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

關(guān)鍵詞: 機(jī)電一體化;接口技術(shù);人機(jī)接口;機(jī)電接口

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

中圖分類號(hào):TH16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)14-0044-01

0引言

機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等各種技術(shù)融合為一體的綜合系統(tǒng),其構(gòu)成要素與子系統(tǒng)之間的接口部分就顯得極為重要。在機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)各種技術(shù)的復(fù)合過程中,接口技術(shù)很重要,機(jī)電接口技術(shù)是解決如何把機(jī)電及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)有機(jī)地融為一體,從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)的機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究領(lǐng)域,其性能的好壞對整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能起著決定性作用。

1機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在早期的機(jī)電一體化系統(tǒng)中,機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中心。電能僅用于驅(qū)動(dòng),為系統(tǒng)提供動(dòng)力。利用直流電動(dòng)機(jī)的變速功能雖然可以簡化機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),但因?yàn)闊o法控制運(yùn)動(dòng)部件的行程,因而程序自動(dòng)化仍然是系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不再是機(jī)械運(yùn)動(dòng)鏈的起點(diǎn),而成為聯(lián)結(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以及控制的接口。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)已從“純”機(jī)械的設(shè)計(jì)延伸到控制領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)、數(shù)字電路、傳感器以及自動(dòng)控制理論已成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不可或缺的知識(shí)基礎(chǔ)。信息技術(shù)和軟件設(shè)計(jì)已經(jīng)成為表達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和協(xié)調(diào)自動(dòng)化工作的重要工具。機(jī)電一體化技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展和完善的過程。產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率對機(jī)電一體化系統(tǒng)提出了不斷改進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)性能和發(fā)展控制算法的要求,而性能優(yōu)良的伺服驅(qū)動(dòng)既拓展了機(jī)械系統(tǒng)的功能、簡化了傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu),又要求機(jī)械系統(tǒng)具有合理的慣量和更好的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。傳感器的在線監(jiān)測確保了系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行,反饋的信息通過閉環(huán)確保了先進(jìn)控制理論的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量要求。機(jī)、電、信息的密切交叉已經(jīng)使機(jī)電一體化系統(tǒng)中各部分的互相聯(lián)結(jié)和影響成為設(shè)計(jì)必須綜合考慮的重要內(nèi)容。機(jī)電接口技術(shù)作為機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的核心已經(jīng)受到專家和學(xué)者越來越多的關(guān)注。

2機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵

機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng),其子系統(tǒng)之間的接口極為重要,從某種意義上說,機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是接口的設(shè)計(jì)。但現(xiàn)在對于機(jī)電接口技術(shù)的研究較少,通過對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)和歸納,我們提出了機(jī)電接口技術(shù)的概念,形成了如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

2.1 機(jī)電接口技術(shù)的內(nèi)涵機(jī)電接口技術(shù)是一門新興的技術(shù),它研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中各組成部分(子系統(tǒng))和各組成技術(shù)之間的接口問題。研究這門技術(shù)是為了更有效地進(jìn)行系統(tǒng)中信息能量的交互,融合各種技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)接口(簡稱機(jī)電接口)的功能機(jī)電接口傳遞和轉(zhuǎn)換信息和能量,并將機(jī)電一體化各組成技術(shù)的特性融為一體。機(jī)電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統(tǒng)之間或人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉(zhuǎn)換提供物理通道。軟件主要是提供系統(tǒng)信息交互、轉(zhuǎn)換、調(diào)整的方法和過程,協(xié)調(diào)和綜合機(jī)電一體化組成技術(shù),使各子系統(tǒng)集成并融合為一個(gè)整體,實(shí)現(xiàn)新的功能。

2.3 機(jī)電接口的分類①人―機(jī)接口。人與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間的接口,通過此接口,可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),控制其運(yùn)行過程,即通過人―機(jī)接口能夠使系統(tǒng)按照人的意志進(jìn)行工作。人-機(jī)接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設(shè)備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動(dòng)力接口。動(dòng)力源連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接口,為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供相應(yīng)的動(dòng)力。根據(jù)系統(tǒng)所需的動(dòng)力類型不同如直流電、交流電、氣動(dòng)、液壓等,動(dòng)力接口的形式也有很大的不同。但動(dòng)力接口有一個(gè)共同的特點(diǎn),能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統(tǒng)到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到傳感器、傳感器到控制系統(tǒng)。智能接口的應(yīng)用情況相對比較復(fù)雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉(zhuǎn)換各種信息,按照不同技術(shù)的要求改變信息形式,使不同的子系統(tǒng)、不同的技術(shù)能夠集成在一起,形成完整的系統(tǒng)。通常,智能接口是軟件表現(xiàn)出的功能連接。④機(jī)―電接口。執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感器之間的接口。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的信號(hào),或?qū)?zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成傳感器所需的信號(hào)。

