机电一体化概论范文

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(一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化''''''''带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.

(二)"机电一体化"发展趋势

1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势.

2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。

4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。

5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

二、典型的机电一体化产品

机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

三、北京发展“机电一体化”而临的形势和任务

机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。

(一)北京“机电一体化”工作面临的形势

1.北京用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度

(1)在700余家北京市属工业系统的企业中，有60%以上的企业用微电子技术改造机床设备、工业窑炉、风机电泵、生产过程的任务还未完成需要量的一半。

(2)北京工业系统还有2000余台机床设备亟需用微电子技术进行改造；在已改造的近6500台机床设备中，大约有15%需进一步改造。

(3)北京工业系统尚有近250座工业炉窑亟需用电子信息技术进行改造；且610座已改造过的工业炉窑也很有进一步应用模糊技术进行二次改造的必要。

(4)北京工业系统CAD应用还有较大差距。目前，北京工业品设计，CAD应用率仅17%(而美、日等国已超过85%；国内先进地区也超过了30%)；CAD的覆盖率才达到11%(而全国CAD应用工程领导小组指出，“八五”期间大中型企业要达到35%，中小型骨干企业要达到15%—20%；到“九五”时，按国务委员宋健的要求，基本上要甩掉绘图板)。

(5)北京工业系统共有改造价值的各种风机电泵装机容量50万千瓦，尚49万多千瓦用变调速技术进行改造的任务，占总任务量的99.5%左右。

(6)工业是全市能源消耗大户。1992年，北京工业系统占全市能耗总量的59.5%。而北京是一个能源严重缺乏的城市，1992年北京工业系统万元产值能耗折合标煤为2.47吨，比上海的1.57吨高57%，比天津的2.15吨高14%，比先进的工业化国家高近9倍。因此，北京工业系统节能降耗的任务非常重，而电力电子技术是节能降耗的王牌。

2.北京用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。北京市的工业产品大约有3万种，每年约开发试制新产品3000种，更新周期很长。由于更新换代速度跟不上市场变化的需要，影响了北京工业产品的竞争能力。

1993年，北京市工业系统生产的机电一体化产品约837种，在当年生产的产品品种总数中仅占7.8%左右。其中：机械局系统主要产品约1200种，机电一体化产品不到150种机电一体化产品所占比例仅4%强；仪器仪表总公司系统主要产品350种，机电一体化产品210种，机电一体化产品所占比例为60%；轻工系统主要产品总数为649种，机电一体化、智能化产品15种，机电一体化、智能化产品所占比例约2.3%；汽车工业总公司系统平均每辆汽车的总成本为3.5万元，每辆汽车平均装用电子产品的费用约300元，不是总成本的1%；与国外约28%的先进水平相差甚远；与国内先进水平相差一半左右。

3.北京用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在北京工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重，且不少地处城区和近郊区。近年来北京的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。

另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。

(二)北京“机电一体化”工作的任务

北京在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为北京产业结构和产品结构调整作贡献。

1.北京应用机电一体化技术改造传统产业的工作重点

(1)大力采用模糊技术，工业炉窑改造应上新台阶

国内外成功的范例表明，应用模糊技术改造工业炉窑比单纯用计算机和PID技术好的多。因此，我们建议今后北京在改造工业炉窑时要大力推广应用模糊技术，到2000年，对应该进行改造但尚未改造的近250座工业炉窑要用模糊技术等先进电子信息技术改造完毕，其中采用模糊技术改造要在80%。

(2)积极采用数控技术，机床高备改造要达新水平

对机床设备的改造重点应放在经济型数控系统的推广应用上。根据需要和可能，到1995年，北京应该改造的机床设备(8420台)的改造率要达80%以上，到本世纪末要改造完毕。

(3)努力推广变频调速技术，风机电泵改造要攀新高度

风机、电泵采用变频调速后一般可节电20%以上，效果十分显著。因此，在今后几乎，北京要把交流变频调速技术的推广应用作为重点来抓。到1995年，应该采用变频调速技术改造的风机、电泵要改造完60%；到本世纪末，北京的风机、电泵和其它调速电机要普遍；采用先进的变频调速技术。

(4)优先应用CAD／CAM技术，工业设计水平提高要有新目标

北京工业产品更新换代慢，设计工作跟不上需求变化是重要原因之一。目前，北京工业系统CAD的应用率为17%，CAD的覆盖率为11%，到1995年应分别达到20%和15%，本世纪末，要力争分别达到55%和45%。

2.北京机电一体化产品开发的奋斗目标

(1)总体目标：到1995年全市的机电一体化产品数应不少于800种，2000年，应不少于2000种，机电产品的机电一体化率分别达到25%和60%。

(2)单项目标：

机床数控化率：1995年，产量数控化率达5%，产值数控化率达16%；2000年，分别达12%和40%。

汽车电子化程度：1995年，平均每辆汽车上装用和电子产品的费用不少于1000元，在整车成本中所占比例不低于3%；到2000年分别不少于3000元，不低于8%。

PLC的开发生产能力：“八五”期间，开发能力要稳居全国首位；“九五”北京要成为全国主要的PLC生产基地之一。

“电力电子”开发生产能力：“八五”期间掌握第二代电力电子器件的批量生产技术和第三代电力电子器件的开发技术。“九五”期间第三代电力电子器件的生产要形成经济批量。在电力电子产品应用方面，“八五”期间，开关电源、高频电源、逆变电源要成为拳头产品；交流变频调速装置要达到批量生产程度；高频电子镇流器要能出口创汇；“九五”，北京要形成一个具有电力电子器件、电力电子装置研制、生产、开发、推广综合配套能力的高新技术产业。

模糊控制器的开发生产能力：“八五”要把北京建成全国模糊技术控制器的开发生产基地，开发出用于工业炉窑改造，压力、温度、流量控制的模糊技术控制系统典型产品来；交逐步将模糊技术应用于家用电器中。1995年，空调器、洗衣机、电冰箱、吸尘器、电风扇等家用电器产品模糊控制器的普及率要分别达到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世纪末，北京家用电器模糊技术普及率要达到50%以上。

其它机电一体化产品的开发生产能力：微机控制多色印刷机要稳居全国第一；电子医疗仪器的开发、生产争取在“八五”有较大突破，“九五”在品种和产量上全国领先；在“八五”期间，以30万千瓦汽轮发电机组为代表的发电设备要形成综合配套能力，打出规模效益来；数字化、智能化仪器仪表，自动化装置要上品种、上批量……

总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启北京机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。如果北京完成好上面所建议的“机电一体化”发展两方面的目标，那么，到本世纪末，北京就会形成一个销售额超过200亿元的机电一体化产业。其中，数控机床、机电一体化印刷系统、新型电子医疗设备和数字化智能化仪器仪表等机电一体化装备销售额可超过150亿元；“电力电子”的销售额可超过20亿元；PLC模糊控制器等销售额可超过15亿元；汽车电子化、自动化智能化轻工民用电器产品销售额可超过25亿元。机电一体化产业不仅是北京高新技术产业的主力军，也是机电行业停工、待产、明亏、潜亏企业的出路所在。

四、北京发展“机电一体化”的对策

(一)加强统筹安排，协调发展计划

目前，北京地区从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套发展策略和计是。同时，市政府各有关委、办、局(总公司)也有不少相应的发展计划与规划。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，市政府各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，全市缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议市政府责成有关机构在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出北京统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!

(二)强化行业管理，发挥“协会”作用

目前，北京“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，北京有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。

“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……

(三)优化发展环境、增大支持力度

优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到北京投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。

增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。

在经济政策上，要多给机电一体化科研攻关课题、开发应用项目利用科技专项基金和科技三项费用的机会；银行发设贷款要多向机电一体化技术改进、生产合资和机电一体化产业规模化建设项目上倾斜；成立“机电一体化”发展基金，支持机电一体化生产发展等。

(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”

机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。

我们认为，北京“机电一体化”发展，当务之急，重中之重是：

抓紧开发生产GTO、GTR、VDMOS等新型电力电子器件及其应用装置——交流变频调速器、逆变焊机、高频电子镇流器等，用电力电子技术进行的节能、节材为主要目的的技术改造；

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机械工业举足轻重，随着社会的发展和科学技术的进步，机电一体化技术的应用与发展对我国经济建设所起到的促进作用越来越明显。现代化设备逐渐发展成为集光、电、机、气、声、像、磁、热等技术于一体的智能化系统，机电一体化产品几乎贯穿到国民经济的所有行业。当前，机电一体化产品已经进入发展成熟期，高速率、高精确度的智能系统越来越成为机械制造业的主流。随着我国后经济危机时代产业结构调整与升级大潮的来临，企业产品、设备正在经历一个更新换代的频繁时期，因此对高技能的机电一体化人才和高技术含量的机电产品需求越来越大。

技校机电一体化技术专业是为生产第一线的高级技能型岗位培养人才，但是目前我国技术院校培养的机电一体化专业的学生与社会、市场的需要还有不小的距离，因此，机电一体化技术教学改革势在必行。

一、当前技校机电一体化教育存在的问题

（一）课程设置不合理

当前技工院校课程设置不合理主要表现在两个方面：首先，重理论轻实践。很多学校的课程设置和教学内容将重点放在追求知识和理论的体系的完整上，但学生毕业后大多被分配在生产一线，所从事的工作是操作设备、设定工艺、查找并排除故障，而不是研究、开发、设计等，在学校学的理论知识很多用不上，而实际工作所必需的实践能力又不具备。其次，教学内容落后。由于机电一体化是多种技术交叉融合的产物，相关技术的发展都在推动着机电一体化的发展。因此，其发展是日新月异的，这就必然导致课程设置与教学内容与其发展不相适应。例如，当前很多技工院校的单片机课程的教学内容是仍以MCS-51单片机为主，而实际生产中新的单片机层出不穷，种类繁多。

（二）教材建设落后

职业教育的教材建设仍是当前技校教育的薄弱环节并严重影响了技校教学质量。现在机电一体化的一些教材过于偏重理论、脱离实际、缺乏实用性、部分教材内容陈旧、严重落后于现实，各科教材之间存在衔接性差、内容重复或内容脱节等现象。这些问题给教学带来了很多不便，也在一定程度上影响了学生的学习积极性，制约了教学质量的保证和提高。

（三）教学、实习设施不够先进

目前很多学校的教学、实习设备缺乏且严重落后。只有少数条件较好的技工院校配备有为数不多的数控车床、铣床、线切割机床、电火花成型机，很多学校的学生一学期只有三四次操作设备的机会，并且这些设备又比较落后，学生难以学到真正有用的技能。

二、教学改革的思路

（一）制订适应新形势的教学内容

制定符合现代化建设要求的机电一体化专业教学计划,遵循国家、省教委的有关文件精神,以综合素质培养为基础,以能力培养为主线。围绕培养目标,对知识、能力、素质等方面进行合理的综合安排,力求整体优化,培养实用的职业技术人才。

