōu)勢在于給予學生較大程度的自主發(fā)揮、自由創(chuàng)造的空間，能夠有效實現學生由注重知識向注重能力方向的轉變，適用于有一定的專業(yè)基礎背景知識學生。案例教學的不足主要是相關課程知識不易有效地、系統(tǒng)地進行傳授，如何保證學生學習效果考核的客觀性存在一定程度的困難等。

而傳統(tǒng)教學模式中注重知識系統(tǒng)傳授、考核明確客觀是其突出的優(yōu)點，但在培養(yǎng)學生的當前所必備的創(chuàng)新能力方面有一定程度的欠缺。兩種教學模式存在一定程度的互補性。如何在有限的課時內既實現知識的系統(tǒng)傳授，又實現案例教學的各個過程，有著相當的困難。但在機電一體系統(tǒng)設計課程中，將此兩種方式進行有機融合有一定的有利條件：機電一體化系統(tǒng)設計課程通常是安排在機械、機電專業(yè)類學生在大學生四年級上半期進行，學生的基礎課、專業(yè)基礎課均已修完，具有一定的專業(yè)基礎知識。當然，有些學生課程欠帳較多，基礎知識較弱，需要教師運用相當的方法去鼓勵、激勵他們補上欠賬并完成新任務，在大四學生心思相對較散的情況下，這是有較大難度的。

2 案例式教學法在“機電一體化系統(tǒng)設計”課程教學的具體實施

2.1 教學案例的選取

機電一體化系統(tǒng)設計強調的是機電專業(yè)知識在系統(tǒng)設計中的綜合運用，強調設計者站在機電一體化的全局角度去設計和優(yōu)化機電一體化的系統(tǒng)。同時，也要考慮教學主體學生的理解和接受能力。因而所選擇的案例要兼顧知識的綜合性、實用性、創(chuàng)新性與系統(tǒng)的復雜程度適中相結合。經考慮，選用便攜式插管焊接設備開發(fā)作為案例教學的基本案例。

確定此案例作為機電一體化系統(tǒng)設計課程的主講案例是基于以下幾點考慮：插接管道焊接系統(tǒng)的便攜化、工作現場化、價格低廉化、操作便利化是插管焊接相關各行業(yè)的迫切要求，因而此案例為較強的工程實踐背景；此案例在機械結構設計方面，包括控制電機選擇、傳動機構選擇與設計等內容；在電氣方面包括基本電路設計、電氣元器件選擇與搭配，傳感器的選擇等；在系統(tǒng)設計方面，包括硬件平臺的搭建，也包括軟件系統(tǒng)的設計，其內容涵蓋了機電一體化系統(tǒng)設計的絕大部分內容；難度適中且有一定的基礎，先期已通過大學生創(chuàng)業(yè)項目“便攜式插接管道焊接系統(tǒng)開發(fā)”對此案例內容進行研究，從項目完成過程看，學生通過努力可以較好地完成此案例的全部工作。

2.2 教學案例與傳統(tǒng)教學具體內容融合步驟

在課堂教學前，要進行如下準備工作：由于機電產品設計方案的提出有其自身的特點，它總是在一定的基礎上提出然后不斷改進形成的，所以針對每個子案例，教師都要準備一至兩套簡要技術方案路線來為學生作為參考，使得學生能夠按時提出較為合理的技術方案；根據五個子案例內容做好學生的分組工作，共十組，每兩組負責一個子案例，對每個子案例給出幾種技術可能實現方案，由各組學生在課下完成相關方案選擇與細化，并完成相應的辯論預案。

在課堂進行中，一次課堂教學完成一個子案例的教學任務。教師只是負責情景導入及必要的啟發(fā)工作，由負責此子案例的兩組學生自主完成案例完成方案設計、討論與辯論任務。經試驗，課堂上比較合適的安排如下：

（1）設計方案講述：每次由負責同一個子案例兩個小組根據各自預先完成的PPT闡述各自的設計方案，每個小組講5-10分鐘，共需要10-20分鐘。

（2）兩小組成員相互辯論環(huán)節(jié)，先就A組方案進行討論， 由B組同學主要指出其方案的不足，A組同學就本組方案進行辯論，此過程安排15～20分鐘。然后按同樣方法就B組方案進行討論，兩種方案的討論共需30～40分鐘。

（3）班內其他同學對兩種方案評論環(huán)節(jié)：由班內同學自由發(fā)言對兩種方案進行評論，最后選擇出最優(yōu)方案或提出其他設計思路，對于各小組方案的不足可提出補救或改進意見。此過程安排20分鐘左右。