3機(jī)電接口技術(shù)對機(jī)電一體化發(fā)展的影響

社會(huì)需求推動(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)無法滿足日益增加的社會(huì)需求時(shí),機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)、信息技術(shù)等結(jié)合形成的機(jī)電一體化技術(shù)就成了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的必然。相應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)部的接口也就變得越來越復(fù)雜。機(jī)電一體化技術(shù)的各組成技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行得非常深入且日趨成熟,同時(shí),人們也意識(shí)到單純發(fā)展和研究各組成技術(shù)并不能保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的最優(yōu)化。而機(jī)電接口技術(shù)正為它們提供了一種有效的方法來進(jìn)行系統(tǒng)研究,并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成和融合理論應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中。目前,機(jī)電一體化正在向著智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,智能化必然要求系統(tǒng)各部分的結(jié)合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準(zhǔn)確。從機(jī)電一體化發(fā)展方向?qū)C(jī)電接口技術(shù)的要求來看,機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展已經(jīng)成為必然,同時(shí),機(jī)電接口技術(shù)的研究與發(fā)展也必然對機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展起促進(jìn)作用。

4結(jié)論

機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)不斷融合各種新技術(shù)、新知識(shí)發(fā)展起來的。因此,從機(jī)械技術(shù)發(fā)展起來的機(jī)電一體化技術(shù)的復(fù)雜性和多學(xué)科性就決定了此技術(shù)的研究重點(diǎn)是各種技術(shù)在機(jī)械技術(shù)上的融合與創(chuàng)新。機(jī)電接口技術(shù)是研究機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口問題,使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢,使系統(tǒng)各部分有機(jī)的結(jié)合在一起,形成完整的系統(tǒng)。機(jī)電接口技術(shù)是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要。同時(shí)機(jī)電接口技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展,促進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)理論的發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]李運(yùn)華等.機(jī)電控制.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.

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關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化；教學(xué)改革；教學(xué)水平；探索

中圖分類號(hào):TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2015)08(a)-0118-02

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,可以說機(jī)械行業(yè)在整個(gè)過程中起到了舉足輕重的作用,由機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科的相互融合、滲透而形成的機(jī)電一體化技術(shù)[1],已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)技術(shù)的重要組成部分,機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)所起到的促進(jìn)作用尤為明顯。當(dāng)前,機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品發(fā)展逐漸成熟,高速度、高精度的智能化系統(tǒng)逐漸占據(jù)機(jī)械制造業(yè)的主流,隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,企業(yè)產(chǎn)品、設(shè)備也在經(jīng)歷一個(gè)更新?lián)Q代的頻繁時(shí)期,因此對高技能的機(jī)電一體化人才和高技術(shù)含量的機(jī)電產(chǎn)品需求越來越大[2]。為了滿足這一需求,我們要不斷對機(jī)電一體化的教學(xué)方法和內(nèi)容進(jìn)行改革,努力培養(yǎng)機(jī)電一體化技術(shù)方面的高精尖人才,以滿足市場需求的快速響應(yīng),進(jìn)一步適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1教學(xué)目標(biāo)與方法改革

機(jī)電一體化技術(shù)這門課程由多門學(xué)科構(gòu)成,涉及的概念、信息量很多,而且有些內(nèi)容抽象,每個(gè)章節(jié)銜接不連貫,從學(xué)生的角度來講,學(xué)生很難將各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容真正的聯(lián)系起來,不能從系統(tǒng)的角度去把握這門課程,甚至不知道開展這門課程的真正目的,給學(xué)生的感覺似乎每個(gè)章節(jié)都是在復(fù)習(xí)學(xué)過的知識(shí)。因此在短短的幾十個(gè)課時(shí)內(nèi)要想學(xué)生完全掌握有很大困難。從教師的角度來講,由于此門課程涉及的信息量特別大,要想在短時(shí)間內(nèi)將所有的信息保質(zhì)保量的傳授給學(xué)生,則對教師的掌握的知識(shí)量及自身素質(zhì)、教學(xué)水平都有著很高的要求。所以為了適應(yīng)現(xiàn)代化高新技術(shù)的高速發(fā)展,對這門課程的教學(xué)改革已經(jīng)勢在必行。