(1)关于“机电一体化”内涵的认识。机电一体化技术从学科角度来看,它是集机械技术、微电子技术、计算机技术、电气技术、信息技术的有机统一体,而不是机械技术、电气技术的简单组合体;从机电一体化技术的成果或最终体现来看,它则是在计算机控制下由机械本体、电、气、液压以及光电器件组成的产品或设备,是一个自动化的工作系统。

(2)培养目标。机电一体化专业应培养德、智、体、美、劳全面发展,热爱祖国,热爱本职岗位,具有不断追求新知识、实事求是、独立思考、勇于创新、踏实苦干的精神,掌握基本文化科学知识和机电一体化专业必需的基本理论、基本技能,对现代机电一体化产品结构调整有较强适应能力的应用型高级技术人员、技艺型操作维护人员。

（二）先进教学手段的应用

(1)运用多媒体进行直观教学。课程中的原理图、梯形图、程序及电路图较多,利用Authorware、Powerpiont制作成多媒体课件,集文字、图片、动画和声音于一体,不仅仅大大减少了老师课堂上画图的时间,而且学生兴趣倍加,容易理解,提高了教学效率,增大了课堂教学的信息量。

(2)联系生活,启发学生思维。课堂教学重在理论联系实际,运用生活中的实例,既有助于学生对理论知识的掌握,又有益于提高学生的兴趣和对实际问题的思考能力。如在讲解三相异步电机的变频调速时,结合变频空调原理和特点,来分析变频空调与普通空调之间的区别,从而阐述变频调速的优点,学生增加了生活知识和学习的趣味性。(3)与时俱进,激发学生的求知欲。教师应该与时俱进,了解课程最新的技术动态,并把它传授给学生,只有这样才能激发学生的求知欲,真正的把课教好。

（三）改革优化实践环节

实践教学是技术应用能力形成的重要环节,也是技校专业教育教学的重点。为了培养学生专业技术能力,改革传统的实践教学模式,将实践教学分为三个阶段进行:(1)实验技能训练。实验技能训练主要包括专业基础课和专业课中的实验,使学生掌握基本实验仪器的使用,基本数据的测量、采集和基本实验方法的运用。(2)单项技能训练。单项技能训练主要包括金工实习、数控实训等,学生进行基本技能(钳工、机加工、电工)、职业基本素质(数控车、数控铣、加工中心的编程和操作)的训练。通过训练使学生掌握相应的技能,参加职业资格考核取得数控工艺员或数控车、铣、加工中心操作工等级职业资格证书。(3)综合技能训练。综合技能训练主要包括生产实习、顶岗实习等,学在实训中,采用边教、边学、边做的教学方法,通过典型零件数控加工案例引导教学设计,针对实际零件数控加工任务讨论工艺解决方案,并在加工现场实施,形成不同零件加工效果的直观比较和认识,以合作完成实训教学过程。融“理论、示范、练习、反馈”于一体,将“教、学、做”合而为一。

（四）加强对学生的培养

机电专业教学中必须坚持从实际出发,确定教学改革思路、培养目标,深入改革课程体系、教学方法和教学内容,使专业人才培养与未来社会发展需要相适应。在对学生的培养方面要做到:1.培养学生的综合应用能力、实际动手能力、工程设计和创新能力,学生能根据一般的设计要求和动作流程完成整个控制系统的设计。2.提高教学质量,培养了学生的学习兴趣。3.在实验和设计中增强了他们的团队合作精神。从一个目的、两个原则的教改思想出发,抓好课程理论、实践、考核的每一个教学环节,不仅充分发挥了学生的开拓创新精神,而且充分调动教师教学和教改的积极性,在教与学两个积极性的推动下,教学质量得以大幅度提高,使高校为社会主义现代化建设培养出更多优秀的人才。

三、结语

为提高机电一体化的教学教学质量，广大相关教育工作者必须紧跟行业发展的步伐，既保证学生的基本素养和知识结构，又要突出技工教育的特点，在教学过程中积极推进教学改革，不断调动学生的学习积极性，加强对学生动手能力和综合能力的培养，加强社会实践能力，不断为社会提供适合时代需要的高技术机电一体化人才。（泰安市高级技工学校；山东；泰安；271000）

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3.改革优化实践环节。实践教学是技术应用能力形成的重要环节，也是高职专业教育教学的重点。为了培养学生专业技术能力，改革传统的实践教学模式，将实践教学分为三个阶段进行：（1）实验技能训练。实验技能训练主要包括专业基础课和专业课中的实验，使学生掌握基本实验仪器的使用，基本数据的测量、采集和基本实验方法的运用。（2）单项技能训练。单项技能训练主要包括金工实习、数控实训等，学生进行基本技能(钳工、机加工、电工)、职业基本素质(数控车、数控铣、加工中心的编程和操作)的训练。通过训练使学生掌握相应的技能，参加职业资格考核取得数控工艺员或数控车、铣、加工中心操作工等级职业资格证书。（3）综合技能训练。综合技能训练主要包括生产实习、顶岗实习等，学在实训中，采用边教、边学、边做的教学方法，通过典型零件数控加工案例引导教学设计，针对实际零件数控加工任务讨论工艺解决方案，并在加工现场实施，形成不同零件加工效果的直观比较和认识，以合作完成实训教学过程。融“理论、示范、练习、反馈”于一体，将“教、学、做”合而为一。有效培养学生的技术应用能力。生根据实际生产任务，在不同的岗位上完成实践任务，毕业后实现“零距离上岗”。

（四）建设特色课程

在课程设置上根据对企业人才需求情况和对近几年毕业生就业情况的调查，以工作过程为导向，以工作任务或产品为载体，根据学生就业岗位群的任职要求，参照相关的职业资格标准，通过与企业有关人员共同论证，进行课程设置。课程内容的确立与工作过程各阶段的任务密切相关，在与企业的深度耦合中，通过对职业岗位群从业人员和与职业岗位群有关的人员及专家进行调查，通过对在职业岗位上工作的学生的描述，经过分析、归纳、整理、综合，确立职业岗位工作过程中不同阶段的工作任务，将工作任务和内容转化为学习领域的课程内容，通过对工作过程各阶段的各级工作任务的使用频率和难易程度进行分析，确定适用于不同层次的专业核心课程内容和学时安排。

（五）总结

机电专业教学中必须坚持“面向现代，面向世界，面向未来”的发展方针，从实际出发，确定教学改革思路、培养目标，深入改革课程体系、教学方法和教学内容，使专业人才培养与未来社会发展需要相适应。在对学生的培养方面要做到：1.培养学生的综合应用能力、实际动手能力、工程设计和创新能力，学生能根据一般的设计要求和动作流程完成整个控制系统的设计。2.提高教学质量，培养了学生的学习兴趣。3.在实验和设计中增强了他们的团队合作精神。从一个目的、两个原则的教改思想出发，抓好课程理论、实践、考核的每一个教学环节，不仅充分发挥了学生的开拓创新精神，而且充分调动教师教学和教改的积极性，在教与学两个积极性的推动下，教学质量得以大幅度提高，使高校为社会主义现代化建设培养出更多优秀的人才。

【论文关键词】机电一体化教学改革专业特色

【论文摘要】针对机电一体化专业教学不能满足经济快速发展的需求这一现状，提出了以实践为导向的机电一体化教学改革。阐述了机电教学改革的必要性、思路和方法，提出在实践环节深化改革，在专业培养方案上努力突出专业特色的重要性，淡化了原专业课和专业基础课的界限，对课程实践教学进行了改革，体现了机电教学的特色。

【参考文献】

[1]张超,刘爱云,王娜,叶婷.高职机电一体化专业教学计划改革初探[J].中国科技信息,2007(22):202-204.

[2]李巧萍.生本教育理念来源于实践服务于实践[J].现代教育论丛,2002(5):6-20.

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二、电子技术专业传统教学方式的弊端

1.传统教学资料

电子技术是一门理论复杂、抽象、学习难度较大、应用范围较广的学科。由于电子技术在实际工作中应用极为普遍，且实际现场情况灵活多变，这就要求电子技术专业的人才不仅有扎实的理论基础，更要有很强的实际动手和操作能力，能将晦涩难懂的知识灵活运用到具体情况中去。但是以往传统的教学资料都是以介绍电子技术专业基础理论知识为主，辅以简单少量的实验，与现实工作情况相脱离，这样对学生的基础知识水平和学习能力提出了很高的要求。此外，现在职业技术学校的学生普遍基础薄弱，学习能力差，所以教学效果不仅较差，而且与实际专业要求背离。

2.传统教学模式

与传统的教材相对应，以往的教学模式是以理论教学为主，实验教学为辅，老师通过在黑板上写下大量的文字来给学生灌输知识。一般情况下，老师讲的多，学生思考的时间少，教学缺乏创意，这种教学方式只重视结果，而不关注过程。结论与过程的有机结合是深入透彻地验证电子技术基本原理的必要前提，而传统的教学模式忽视了这一点。在传统的教学模式下，通常是大部分时间用于传授基础性知识，使课堂教学丧失了原来的基本功能，降低了学生的学习兴趣，极易导致学生被灌输了大量理论知识，所学的理论并没有和实践活动相结合，学生没有时间也没有意识去把学校里学到的东西应用到工厂里面，造成课堂教学和实际工作相互脱节，学生步入社会之后，专业知识根本不能得到很好的发挥。

3.传统教学检测模式

由于传统教学是以理论教学为主，因此教学检测手段基本上是理论知识的考试，考试内容一般为专业名词、概念、理论性的知识，用理论考试成绩来判断学生学习的好坏，忽略了对学生的实际操作技能水平的考察。为了得到高分，多数学生花费大量的精力去死记硬背基础知识，形成一种考前冲刺的不良习惯，潜移默化地使学生认为学好这门课就是考试过关，这种教学检测方法不甚合理，显示不出学生的真实水平，极大地限制了学生的创新和思维开拓。另外，传统教学模式以学历教育为主，并不注重学生动手能力的培养，在工作岗位上也形成了一种注重高学历的现象。学生的思想观念还停留在以学历为主，实践操作为辅的过程中，致使许多学生不重视个人能力的培养，只是为提高学历而学习深造。因此，全面改革传统教学检测模式、摒弃陈旧的思想观念是教育教学改革的重要课题。