（4）教師評論啟發(fā)環(huán)節(jié)：教師應從以下幾個方面對本節(jié)案例課程進行總結，首先對兩組學生準備方案的態(tài)度、由所設計方案和答辯過程中所體現的專業(yè)素質進行評價；然后對學生所提出方案的本身優(yōu)、缺點進行評價，并根據情況對已經提出設計方案改進或補救意見進行?結；最后根據具體情況對學生設計思路進行啟發(fā)，如可以提出其他設計思路等。

3 兩種教學模式下學生的教學效果對比

在兩屆學生中進行實驗，通過學生問卷和試卷成績測評來比較不同教學模式下的教學效果。分別對兩屆學生進行調查，統(tǒng)計結果對比如見表1，其中2015屆是按傳統(tǒng)教學法講授課程，2016屆學生引入案例教學法講授本課程，同時將課程成績統(tǒng)計結果也列入表1中。

在表1中：

F1：機械結構優(yōu)化理論掌握程度（%）

F2：機械結構選擇掌握程度（%）

F3：電氣元件選擇掌握程度（%）

F4：硬件平臺選擇掌握程度（%）

F5：對軟件編程的掌握程度（%）

F6：對于案例與傳統(tǒng)教學相結合的滿意度（%）

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【關鍵詞】機電工程；問題；發(fā)展趨勢

1前言

在我國的工業(yè)發(fā)展初期，機電工程是一個不成熟、不專業(yè)的技術領域。經過一段漫長時間的發(fā)展，機電工程已經成為一項重要的科學項目，在現代化科學領域中具有十分重要的地位。機電工程的原理已經被科研人員徹底掌握，并且可以運用到計算機信息技術、電子科技技術、機床自動化控制、電子信息技術等多個專業(yè)領域當中。機電工程的發(fā)展應用，是老一輩的科研人員辛勤工作的結晶。我們要在前輩們的基礎上，繼承刻苦鉆研的精神，對機電工程作出深入的研究，彌補機電工程在應用中的一些缺陷，推動機電工程的進一步發(fā)展。

2我國機電工程的現狀

在當前的社會背景下，計算機技術是最為熱門的科學研究領域。機電工程經過幾十年的發(fā)展歷程，已經逐步滲透到計算機技術領域的應用當中，并占據了一個主要的地位。反過來，計算機技術的發(fā)展，又讓機電工程的工作變得更加智能化、邏輯化，提高了機電工程的工作效率和科技水平。機械設備與電子技術的結合，讓國內產生了各種高端技術產品，比如集成電路和微型計算機。計算機技術的發(fā)展和機電工程的發(fā)展兩者相互促進，形成了一個良性循環(huán)[1]。

3我國機電工程存在的問題

3.1不能滿足各行業(yè)的需求

在幾十年的發(fā)展過程中，機電工程取得了巨大的進步。機電工程的發(fā)展，改善了很多行業(yè)陳舊的技術，提高了工作的效率和技術水平。但是，對于某些特殊的行業(yè)，機電工程不夠智能、不夠微小的缺點就暴露了出來。比如醫(yī)療器械的制作，要求結構要精密、體積要微小。這是我國目前的大型機電工程系統(tǒng)根本不能做到的。隨著社會的進步，我國各個行業(yè)呈現出一種分工越來越細致、分支行業(yè)越來越繁多的趨勢。社會的各個分支行業(yè)職責劃分越細，工作職責分配得越明確，工作效率就會越高。各個分支行業(yè)的工作效率提高了，社會整體的運作效率也就得到了間接的提高。這種趨勢給機電工程提出了新的要求。在行業(yè)沒有劃分得這么細致的時候，大型機電工程系統(tǒng)廣泛應用在工業(yè)、機械制造業(yè)、建筑業(yè)等各個領域中。但是現在情況發(fā)生了改變，大型的機電工程系統(tǒng)已經不再適用。為了滿足各個行業(yè)不同的要求，機電工程必須根據每個行業(yè)不同的特點，針對性地開發(fā)機電工程系統(tǒng)，這樣才能順應社會的潮流，繼續(xù)發(fā)展下去。