1.1教學(xué)目標(biāo)的改革

目前現(xiàn)有課程的教學(xué)目標(biāo)過于注重知識(shí)傳授的傾向性,忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、過程和目標(biāo)態(tài)度等方面的培養(yǎng),不利于學(xué)生全面的發(fā)展[3],同時(shí)也不利于知識(shí)的傳授和掌握。為了響應(yīng)高校強(qiáng)省的政策,致力于服務(wù)地方經(jīng)濟(jì),更加有效地讓畢業(yè)學(xué)生為地方發(fā)展作出貢獻(xiàn),我們制定了新的教學(xué)目標(biāo)。通過機(jī)電一體化技術(shù)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生在了解機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本知識(shí)基礎(chǔ)上,全面、綜合理解機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、發(fā)展方向。注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力,樹立“多學(xué)科知識(shí)交叉與滲透”的觀念。爭取培養(yǎng)出一批有能力、有技術(shù)、有素質(zhì)的優(yōu)秀大學(xué)生,為我省的地方經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)一份力量。

1.2教學(xué)方法的改革

目前機(jī)電一體化技術(shù)課程教學(xué)方法的主要特征還是以教師講授為中心,學(xué)生被動(dòng)接受的方式進(jìn)行的,學(xué)生學(xué)完后無法對課程形成較全面、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。此外學(xué)生缺乏自主探究和合作學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),往往是課堂上講理論,學(xué)生課后做作業(yè),理論課時(shí)占據(jù)了絕大部分時(shí)間,留給學(xué)生動(dòng)手學(xué)習(xí)的時(shí)間很少,這樣嚴(yán)重影響到學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。此外,目前機(jī)電一體化技術(shù)的教學(xué)任務(wù)是由一名教師擔(dān)任,由于此門課程的信息量較大,再加上目前機(jī)和電兩門課程脫鉤嚴(yán)重,相關(guān)內(nèi)容銜接起來很有困難,所以使整體的教學(xué)水平的提高受到很大的限性。鑒于以上問題的存在,特提出以下兩點(diǎn)改革措施。

(1)針對新的課程教學(xué)目標(biāo),進(jìn)一步進(jìn)行教學(xué)手段,教學(xué)方法的改革,以保證教學(xué)質(zhì)量,提高教學(xué)效果[4]。如采用課堂討論的方法來取代原有的滿堂灌的教學(xué)方式,從而使學(xué)生由被動(dòng)的接受變?yōu)橹鲃?dòng)地學(xué)習(xí),使學(xué)生的主體學(xué)習(xí)作用得到了很好的體現(xiàn),進(jìn)一步鍛煉了基礎(chǔ)較好的學(xué)生,而且對基礎(chǔ)比較差的學(xué)生也起到了一定的帶動(dòng)作用。此外要發(fā)揮教師啟迪學(xué)生思維的主導(dǎo)作用,能夠做到善于引導(dǎo)、合理設(shè)疑,營造良好的課堂環(huán)境,讓學(xué)生在好奇,新異的興奮狀態(tài)中無意識(shí)地把這些知識(shí)接受并掌握。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣從而使本身枯燥,抽象而又繁雜知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐子趯W(xué)生理解、接受的東西灌輸?shù)綄W(xué)生的頭腦中,比如可以充分利用多媒體教學(xué)、使用直觀的教具等手段,使枯燥的理論教學(xué)更具直觀性和趣味性。此外課堂上多注重理論聯(lián)系實(shí)際,多運(yùn)用生活中的實(shí)例[5],這樣既有助于學(xué)生掌握理論知識(shí),又有益于提高學(xué)生的興趣和對實(shí)際問題的思考能力。

(2)教師知識(shí)儲(chǔ)備量和教學(xué)水平直接影響教學(xué)效果。這就要求教師要具備良好的素質(zhì),應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),了解課程最新的最前沿的技術(shù)動(dòng)態(tài),除了要不斷地補(bǔ)充、完善自己,擴(kuò)大自身的知識(shí)面以外,還可以考慮多名教師同時(shí)講授一門課程,根據(jù)不同教師具有的不同優(yōu)勢,合理進(jìn)行課程的分配,形成優(yōu)勢互補(bǔ),同時(shí)要加強(qiáng)理論和實(shí)踐之間的聯(lián)系作用,無論在教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)方式上都要圍繞著培養(yǎng)應(yīng)用型人才這一目標(biāo)。