三、电子技术专业施行一体化教学改革的意义

职业技术教育作为教育的一个重要部分，它的指导思想是以知识够用为原则，以就业为导向，旨在培养学生的知识应用能力。电子技术专业是一门理论复杂、实践性强、应用范围广的专业。随着我国科技事业的迅猛发展，职业技术变化速度已经远远超过了职业技术教育的发展速度，电子技术已由传统的电力电子学向现代电力电子学方向发展，新的理论、新的应用领域、新的科技设备不断涌现。但目前技术学校电子技术专业的教材仍然以经典的电子专业知识为主，教育模式重理论轻实践，培养的技术人才无法适应当前社会和企业的需求，出现了教育供应与社会需要相脱离的情况。由于传统的教学方式无法满足社会的需要，所以迫切需要建立一种新的教学模式，以增强学生的实践能力、动手能力和创新能力，使学生更好地符合技能型人才的要求。对电子技术专业施行一体化教学改革，对于提高教学质量、快速培养实用的技能型人才，满足当前科技发展和社会需求具有十分重要的意义。

四、电子技术专业一体化教学改革的措施

1.编写符合一体化教学理念的教材

职业技术教育教学的基本原则要求是基本理论教学要以应用为目的，以必需、够用为度。新的一体化教学教材必须以从“广而博”的专业理论中选择“少而精”的实用知识为原则，根据本行业发展动态积极推进课程和教材改革，开发和编写反映新知识、新技术、新工艺和新方法，具有职业教育特色的课程和教材，加强网络技术推进现代信息技术在教育教学中的应用，加强实践教学培养学生的实践能力和专业技能，提高实用性课程的教学比例，强调知识与实际应用的联系性。

2.改革教学方式

与一体化教学教材相同步，新的教学模式必须摒弃理论教学为主导的传统教育模式，而要采取理论教学、实验指导和社会实践三方面相结合的教学方式，实现教、学、做的一体化教学。首先，由教师系统教授电子技术专业的基础理论知识。在教授过程中，教师必须将理论与实际工作应用相结合，以加深学生对枯燥难懂的原理的理解。例如，在教学时，教师可以首先提出实际现场问题，然后以解决问题为目的，介绍问题涉及知识点、知识点的作用，应用知识点解决问题的方法步骤。通过这种方式，教师将知识点由浅入深，循序渐进地教授给学生，同时又注重联系实际，对于学生整体掌握知识很有帮助。其次，教师要结合所传授理论知识，进行相对应的实验教学部分，力求让学生通过实验环节，巩固基础知识，加深对原理的认识，锻炼动手能力。再次，老师可以通过社会实践环节，给学生分配合理的实践任务，让学生在课余时间进入企业实习，通过实习环节，熟悉专业现场知识，强化知识与实践相结合能力，提高学生的综合能力，十分有利于培养学生的实用性技能。

3.改革教师教学职能

为了能够充分调动学生学习的主动性和积极性，激发学生的创新性思维，教师首先要改变自己作为知识解说员的观念，改变过去“以教师为中心、以教材为中心、以课堂为中心”的思想，要“以学生为中心、以社会需要为中心、以实践为中心”，努力把自己转变为学生学习的指导者、帮助者、促进者和学习环境的创设者。教师应该同时具备理论教授、实验指导和实习辅导的教学职能，要能够做到知识讲解的连贯性和引申性。因为每位教师讲课思路不同，如果理论教授、实验指导和实习辅导这三个部分分别由不同的老师传授，极易造成讲解知识点的重复和脱节，缺乏教学的系统性和连贯性，又易浪费学生的学习时间，所以在一体化教学改革中应该同时要求教师一体化，即要求一个教师能同时完成上述三个教师的教学任务，这样不仅使教师的理论知识和技能水平得到很大的提高和发展，更有利于学生系统连贯地学习知识。

4.更新教学设备

电子技术专业的知识抽象复杂，传统的板书教学方法教学效率低下，学生接受水平不高。教师利用多媒体技术手段辅助进行教学，可以通过将图片、文本、声音和录像多种手段相结合，生动形象地向学生讲解抽象知识，将枯燥的理论知识动态地展现在学生面前，这种方式可以激发学生的学习兴趣、提高学生接受和理解知识的能力，开发学生的实践能力、创新思维和创新能力，提高课堂教学质量和效率。

五、小结

随着社会的发展、科技的进步，现代社会和企业对电子技术专业人才提出了更高的要求，不仅要求技术人员具备扎实过硬的理论知识，更要求技术人才必须有很强的实际操作能力，并能够妥善处理好生产中的实际问题，同时还要有技术创新的能力。传统的教学方法无法培养出符合现代社会要求的高新技术人才，因此为了适应现代社会和企业的发展需要，培养顺应时代潮流的电子技术专业人才，职业技术学校必须尽快采取合理的方式和手段对电子技术专业进行一体化教学改革，这是职业学校义不容辞的职责。

参考文献

[1] 盛继华.浅谈《电子技术》一体化教学[J].计算机教研，2007（18）.

[2] 顾玉娥.《电子技术基础》理实一体化教学改革探讨与实践[J].太原城市职业技术学院学报.2011(6).

[3] 梁俊.关于高职教育应用型人才培养的思考[J].四川技术学院学报，2005(2).

[4] 王晓楠，周春雷.《数字电子技术》一体化教学改革的探讨[J].中国科技信息，2010(22).

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作者简介：郭玉华（1977-），女，河南南阳人，信息工程大学理学院电子信息工程系电子工程教研室副主任，讲师；庞学民（1963-），男，河南长垣人，信息工程大学理学院，副教授。（河南郑州450001）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）14-0069-02

主席强调指出，全面实施“素质教育”，应成为教育工作的主题。当前，我国高等教育进入内涵发展、提高质量的新阶段，确立了全面发展、人人成才、多元选择、终身学习、系统培养的新教育理念，更加注重学思结合、知行统一、因材施教，更加注重各类人才的社会责任感、创新精神和实践能力的培养。[1-4]

“数字电子技术基础”是一门强调理论联系实践的课程，重在培养学生的工程意识和科学思维能力。为此各高校都根据自身情况进行了形式多样的教学改革，在教材内容、教学手段、教学方法、教学模式、考核方式上进行了创新实践，[5]在教学模式上引入了多元化、信息化、启发式、立体式、项目驱动式的方法和手段，[6-10]全面推动了该课程的建设和发展。

“数字电子技术基础”是信息工程大学（以下简称“我校”）的一门重要的专业基础必修课程，具有开课面广、专业平台种类多、涉及学科面大等特点，要求教师不仅具有扎实的基础知识，还要有广泛而深入的专业知识。根据我校新的培养理念和不断深化改革的客观形式，教学组对该课程进行了“基于项目导引的理论与实践一体化”的教学改革实践，并将改革试点的成果进行了全面推广。“基于项目导引的理论与实践一体化”教学模式重在调动学生主动跟进、超前思维的本能，培养学生建立工程思维和创新意识，提高学生工程实践和科技创新能力。

一、基本情况和主要特色

“数字电子技术基础”课程“基于项目导引的理论与实践一体化”教学的基本组织模式是：在小班授课的基础上，采取“课堂理论教学+阶段研讨+习题课+基础实验+创新实践”相结合的组织模式，小班规模一般为40人以下。以电类专业为例，各环节学时安排如下：总计划学时80，其中理论讲授48学时，阶段研讨6学时，基础实验教学16学时，创新型实践教学10学时，习题课放在课下辅导答疑时间。该教学改革方案主要有以下几个特色：

1.模块化教学

模块化教学就是贯彻精讲原则，按照教学内容知识点的相关性，将课程划分为几个系统模块，将多个章节揉合在一起，突出讲解教学内容的重点难点。在课程学时日益压缩的情况下，模块化教学可以提高课堂效率，让学生学到尽量多的内容，并且对知识点之间关联性理解得更加清楚。

2.教学研讨

运用启发式和讨论式教学模式，在原来习题课的基础上，增加自主学习和阶段性研讨环节。自主学习和阶段性研讨可有效地增强学生的学习主动性，激发学生的学习兴趣。

3.EDA虚拟实验环境

要求学生熟练掌握计算机仿真虚拟实验环境，利用课下时间熟悉常用器件和仪器的使用规则，掌握常规电路的设计和调试方法。在节约实验室资源的情况下，可以培养学生综合运用知识、科学观察、分析和解决实际问题的能力。

4.创新型实践

创新型实践属于较为复杂的综合性实验，基于工程项目引导，多数内容是最新的电子技术实际应用的简化模型。该实践活动安排在理论教学结束后集中两周的时间，由教师提出功能和指标要求，学生自己设计、仿真、搭建、测试、调试完成。这种实践活动可以培养学生独立设计和实现电路系统的能力。

5.项目驱动和导引

在整个教学过程中都贯穿工程导引的思想。理论授课时运用项目驱动式教学模式，在引入每一单元模块知识前给学生布置一个设计任务，在教学过程中围绕如何实现该设计任务进行相关知识点的介绍；在研讨课上布置一些工程实践项目让学生设计并讨论，教师对其指导；创新型实践活动更是让学生直接接触工程实践的一次切身经历。

6.理论与实践一体化

理论教学与实验教学统一安排学时，理论课学时和实验课学时不强制区分。教学内容每一模块结束后即进行实验，让学生能够及时地“学一学、练一练”，有效提高学生的实践能力，也加深了学生对理论知识的理解。

改变理论任课教师不参与实验教学的现状，理论课教师组织并辅导学生实验，实验课程由理论课教师与电子实验中心的教师共同承担，由此解决了长期以来教学和实践易脱节的问题，同时也提高了教师的综合能力。

二、改革实施方案要点

1.理论教学的改革措施

（1）模块化的教学方法。由于改革方案中将课堂讲授学时由原来的60减少为48学时，节省的12学时分别调整到学生研讨和创新实践中，因此课堂讲授采用模块化的教学方法，将教学内容整合为4个单元模块。第一单元是逻辑代数基础和组合逻辑电路，包含教材中第一、二、四章，共14学时；第二单元是时序逻辑电路，包含教材中第五和六章，共14学时；第三单元是门电路和基本数字电路，包含教材中第三、十、十一章，共14学时；第四单元是半导体存储器和大规模集成电路，包含教材中的第七、八章节，共6学时。利用模块化教学可以提高课堂效率，让学生在较少的时间内学到尽量多的内容，并且对知识点之间的关联性理解得更加清楚。

（2）增加阶段性研讨。在课程教学组织中，增加自主学习和阶段性研讨环节。为了使理论授课与教学研讨有效结合，教师分别在第一、第二、第三单元结束后组织讨论，每次研讨2个小时。教师需要在教学研讨中把握好研讨的内容和方式。一是需要根据课程标准的基本要求及学生在学习和作业中存在的疑难问题，精心选择讨论题并设计教学过程；二是需要安排一些适当的知识点让学生自学并在讨论课上检查自学效果，比如组合电路中的加法器和数值比较器、时序电路设计中自启动修正问题等；三是需要布置一些工程实践项目让学生设计并在讨论课上对其指导，比如自适应单行道交通灯控制器、超市自动计费器、复杂密钥的密码锁电路等。

托尔斯泰指出：“成功的教学所需要的不是强制，而是激发兴趣。”通过自主学习和阶段性研讨，在教师和学生之间形成了积极互动的局面，增强了学生的学习主动性，激发了学生的学习兴趣。

