機電一體化設計精選(九篇)
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第1篇：機電一體化設計范文
中圖分類號：U415.521
1. 壓路機機電一體化設計的國內外概述
1.1國外壓路機機電一體化技術的發展
國外很多公司的自動壓實控制系統的新型智能可變振幅的Variomatic振動壓路機是用兩個相對旋轉的偏心軸來振動壓實輪，雙軸布置使輪子振動力的大小和方向隨著被壓物料上振動加速度的變化而相應的變化，用液壓系統來調整兩軸之間的角度，通過電子控制的方式自動地完成從垂直到水平方向的無級變化，用裝在輪上的加速度表來不間斷的顯示物料硬度隨壓實進程的變化。把通過加速度表獲得的數據輸送到壓路機上的計算機里，并保存到軟、硬盤中，計算機把這些數據與預先設置在計算機內的參數進行比較。當反饋達到預定值時計算機發出指令，通過調整兩根軸的相對角度來調整振動方向和有效振幅，這樣可以對壓實力進行優化，既減輕司機操作的工作量又改善壓實均勻度。
1.2國內壓路機機電一體化技術的發展現狀
國內壓路機廠家在機電自動調整方面取得了一定的成績，如湖南江麓機械廠研制的W1102DZ振動壓路機配備自動駕駛作業系統，很多壓路機也配置了聲光報警系統。雖然對關鍵參數實施了時時監控，并且控制方式獨特、自成體系，安裝與維護簡單直觀，抗外界干擾能力強，但由于線束復雜，各功能單元之間的父子控制難以實現，傳感器資源利用率不高。
2.智能壓路機發動機及其工作原理
電子智能（ EDI） 發動機主要以尖端的電子技術為特征， 其卓越機械特性表現在燃油輸送特性、發動機管理功能和診斷等方面。作為高度集成化的系統與其它系統（ 如變速箱和冷卻系統） 相互作用， 先進的電子系統提供了不受發動機轉速影響的更大的燃油噴射率、燃油正時控制和更高的噴射壓力， 同時還提高產品的性價比和環保性。電子智能發動機的核心單元是一個裝在發動機上的ECM， 這個是基于微處理器為的控制系統， 它的作用是利用自能發動機上的傳感器控制發動機的運行狀態及監控發動機主要輸入輸出參數： 還用智能發動機轉速、凸輪軸位置、吸管壓力、油溫、油壓、致冷劑溫度等參數。因此， 智能控制系統監控著發動機的主要工作特性并存儲了相關信息， 檢修時，通過一臺工業標準診斷儀，工作人員就可以查看發動機的歷史工作性能的， 進而對機器實施故障分析， 實現快速低成本的維修。根據ECM 電子控制模板就可以準確計算燃油噴射壓力、噴射速度和噴射時間， 然后通過液壓控制的電子系統控制噴射系統HEUI 進行動作。
3.液壓控制系統的設計
該液壓控制系統是由變量泵、安全閥、壓差傳感器及其電器控制部分組成。用壓差傳感器來檢測負載壓力， 用泵、閥控制器發出控制指令， 按照負載的大小調節液壓泵的排量， 使泵輸出壓力比工作負載壓力高出一不大的恒定值， 這樣是保證液壓泵輸出功率與負載相適應， 提高效率。
2. 1 振動系統的雙頻雙幅調節
液壓控制系統的振動泵是由兩個電磁閥控制的， 其中，每個電磁閥對應控制一個高壓油流方向， 這兩個電閥循環交替通電、斷電， 就能可改變高壓油流的方向。通過控制定量馬達的正反轉使振動軸上大小偏心塊相分別實現疊加和疊減， 疊加時泵的液壓油的排量小， 即出現高幅低頻； 疊減時泵的液壓油排量大， 即出現低幅高頻。
2. 2 對協調行走馬達進行功率分配。
該壓路機的行走系統由一個行走泵、三個行走馬達組成， 通過負荷傳感系統和速度傳感器完成對行走馬達的功率分配。為了擺脫前輪打滑的現象， 就在前輪設置一個小排量馬達，這樣， 馬達的扭矩只能發揮最大排量時的一半； 后輪兩馬達設置大排量， 其要發揮最大排量輸出扭矩驅動壓路機。同理，為了擺脫后輪打滑的狀況，后輪馬達設置小排量， 前輪馬達設置為大排量。利用電子控制程序的柔性結合電液伺服技術，最終實現液壓泵效率的合理分配。
2. 3 液壓控制系統中位軟啟動功能
該壓路機具有一套光電信號傳感模塊， 發動的機啟動是靠行走手柄放在中位來實現的，。這套保護裝置是防止壓路機帶載啟動造成對電機的沖擊。
2. 4 壓路機的自動滑轉控制系統
為滿足大型工程施工的實際需求（ 要求爬坡能力超過50%） ， 壓路機的自動滑轉控制系統在無滑轉軸和剎車閘的作用下避免單輪快速滑轉， 并通過傳感器檢測振動輪和橡膠驅動輪之間的滑轉， 通過調整液壓驅動系統液壓流量使牽引性能達到最佳狀態， 防止振動滾輪和橡膠驅動滾輪同時滑轉， 避免機器停頓或下陷。
2. 5 液壓控制系統污染檢測和主動維護功能
利用液壓系統對傳感器測出的各種信號進行處理， 用成熟的模糊邏輯原理進行合理的推理與分析，在有多個因素導致故障的情況下， 采用思維模擬技術， 確定故障誘發的因素。因為故障的復雜多樣性， 利用BP 神經網絡處理診斷信號。 為了設計和諧的人機對話界面， 在設計時采用大量圖像分析、液晶顯示識別系統來輔助。、
4.目前最迫切的工作
推廣與應用機電一體化技術首先改變傳統的設計觀念，一味的強調低成本競爭會把企業帶人死胡同。當然機械產品元件越少其可靠性會越高，但是這種可以犧牲產品多功能換來產品靠性喪失的開發不值得借鑒。國外公司正是看到了故障的存在性，才借助機電液一體化技術來減少故障、迅速發現并解決故障，也正是因為電子元件質優價廉，才使這項技術的廣泛應用得到延伸與發展。
再者，要合理利用該技術則離不開同行的之間的合作、引進、吸收和開發。例如英格索蘭、卡特彼勒兩家公司合作，選用瑞土專業電子儀器公司開發的計算機軟件和控制系統，作為連續壓實控制的壓實數據系統（CDS）以及處理CCC的PC軟件程序。把這些壓路機制造公司沒有能力開發的技術要用有限的資金去引進，在學習、消化和吸收之與國內其它公司聯合進行技術開發，利益共享。
小結
在科技高速發展和用戶需求日趨主題化、個性化和多樣化的時代背景下，產品技術含量的高低和功能的多樣性與企業的利潤和生存的聯系越來越密切。跨國公司為了適應市場降低成本，實施制造本地化及采購全球化戰略，促使制造業競爭越來越激烈。本文正是通過對壓路機機電一體化設計的研究，來找到提高機械產品的智能化水平，占領市場，讓用戶滿意的有效途徑。
參考文獻
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第2篇：機電一體化設計范文
機電一體化技術這門課程是機電一體化專業的必修課程。課程除了正常的實驗環節之外，需要進行機電一體化設計。以往的做法是布置課題后，由學生進行機電結合設備的參數設計和CAD繪圖設計，并將設計內容熟練掌握。通過答辯驗證學生的課程設計結果。在建立仿真實驗室后，在課程設計的內容上，增加了利用仿真軟件進行電機驅動電路設計，并進行仿真的環節。其做法是，教師布置并講解電機驅動的相關電路，學生根據驅動原理設計與機電一體化結構設計相配套的驅動電路，然后進行仿真。所設計的驅動電路，采用PROTEUS完成。按下S1、S2、S3鍵盤，電機分別完成正轉、反轉和停轉控制。學生在設計前，必須復習步進電機的驅動原理。就是步進電機是將單片機的電脈沖轉換成步距角進行旋轉運動的裝置。一個脈沖，步進電機轉一個步距角。而脈沖的頻率決定步進電機的轉動速度。步進電機的驅動脈沖是分時由脈沖分配器供給的。
2機電一體化仿真設計過程