3.2缺少專業(yè)人才

機電工程在最初出現的時候，各種理論都不健全，也沒有一個明確的學科體系。經過這么長的發(fā)展歷程之后，現在的機電工程已經成了一門成熟嚴謹的科學技術學科?，F在的機電工程學科已經形成了一套完整的理論系統(tǒng)，各種原理的闡述和各種研究的材料、數據都特別齊備。但是，機電工程的人才培養(yǎng)卻跟不上整個學科理論體系發(fā)展的腳步。我國對這一問題已經產生了極大的重視。從上個世紀八十年代開始，我國已經開始加大對機電工程領域的人才培養(yǎng)的力度。雖然在一定程度上緩解了機電工程人才的稀缺，但是仍然不能完全滿足國內的各個行業(yè)對于人才的渴求。機電工程是一門應用十分廣泛的學科，與很多其他學科都有著知識上的關聯，包括計算機技術、通信技術、電子科學技術、電子信息技術等[2]。這種關聯性要求機電工程人才不僅要熟悉本學科的知識，對相關領域的知識也要有一定的了解和掌握。這就是造成機電工程的人才缺乏的原因之一。另一方面，機電工程的發(fā)展速度太快，而機電工程培養(yǎng)合格人才所需要的時間又太長。這就造成了機電工程培養(yǎng)人才的速度，遠遠比不上機電工程發(fā)展的速度。機電工程雖然得到了極大的發(fā)展，但是由于缺少合格的技術人才，空有高端的技術卻沒有實際人員進行操作和應用。這就妨礙了機電工程在實際生產過程中的應用，限制了機電工程自身的發(fā)展。

4機電工程未來的發(fā)展方向

4.1微型化

在以往的實際應用中，機電工程系統(tǒng)通常都是大型的，占據極大空間的。而依照社會的發(fā)展方向，各個行業(yè)的分工越來越細致，機電工程系統(tǒng)要變得微型化、小空間化。要順應這樣的發(fā)展趨勢，就要注重對機電工程微型技術的研究。目前，我國的微型技術在這一方面取得了初步的成效。將CPU、執(zhí)行元件結構和傳感器等構件進行縮小，然后集中形成一個部件，這樣就減小了機電一體化設備所占據的空間。納米技術正是我國在這一方向上發(fā)展的成果。機電工程技術的微型化，能夠讓機電工程在軍事科技、信息產品、通訊技術和醫(yī)療技術等領域得到更廣泛的利用。

4.2一體化

機電工程的一體化，已經在我國進入了初步的發(fā)展階段。目前我國已經出現了種類繁多的機電一體化的產品。但是機電一體化產品的生產和研制都非常復雜，產品的質量也沒有一個明確的標準，這對機電工程的一體化十分不利。為了促進機電工程一體化的進程，就要樹立一個明確的標準，對于機電一體化產品的生產流程、產品質量作出嚴格的等級劃分和評價標準。對整個機電一體化的進程作出規(guī)范，才能讓機電一體化的規(guī)模得到擴大，生產更多的產品。

4.3智能化

機電工程在發(fā)展的過程中要融合多種科學技術，而電子系統(tǒng)正是其中重要的一種。這就要求了未來的機電工程系統(tǒng)要更加的智能。機電工程進行智能化，可以縮短機電工程系統(tǒng)的反應時間，大大增加了工作的效率，產出更多的效益。同時機電工程系統(tǒng)的智能化，能夠省掉管理人員的一部分精力，降低了人工成本。目前機電工程的智能化研究主要包含兩方面內容：一方面是運算過程的自動實施，另一方面是決策階段的自主執(zhí)行。

5結論

在機電工程發(fā)展的初期，機電工程只是簡單地應用于建筑工程、工業(yè)生產等領域。經過了幾十年的發(fā)展之后，如今機電工程已經融入到各個行業(yè)當中，在計算機技術、通訊技術、電子信息技術等高科技領域實現了全面應用。機電工程有著廣泛的應用前景。我國應當根據機電工程特點，順應微型化、一體化、智能化的發(fā)展趨勢，對機電工程的技術進行改進，在研發(fā)工作中注重創(chuàng)新，讓機電工程的發(fā)展水平更進一步。

參考文獻：

[1]張曉峰.我國機電工程的現狀問題及發(fā)展趨勢[J].科技展望,2015,26:57.

篇10

關鍵詞 計算機技術 機械加工 數控技術 機電一體化

中圖分類號：O246 文獻標識碼：A

0 引言

科學技術的更新直接帶動了機械行業(yè)的飛速發(fā)展，提高了生產力，使機械加工向更高端、精密的方向發(fā)展。同時，計算機技術的變革，使其在很多領域都得到了應用，起到了重要的作用，以計算機技術、機械加工技術為核心的數控領域將給機械行業(yè)帶來顛覆性的革新和實際應用。

1機械加工發(fā)展的歷史及現狀

機械加工是指通過各種機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。廣義指能用機械手段制造產品的過程。18世紀從英國發(fā)起的工業(yè)革命是技術發(fā)展史上的一次巨大革命，它開創(chuàng)了以機器代替手工勞動的時代。隨著歷史的發(fā)展和科技的進步，第二次第三次工業(yè)革命的產生，使機械加工應用到了更多的領域，涉及到了國民生產的很多方面。