（3）引入工程应用实例。运用项目驱动式教学模式，在引入每一单元知识前给学生布置一个项目，在教学过程中围绕如何实现该项目进行相关知识点的介绍。比如在介绍组合逻辑电路前引入病房呼叫系统、在讲解触发器前引入抢答器电路，在讲时序电路的计数器前引入数字时钟系统、讲解D/A转换器前引入任意波形发生器电路等。在每个单元结束后，给学生举案例分析，通过该单元知识点的学习，可以获得怎样的能力，可以设计出怎样的电路，这些电路在具体的工程实例中是如何应用的。在教学过程中引入工程应用实例，一方面使学生对基本概念和分析方法有更深入透彻地理解，另一方面使他们解决问题的工程实践能力有所提高。

2.实践教学的改革措施

为了培养学生的工程应用实践能力，将实践教学分成三个层次：基础实验、仿真型实验和创新型实践。多层次的实践教学模式可以使那些有兴趣、有能力的学生被筛选出来，为学校科技创新基地挑选人才。

（1）基础实验。基础实验以单元电路训练和基本操作为主，学生在教师具体的指导下完成实验，主要是巩固、加深所学数字电路的基本理论，学习仪器设备的使用，提高学生的基本实验技能和操作水平。基础实验包含设计型与验证型两种，共安排16学时，主要由实验中心的教师承担。

（2）仿真实验。仿真实验是基于Multisim10.0计算机虚拟仿真实验平台，让学生在课下进行电路设计的一种实验手段。内容包括两个方面：一方面是基础实验中需要通过仿真预习的内容；另一方面是为了对理论知识加深理解而进行的拓展的简单综合性实验。教师利用辅导答疑时间给予原理和方法指导，要求学生自己独立设计并且完成仿真结果，最后上交文档和设计报告。

教学改革方案中所选择的仿真实验内容主要包括：数码锁电路、占空比可调的振荡器、模拟声响发生器、汽车防盗报警电路、多通道顺序选择电路、时钟变换电路、智力竞赛抢答器、数字钟晶振时基电路、数控放大器、可编程任意波形发生器等。

仿真实验的目的是使学生有效掌握利用计算机软件设计电路的能力，提高学生工程设计和独立工作能力，也使得学生从理论知识到实际电路之间有一个过渡认识，对学生进一步实现硬件电路和系统调试打下基础。

（3）创新型实践。创新型实践属于较为复杂的综合性实验，基于工程项目引导，多数内容是最新的电子技术实际应用的简化模型。实验内容涉及多门课程的知识，还有书本上没有学到的内容，要求学生自学实验指导书，自己查阅资料和手册并独立完成。

教学改革方案中所选择的创新型实验内容主要包括：汽车尾灯控制电路、病房呼叫系统、多路数显报警器、多功能智力竞赛抢答器、数字时钟、数字频率计、出租汽车里程计价表、数字电子秤、数字温度计、红外线转速表。创新实践的时间集中在理论课程结束后的两周，共安排10学时，主要由理论课教师承担，要求学生两人一组，自由选题，在完成仿真的基础上交实物作品。

创新型实践的目的是使学生从深度和广度上扩充知识，熟悉工业前沿的电工电子新设备、新技术，开拓知识面，进行系统和工程方面的训练，培养学生的创新精神和技术创新能力。

3.课程考核方式的改革

课程考核分为理论考核、平时成绩、创新实践成绩三部分。

理论考核：试点班课程考核仍采取教考分离方式，与非试点班同卷、同时进行考试，考试得分按70%计入总成绩。平时成绩：包括平时作业、研讨课和仿真实验三部分。平时作业的书写态度和正确率占总成绩10%，研讨课准备的充分性、发言的积极性和结论的科学性占总成绩5%，仿真实验设计的合理性占总成绩5%。创新实践环节成绩按10%计入总成绩，根据学生题目选择难易程度、设计方案、焊接、调试及参数测试和实践总结等方面计分。

三、思考和体会

组织教学组对“数字电子技术基础”课程进行“基于项目导引的理论与实践一体化”教学改革，使笔者对教学规律有了更深刻的理解、教学方式有了更全面的改善、对教育工作者的责任和义务有了更深刻的体会。主要总结为以下三点：

1.对学生要有信心，要敢于放手

在我校进行教学改革必需面临这样的实际情况：一方面由于学生没有就业压力而产生学习惰性并且缺乏学习热情；另一方面，一直以来僵硬的管理模式和课程标准的约束使教师不敢放开手脚。

教师选择自学内容时非常谨慎，担心影响考试成绩。而改革实践结果表明学生的自学能力很强，理解问题、解决问题的能力也很强，只要教师给予足够的信任和引导，学生可以做得很好。虽然由于时间不足没在考前例行复习串讲和做模拟试卷，但是学生比平行班考得更理想，这证明了“素质教育”才是最重要的，绝对不能采取“应试教育”。

通过各方面的改革措施，学生的学习热情调动了起来，研讨课上积极发言，并且愿意尝试各种实验。仿真实验虽然放手在课下进行，但是通过创新实践活动反映出，他们在课下独立完成了实验，并且较好地具备了创新能力。

2.研讨交流，教师可向学生学习

教师要想很好地掌控研讨课的局面，需要有丰富的教学经历、扎实的理论知识、广泛的实践经验、实事求是的治学态度，对自己的教学能力充满自信，又能够包容学生不同的学术见解。

教师需要全面提高注意力应对学生不断涌现的思维火花，自己习惯用常规解法，而学生不按常规思考，而且能提出多种不同的解决方法；自己思维定式，而学生敢于提问，甚至对工程业界的行规标准敢于，提出自己的想法。只有通过研讨课，教师才能明白学生的思维方式以及与自己的不同处，这样的课程形式大大提高了趣味性，而且对教师自己也是一个挑战。

研讨可以促进教学，教学双方的交流使得教师了解了学生的思维，学生得到了教师的引导，相得益彰。

3.要让学生真正接触工程实践

根据我校的培养目标，只有懂工程技术、能独立创新的学生才能够适应业务单位的需求；只有让学生真正接触工程实践，真正熟悉硬件设备，才能够到业务单位熟练地操作和维护先进的装备。

而实际的情况是，学生在校期间学习理论知识的时间很多，但是参与实践的机会较少。软件的设计仅依赖电脑即可完成，但硬件设计需要构建环境，这需要学校投入大量的人力、物力和财力支持，还需要各部门协调管理，参加校科技创新活动或电子设计大赛的是较好的解决方式。但是在课程中贯穿工程思维、增加创新实践环节则是教师组织和引导学生跨出实践的第一步。

参考文献：

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[2]蒋侃,韦兆文,邓柯.大学生创新实践活动的探索与思考[J].高教论坛,2007,(4):129-131.

[3]陈国华,刘贵仲,陈旭,等.工科大学生创新能力评价方法研究[J].桂林电子科技大学学报,2008,(2):167-170.

[4]崔维新.大学生科技创新能力培养方案探讨[J].中国电力教育,2008,

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[5]梅开乡.《数字电子技术基础》课程教学改革的研究与实践[J].黄石理工学院学报,2008,(2):62-64,70.

[6]崔占琴.“数字电子技术基础”课程授课方法思考[J].电气电子教学学报,2010,(5):81-82,85.

[7]刘金华.“数字电子技术基础”课程引入案例教学的探讨[J].黄石理工学院学报,2009,(4):57-59.

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一、机电一体化概论

机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机与信息技术、传感器与检测技术、自动控制技术、电力电子技术、驱动技术以及系统总体技术等高新技术群体基础之上的一种高新技术，是包括技术基础，技术原理在内的、使机电一体化产品或系统得以实现、使用和发展的技术。

随着生产和技术的发展，在以机械、电子技术为主的多门技术学科相互渗透、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。它包含机电一体化技术和机电一体化产品两方面的内容。机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律，显示了强大的生命力。机电一体化将机械与电子技术融为一体，使物流、能流、信息流融为一体。计算机技术与液压控制有机结合，实现了液压支架定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。此外，引进的工作面供电设备采用了微机控制技术，实现故障查询、闭锁、先导保护和控制功能，也是一种典型的机电一体化产品。煤矿运输设备的机电一体化进程也十分迅速，近几年来，引进的电液控制软启动在带式输送机上的应用达到很高水平，它利用计算机与液压技术相结合，不仅具有良好的启动、停车、调速和功率平衡等功能，而且能监测设备各部分的工况，对不正常状态进行保护，显示故障类型。矿井提升机是煤矿实现机电一体化水平最高的大型设备，全数字化交、直流提升机，尤其是内装式提升机从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，机械结构大大简化。

二、机电一体化基本结构要素

（一）机械本体部分

机械本体就像人体的身躯骨架，它是系统所有功能元素的机械支持结构包括机身框架机械连接等。

（二）动力部分

动力部分与人体内脏产生能量去维持生命运动一样为系统提供能量和动力功能，驱动执行机构使系统按照控制要求正常运行。

（三）传感部分

传感部分就像人的眼鼻耳口等感觉器官，将系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测变成可识别的信号传输到信息处理单元，经过分析处理后产生相应的控制信息；其功能一般由专门的传感器和仪器仪表完成。

（四）执行部分

执行部分如同人的四肢由大脑支配完成各项工作任务一样，根据控制信息和指令完成各种动作和功能；执行机构是运动部件一般采用机械电磁电液等机构。

（五）控制及信息处理部分

控制及信息处理部分犹如人的大脑指挥和控制全身运动并能记忆思考和判断问题一样，将来自各传感器的检测信息集中存储分析加工并根据信息处理的结果按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的的运行；它一般由计算机可编程序控制器数控装置以及逻辑电路A/D与D/A转换I/O输入输出接口和计算机外部设备等组成。

三、机电一体化技术优点

（一）高安全性能

机电一体化产品在很多领域具有较强的功能，其中包括有监视、报警、自动保护等方面工作中发生一些电力故障的时候，机电一体化产品能够自动启动保护措施，使人和设备的损害降到最低，提高了使用设备的安全性能。

（二）高生产能力

机电一体化产品自动处理信息和自动控制能力很强，在控制和检测方面的灵敏度和精度等都很高。机电一体化产品有自身的控制系统，通过启动这个系统可以使机械执行机构按照设计的要求完成动作，可以保证工作完成的质量和产品的高合格率。机电一体化产品的生产能力也随着自动化的成功实现得以提高。

（三）高使用性能

机电一体化产品采用了数字显示和程序控制，这使得手柄和按钮的数量得到很大程度的减少，方便了操作过程。机电一体化产品可以重复大量的动作，更先进的产品还能够筛选工作程序。