2教學(xué)內(nèi)容改革

課程教學(xué)內(nèi)容的改革是課程建設(shè)的靈魂,現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)不再是過去的機(jī)械技術(shù)和電氣技術(shù)等技術(shù)的簡單組合,而是集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣技術(shù)、信息技術(shù)等技術(shù)為一體的有機(jī)融合[6]。此門課程信息量大,內(nèi)容多,這就要求教師要根據(jù)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的取舍,使教師在有限的課時(shí)內(nèi)充分發(fā)揮個(gè)人所長,在教學(xué)內(nèi)容上選取最能貼近生活實(shí)際、學(xué)生最感興趣、最關(guān)心的內(nèi)容進(jìn)行講解,此外也可在原有知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上從深度和廣度上拓展外延,對課程內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p,使整體教學(xué)突出實(shí)用性。

(1)制定新的教學(xué)內(nèi)容。以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ),以能力培養(yǎng)為主線。圍繞培養(yǎng)目標(biāo),對知識(shí)、能力、素質(zhì)等方面進(jìn)行合理的綜合安排,力求整體優(yōu)化,培養(yǎng)實(shí)用型技術(shù)型人才。對于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高,教師要善于將機(jī)和電兩部分有機(jī)的結(jié)合起來,綜合比較并引導(dǎo)學(xué)生積極思考、全面掌握相關(guān)知識(shí)。

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

(3)改革優(yōu)化實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié)[7],為了培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力,對傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行了一定的改革,主要將實(shí)踐教學(xué)分為三個(gè)階段:(1)實(shí)踐能力訓(xùn)練。實(shí)踐能力訓(xùn)練主要包括實(shí)驗(yàn)課和課程設(shè)計(jì)。在這部分中主要鍛煉學(xué)生如何使用基本實(shí)驗(yàn)儀器,測量和采集基本數(shù)據(jù)以及了解機(jī)電一體化系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的方法和步驟。(2)單項(xiàng)能力訓(xùn)練。單項(xiàng)能力訓(xùn)練主要包括金工實(shí)習(xí)、數(shù)控實(shí)訓(xùn)等,學(xué)生通過對這些基本技能的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練可以鞏固學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)。(3)綜合能力訓(xùn)練[8]。綜合能力訓(xùn)練主要包括認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)等,通過這一系列的實(shí)習(xí)可使學(xué)生對機(jī)電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品有著更深刻的認(rèn)識(shí)和了解。

3結(jié)語

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,現(xiàn)代的機(jī)電一體化技術(shù)隨之迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的機(jī)電一體化教學(xué)出現(xiàn)難以滿足現(xiàn)實(shí)需要的情況[9],本文從實(shí)際教學(xué)角度出發(fā),進(jìn)一步明確課程教學(xué)目標(biāo),把社會(huì)發(fā)展過程中所需求的專業(yè)人才作為主要的動(dòng)力來進(jìn)行培養(yǎng),改革機(jī)電一體化專業(yè)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容,進(jìn)一步提高機(jī)電一體化教學(xué)水平,進(jìn)而全面提升學(xué)生的理論研究水平[10]、實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新素質(zhì),使我們的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)為社會(huì)提供更多的優(yōu)秀人才。

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篇3

關(guān)鍵詞：信息化遠(yuǎn)程教育機(jī)電一體化教學(xué)

1信息化遠(yuǎn)程教育應(yīng)用到機(jī)電一體教學(xué)中的必要性

機(jī)電一體化專業(yè)是在傳統(tǒng)機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，集合了機(jī)械結(jié)構(gòu)知識(shí)以及電路知識(shí)，更加適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對機(jī)械人才的需求。機(jī)電一體化教學(xué)開展目標(biāo)是培養(yǎng)出大量優(yōu)秀的具備機(jī)電設(shè)備使用、維修、維護(hù)以及設(shè)計(jì)的高技術(shù)型綜合人才。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，信息化技術(shù)在我國得到了迅速的發(fā)展，并衍生出了各種各樣基于信息技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品，信息化遠(yuǎn)程教育就是其中的一員，突破了傳統(tǒng)教學(xué)方式中的局限性，讓課堂教學(xué)活動(dòng)的開展不再受限于時(shí)間和空間上的限制，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的便利性與積極性，顯著提高了機(jī)電一體化專業(yè)的教學(xué)效果[1]。舉例說明，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，機(jī)電一體化教學(xué)流程是依據(jù)課本知識(shí)進(jìn)行逐個(gè)講解，使得各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間沒有形成有效的鏈接，造成知識(shí)點(diǎn)之間的銜接能力不強(qiáng)，不容易被學(xué)生整體消化。通過信息化遠(yuǎn)程教育模式的應(yīng)用，可以方便、快捷地將機(jī)電一體化教學(xué)資源進(jìn)行整合，并且能夠?qū)⒄n本上的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成立體的三維模型，從而為學(xué)生帶來不一樣的感官感受，幫助學(xué)生更好地理解課本知識(shí)。另外，信息化技術(shù)的應(yīng)用還能夠很好地拓寬學(xué)生的知識(shí)面，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而改善機(jī)電一體化教學(xué)效果。