學生設計好教師要求的軟件和電路圖后，必須使用PROTEUS程序調用KEILC51程序進行聯調。KEILC51可以根據PROTEUS程序的調試結果進行修改，直到兩軟件將PROTEUS所設計的硬件電路和KEILC51程序所代表的軟件程序完美地被結合到一起，并符合所要求的設計要求后，整個設計過程結束。學生要能夠完整地設計所要求的電路，并根據電路特點進行編程。所謂的電路特點的掌握，就是機電一體化設計中自動控制理論所需達到和掌握的知識。這些知識中，確定為核心與必須學生掌握的部分，包括步進電機轉向原理的掌握、步距角與電機脈沖數的關系、步進電機與直流伺服電機和交流伺服電機的控制特點上的區別與聯系、步進電機環形脈沖分配的順序和特點、C程序設計流程圖與編程語句中需要解決與注意的幾大問題等等。
第3篇：機電一體化設計范文
關鍵詞：機電一體化；機械系統；設計
中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：
引言：
隨著科技的發展,尤其是:電子技術、信息技術的發展,使得傳統的機械系統的設計受到了極大的沖擊。現在,越來越多的機電‘一體化產品在機械系統中發揮著重要的作用。面對信息時代沖擊,客觀要求工程技術人員改變傳統的設計思維理念,在傳統的機械系統設計的基礎上,結合電子技術、信息技術,設計出更多更好的機電一體化產品。
1.機電一體化機械系統的設計特點
傳統的機械系統和機電一體化機械系統的主要功能都是完成一系列的機械運動,但由于它們的組成不同,導致它們實現運動的方式也不同。傳統機械系統一般是由動力件、傳動件、執行件3部分加上電器、液壓和機械控制等部分組成,而機電一體化中的機械系統應該是“由計算機信息網絡協調與控制的,用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和(或)機電部件相互聯系的系統”。其核心是由計算機控制的,包括機、電、液、光、磁等技術的伺服系統。由此可見,機電一體化中的機械系統,已經成為機電一體化伺服系統中的一個重要組成部分,它不再僅僅是轉速和轉矩的變換器,還需使伺服電機和負載之間的轉速與轉矩得到匹配,也就是在滿足伺服系統高精度、高響應速度、良好穩定性的前提下,還應該具有較大的剛度、較高的可靠性和重量輕、體積小、壽命長等特點。
機電一體化機械系統設計與傳統的機械系統設計一樣有傳動設計和結構設計部分,只是由于機電一體化的特征決定了在機械系統設計過程中有它自身的特點,下面就從傳動設計和結構設計兩方面進行敘述。
1.1機械傳動設計的特點
機械傳動設計的任務是把動力機產生的機械能傳遞到執行機械上去,機電一體化系統中機械傳動系統的設計就是面向機電伺服系統的伺服機械傳動系統設計。根據機電有機結合的原則,機電一體化系統中采用了調速范圍大、可無級調速的控制電機,從而節省了大量用于進行變速和換向的齒輪、軸承和軸類零件,減少了產生誤差的環節,提高了傳動效率,因此使機械傳動設計也得到了很大的簡化,其機械傳動方式也由傳統的串聯或串并聯方式演變為并聯的傳動方式,即每一個機械運動都由單獨的控制電機、傳動機構和執行機構組成的子系統來完成,各個運動之間的傳動關系則由計算機來統一協調和控制。因此機電一體化機械傳動系統具有傳動鏈短、轉動慣量小、盡可能采用線性傳遞、無間隙傳遞等設計特點。
1.2機械結構設計的特點
機電一體化的機械結構仍屬于傳統機械技術的范疇,在滿足伺服系統對其穩、準、快要求的前提下,從整體上說應逐步向精密化、高速化、小型化和輕量化的方向發展。因此在進行結構設計時就應綜合考慮到各個零部件的制造、安裝精度,結構剛度,穩定性以及動作的靈敏性和易控性。對具體的零部件的設計提出了更高、更嚴的要求,例如:采用合理的截面形狀和尺寸、采用新材料和鋼板焊接結構來提高支承件的靜剛度;采用高傳動效率和無間隙的傳動裝置和元件,如滾動絲杠,消除間隙的齒輪副、齒輪齒條副、蝸輪蝸桿副來提高運動的靈敏性和定位的準確性;采用低摩擦系數的導軌提高運動的平穩性。近幾年在結構上也出現了并聯形式,如并聯機器人、并聯機床等,極大地簡化了機械結構,提高了產品的剛度重量比及精度。
2.機電一體化機械系統的設計思路
機電一體化的機械系統設計主要包括兩個環節:靜態設計和動態設計。
2.1 靜態設計
靜態設計是指依據系統的功能要求,通過研究制定出機械系統的初步設計方案。該方案只是一個初步的輪廓,包括系統主要零、部件的種類,各部件之間的聯接方式,系統的控制方式,所需能源方式等。有了初步設計方案后,開始著手按技術要求設計系統的各組成部件的結構、運動關系及參數；零件的材料、結構、制造精度確定；執行元件(如電機)的參數、功率及過載能力的驗算；相關元、部件的選擇；系統的阻尼配置等。以上稱為穩態設計。穩態設計保證了系統的靜態特性要求。
2.2 動態設計
動態設計是研究系統在頻率域的特性,是借助靜態設計的系統結構,通過建立系統組成各環節的數學模型和推導出系統整體的傳遞函數,利用自動控制理論的方法求得該系統的頻率特性(幅頻特性和相頻特性)。系統的頻率特性體現了系統對不同頻率信號的反應,決定了系統的穩定性、最大工作頻率和抗干擾能力。
2.3 靜態設計的優勢
靜態設計是忽略了系統自身運動因素和干擾因素的影響狀態下進行的產品設計,對于伺服精度和響應速度要求不高的機電一體化系統,靜態設計就能夠滿足設計要求。對于精密和高速智能化機電一體化系統,環境干擾和系統自身的結構及運動因素對系統產生的影響會很大,因此必須通過調節各個環節的相關參數,改變系統的動態特性以保證系統的功能要求。動態分析與設計過程往往會改變前期的部分設計方案,有時甚至會整個方案,要求重新進行靜態設計。
3.機電一體化機械系統的設計
機電一體化機械系統的設計和傳統的機械系統的設計有很大的不同之處。傳統機械系統一般是由動力元件、傳動元件、執行元件3個部分加上電磁、液壓和機械控制部分,而機電一體化中的機械系統應該是“由計算機信息網絡協調與控制的,用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和機電部件相互聯系的系統。”其核心是由計算機控制的,包括機、電、液、光、磁等技術的伺服系統。由于機電一體化機械系統有別于傳統的機械系統,所以在機電一體化機械系統的設計過程中要從以下兩個方面加以重視。
3.1機械傳動設計
機械傳動設計的任務是把動力機產生的機械能傳遞到執行機械上去,機電一體化系統中機械傳動系統的設計就是面向機電伺服系統的機械傳動系統設計。根據機電有機結合的原則,機電一體化系統中采用了調速范圍大、可無級調速的控制電機,從而節省了大量用于進行變速和換向的齒輪、軸承和軸類零件,減少了產生誤差的環節,提高了傳動效率,因此使機械傳動設計也得到了很大的簡化,其機械傳動方式也由傳統的串聯或串并方式演變為并聯的傳動方式,即每一個機械運動都由單獨的控制電機、傳動機構和執行機構組成的子系統來完成,各個運動之間的傳動關系則由計算機來統一協調和控制。因此機電一體化機械傳動系統具有傳動鏈短、轉動慣量小、盡可能采用線性傳遞、無間隙傳遞等設計特點。
3.2機械結構設計