（四）高适用范围

机电一体化产品具有复合技术和功能不具有单技术、单功能的局限性，这使得机电体化产品的功能得到很大提高，也深化了自动化的程度。机电一体化产品具有的自动和智能功能可以轻松应对用户的需求。

（五）高可靠运维

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1 机电一体化概述

机电一体化就是将微电子技术引入机械的主功能、动力功能、控制功能、信息功能的研究，并且将机械设备和电子设备通过软件有机结合而构成的系统的总称。机电一体化的目的是在科学专业化和深度专业之间达到平衡和两者的集合，让系统工程以及解决问题方法出现突破。

“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。首先，机电一体化技术并非机械技术、微电子技术以及其它新技术机械的组合或拼凑，而是基于一定的技术研究，将机械、微电子元素有机整合而成的一种综合技术。它的发展进程有别于机械加电气所形成的机械电气化的发展过程。某些机械部件的原有功能可以通过机电一体化中的微电子装置代替，这种装置的应用在一定程度上丰富了机电系统功能，而且机电一体化产品的智能特征改善了机械性能。智能化是机电一体化与机械电气化的本质区别。

2 机电一体化的特点

2.1 具有综合性 从某种意义上讲，机电一体化技术可谓是一种跨学科的边缘科学，它将微电子、计算机等多门技术整合于机械主体构造中，使之形成一套一体化的系统。这套机电一体化系统综合了多门学科的技术优势，这些技术协调运作，彼此取长补短，使整个机电系统的性能得到最大发挥。可以说，机电一体化技术是具有综合性的高水平技术。

2.2 广而强的应用性 机电一体化的目的是基于机械的主体构造通过机电产品的开发，完善机电功能，实现过程控制。机电一体化是当前机械系统的一个主流发展趋势，它与机械系统能够有机融合，打破了行业的限制。智能化是机电一体化的主要特点，计算机技术的引入为智能化开辟了广阔的发展空间。

2.3 多层次的系统化 从本质上讲，机电一体化就是将计算机技术、智能技术等多项技术整合于主体机械，不断优化机械的主体功能，使其形成一套完整的系统。机电一体化注重各种技术（尤其是微电子技术与精密机械技术）的集成，强调主体结构的层次化和系统化。无论从单参数、单击控制到多参数、多级控制，还是从单件单品生产工艺到流畅、自动化的生产线，直至完成整个机电系统的设计，各个层次的开发和应用都会涉及智能化的机电一体化技术。

2.4 整体的最优化 基于系统工程的设计理念，将智能技术、计算机技术等多项技术有机整合，形成整体优势，以提高机电系统的主体性能，提高运行效率和附加值，同时达到节能降耗的目的，保护生态环境。比如，应用数控机床、柔性生产线、工业机器人和计算机管理等高端机电一体化系统后，企业就要及时更新观念，将机电一体化概念引入生产系统，不断优化生产流程，以压缩生产周期，满足不断增长的社会需求。

2.5 使用简易化 从产品开发来看，机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化系统和产品得以实现。作为开发者，除了要具备扎实的理论基础，对于技术架构也要有丰富的积淀，要有创新精神。从用户角度来讲，无需深入学习机电一体化系统的技术原理，只要掌握机电系统的操作规程，能够确保系统操作正确、合规，在人机磨合的过程中形成协作关系即可。

2.6 提高了安全性 机电一体化系统的智能技术使系统具备自我保护功能，可以有效规避运行中的故障或风险，确保系统稳定、安全地运行。一些高端机电一体化系统已实现了全自动操作，而且被广泛应用在海底、高空等恶劣的作业环境中。

2.7 具有高可靠性、高稳定性和长寿命 机电一体化系统发生机械磨损的程度非常小，因而故障少，运行时稳定可靠，系统的服务年限比普通机电系统长。而且某些自诊断、自修复的机电一体化系统甚至可以实现“零故障”。

2.8 具有柔性 柔性是机电一体化系统的特点。根据需要的变化，用机电一体化技术无需改装系统就可以及时地对系统的结构和生产过程作必要的处理，从系统的观点出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智能、调整、修改，因此机电一体化技术是解决多品种、小批量生产的重要途径。

3 机电一体化的发展状况及现状分析

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：①20世纪60年代以前，利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能的初级发展阶段；②20世纪70～80年代以大规模、超大规模集成电路和微型计算机为代表的蓬勃发展阶段；③20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。现阶段，光学、通信技术等领域正循着机电一体化的发展步伐大踏步迈进，微细加工技术开始在机电行业初露锋芒，光学、通信技术的融入使机电一体化由最初单一的模式逐步衍生出光机电一体化、微机电一体化等多个分支。另一方面，我国现阶段在光纤、人工智能和神经网络等技术领域发展较快，这对机电一体化技术的发展有一定的促进作用。在未来的技术研究领域，机电一体化将有望形成完整的基础科学体系。

4 机电一体化技术未来的发展

4.1 智能化 智能化是当前机电一体化技术领域的一个未来发展趋势。智能化是运用控制理论，将计算机科学、混沌动力学、模糊数学、人工智能、心理学、生理学以及运筹学等多个学科有机整合，智能模拟人类的逻辑思维、判断推理和自主决策等能力，以便得到更高的控制目标。按照目前人工智能技术的研究状况，未来时间将有可能发展高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，这是人工智能技术研究的一个必然的发展趋势。

4.2 模块化 模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元，需要针对各个研究项目制定不同的标准，各部件、单元或借口才能很好的完成配型。但是由于该技术领域存在利益纷争，当前国内外尚未形成一套统一的标准。但是模块化的生产理念已逐渐被机电生产领域认可，在未来的机电一体化研究领域，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

4.3 网络化 网络技术在上世纪九十年代风靡全球，带动了科技研究、工业生产、政治、军事、教育等众多领域的技术研究或经济模式的革新。机电一体化产品的市场前景是广阔的，产品一经研发，配以网络技术辅助推广，必将在短时间内成为业界瞩目的焦点。基于网络技术的远程控制终端设备就属于机电一体化产品其中的一类。另外，现场总线和局域网技术在机电领域的应用，恰恰是机电一体化产品网络化发展趋势的最好印证。

4.4 微型化 微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，但其技术应用尚存在微机械技术这一发展瓶颈，在未来的发展进程中还有待进一步研究。

4.5 绿色化 绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中，资源利用率大幅提高，有利于节约生产成本，而且健康环保，对生态环境的影响程度较小。无论是生产成本角度来考虑，还是从生态保护的角度来分析，机电一体化产品绿色化已是机电研究领域的必然趋势，具有广阔的开发前景。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

4.6 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。另外，通信功能除了rs232外，还有rs485、dcs人格化。

5 结语

机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科学技术的进步。系统工程、控制论和信息论是机电一体化的理论基础，也是机电一体化技术的方法论。微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了物质基础。现代产品的机电一体化进入到实用阶段。机械工程及自动化专业人员掌握机电一体化技术与应用中的理论和方法对今后的工作是非常有用的。

参考文献：

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004.

[2]赵再军.机电一体化概论[M].浙江大学出版社，2004.

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经过了一年的学习，我们，特指我，对我所学的专业即机械工程及自动化还是认识不是很够，可能老师考虑到我们这些学生的潜在问题，就给我们安排了一个专业认识的实习周。我们要通过这几天的实习对机械工程有一个直观上的认识（通过之前的理论课专业概论课，我们已经对机械工程有了一个大体的认识）。在进入工厂之前，老师给我们上了两节基础知识课，让我们了解什么是机械工程及自动化，机械工程及自动化应该学些什么。

由于微电子高新技术的迅速发展，使工业自动化的程度大幅度提高。新的机电设备和产品将机械、电子、计算机和自动控制技术有机地结合在一起，形成了所谓的机电一体化技术，大幅度地提高产品的性能、质量和可靠性;提高制造技术水平，实现生产方式向柔性方向发展;增强企业的应变能力;节约能源和材料消耗，降低成本，提高劳动生产率。机电一体化已是当今世界及未来机械工业技术和产品发展的主要趋向，也是我国机械工业发展的必由之路。然而，我国现有的机械专业人员的知识结构与当今机械工业的发展极不相称。学机械专业的，对电子、自动控制技术懂得较少;学电子专业的，对机械专业知识掌握的也不多，不能将机械与电子进行有机的结合。此外，由于近二十年科学技术的迅猛发展，多数机械专业人员知识老化，对新知识、新技术了解甚少，难以从事机电一体化产品的设计与开发。因此，除现有机械专业人员需知识更新，解决机电一体化人才短缺的部分问题外，急需大批量培养这类人才,老师还说，目前工程机械的发展已经达到了顶峰，设备可以完成人们所想到的任何工件，大型设备的专业化也在逐步加强，国内外的工程机械设备的差距也在逐渐减小，工程机械有小型化、家用化的趋势

所谓机电一体化，就是机械与电工合二为一。日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，当时他们取名为“Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）（Opto-mechatronics）方向发展，应用范围愈来愈广。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。我们需要学的基础科目有：英语、计算机、高等数学、线性代数、大学物理、物理实验、工程力学、机械原理、画法几何及机械制图课程等。

上完了这两节的基础课以后，在一男一女两位老师的带领下，我们机械工程及自动化的三个班分别参观了北京建筑工程机械厂与北京现代汽车厂两个地方。

周三那天早上下起了瓢泼大雨，可到了北京现代以后，天就放晴了。在向导的带领下，我们观看了有关宣传片，听了关于展车的相关介绍，又参观了总装车间。给我留下深刻印象的就是总装车间。一千多米长的生产线，经过工人师傅准确而迅速的操作后，在OKLINE最后出来的就是成品车。

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1 机电一体化专业概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也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。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

伴随经济全球化，我国制造业成为国民经济的核心，而机电一体化成为制造业发展的“发动机”，机电一体化技术人才的需求量大幅度提高，该专业毕业后可以从事加工制造业，家电生产和售后服务，数控加工机床设备使用维护，物业自动化管理系统，机电产品设计、生产、改造、技术支持，以及机电一体化设备的安装、调试、维修、销售及管理，普通机床的数控化改装等，所以该专业学生就业前景良好。

2 加强机电一体化专业实习教学的措施

在当前竞争激烈的市场经济形式下，企业对员工综合职业素质的要求，尤其是对专业技能的要求不断提高。中等职业学校要主动适应这种要求，必须进一步强化实习教学管理，机电一体化专业的实习教学应切实解决好以下几个问题。

2.1 加强机电一体化专业实习教学的环节管理

⑴制定好实习教学计划。实习计划应根据实纲并结合现代企业对人才类型的需要合理安排制定。目前，机电一体化专业就业岗位的需求有两个方向：一是机电一体化设备制造与维修；二是机床数控技术应用。要按照不同的专业化方向，对主要基础实习作相应的调整。对于机电一体化设备制造与维修方向，基础实习教学的重点应放在机械方面，要加强钳工与电工电子实习训练，使学生达到中级钳工的操作水平；对于机床数控技术应用方向，应加强学生的车工实习及数控机床编程与操作实习，使学生达到中级车工的操作水平。