另外，計算機技術也從世界上第一臺計算機面世到現在的微型計算機，經歷了無數次的更新和換代，計算機技術已經從單純的計算機發(fā)展到幾乎涵蓋了所有的領域，科學計算、經濟、航天、機械、醫(yī)藥、農林等。而機械加工中對計算機的應用是非常廣泛的。

2機電一體化技術的產生

計算機技術在機械加工中的應用就是機電一體化的產生，機電一體化技術簡單地說就是結合機械技術和電子技術于一體，綜合計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等交叉的系統(tǒng)技術。

3計算機技術在機械加工領域的廣泛應用

計算機技術在機械加工領域的應用是十分廣泛的，主要應用于數控機床、制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人。而其在機械加工領域的應用主要是指在產品的生產加工制造過程中運用了計算機技術，由人為控制改變?yōu)橛嬎銠C控制，也就是我們通常所說的數控技術。

數控技術即采用數字控制的方法對某一工作過程實現自動控制的技術。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。機械加工主要指車床、銑床、刨床、磨床、鉆床，沖壓機，壓鑄機等專用機械設備制作的過程。數控機床就是運用了數控技術對這些制作過程進行自動控制，數控技術的優(yōu)點是，使生產制造過程變得簡單，使加工質量的穩(wěn)定和加工精度都有提高，提高了生產速度和生產效率，減少機床的調整時間，減少出錯率，提高加工質量，特別是減少了勞動成本，在某些方面取代了人工操作，另外還可以加工某些復雜的不容易加工的零部件，但是它也有一定的缺點，設備昂貴，維修成本高，需要高水平的維護員。目前，數控加工中心是世界上產量最高、應用最廣泛的的數控機床，其綜合能力強，特別適用于高難度小批量的加工，而且可以使車、銑、刨、磨、鉆等功能集中在一臺機器上，數控加工中心的應用使企業(yè)有了更強的創(chuàng)造力和競爭力。

比如在航空和宇航業(yè)領域，其零部件的特點就是輕、薄，那么只有在高切削速度和小切削力的情況下才能加工，而高速切削必須用到數控技術，特別是運用“掏空”技術取代了組裝和焊接技術，才能使構件的強度、剛度、韌性、柔性、可靠性得到很好的控制。比如在小零件的焊接方面，機器人手臂取代了人工焊接，可以精準地確定焊接位置，高速地完成焊接任務，節(jié)省了物力人力財力。比如在鈑金行業(yè)，鋼板的加工及彎曲，在普通機床上加工，需要幾臺不同的機床，需要經過幾道工序的加工，并且會有人為的因素產生誤差，而運用了數控加工中心，可以實現一機多樣化的加工，減少了零件的運轉，減少了加工工序，使生產的速度大大提高，并且降低了廢品率，使加工精度得到提高。比如在汽車生產領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是汽車裝備必須解決的重點問題之一。比如在鉆孔方面，普通的機械加工需要定位，有的甚至需要工裝來幫助定位，而采用數控機床，可以迅速精準地找到位置，省去了繁瑣的定位，提高了生產精度和生產速度。比如在加工精度方面，普通的機械加工精度已經遠遠趕不上時代的需求，普通數控機床的加工機床已經提高到5em，精密級加工中心提高到1～1.5em，超精密加工精度已進入納米級。為了實現高速、高精、高可靠性的加工，與之配套的功能部件都得到了快速發(fā)展，應用領域進一步擴大。

4總結

在機械加工過程中，計算機的應用還有很多，并且隨著科學技術的發(fā)展，多種技術之間的融合會越來越多，以機械技術、電子技術為基礎的數控生產是機械加工發(fā)展的必然趨勢。

5 計算機在機械加工產業(yè)的前景與展望

數控技術是制造工業(yè)現代化的重要基礎，發(fā)達國家都在大力發(fā)展他們的數控技術，在我國同樣得到了高度重視，也有了很大進步，但是我國在此方面還有很多問題，創(chuàng)新能力、持續(xù)化發(fā)展能力、推廣力等都需要提高，同時，數控技術給傳統(tǒng)的機械加工帶來巨大的挑戰(zhàn)和變化，其主要會向高速、高精、復合加工等方面發(fā)展，另外，智能化、模塊化、網絡化、微型化、綠色化、系統(tǒng)化等方面也成為當代數控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。

參考文獻

[1] 張東寶.工程機械控制權與控制技術[J].筑路機械與施工機械化，2008（6）.

[2] 王立新.數控技術的發(fā)展趨勢[J].赤峰學院學報，2007.