從結構設計來講,應從整體上向精密化、高速化、小型化和輕量化的方向發展。因此在結構設計時應綜合考慮到各個零部件的制造、安裝精度,結構剛度,穩定性以及動作的靈敏性和易控性。對具體的零部件的設計提出了更高、更嚴的要求,如采用合理的截面形狀和尺寸、采用新材料和鋼板焊接結構來提高支承件的剛度;采用低摩擦系數的導軌提高運動的平穩性。除了以上兩個方面以外,機電一體化機械系統設計還需工程技術人員在設計方法上大膽創新,充分利用已有的模塊,,并且在設計之初,就考慮到產品在制造、使用過程中對生態環境的影響。
4.結語
機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力,又是開啟機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。設計好機電一體化機械系統是“機電一體化”產品的前提。面對日益發展信息時代,掌握機電‘一體化機械系:統設計的思路,是開發機電一體化產品的關鍵所在。必須結合各自的實際,開發實事求是的機電一體化機械系統,實現效益的提升。
參考文獻：
[1]汪丁丁.機電一體化機械系統設計.濟南:山東出版社,2003
[2]楊光化.機電一體化與微電子技術的整合.計算機教育,2004(5)
第4篇：機電一體化設計范文
關鍵詞：機電一體化系統；設計；方法論
引言
機電設備往往是多工程應用領域綜合產品，需要研發人員及從業使用人員具備多學科的背景知識。機電一體化系統設計方法論從系統全局的角度出發，全面闡述機電一體化的設備設計過程，對于研發機電設備具有極其重要的指導意義。在當今工業4.0背景下，機電一體化系統設計方法論被賦予了更多時代使命，需要解決更多實際問題。國內外學者的相關理論研究成果早已層出不窮，本文將研究分析國內外關于機電一體化系統設計方法論的發展現狀。
1機電一體化系統設計方法論的發展階段
機電一體化系統設計方法論與機電一體化的發展密切相關，而機電一體化的發展歷史目前可以分為四個階段。1950—1970年代，在第三次工業革命的大背景下，伴隨著計算機技術的發展，機電一體化已處于萌芽階段，但相關產品和技術沒有獲得成功與認可。1970—1990年代，得益于集成電路和微型計算機技術的發展，控制和通訊等技術得到突破性進展，同時自動化水平大大提高，機電一體化已形成獨立學科，處于初步發展階段。1990—2010年代，由于計算機、自動化等技術進一步極速發展，光學、智能算法等更多領域知識融入機電一體化學科，機電一體化處于高速發展階段。2010年至今，在工業4.0的大背景下，由于計算機數字仿真、網絡信息等技術的迅速發展，機電一體化技術處于繁榮發展階段，將對社會生產力作出更大貢獻。相應地，機電一體化系統設計方法論也隨著機電一體化技術的發展而出現。從1970年代開始，最初的理論研究集中在如何定義機電一體化系統，主要觀點來自歐美和日本。從1980年代末期學者開始對機電一體化進行系統設計方法論研究，主要是從系統的組成劃分角度出發，更加注重各部分的功能描述、物理特性及其相互間的邏輯關系，使人們更加深入了解機電一體化系統。1990年代開始，由于計算機技術的極速發展與大規模普及，機電一體化系統設計方法論開始有了新的發展方向，主要是從基于系統建模技術的仿真平臺出發，能夠模擬機電一體化系統，大幅節省機電產品研發周期與成本。
2機電一體化系統設計方法論的主要觀點
表1～3列出了機電一體化系統設計方法論發展各個階段對應的主要觀點。不難看出，表1是各國研究組織對機電一體化的定義，其從最初的機械與電子簡單相疊加，發展到包含機械、電子、電氣、通訊、控制、網絡等多學科交叉融合，并且直到現在仍在不斷更新，一直在反映著工業科技和理論研究的最新方向，但缺點是未能對機電一體化系統設計方法論進行深入的研究。相比于表1對應的僅僅定義機電一體化階段，表2對機電一體化系統進行了深入的設計方法論研究，都各自提出了自己的設計理論，更加全面地闡述了機電一體化系統設計的內涵。例如德國達姆施塔特大學的RolfIsermann在自己的研究論文里提出機電系統設計五塊論，把機電一體化系統比作人，由五個部分組成，包括控制、動力、傳感、操作和結構，分別對應大腦、心臟、五官、四肢及軀體，不過缺點是對各部分的特點和融合設計考慮較少。表2中的方法論缺點在于太偏重于理論方面研究，雖然嘗試著引入數學物理模型，但不能較好地描述實際系統，面對日益復雜的機電系統越來越吃力。如表3所示，由于計算機仿真技術在現代工業產品設計中起到了越來越大的作用，而仿真軟件平臺的核心技術理論在于建模，研究者紛紛提出基于各自建模理論的機電仿真設計平臺或系統設計方法論，部分軟件在機電設計領域得到了廣泛應用和商業化，例如20-Sim、AMESim和Dymola等。
3機電一體化設計方法論發展趨勢預測
從機電一體化系統設計方法論的發展來看，未來方向會越來越圍繞計算機仿真為核心來建設，主要發展趨勢如下：
3.1多個軟件聯合仿真成為方法論關鍵技術
在計算機技術日益進步的今天，很多商業機電仿真軟件建模模型庫更加接近物理實際，算法更加豐富，界面更利于互動，操作更加容易，兼容性和穩定性更好，功能越來越強大，但是在多學科仿真方面還不夠完善。而機電產品往往涉及到機械、電氣、電子、氣動、液壓、熱力學、磁場、光學等多學科，目前單一的仿真軟件無法擅長上述所有學科建模，因此將各機電軟件自身最擅長的學科聯合起來，取長補短，對機電系統進行聯合仿真，提出相應方法論，可以達到最佳效果。
3.2方法論更加注重機電系統各組成部分邏輯
由于仿真軟件模型越來越能反映實際物理模型，機電系統模型更加真實，方法論對于基于純數學工具建立機電模型的能力要求在逐步削弱，而基于機電仿真的設計方法論會更加注重機電系統各組成部分的邏輯建設，使各軟件或各理論模型更加融會貫通地結合。
3.3方法論更加注重機電系統最優化設計
方法論應在系統設計的各個階段提出評價方法，利于優化設計評估。由于機電仿真軟件功能的強大，進行機電設計時可以利用軟件自帶的優化算法，在關鍵設計階段不斷進行優化。或者直接提出相應的系統優化方法，在設計流程中，把仿真和試驗作為其中的工具或步驟，來達到高效優化的目的。
3.4方法論更加注重機電系統創新設計
借助于計算機仿真，機電一體化系統設計方法論能夠更加快速地融合各學科知識，機電系統設計的周期必然變短，方案種類變多，創新元素也必然更容易產生、表達和實現，從而能更加高效地實現整個機電系統創新設計。
3.5工業4.0將會在方法論中得到體現
工業4.0的重要特征是大數據化，本質上是廣義工業智能物聯網信息共享交互，這也將在機電一體化系統設計方法論的發展中成為必然趨勢。例如方法論可以在設計、驗證、優化過程中每一個步驟都被數據化記錄，和機電產品在生產、運維和退役過程中表現出來的性能優缺點數據進行雙向物聯，可以在實際生產應用中預測問題、解決問題以及優化設計。
4結語
第5篇：機電一體化設計范文
介紹。
關鍵詞：機電一體化；可靠性；預計分配
中圖分類號：TH239 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0012-02
1 概述
隨著我國市場化經濟的發展和技術水平的不斷提高，機電一體化產品在我國各個行業、各個領域的應用范圍越來越廣泛，機電一體化的產品結構越來越復雜，其使用條件和應用的環境也更加嚴格，由此產生的產品可靠性問題必然增多。可靠性是衡量產品質量的一項重要指標，早在20世紀50年代，國外就興起了對技術可靠性的廣泛研究。