⑵丰富实习教学内容，编写适用的实习指导书。机电一体化专业教学实习包括掌握实习操作规程、基础知识实习教学、强化实习教学等阶段。目前，机电类实习教材尚不能与当前的实习教学需要相配套。因此，为加强实习教学内容的针对性，应组织教师编写具有本校机电一体化专业特色的实习指导书。各实习阶段要有明确的实习目的、任务、内容、方法和考核要求等。

⑶规范实习教学的过程。实习教学具有生产实践性强的特点，完全不同于专业课程的教学。实习教学不仅仅是将学生安排到实习工场，只说明一下实习课题、操作规程及要求就可以了，而是要按照教师讲解原理，教师演示过程，学生实践、教师巡回指导的实习教学程序要求实施教学过程。特别是巡回指导，是实习教师发现问题、改进教学方法、发挥主导作用、实施因材施教、加强个别指导、提高实习教学效果的重要环节，规范实习教学过程对于提高学生专业技能训练水平的，提高教师实习教学质量至关重要。

⑷严格实习考核要求。实习考核是检验实习教学效果、了解学生技能水平的最好办法。在考核过程中，要使大部分学生能够通过自身的不断努力一步步地达到考核要求，增进学生学习的自信心和积极性。对于极少数在规定实习课时内不能达到考核要求的学生，实习教师要适当安排其他时间给予个别辅导，使其达到实习教学目标的要求。实习考核要求应与劳动部门的职业技能等级考核标准接轨，达到中级工职业技能水平。

2.2 加强机电一体化专业实习指导教师队伍建设

学生技能水平的提高以及能否通过技能等级考试并顺利毕业工作，实习指导教师起着非常重要的作用。职业学校要加强实习指导教师队伍的建设，建立一支高质量的“双师型”实习指导教师队伍。目前，一些职业学校机电一体化专业实习教师存在专业技能水平不高、实习教学组织能力欠缺的现象。我们学校十分重视机电一体化专业实习指导教师的队伍建设，实习指导教师的“双师型”建设早已实现，并且学校一直在鼓励教师向工程系列发展，更多接触当今社会中先进的技术与设备，丰富教学内容，同时进一步提高自己的技能水平，培养出社会最需要的技术人才。

2.3 加强实习基地建设

实习设施、设备是实习教学的物质基础和前提条件。要提高机电一体化专业毕业生的职业技能水平，必须切实建设好校内外的实习基地。我校每年都投入上百万元来引进先进的设备以满足实习教学的需求，逐步完善实习教学的硬件条件。并且学校还始终保持与现代企业的密切联系，以满足学生毕业前顶岗实习的需要，使学生在企业实习中能够接触到先进的生产设备，学到先进的生产工艺和加工方法，拓宽视野，并且能学以致用，将所掌握的专业知识和操作技能应用于生产实践中。同时学校在与企业的交往过程中，还可以了解现代企业对员工综合素质的要求、征求企业对学校办学的建议，以便对教育教学的方方面面进行改革与调整。

[参考文献]

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中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

进入20世纪60年代以来，微电子技术、信息技术、自动化技术得到了迅猛发展，以信息技术为中心，极大地提高劳动生产率和工作效率为重要目标。测量与控制技术、计算机技术和通信技术，三者结合在一起，构成完整的信息系统。在这种新技术革命的影响和冲击下，机电业发生了深刻的变化。机电一体化的共性关键技术是；精密机械技术、伺服传动技术、传感检测技术、信息处理技术、白动控制技术以及系统总体技术。但是区分机电一体化或非机电一体化的机械系统，其核心是计算机控制的伺服控制系统，其他的都是与此匹配的重要部分现有机械产品的电子化必须采用系统科学的观点和综合集成的技巧，使机械、电子设备和软件之间相互适应和匹配，发挥各自的优势，才能促进工业产品和消费产品向自动化方向发展。

1 机械机电一体化技术及其应用

机电一体化系统的形式多种多样，其功能也各不相同。一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、动力单元、传感检测单元、执行单元、驱动单元、控制及信息处理单元。随着机电一体化产品技术性能、水平和功能的提高，机械本体需在机械结构、材料、加工工艺以及几何尺寸等方面都应适应产品高效、多功能、可靠、节能、小型、轻量、美观等要求。动力单元动力单元的功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。机电一体化的显著特征之一是用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出。与一般的同类型机械装置相比，机电一体化系统中的机械部分精度要求更高，结构更简单，功能更强大，性能更优越，同时还要有更好的可靠性、维护性和更新颖的结构。零部件要求模块化、标准化、规格化，还有许多新的课题要加以研究和运用，如对结构进行优化设计，采用新型复合材料以使机械系统既减轻重量、缩小体积，同时又不降低机械的静、动刚度，采用高精度导轨、精密滚珠丝杠、高精度主轴轴承和高精度齿轮等，以提高关键零部件的精度和可靠性；开发新型复合材料以提高刀具、磨具的质量；通过零部件的模块化和标准化设计，提高其互换性和维护性等。因此机械技术的出发点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其他高新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上以及功能上的变革。

2 信息处理与自动控制技术及其应用

机电一体化系统中主要采用丁业控制机(包括可编程控制器，单、多回路调节器，单片微控制器，总线式丁业控制机，分布式计算机测控系统)进行信息处理。计算机应用及信息处理技术已成为促进机电一体化技术发展和变革的最重要因素。随着社会和经济发展，对信息交流的需求越来越大，这就需要信息传输，即通信技术，围绕如何提高传输速度、减少误码率等进行的。为了共享资源、提供分布式功能和集中管理，可通过通信设备和线路，将不同地理位置具有独立处理功能的多个计算机连接起来，运用功能完善的网络软件按照网络协议进行数据通信，组成计算机网络系统。计算机技术、通信技术和计算机网络技术的发展为信息处理技术提供了技术保障。

控制与信息处理单元像是对其他要素和它们之间的连接进行有机的统一控制一样，其功能是将来自传感器的信息和各种命令进行集中处理，根据处理结果，按照一定的规则发出相应的控制信号，控制各要素或子系统连接成为一个有机整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，并达到预期的性能，从而形成机电一体化的系统工程。各子系统之间必须通过控制信息进行联系才能协调统一的运动，进行有规则地物质和能量的交换和转移。因此，控制与信息处理单元是机电一体化系统的核心单元，一般由计算机、可编程控制器、数控装置以及各种逻辑电路等组成。信息处理技术包括信息的交换、存取、运算、判断和决策。自动控制技术包括高精度位置控制、速度控制、自适应控制、自校正等技术。自动控制就是依据自动控制原理对具体控制装置或系统在设计之后进行系统仿真，现场调试，最后使研制的系统可靠地投入运行，尤其是计算机技术高速发展，使得自动控制技术与计算机技术的结合越趋密切，因此自动控制技术是机电一体化技术中十分重要的关键技术。

3 伺服驱动技术及其发展

电动机伺服驱动方式在数控系统中的运用非常广泛，交直流伺服电动机驱动主要用在闭环伺服数控系统中。由于变频技术的进步，交流伺服电动机驱动技术取得突破性进展，为机电一体化系统提供了高质量的伺服驱动单元，极大地促进了机电一体化技术的发展。步进电动机驱动主要用在开环伺服数控系统中。对机电一体化系统的动态性能、控制质量和功能来说，伺服驱动技术具有决定性的作用。液压伺服系统(如液压马达、脉冲液压缸等)具有工作稳定、响应速度快、输出力矩大等特点，特别是在低速运行时其性能更突出，但液压系统需要增加液压泵等动力源，设备复杂、体积大、维修难及污染环境；而电气伺服系统(如步进电动机、直流伺服电动机等)具有控制灵活、费用较小、可靠性高等优点，但低速时输出力矩不够大。由于近年来变频技术的进步，交流伺服驱动技术取得突破性进展，为机电一体化系统提供了高质量的伺服驱动单元，极大地促进了机电一体化技术的发展。

4 结论与展望

机电一体化技术需要很多部门、产业的配合和支持，才能取得满意的结果。我们不仅要对机电一体化的各项相关技术进行全面深入的了解，还要能从系统工程的概念人手，通过系统总体设计来使各个相关技术形成有机的结合，并且要注意研究和解决技术融合过程中所产生的新问题，只有这样才能满足机电一体化高速发展的需要。机电一体化概论都很好，如果整个系统不能很好地协调，则它仍然不可能可靠地正常运行。随着科技的进步和社会经济的发展，机电一体化技术正在不断地深人到各个领域，并且迅猛地向前推进，特别是制造工业对机电一体化技术提出了许多新的更高的要求。机电一体化的发展趋势应为：在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展；在功能上向小型化、轻型化、多功能方向发展；在层次上向系统化、复合集成化的方向发展。

参考文献

[1] 谢佳. 略论机电一体化技术的发展[J]. 机电信息, 2011,(06) .

[2] 李晶. 机电一体化技术应用之我见[J]. 价值工程, 2011,(03) .

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中图分类号：TH-39 文献标识码：A

机电一体化也就是所谓的机械电子学,这是一门新兴的边缘综合科学,包括机械技术、信息技术、计算机技术以及微电子技术等等结合[1]。通过微电子技术应用,能够把微电子技术引进到相关的动力功能、机械主功能、控制功能等方面,在软件方面能够使得机械装置与电子装置相互进行有机结合而形成有效的系统。本世纪的70年代中期,越来越多人们在工程机械领域上应用机电一体化技术,使得工程机械的面貌得以大幅度改善,满足在工程领域省能化、智能化和自动化。

1.机电一体化的发展趋势

1.1 高智能化

高智能化是机电一体化技术和传统机械自动化技术的主要不同之处。它是在控制理论的基础之上结合了心理学、生理学、计算机科学等多种学科知识的思想和方法，通过对人类的智能进行模拟，对人和机器的接口进行分析和推理，最终以机器来取代人的劳动，从而达到最高的控制目标。

1.2 微型化趋势

微型机电一体化，是机电一体化发展的必然趋势，将一体化产品向体积小、耗能小、运动灵活的方向发展。现在的机电一体化产品都向着不超过 1 立方厘米的体积来发展，甚至是微米、纳米。

1.3 网络化趋势

计算机网络的普及，各种应用网络的远程控制盒监控技术的迅速发展和在工程机械中的使用，这使得机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。

1.4 个性化趋势

在信息时代，机电一体化产品在生产模式和结构以及观念都发生改变，使得机电一体化呈现个性化的发展趋势。现代的机电一体化呈现智能制造、模拟制造、敏捷制造等个性化的特点。

1.5 绿色化趋势

机电一体化的产品在向绿色化的发展趋势前进，只要是在机电一体化的使用时不污染生态环境，产品报废后能够进行回收利用，减少资源的浪费和对生态环境的影响，实习绿色化的机电一体化，是适应社会未来发展的一大特点。总之，机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值，对机电一体化专业人才的需求也是社会发展的必然趋势。将机电一体化应用到工程机械上就是最终的目的。

2 工程机械中机电一体化技术的应用

2 . 1 机电一体化和工程机械的关系

思考对于较传统工程机械来说,在现阶段,通过利用机电一体化技术,能够使得各种性能方面都得以明显改善,比如操作舒适性能够得以有效提高;机械能耗能有效大幅度降低,明显提高机械功效。可靠性不断提高;不断提高相应的作业精度和作业效率。

2 . 2 机电一体化对工程机械功能的改进探讨

在现代工程机械领域中,高性能的要求表现无所不在:第一,需要较高的机械功效且较小的能耗;第二,系统一般具有监视运行状态的功能,以及故障自诊和自动报警功能;第三,应具有较高的技术性价比;第四,较低的使用成本;第五,越来越高的自动化程度及精度;第六,具有较长的使用寿命,较为简单且安全的操作。下面对于现代工程机械的电子控制相关内容进行分析。

2.2.1 控制柴油机

要想进一步深入发展柴油机技术,应该要解决发动机排放质量与最低油耗间的矛盾。在电子技术发展十分迅速的今天,采用电子节能液压泵系统能够有效减小能耗,还能自动控制冷风扇的转速随温度的变化,这样的条件下,电子控制自动变速,还包括根据负荷条件自动调节柴油机油门等内容都能得以实现,能够使得在各种变工况下的柴油机,在满足经济指标和排放指标的最佳喷油时间的同时,能够实现净化排气、节约能源、提高效率。

2.2.2 降低能耗,提高生产率

在现代工程机械的发展中提高能量利用率显得十分必要,这是因为传统工程机械的燃料能量利用率非常低,往往只有20%左右。通过在日本小松公司生产的新型挖掘机上应用新型节能控制器(OLLS系统),具有比较好的节能效果,相比可节省能源23%。该系统能有效地利用发动机功率,满足发动机转矩和泵吸收转矩能保持在最佳配合状态,通过动作迅速的作业机构而实现生产率的大大提高。

2.2.3 保证成品的作业精度

通过在某些工程机械设备上引入电子控制系统,能够满足系统对于称量精确且过程自动化的要求,同时还能使得劳动强度的以降低,工作效率不断提高,使得人工称量的误差尽可能减少,从而使得拌合成品的作业精度有所保证。比如,对于沥青、混凝土拌合机械设备来说,其计量功能都基本实现自动化,微机控制技术在电子计量系统中被广泛采用。

2.2.4 作业过程的自动化或半自动化

为了尽可能的提高工程机械的运作质量和效率,通过采用自动化或半自动化控制方式,一方面能够使得操作者的劳动强度有所降低,另外一方面也能保证作业精度也不会受到操作人员的技术和生产经验的影响。

2.2.5 电子监控、自动报警及故障自诊

为了进一步保证作业人员和机械设备的安全,避免机件或设备事损坏故的发生,应该监控工程机械的发动机、传动系统和液压系统等的运行状态,这是通过电子监控和故障诊断专家系统设置各种类型的传感器得以实现。在在故障发生之前预先发现问题更有助于问题的解决。

2.2.6 提高安全性

微机控制的力矩限制器在一些国外的塔式起重机和轮式起重机应用,这一般是为了提高作业安全性,防止翻车和断臂事故,当出现超负荷问题的情况,应该立即报警。另外,通过无线遥控装置的许多井下挖掘机能够实现无人驾驶的特点,这对于在有放射性物质污染地区和高温或水下等危险地点上进行作业就尤为必要。

2.3其他应用

现在一些电子控制的自动化变速器在推土机、装载机等工程机械上的使用，能够根据实际的施工要求来改变传动系统的传动化，这不仅能够提高工作的效率，一定程度上还提高了燃料的经济性，简化了人工的操作过程，降低了劳动的强度。比如在推土机、装载机上面加上电子控制的自动变速器，它就能根据负荷的变化情况来自动改变传动系统的传动比，这不仅仅提高了发动机的工作效率，同时也提高了燃油的经济性，而且也降低了工作难度，减轻了劳动强度。总结机电一体化在工程机械中的应用发展是当前机械工业发展必然的趋势，也是振兴和发展机械工业的必经之路。

3 工程机械中机电一体化技术的展望

3.1 计算机与信息处理技术

计算机是实现信息处理的主体,信息处理技术包括范围应用比较广,主要包括信息的输入、识别、运算、变换、存储及输出等等方面。计算机技术范围涉及到网络与通信技术、硬件和软件技术、数据库技术等等方面。要想工程机械机电一体化技术发展不断进步,应该大力发展计算机应用及信息处理技术。

3.2 电子控制理论

工程机械现代化的重要标志就是以微电子为核心的高新技术,通过其应用和推广,在相关控制理论指导下,能够满足系统智能化设计的要求,完成相关的设计后的系统仿真等等。

3.3 传感器技术

目前,传感器技术在现代工程机械上应用较为广泛,比如,发动机可以通过机油压力传感器、冷却水温度传感器等来进行发动机的运转状态的检测和控制;沥青摊铺机上的传感器能够实现摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变的特点,还能满足摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技术的迅猛发展的今天,精度要求越来越高,可靠性和稳定性也能不断提高,越来越广的采集信息范围也超着集成、多功能化和智能化方向发展,所以,未来在工程机械上将应用越来越多种类的传感器。

4.结语

从以上分析可以看出,工程机械机电一体化技术已经应用较为广泛,但是随着工程技术不断发展,工程机械机电一体化还会向着更高的阶段升级和发展,朝着机、电、光、磁的综合应用发展。

参考文献

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中图分类号TM 92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）95-00157-02

1 概述

机电一体化也叫机械电子学，它是机械技术、微电子技术、计算机技术及信息技术相互影响、渗透与结合而形成的一门新兴的边缘学科[1]。机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

机电一体化技术首先在汽车上应用，70年代中期开始人们将机电一体化技术推广到工程机械上，从根本上改变了工程机械的面貌，实现省能化、自动化、智能化。据调查，现阶段国内外许多高性能工程机械普遍应用电子控制系统，该系统以微机或微处理器为核心并且已经成为必不可少的一部分，现在衡量某种工程机械性能的高低是看其机电一体化水平的应用程度。

2 工程机械中机电一体化技术的应用

2.1 机电一体化和工程机械的关系

现阶段工程机械较传统工程机械来说各种性能都得到了显著改善，如操作舒适性提高；机械功率高且能耗小；可靠性提高；作业精度及作业效率提高等。工程机械各种性能的提高正是因为将机电一体化技术引入到工程机械中，使得机械、液压技术和电子控制技术有机结合。目前现代工程机械的许多领域都应用了电子技术，表现为应用电子控制装置（系统），这种装置（系统）以微机或微处理器为核心，诸如工程机械的状态监控与故障自诊，拌和设备称重计量过程的自动控制等。随着科学技术的不断发展，功能越来越先进、结构越来越复杂的电子控制装置将广泛地应用于现代工程机械上。

2.2 机电一体化对工程机械功能的改进

现代工程施工通常要求工程机械具有较高的性能：1）具备运行状态的监视功能、自动报警及故障自诊功能；2）机械功效高且能耗小；3）技术性价比较高；4）自动化程度及精度越高越好；5）使用成本较低；6）操作安全、简单，使用寿命长。

下面对现代工程机械的电子（微机）控制系统实现的功能进行说明。

2.2.1 控制柴油机

发动机排放质量与最低油耗间的矛盾，给柴油机技术的深入发展和研究带来了很大的困难。随着电子技术的发展，冷风扇的转速随温度的变化自动控制、电子节能液压泵系统减小能耗、根据负荷条件自动调节柴油机油门、电子控制自动变速等装置的应用，使柴油机在各种变工况下自动选择能同时满足经济指标和排放指标的最佳喷油定时，充分实现节约能源、净化排气、提高效率的目的。

2.2.2 保证成品的作业精度

电子控制系统应用到工程机械设备上，不光使称量精确且过程自动化，同时避免了人工测量误差较大的弱点，提高成品的作业精度。如混凝土搅拌站的计量过程大多都实现了自动化，这种电子计量系统广泛采用微机控制。推土机上采用激光导向和电液伺服控制技术，自动控制铲刀的切土深度，减少了推土机往返作业的遍数和行程，提高了作业精度和作业效率，降低了施工成本，同时也减轻了操作人员的劳动强度。

2.2.3 降低能耗，提高生产率

传统工程机械的燃料能量利用率仅为20%左右，非常低，所以提高能量利用率在现代工程机械的发展中势在必行。新型节能控制器（OLLS系统）应用于日本小松公司生产的新型挖掘机上后，燃料可节省23%，节能效果良好，因为该系统能使发动机转矩和泵吸收转矩经常保持在最佳配合状态，可有效地利用发动机功率，使作业机构动作迅速，大大提高了生产率。同时在使用质量差的燃料造成发动机功率下降的情况下，由于微机控制系统能自动调节油泵吸收转矩，不会出现以往发动机冒黑烟或停车的现象。

2.2.4 电子监控、自动报警及故障自诊

电子监控和故障诊断专家系统设置各种类型的传感器，监控工程机械的发动机、传动系统和液压系统等的运行状态，在故障发生之前预先发现问题，从而避免损坏机件事故的发生，保证作业人员安全。同时能动报警并准确地判断故障发生的位置，提供处理方法，降低设备维修成本，降低设备故障率及停机台次，保证设备安全、稳定及长周期运行。如日本三菱Ms160O型矿用液压挖掘机、美国卡特皮勒公司生产的936型装载机等都备有电子监控报警系统。

2.2.5 作业过程的自动化或半自动化

采用自动化或半自动化控制方式在提高生产率的同时降低了操作者的劳动强度，作业精度也不会受到操作人员的技术和生产经验的影响，达到提高工程机械的运作效率和质量的目的。

例如，日本和欧美各国研制的新型挖掘机可实现作业模式自动化，工作装置—铲斗的形状与运动轨迹可由操作人员预先在在自动化的挖掘轨迹控制板上设定，完成后各种传感器将信号将传输到微机控制系统，动臂、斗杆和铲刀受到微机系统的控制而按预设定动作，完成各种特定形状和断面沟槽和斜面等，从而减少操作人员因经验不足产生的误差或事故的发生。

2.2.6 提高安全性

为了防止了翻车和断臂事故，提高作业安全性，国外塔式起重机和轮式起重机大多装有微机控制的力矩限制器，一旦超负荷立即发出警报。此外，国外的许多井下挖掘机采用无线电遥控装置，实现无人驾驶，使工程机械在有放射性物质污染地区和高温或水下等危险地点上进行作业。