可靠性是產品或系統的重要指標屬性，要提高系統的使用壽命、應用的穩定、計算的準確，降低長期使用的損耗費用，產品質量的時間起到關鍵作用。可靠性分析，目前已經成為產品安全性預測、質量保障及維修計劃制定等工作不可或缺的手段。尤其是在現代生活中，不論是復雜的飛機，還是日常生活中簡單的計算機等，都是應用大量復雜的機電一體化產品與系統的典型代表，與此同時，可靠性工程應用其中，并取得了成功。
2 可靠性
機電一體化產品的可靠性是利用時間作為標準對產品質量指標進行描述，機電產品在規定的條件和時間內完成規定功能的能力。它包含五個要素，分別是：對象、規定的工作時間、規定的工作條件、正常運行的功能以及
概率。
機電一體化產品的可靠性研究對象既包括系統，也包括各種單元、組件、零部件等。“規定的工作條件”一般包括：環境條件、動力條件、負載條件以及使用和維護條件。“規定的工作時間”一般指產品的全壽命周期。正常運行的功能是指機電一體化產品完成任務的各參量。而概率是可靠性的數值表征。
可靠性指標是產品可靠性的量化標尺，是進行可靠性分析的依據。可靠度、失效率、平均壽命、平均維修時間等函數都是機電一體化產品常用的可靠性指標。在不同的工作條件下，對于不同的機電系統，應采用不同的可靠性指標來進行可靠性設計。
3 可靠性設計
機電產品的可靠性是設計出來、生產出來的。可靠性設計是一種預先考慮產品或系統可靠性的設計方法，運用可靠性設計可以實現在完成預定功能的前提下，使性能、重量、成本、壽命等各方面相互平衡，設計出可靠性高的產品的目的。其任務就是確定產品質量指標的變化規律，并在其基礎上確定如何以最少的費用來保證應有的工作壽命和可靠度，建立最優的方案，實現產品的設計需求。設計人員必須明確可靠性設計的目的并掌握可靠性設計的方法，因為可靠性設計是機電一體化產品設計中最重要的一環，可靠性設計與機電產品的功能設計同步進行也是必要的。可靠性設計主要包括可靠性預計和可靠性分配兩
部分。
3.1 可靠性預計
可靠性預計是為了估計產品在給定工作條件下的可靠性進行的工作，以以往的工程經驗、故障數據、當前技術水平、元器件的失效率等為依據，預計產品實際可能達到的可靠度。可靠性預計包括可靠性分析和可靠性預測兩個過程。
可靠性分析就是依據機電一體化產品各個組成單元的具體功能特性，繪制反映其物理關系的功能框圖。然后根據功能圖，進行可靠性建模，分別是繪制能夠反映其邏輯關系的可靠性框圖和建立可靠性數學模型。機電一體化產品的可靠性與組成它的各個單元的可靠性之間的定量關系是可靠性數學模型反映的內容。產品系統彼此組合起來的形式和各組成單元本身的可靠性是產品系統的可靠性的兩個決定性因素，也就是在邏輯圖中各個單元之間的連接
方式。
完成可靠性數學建模，把機電系統的可靠性特征量表示成各部分可靠性特征量的函數，再根據已知的各部分的可靠性指標數據計算出系統的可靠性，進行可靠性預測。通過可靠性預測，能實現對機電一體化產品各單元的現有元器件水平和使用條件下能達到的可靠性指標的客觀認識，又能找到系統的可靠性薄弱環節，從而提出對設計方案的修改意見，最后再進行實施。在一般情況下，最終形成一個機電一體化系統，需要進行若干次可靠性預測，并且預測越早越好。
3.2 可靠性分配
技術可靠性分配是技術可靠性設計的基礎，也是系統可靠性設計的重要任務之一。可靠性分配是為了使復雜問題的處理得以簡化并便于檢驗，把系統的可靠性指標按照一定的方法合理地分配給系統、單元、零部件的全過程。它是一個分解的過程：由一個整體到局部、由大到小、由上到下，也是系統可靠性預計與分配貫穿整個設計的過程，而且系統設計初期的可靠性預計與分配對系統可靠性有著十分重要的影響。
4 結語
社會各個領域越來越廣泛地應用機電一體化產品，機電一體化產品的可靠性問題逐漸受到各方的關注。本文以可靠性為出發點，詳細介紹了機電一體化產品的可靠性設計過程，為使用者提供參考，起到提高機電產品可靠性和質量的作用，達到增加機電一體化產品的社會效益、經濟效益的目的。
參考文獻
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第6篇：機電一體化設計范文
【關鍵詞】 機電一體化 系統 設計 應用
1 機電一體化產品的構成及特點
1.1 機械系統
機電一體化產品的機械系統包括機身、框架、機械傳動和聯接等機械部分。這部分是實現產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節能和小型輕量等要求。除一般性的機械強度、剛度、精度、體積和重量等指標外，機械系統技術開發的重點是模塊化、標準化和系列化，以便于機械系統的快速組合和更換。
1.2 動力系統
動力系統為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執行機構工作以完成預定的主功能。動力系統包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。
1.3 傳感與檢測系統
傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參數轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統的功能一般由測量儀器或儀表來實現，對其要求是體積小、便于安裝與聯接、檢測精度高、抗干擾等。
2 機電一體化設計的關鍵技術
2.1 精密機械技術
機械技術是機電一體化技術的基礎，因為機電一體化產品的主功能和構造功能大都以機械技術為主得以實現。在機械傳動和控制與電子技術相互結合的過程中，對機械技術提出了更高的要求，如傳動的精密性和精確度的要求與傳統機械技術相比有了很大的提高。在機械系統技術中，新材料、新工藝、新原理以及新結構等方面在不斷的發展和完善，以滿足機電一體化產品對縮小體積、減輕重量、提高招度和剛度以及改善工作性能等方面的要求。
2.2 信息處理技術
信息處理技術是指在機電一體化產品工作過程中，與工作過程各種參數和狀態以及自動控制有關的信息的交換、存取、運算、判斷和決策分析等。在機電一體化產品中，實現信息處理技術的主要工具是計算機。計算機技術包括硬件和軟件技術、網絡與通信技術、數據處理技術和數據庫技術等。在機電一體化產品中，計算機信息處理裝置是產品的核心，它控制和指揮整個機電一體化產品的運行，因此，計算機應用及其信息處理技術是機電一體化技術中最關鍵的技術，它包括目前廣泛研究并得到實際應用的人工智能技術、專家系統技術以及神經網絡技術等。
2.3 檢測與傳感器技術
在機電一體化產品中，工作過程的各種參數、工作狀態以及與工作過程有關的相應信息都要通過傳感器進行接收，并通過相應的信號檢測裝置進行測量，然后送入信息處理裝置以及反饋給控制裝置，以實現產品工作過程的自動控制。機電一體化產品要求傳感器能快速和準確地獲取信息并且不受外部工作條件和環境的影響，同時檢測裝置能不失真地對信息信號進行放大和輸送及轉換。
2.4 自動控制技術