3 工程机械中机电一体化技术的展望

目前，国内工程机械机电一体化技术的发展远落后于日本和欧美等国，根本原因是没有得到足够的重视，未来应该加大工程机械机电一体化技术的研究和应用力度。今后，机电一体化技术的发展趋势如下。

3.1电子控制理论

随着以微电子为核心的高新技术推动了自动控制技术在工程机械上应用和推广，成为工程机械现代化的重要标志。在控制理论的指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真等。自动控制技术可应用于工程机械作业的控制和操纵，比如摊铺机应用基于CAN总线的工程检测系统，实现自动找平、行驶速度和车辆转速控制。目前，最优控制方法和自适度、模糊控制方法被国内外工程机械行业广泛采用。

3.2计算机与信息处理技术

信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术，实现信息处理的主要是计算机。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络与通信技术、数据库技术等。计算机应用及信息处理技术成为促进工程机械机电一体化技术发展最活跃的因素。信息处理技术方面尚需研究开发的课题有：人机接口装置信息的智能化、可编程控制器的标准化等。

3.3传感器技术

目前，现代工程机械上传感器得到广泛应用，发动机应用冷却水温度传感器、机油压力传感器等来检测和控制发动机的运转状态；沥青摊铺机上角位移、倾角等传感器的应用使摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变，摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面。随着传感器技术的迅猛发展，可靠性与稳定性不断提高，精度越来越高，采集信息的范围越来越广，并将向集成、多功能化和智能化方向发展，未来越来越多种类的传感器将应用到工程机械上。

4 加快我国工程机械机电一体化技术发展面临的问题和应对措施

4.1 面临的问题

目前，我国工程机械行业总体水平不高，远远落后于日本和欧美等国，存在的主要问题有：服务面太窄，产品结构不适应现代化建设的需要；具有核心竞争力的产品少；发动机、液压系统和传动系统等基础零件质量一直不过关等。

4.2 应对措施

针对上述我国工程机械行业目前存在的主要问题，应从以下几方面展开工作：1）重视科研技术开发工作，加大科研经费的投入，同时要全面规划，实现多层次发展，循序渐进，从完善普通低成本的数显装置，电子化仪表做起，逐步实现设备的半自动化，如带有一定职能的工程机械专业系统，到最后实现机械与电子深度结合的产品与系统，如工程机械智能机器人，计算机辅助管理系统等；2）振兴工程机械行业发展，把立足点放在提升基础技术和基础部件水平方面来。应采取国内突破，引进和消化国外技术，以及国内产品与国外产品配套各种模式并存的方针；3）改变科技人员的知识结构，要在人的知识结构上体现“一体化”。 我国工程机械科技人员的知识结构不合理，在培养过程中，要做必要的调整和改革，让其学习有关新技术成果方面的知识，学习有关控制论、计算机等方面的基础知识，适应新技术的发展要求。

5 结论

综上所述，工程机械机电一体化技术已进入实用化阶段，今后将继续向着更高的阶段发展。工程施工中工程机械的使用过程中，遵循设备使用和管理“以人为本”的原则，要想更好地融入科技含量越来越浓厚的现代工程施工中，维修和管理人员尽快了解和掌握机电一体化技术是基础和前提。

参考文献

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经过这三周的生产实习，让我对学习与实践的有效结合这句话有了深刻的认识和理解。学校把生产实习作为一个重要的学习环节，其目的在于通过此次实习使我们获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面;同时生产实习又是锻炼和培养学生能力及素质的重要渠道，培养学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能;体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。

二实习日程

8月21日实习动员大会;

x月22日自主实习进行市场调查;

x月23日参观呼市大召寺;

x月25日参观呼市卷烟厂;

x月28日—x月6日参观内蒙古北方重工业集团;

x月7日参观阿特拉斯工程机械有限公司。

三实习内容

在市场调查实习时，我们小组选择的调查地点是民族家电城，调查的产品是电冰箱，针对它的造型，色彩，功能三个方面进行调查。

造型上电冰箱市场现大量存在着双开门式，三开门式，拉开展开式，中间抽拉式等，而以前比较常见的单开门式也都在原有的基础上有所改变。以前简单的开门式，上下各为冷冻和冷藏的冰箱基本上很少，被越来越多的新样式所代替。

色彩上打破了传统的白色，银色大大的加入了一些艳丽，柔和，时尚的色彩如：铝色，绿色，深蓝色，双灰色，酒红色，宝石蓝，拉丝银，极地白，博士红等。这样多的颜色可搭配家居的不同种类，满足人们的需求。

功能上的改变是最大的，其中有几个功能的改进我比较赞同。如：电冰箱的设计上融合了饮水机和智能制冰器的功能并加以改进，人们可以在冰箱上接水，冰水，或者冰块，这个功能就节省了饮水机，制冰器，而且快捷，方便，节省能源;报警装置，人们经常抱怨冰箱门有时候关不严实，导致了冰箱内有的食物就会变坏，报警装置就是针对这种现象设计的，当你忘记关门或者门没有关严实的时候就会发出警鸣，声音逐渐增大，直至门关严实，其中及其类似的有一款冰箱设计的是童锁功能室针对儿童在使用电冰箱时遇到这种情况或者是禁止让孩子使用电冰箱;led数码智能显示与调节，在温度湿度的调节上可以智能化控制，根据不同的事物的不同的温度营养要求，协调空气，温度，湿度，达到食物的营养化保鲜。还有一些其它的功能也是比较可行的：触摸式显示，超静音设计，清新风扇，翻转制冰盒，新概念自动吧台，速冻功能，假日自控等功能。

我们参观了呼市大召寺和大召寺周围的景观，为了了解宗教信仰以及民族文化对设计的影响。大召寺蒙语称“依克召”，意为大庙。汉名原为弘慈寺，后改名无量寺，始建于明万历七年(1579年)，位于xx市旧城西南部。它是xx市15座大喇嘛寺院中建立最早、地位最高、影响最大的召庙。达-赖三世曾为寺中银佛“开光”。清太宗皇太极曾经在此下榻。大昭有三绝：银佛，龙雕，壁画。

在大召寺外有一条塞上老街，这条街上汇集了琳琅满目的古董，精美的瓷器，古老的马车，皇帝的座椅，蒙古骑士的装束，马鞍，古代挂图等，这里的一切让我感觉身处古代，但从座椅，马鞍上面看古代的设计，足以见他们已经对色彩的搭配和人性化的考虑;在寺内我不仅欣赏了美丽的自然建筑景观，同时也被它的人文景观所震撼。一种文化的内涵，一种信仰的力量，一种自然的执著，他们和我们一样，追求理想，拥有信念。

在寺中的参观中我发现了许多新鲜的知识，开拓了我的视野，增长了见识，改变了以前对寺院的一种认识，同时我也觉得它们寺中的一些设计甚至是很完美的，“人的因素”在这里考虑的十分周全，宗教文化和民族习惯对这里的设计冲击也是十分大的，我想这就是我以后设计之中要着重考虑的，当然无论以后的学习还是工作，我要学习他们的一种精神，一种信念。

在呼市卷烟厂的参观实习时，我主要参观了香烟的全自动化制作流程。在这里我明白了什么叫做效率，什么叫做工作经验，在卷烟厂偌大的车间就只有仅仅几个工人在有条不紊的进行生产操作，尽管我们平常的理论学习的十分深刻，但只在这里还是什么也不懂，我认为我们平常就应该把理论和实习紧紧地联系在一起。烟的制作过程十分复杂，但是他们严把质量关，毫不疏忽，室内的烟草味十分大，但是他们还能一丝不苟的进行工作，我想我们学生也应该学习他们在恶劣的条件依然这样认真地精神，也应该在今天的实习中有所启发，给自己定位，学一份本领，将来可以胜任一份工作。

通过在内蒙古北方重工业集团的实习，我们比较全面地了解机械加工及相关典型零件的生产技术过程。初步了解典型的机电一体化产品和设备的生产过程、培养我们收集资料的能力及提高分析问题的能力，使我们更好地学习、掌握机械工程专业知识

内蒙古北方重工集团始建于1954年，为国家特大型企业。集团现有总资产40多亿元，占地面积297.7平方公里;各类设备9300多套，员工近2万人，其中专业技术人员4600多人。具有特种钢冶炼、铸锻造、热处理、表面处理、机械加工、电气、液压、仪表制造和总装调试等多种生产工艺门类、综合加工能力强大;产品科研和计量检测手段完备;拥有自治区级技术中心;拥有多项产品专利和专有技术;先后荣获国家科技进步特等奖、国际质量奖、全国环保先进企业等100多个荣誉称号;通过了is9000质量体系认证，是国家级“守合同重信用”单位。面对新的历史发展机遇，北方重工依托军工技术的强大平台，实现民品以特种钢及深加工产品，非公路矿用车、专用车、铁路产品、装备机械为核心业务的跨跃式发展。

2017机械认识实习报告模板【二】

经过了一年的学习，我们，特指我，对我所学的专业即机械工程及自动化还是认识不是很够，可能老师考虑到我们这些学生的潜在问题，就给我们安排了一个专业认识的实习周。我们要通过这几天的实习对机械工程有一个直观上的认识(通过之前的理论课专业概论课，我们已经对机械工程有了一个大体的认识)。在进入工厂之前，老师给我们上了两节基础知识课，让我们了解什么是机械工程及自动化，机械工程及自动化应该学些什么。

由于微电子高新技术的迅速发展，使工业自动化的程度大幅度提高。新的机电设备和产品将机械、电子、计算机和自动控制技术有机地结合在一起，形成了所谓的机电一体化技术，大幅度地提高产品的性能、质量和可靠性;提高制造技术水平，实现生产方式向柔性方向发展;增强企业的应变能力;节约能源和材料消耗，降低成本，提高劳动生产率。机电一体化已是当今世界及未来机械工业技术和产品发展的主 要趋向，也是我国机械工业发展的必由之路。然而，我国现有的机械专业人员的知识结构与当今机械工业的发展极不相称。

学机械专业的，对电子、自动控制技术懂得较少;学电子专业的，对机械专业知识掌握的也不多，不能将机械与电子进行有机的结合。此外，由于近二十年科学技术的迅猛发展，多数机械专业人员知识老化，对新知识、新技术了解甚少，难以从事机电一体化产品的设计与开发。因此，除现有机械专业人员需知识更新，解决机电一体化人才短缺的部分问题外，急需大批量培养这类人才,老师还说，目前工程机械的发展已经达到了顶峰，设备可以完成人们所想到的任何工件，大型设备的专业化也在逐步加强，国内外的工程机械设备的差距也在逐渐减小，工程机械有小型化、家用化的趋势

所谓机电一体化，就是机械与电工合二为一。日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，当时他们取名为“Mechatronics”，即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)(Opto-mechatronics)方向发展，应用范围愈来愈广。