機電一體化產品中的自動控制技術包括高精度定位控制、速度控制、自適應控制、校正、補償等。機電一體化產品中自動控制功能的不斷擴大，使產品的精度和效率都在迅速提高。通過自動控制，機電一體化產品在工作過程中能及時發現故障，并自動實施切換，減少了停機時間，使設備的有效利用率提高。由于計算機的廣泛應用，自動控制技術越來越多地與計算機控制技術結合在一起，它已成為機電一體化技術中十分重要的關鍵技術。該技術的難點在于現代控制理論的工程化和實用化，控制過程中邊界條件的確定，優化控制模型的建立以及抗干擾等。
3 機電一體化產品設計方法
3.1 產品可行性研究
通過實際調查和研究，掌握對所設計產品的市場需求，并進行可行性論證，從而確定產品設計的基本方案，其中包括預測投資總額、組成部件價格、產品的性能價格比以及經濟評價等。
3.2 基本設計階段
在基本設計階段要提出必需的主要技術，其中包括硬件技術和軟件技術兩個方面。硬件包括產品的結構元件和控制元件，軟件包括操作系統和控制系統。在進行整個系統設計時，必須提出幾個方案進行比較，從中選出較優的方案。
3.3 詳細設計階段
詳細設計包括業務分工、程序設計、操作系統設計、工藝設計、設備設計、總體設計、控制系統設計、安全保護設計等。在開發性產品設計過程中，要擬定產品的各項性能指標參數，通過計算選定所用的設備，從而進一步完成機構設計、運動和性能設計以及控制設計等。
3.4 實際運行試驗
這一階段的工作主要包括產品工作性能檢驗和改進以及產品性能評價。產品工作性能檢驗的目的是進行生產周期和生產率測定，進行故障分析和考察故障時間等。改進是指對產品存在的問題提出改進措施以提高產品的性能。產品的性能評價包括技術評價、經濟評價兩個方面。這一階段是產品設計過程的總結階段，目的是通過對已確定的操作系統的具體使用，檢驗其實際的使用價值。
在實施機電一體化產品設計的過程中，要正確處理好質量與成本、市場需求與技術可能性、長期發展和短期利益之間的矛盾關系，在滿足市場需要的前提下，使產品具有足夠的競爭力，同時又要符合當前實際情況和技術可實現性，以保證產品獲得最大的技術經濟效益和社會效益。
參考文獻：
第7篇：機電一體化設計范文
關鍵詞：機電一體化，畢業設計，措施
Abstract:Thegraduationdesignisanteachingcontentinauniversity,andisalsoankeycontenttoimprovethestudentoverallqualityandtheinnovationability.Thecontentisnotonlyaessentialpracticetrainingindependently,butalsoanimportantsynthesisreorganizationaboutknowledgeintheschool.Thepaperintroduceimprovemeasureaboutteachingqualityfromtheselectedtopic,decidedtopic,Instructionofgraduationdesignandgraduationreply.
keyword:mechanicalandelectronicintegration，Graduationdesign，Measures
1引言
畢業設計是高校機電一體化專業教學中的一個必不可少的教學環節，是對學校應屆畢業生在畢業前接受的一次綜合性實踐訓練，是對學生所學知識進行整理和系統的必要環節。它是學生接受設計任務，在教師指導下獨立進行工程實踐，獲得基本訓練并取得成果的過程，它是評估畢業生學業成績的一個重要方式，也是提高學生綜合素質與創新能力的關鍵一環[1]。結合我校教學工作的實際情況，我主要從選題、開題環節、畢業設計指導，論文答辯等方面，提出了改進畢業設計工作的措施。
2立足實際,科學選題
選題是畢業設計工作的龍頭，選題質量是影響畢業設計質量的重要因素，精心挑選畢業設計題目，是搞好畢業設計的第一步。結合我校實際情況，我認為當前選題工作存在著一些問題：1、有的選題缺乏綜合性、新穎性,深廣度不夠；2、有的選題對學生顯得難度較高,工作量過大；3、有的選題雖然有較高的研究價值，但學生由于怕難或者因就業等原因而不愿選；4、有的選題雖然取自實際生產，但學生并不能完全弄明白生產實際的具體情況，設計就有脫離實際的情況出現；5、有的選題雖然很好，但是學生都選同一類型的題目，相互之間，互相借鑒的比重太大，使的設計變相的成了一種具體的形式，另外，不同指導教師之間和不同的學生之間設計題目在難度和份量上也存在一定差異。
針對以上問題,可以從三個方面綜合考慮選題。
（1)畢業設計選題要盡可能做到一人一題，相互之間的共性盡可能少一些，這樣就可以避免學生之間互相抄襲、引用，讓他們能夠真正從設計的角度去思考問題，達到鍛煉和學習解決實際問題的能力，達到這個教學環節實施的意義。
(2)畢業設計選題要盡可能聯系生產實際和工程應用的研究。這樣有利于調動學生的積極性,由于是真做實干,他們就會主動去了解、熟悉有關企業生產的實際情況，積極主動的去分析實際問題，找到解決問題的方法和途徑，使學生的綜合能力得到提高。因此,我們在為2004級機電一體化專業的學生選題時,選擇了“20Kg鋁錠自動裝箱系統的設計”，“擦黑板機械人的設計”，“簡易倪紅燈控制系統的設計”,“十層電梯的PLC控制系統設計”，“電子搶答器的設計”等新穎的又結合生產、生活實際的設計題目，這些題目不僅能夠反映當代科技發展水平，而且能夠讓學生能進一步了解、把握國內外在機電一體化領域的一些最新成果和發展動態，使學生能夠積極主動的參與到實際課題的研究中來。
(3)要考慮完成課題的客觀條件。學校畢業設計經費、教學試驗條件都有限,不是任何來自科研實際的課題都可用做畢業設計,必須根據客觀條件來選擇設計題目,這些條件主要包括:可查資料庫源,試驗設施和足夠的經費等,因此我們在選題時,一般選用能為學生提供可用的儀器設備,試驗場地等條件的科研課題,這樣可以為學生做畢業設計時提供可以直接操作，鍛煉自己的動手能力的機會。
（4)要有適當的難度和深度。舉例說我們選擇“擦黑板機械人的設計”課題時,考慮到該課題涉及了機械原理、系統設計、數電、模電、單片機、微機原理、匯編等多個領域,涉及的知識面較廣,設計工作量較大,有一定的深度,學生可以通過綜合應用所學的基礎理論和專業知識,在規定的時間內得到充分的鍛煉,但是考慮到本課題有一定的難度,為了保證學生在有限的畢業設計工作時間內，經過努力能完成任務或做出階段性結果，我們安排了兩個同學參加,在掌握總體設計思路的基礎上,分別進行硬件結構設計、軟件設計等不同部分的的設計工作，讓每一位同學都各有側重點地進行研究，經過兩位同學的分工合作，最終完成了整個畢業設計題目的設計任務，效果良好。
3加強教學督導,落實開題環節
為了提高畢業設計的教學質量，我們借鑒了研究生創新能力培養方法,在本科畢業設計教學中加入開題環節，其目的是：1、通過開題環節可以盡早發現畢業設計題目是否滿足專業要求，學生能夠完成的可能性有多大，能否涵概所學專業的所有知識等基本問題。2、通過落實開題環節，還可以強化學生通過查閱文獻資料，廣泛獲取信息的能力，培養學生提出問題、擬定實驗研究方案和設計方案，進行科學實驗與測試，對數據進行整理與分析，撰寫實驗報告、畢業論文的能力，同時也是對學生的書面表達和口頭表述的能力的培養，是落實和加強對學生創新能力的培養的有效手段。具體的實施辦法是：
（1）明確落實開題環節的必要性。開題的意義在于完善論文設計方案,使論文設計方案更加系統化。學生通過收集設計資料的相關信息，聽取各方意見，可以明確自己的設計思路，堅定設計者的信心。一般說來，將思考的東西正式地講出來和寫出來，會比原來所思考的更有升華的意味，因為從“思”到“說”和“寫”,其間加入了邏輯的創造過程。因為在撰寫開題報告時,就要求學生能夠弄清楚設計題目的來龍去脈，從而使學生明確畢業設計課題的目的和要求，讓他們對題目有更深刻理解與認識，會使原來的設計思路更加完善和系統，令他們對自己的工作做到“胸有成竹”，減少盲目性,避免出現不知從何處入手的尷尬局面。（2）開題環節的組織和實施。我們要求學生在開題會之前,，要按規范書寫開題報告。在開題的時候，學生須持經指導老師簽字同意的開題報告書、任務書及其它相關資料上臺匯報。主要匯報選題的目標和意義、擬采取的技術路線和方法、工作基礎、預期成果和工作計劃等要求的內容，要求學生自述10分鐘，然后評審小組根據學生的自述和開題報告書及其它文本內容，對學生畢業設計題目是否達到專業培養目標要求和完成論文設計的可行性進行考核,并對畢業設計題目的設計廣度、深度、貼切度、重點和難點等提出具體的修改意見。
4采取有效措施,加強過程指導
為了提高我們機電一體化專業畢業設計的教學質量，我們探索出了一條適用于畢業設計的全環節教學質量監控的方法。具體的措施是：1、設定學生的設計出勤表，要求學生在規定的時間內簽到，這樣做的目的是可以很好的掌握學生的設計進度，督促和指導學生按時完成設計。2、成立設計指導小組，小組成員盡可能包含所有專業特長的教師。小組內的每一位老師都可以對小組內的學生進行自己專長方面的專業指導，這樣可以提高指導設計者的綜合能力，使畢業設計的內容準確專業。3、開展設計小組例會制度，即每個設計小組每周開一次例會，主要工作是：要求學生把一周設計的心得體會在例會上發言，匯報設計進度，并提出設計中發現的新問題。這樣做一方面可以跟蹤學生的設計進度，及時發現問題，并能及時糾正；另一方面，可以促進教師之間相互交流學習，使教師教學水平共同提高。通過對我校畢業設計工作的綜合考核，這種工作方式完全實現了對整個設計過程的檢測，保證了教學質量。
5嚴格考評,保證答辯的質量
答辯是畢業設計工作的最后一個環節，是全面檢查和評估畢業設計質量的重要手段。嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風,促進學生認真做好畢業設計。我校的具體情況是：根據不同的專業成立若干答辯分委會，分委會下轄若干個答辯小組。分委會主任和答辯小組組長均由副高職稱以上教師擔任。為了加強教學督導作用，我校專門設立教學督導組，成員都是離退休的老教授，在答辯期間分別派到各個小組指導答辯工作。
畢業答辯前首先是對學生的畢業論文進行盲審,要求由除指導教師外的答辯小組2名以上教師認真審查評閱，寫出評閱意見與評分，盲審不通過的不準予參加畢業答辯，以此來審查學生的答辯資格。通過的同學要準備答辯的ppt，把畢業論文的結構、主要完成部分及設計的結果等內容準備出來。答辯時,要求每位同學的答辯自述時間應控制在15-20分鐘左右,教師提問20分鐘為左右。在答辯過程中要有專人對學生所提的問題進行記錄，對答辯情況進行匯總。答辯完成后，要求所有答辯小組的成員對各個學生的答辯情況進行決議，給出畢業答辯成績。畢業設計成績評定必須堅持標準,嚴格要求。“優秀”的比例應嚴格控制在本專業參加答辯總人數的15%以內,優良比例應嚴格控制在60%以內。
畢業設計的質量,除了本身的學術水平、應用價值另外,還應考察學生解決實際問題的能力、對知識的綜合應用能力、在工作中查閱處理信息和應用各種工具的能力、撰寫科研報告和表達交流的能力以及在工作中的團隊協作能力等。對畢業設計擬評“優秀”的學生,要求參加各系答辯分委會組織的集中答辯。對畢業設計平時不認真、小組答辯成績較差的學生,由相關分委會組織復答辯后視情況決定是否給予通過。答辯委員會要辦事公正,治學嚴謹,嚴把質量關,對畢業設計達不到教學要求的,決不姑息。
6結論
要想搞好畢業設計工作,關鍵的是要做到“五個到位”,即認識到位、經費投入到位、指導教師到位、學生到位和管理工作到位。另外,,消除學生畢業前的各種干擾,專心做好畢業設計,是本階段學生思想政治工作的重點。嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風,促進學生認真做好畢業設計。正確認識畢業設計的重要性將有利于保障和提高教學質量，實現為社會輸入合格人才的要求。
第8篇：機電一體化設計范文
關鍵詞：機電一體化；教學內容；創新設計
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0094-02
“機電一體化設計基礎”是很多高校為機械設計制造及其自動化專業高年級本、專科生所開設的一門專業課，旨在為高年級學生理清前三年的各專業課間的關系，能夠以系統的觀點和方法去分析和設計機電一體化系統，一般應為原專業基礎知識的鞏固和加深。但是又因為其包絡了前面學習階段學過的多門課，教材大而全，教學難度大，容易落得泛而不精、學生學習興趣低的教學結果。筆者通過總結多年的“機電一體化設計基礎”課程教學經驗，提出了幾種對此課程教學內容進行創新性設計的方法，供同行參考。
一、創新設計的方法
1.具體科研項目縱貫整個教學過程
一般“機電一體化設計基礎”課程的教材和教學內容逐個介紹機電一體化系統的各個子系統的設計內容、要求、方法等，每個子系統對應于一章的內容，比如說機械系統、執行元件系統、微型計算機控制系統等，[1]因每章內容講求系統全面，內容眾多，這就造成了章與章之間缺乏有機聯系，使得學生學起來對整個機電一體化概念缺乏深刻和系統的認識。而實際機電一體化產品或系統是機械技術、電子技術、信息處理技術有機結合的產品，各部分不可能完全脫節。為了解決以上問題，筆者探究了一種以自身科研項目為主導的教學脈絡的機電一體化教學方法。
微機電系統是機電一體化系統發展的一個重要分支，對于大多數本科生，在學習本課程之前一般都沒有接觸過，是一個較新而且又容易勾起學生興趣的一個概念。筆者選擇適時在第一章介紹機電一體化發展方向時提出，這個是一個機電一體化發展到某一高度的重要產物，并介紹了筆者曾經主持的科研項目“體內膠囊微機電系統的研制”。筆者研制的體內膠囊微機電系統是綜合應用當今先進制造技術、電子技術和計算機控制技術的產物，它是采用了小尺寸的機械和電子元器件制造出來的、體積微小的機電一體化系統，系統的尺寸單位一般以mm計算。[2]它能通過圖像傳感器采集體內消化道圖像，并且無線發射到體外計算機接收。筆者簡要介紹了系統的組成（如圖1所示），并配以豐富的圖片和視頻介紹系統工作效果，立刻吸引了學生的注意力。又因為微機電系統技術包含了傳感器技術、信息技術、機械及材料技術等，隨著本課程學習的深入，在課程的后面更加詳細地闡述每一個相關的技術具體所涉及的內容，同學們會對此系統有更深刻的了解。在這里就憑借科研項目打開了學生機電一體化技術學習的大門和使得它縱貫整個教學過程，使得教學內容成為一個有機整體。
2.理論聯系和學習新技術
“機械工程測試技術”課程中曾經介紹過傳感器的相關技術，在“機電一體化設計基礎”的教材中也出現了“微機控制系統及接口設計”這一章，里面通過很多表格羅列了位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等常用檢測傳感器的性能特點。但是課程這里又不能只是重復講述以前所學知識，所以筆者考慮加入適當內容，對傳感器知識進行拓展。
上文提到的微機電系統中含有圖像傳感器，它與一般的傳感器不同，它是以芯片集成的方式出現和應用的，在先修課程“機械工程測試技術”中一般都沒有涉及。先修課程介紹的常用傳感器的原理及應用場合都比較簡單，基于電阻、電容、電感原理測量應變、力、溫度等等，屬于傳統的分立電子元器件，集成度低。但圖像傳感器現在與日常生活及生產的聯系越來越密切，廣泛應用于圖像采集裝置，比如手機攝像頭、數碼相機、監控防盜器材、機器視覺等等。圖像傳感器能將光信號轉化成電信號輸出，按照其制造工藝分為CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor）圖像傳感器和CCD（Charge Coupled Device）圖像傳感器，按照其輸出信號類型分為模擬型圖像傳感器和數字型圖像傳感器，各有優缺點和相應的應用場合，如表1所示。在課程一開始提到的內窺微機電系統為什么采用CMOS圖像傳感器呢？這是因為CMOS圖像傳感器相對于CCD圖像傳感器有集成度高、體積小、功耗低等特點，所以尤其適合于對體積和功耗有特殊要求的微機電系統中。[3]
又比如電阻傳感器與電容傳感器，是根據傳感器測量原理劃分的兩種常見傳感器，它們分別將電阻和電感這種非電量的變化轉換為電壓或電流電參量的變化。學生們日常生活接觸到的實際例子就是智能手機的觸摸屏。智能手機手機觸摸屏分為電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏，它們分別應用于早期的廉價智能手機（比如5800XM）和新型智能手機上（比如iPhone），其實質就是分別對應于電阻式傳感器和電容式傳感器，其原理如圖2所示。電阻式觸摸屏當手指按在觸摸屏上時，該處兩層導電層接觸，電阻發生變化，在X和Y兩個方向上產生信號，然后送觸摸屏控制器。氧化物電阻隨時間變化，需要經常校正；透光性較差，不能實現多點觸摸。電容觸摸屏只采用單層的ITO（由銦錫氧化物構成透明導電材料），當手指觸摸屏表面時，就會有一定量的電荷轉移到人體。為了恢復這些電荷損失，電荷從屏幕的四角補充進來，各方向補充的電荷量和觸摸點的距離成比例，由此推算出觸摸點的位置。[4]電容式觸摸屏因為其不存在漂移和支持多點觸摸，已經在日常生活中逐漸取代了電阻式觸摸屏，這就引導學生在日常生活中靈活運用課堂知識，增強了對課堂知識的認受性和學習的興趣。
3.適當引入和介紹實用的專業軟件
大學早期階段一些與專業相關的軟件沒有在課堂上面介紹，影響了學生今后在專業上的進一步發展和應用專業知識的能力。筆者建議在高年級學生中適當引入和介紹以下專業軟件。
（1）ANSYS軟件。應用相關軟件可以大大方便機械結構的受力和變形分析。ANSYS軟件可以用有限單元法分析結構靜力學問題、結構動力學問題、溫度場、流體力學等。有限單元法是當今工程技術領域中最常用最有效的數值計算方法，此軟件是現代工程設計技術中的重要軟件。[5]可以應用ANSYS軟件分析課程中提到的膠囊微機電系統在人體中的受力情況，從而為微機電系統的材料選擇和尺寸確定提供參考。
（2）MATLAB軟件。學生雖然學習了高等數學、線性代數等數學知識，但是如果遇到復雜的計算問題，手算過程往往繁雜并且容易出錯，因此借助相關軟件就可以準確并且高效率地解決某些數學問題。MATLAB軟件是工程技術領域常見的計算軟件，通過它可以方便地求微積分、求解方程組、作出數學圖形等。[6]通過應用MATLAB軟件，計算機再不是簡單的計算器，而是輔助工程計算的有力工具。
（3）Protel軟件。設計電路、畫電路圖用AutoCAD軟件局限性較大，作出來的電路圖很多不符合電器標準，或者很多元器件繪制困難、作圖效率低。Protel軟件是一款常見的電氣工程計算機輔助設計軟件，包含眾多的元件庫和電子資源，能夠輕松高效作出標準的電路圖。[7]其一般只在電類專業中學習，但是機械類專業尤其是機械設計制造及其自動化專業，因為學科的交叉發展和社會上綜合性人才的需要，學生往往要從事機電一體化產品的設計，不僅要懂得機械結構的設計，還要懂得電路電器設備的設計，因此掌握一款業界常用的電路圖設計軟件是必要和重要的。
（4）Keil C軟件。學生先修課程“微型計算機原理”即單片微機，一般課堂上和教材上講授的都是匯編語言程序。匯編語言是針對單片微機本身，是與硬件密切相關的一種編程語言，記憶困難，不容易理解，因此業界逐漸使用和發展了基于高級語言即C語言的單片微機程序。而工科類學生包括機械設計制造及自動化專業的學生，已經學習過高級語言C語言，因此他們有了應用C語言進行單片微機程序設計的基礎。Keil C軟件是業界廣泛應用的單片微機編程軟件，它既可以兼容學生學習過的匯編語言程序，也可以使用流行的高級語言C語言來編制單片微機程序。[8]應用高級語言編制單片微機程序，學習資源豐富，對學生進行課程設計、畢業設計和今后走上社會崗位從事單片微機開發都是頗有裨益的。
上面補充的軟件因課時限制主要講解其在本專業的用途和介紹簡單的例子，不能在課堂上詳細講解，因此也不能作為課程考核的重點，但是對于高年級學生拓展專業知識，對以后從事專業技術工作都是有良好的啟發和指導作用的。
二、總結
實施以上教學內容的創新設計方法，從課堂反映來看收到了積極的效果。并且在后續課程設計和畢業設計中學生能夠靈活運用所補充的知識，專業知識應用能力得到了明顯提高，為今后適應社會機電一體化人才的需要和就業擇業奠定了基礎。
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第9篇：機電一體化設計范文
關鍵詞：機電一體化，畢業設計，措施
Abstract: The graduation design is an teaching content in a university ， and is also an key content to improve the student overall quality and the innovation ability. The content is not only a essential practice training independently ，but also an important synthesis reorganization about knowledge in the school. The paper introduce improve measure about teaching quality from the selected topic， decided topic， Instruction of graduation design and graduation reply.
key word: mechanical and electronic integration，Graduation design，
Measures
1 引言
畢業設計是高校機電一體化專業教學中的一個必不可少的教學環節，是對學校應屆畢業生在畢業前接受的一次綜合性實踐訓練，是對學生所學知識進行整理和系統的必要環節。它是學生接受設計任務，在教師指導下獨立進行工程實踐，獲得基本訓練并取得成果的過程，它是評估畢業生學業成績的一個重要方式，也是提高學生綜合素質與創新能力的關鍵一環[1]。結合我校教學工作的實際情況，我主要從選題、開題環節、畢業設計指導，論文答辯等方面，提出了改進畢業設計工作的措施。
2 立足實際 ，科學選題
選題是畢業設計工作的龍頭，選題質量是影響畢業設計質量的重要因素，精心挑選畢業設計題目，是搞好畢業設計的第一步。結合我校實際情況，我認為當前選題工作存在著一些問題：1、有的選題缺乏綜合性、新穎性，深廣度不夠；2、有的選題對學生顯得難度較高，工作量過大；3、有的選題雖然有較高的研究價值，但學生由于怕難或者因就業等原因而不愿選；4、有的選題雖然取自實際生產，但學生并不能完全弄明白生產實際的具體情況，設計就有脫離實際的情況出現；5、有的選題雖然很好，但是學生都選同一類型的題目，相互之間，互相借鑒的比重太大，使的設計變相的成了一種具體的形式，另外，不同指導教師之間和不同的學生之間設計題目在難度和份量上也存在一定差異。
針對以上問題，可以從三個方面綜合考慮選題。
（1)畢業設計選題要盡可能做到一人一題，相互之間的共性盡可能少一些，這樣就可以避免學生之間互相抄襲、引用，讓他們能夠真正從設計的角度去思考問題，達到鍛煉和學習解決實際問題的能力，達到這個教學環節實施的意義。
(2)畢業設計選題要盡可能聯系生產實際和工程應用的研究。這樣有利于調動學生的積極性，由于是真做實干，他們就會主動去了解、熟悉有關企業生產的實際情況，積極主動的去分析實際問題，找到解決問題的方法和途徑，使學生的綜合能力得到提高。因此，我們在為2004級機電一體化專業的學生選題時，選擇了“20Kg鋁錠自動裝箱系統的設計”，“擦黑板機械人的設計”，“簡易倪紅燈控制系統的設計”，“十層電梯的PLC控制系統設計”，“電子搶答器的設計”等新穎的又結合生產、生活實際的設計題目，這些題目不僅能夠反映當代科技發展水平，而且能夠讓學生能進一步了解、把握國內外在機電一體化領域的一些最新成果和發展動態，使學生能夠積極主動的參與到實際課題的研究中來。
(3) 要考慮完成課題的客觀條件。學校畢業設計經費、教學試驗條件都有限，不是任何來自科研實際的課題都可用做畢業設計，必須根據客觀條件來選擇設計題目，這些條件主要包括:可查資料庫源，試驗設施和足夠的經費等，因此我們在選題時，一般選用能為學生提供可用的儀器設備，試驗場地等條件的科研課題，這樣可以為學生做畢業設計時提供可以直接操作，鍛煉自己的動手能力的機會。
（4) 要有適當的難度和深度。舉例說我們選擇“擦黑板機械人的設計”課題時，考慮到該課題涉及了機械原理、系統設計、數電、模電、單片機、微機原理、匯編等多個領域，涉及的知識面較廣，設計工作量較大，有一定的深度，學生可以通過綜合應用所學的基礎理論和專業知識，在規定的時間內得到充分的鍛煉，但是考慮到本課題有一定的難度，為了保證學生在有限的畢業設計工作時間內，經過努力能完成任務或做出階段性結果，我們安排了兩個同學參加，在掌握總體設計思路的基礎上，分別進行硬件結構設計、軟件設計等不同部分的的設計工作，讓每一位同學都各有側重點地進行研究，經過兩位同學的分工合作，最終完成了整個畢業設計題目的設計任務，效果良好。
3 加強教學督導，落實開題環節
為了提高畢業設計的教學質量，我們借鑒了研究生創新能力培養方法，在本科畢業設計教學中加入開題環節，其目的是：1、通過開題環節可以盡早發現畢業設計題目是否滿足專業要求，學生能夠完成的可能性有多大，能否涵概所學專業的所有知識等基本問題。2、通過落實開題環節，還可以強化學生通過查閱文獻資料，廣泛獲取信息的能力，培養學生提出問題、擬定實驗研究方案和設計方案，進行科學實驗與測試，對數據進行整理與分析，撰寫實驗報告、畢業論文的能力，同時也是對學生的書面表達和口頭表述的能力的培養，是落實和加強對學生創新能力的培養的有效手段。 具體的實施辦法是：
（1）明確落實開題環節的必要性。開題的意義在于完善論文設計方案，使論文設計方案更加系統化。學生通過收集設計資料的相關信息，聽取各方意見，可以明確自己的設計思路，堅定設計者的信心。一般說來，將思考的東西正式地講出來和寫出來，會比原來所思考的更有升華的意味，因為從“思”到“說”和“寫”，其間加入了邏輯的創造過程。因為在撰寫開題報告時，就要求學生能夠弄清楚設計題目的來龍去脈，從而使學生明確畢業設計課題的目的和要求，讓他們對題目有更深刻理解與認識，會使原來的設計思路更加完善和系統，令他們對自己的工作做到“胸有成竹”，減少盲目性，避免出現不知從何處入手的尷尬局面。
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（2）開題環節的組織和實施。我們要求學生在開題會之前，，要按規范書寫開題報告。在開題的時候，學生須持經指導老師簽字同意的開題報告書、任務書及其它相關資料上臺匯報。主要匯報選題的目標和意義、擬采取的技術路線和方法、工作基礎、預期成果和工作計劃等要求的內容，要求學生自述10分鐘，然后評審小組根據學生的自述和開題報告書及其它文本內容，對學生畢業設計題目是否達到專業培養目標要求和完成論文設計的可行性進行考核，并對畢業設計題目的設計廣度、深度、貼切度、重點和難點等提出具體的修改意見。
4采取有效措施，加強過程指導
為了提高我們機電一體化專業畢業設計的教學質量，我們探索出了一條適用于畢業設計的全環節教學質量監控的方法。具體的措施是：1、設定學生的設計出勤表，要求學生在規定的時間內簽到，這樣做的目的是可以很好的掌握學生的設計進度，督促和指導學生按時完成設計。2、成立設計指導小組，小組成員盡可能包含所有專業特長的教師。小組內的每一位老師都可以對小組內的學生進行自己專長方面的專業指導，這樣可以提高指導設計者的綜合能力，使畢業設計的內容準確專業。3、開展設計小組例會制度，即每個設計小組每周開一次例會，主要工作是：要求學生把一周設計的心得體會在例會上發言，匯報設計進度，并提出設計中發現的新問題。這樣做一方面可以跟蹤學生的設計進度，及時發現問題，并能及時糾正；另一方面，可以促進教師之間相互交流學習，使教師教學水平共同提高。通過對我校畢業設計工作的綜合考核，這種工作方式完全實現了對整個設計過程的檢測，保證了教學質量。
5嚴格考評，保證答辯的質量
答辯是畢業設計工作的最后一個環節，是全面檢查和評估畢業設計質量的重要手段。嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風，促進學生認真做好畢業設計 。我校的具體情況是：根據不同的專業成立若干答辯分委會，分委會下轄若干個答辯小組。分委會主任和答辯小組組長均由副高職稱以上教師擔任。為了加強教學督導作用，我校專門設立教學督導組，成員都是離退休的老教授，在答辯期間分別派到各個小組指導答辯工作。
畢業答辯前首先是對學生的畢業論文進行盲審，要求由除指導教師外的答辯小組2名以上教師認真審查評閱，寫出評閱意見與評分，盲審不通過的不準予參加畢業答辯，以此來審查學生的答辯資格。通過的同學要準備答辯的ppt，把畢業論文的結構、主要完成部分及設計的結果等內容準備出來。答辯時， 要求每位同學的答辯自述時間應控制在15-20分鐘左右，教師提問20分鐘為左右。在答辯過程中要有專人對學生所提的問題進行記錄，對答辯情況進行匯總。答辯完成后，要求所有答辯小組的成員對各個學生的答辯情況進行決議，給出畢業答辯成績。畢業設計成績評定必須堅持標準，嚴格要求。“優秀”的比例應嚴格控制在本專業參加答辯總人數的15%以內，優良比例應嚴格控制在60%以內。
畢業設計的質量，除了本身的學術水平、應用價值 另外，還應考察學生解決實際問題的能力、對知識的綜合應用能力、在工作中查閱處理信息和應用各種工具的能力、撰寫科研報告和表達交流的能力以及在工作中的團隊協作能力等。對畢業設計擬評“優秀”的學生，要求參加各系答辯分委會組織的集中答辯。對畢業設計平時不認真、小組答辯成績較差的學生，由相關分委會組織復答辯后視情況決定是否給予通過。答辯委員會要辦事公正，治學嚴謹，嚴把質量關，對畢業設計達不到教學要求的，決不姑息。
6 結論
要想搞好畢業設計工作，關鍵的是要做到“五個到位”，即認識到位、經費投入到位、指導教師到位、學生到位和管理工作到位。另外，，消除學生畢業前的各種干擾，專心做好畢業設計，是本階段學生思想政治工作的重點。嚴格的答辯將有利于學生樹立良好的學風，促進學生認真做好畢業設計。正確認識畢業設計的重要性將有利于保障和提高教學質量，實現為社會輸入合格人才的要求。