2現(xiàn)階段機(jī)電一體教學(xué)中存在的問題

機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)生對理論知識(shí)的掌握情況，同時(shí)還有重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力，鼓勵(lì)學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐操作中，實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，促進(jìn)理論知識(shí)和實(shí)踐能力的共同提升[2]。為此，在開展機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中，必須要加強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐能力的練習(xí)。但是，在進(jìn)行實(shí)際的機(jī)電一體化教學(xué)活動(dòng)時(shí)，存在著較多的問題，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。第一，機(jī)電一體化專業(yè)知識(shí)涉及范圍廣，不僅牽涉到機(jī)械結(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、液壓原理等，還涉及到電路知識(shí)，在進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)過程中，老師僅僅是圍繞課本知識(shí)進(jìn)行講解，沒有對課本知識(shí)進(jìn)行向外擴(kuò)散和延伸，同時(shí)也缺乏對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，學(xué)生普遍存在動(dòng)手能力差的問題，也不能夠很好地將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐操作中，更談不上用理論知識(shí)解決實(shí)際生活中的問題[3]。第二，機(jī)電一體化教學(xué)過程缺乏創(chuàng)新，這主要表現(xiàn)在教學(xué)方法和內(nèi)容上。首先教學(xué)方法上，老師采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，按部就班的進(jìn)行課程講解；另外教學(xué)內(nèi)容上，主要以教學(xué)大綱要求的課本知識(shí)為主，沒有進(jìn)行有效的延伸，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性較差，影響機(jī)電一體化教學(xué)效果。

3信息化遠(yuǎn)程教育在機(jī)電一體化教學(xué)中的應(yīng)用策略

3.1提升學(xué)生對機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用水平

將信息化遠(yuǎn)程教育引入到機(jī)電一體化教學(xué)改革中，必須要充分認(rèn)識(shí)到機(jī)電一體化傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，然后根據(jù)具體問題進(jìn)行有針對性的整改。首先，大多數(shù)機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生存在著對知識(shí)應(yīng)用能力不強(qiáng)的問題，為解決這一的問題，老師可以利用信息化遠(yuǎn)程教育平臺(tái)提高學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到更寬泛的機(jī)電一體化知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及積極性。另外，機(jī)電一體化專業(yè)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，要求學(xué)生熟練掌握全面的理論知識(shí)，同時(shí)還有具有較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，僅僅注重學(xué)生理論知識(shí)的傳授，而忽視了對學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)，通過信息化遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，不僅可以突破傳統(tǒng)教學(xué)中時(shí)間和空間上的限制，讓學(xué)生能夠更加自由、便捷地進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)信息化遠(yuǎn)程教育平臺(tái)還可以將課本中枯燥的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成生動(dòng)的三維模型，并以此創(chuàng)建教學(xué)情境，降低學(xué)生對知識(shí)的理解難度，完善具體化的學(xué)習(xí)過程，改變傳統(tǒng)教學(xué)中抽象、枯燥的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)成績以及教學(xué)效果的共同提升[4]。

3.2促進(jìn)老師對機(jī)電一體化教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新

機(jī)電一體化專業(yè)目標(biāo)是培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)、高能力的綜合型技術(shù)人才，因此機(jī)電一體化教學(xué)應(yīng)當(dāng)緊隨時(shí)代潮流，按照市場的需求不斷地進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和方式的改變，保證教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定符合當(dāng)下社會(huì)發(fā)展的需求，從而確保培養(yǎng)出的機(jī)電一體化學(xué)生能夠迅速適應(yīng)社會(huì)，發(fā)揮自身的人生價(jià)值[5]。各個(gè)院校應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)老師積極的進(jìn)行機(jī)電一體化教學(xué)創(chuàng)新，不斷改善機(jī)電一體化教學(xué)效果。隨著我國全面進(jìn)入信息化社會(huì)，信息化遠(yuǎn)程教育也成為了目前高校教學(xué)中非常重要的一種方式，該平臺(tái)集合了數(shù)據(jù)仿真模擬系統(tǒng)，可以將課本教學(xué)內(nèi)容通過計(jì)算機(jī)以及多媒體技術(shù)呈現(xiàn)出來，并在仿真模擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)課本教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)[6]。另外，信息化遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)還可以對學(xué)生的實(shí)踐操作能力進(jìn)行考核評價(jià)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生主動(dòng)去探索專業(yè)知識(shí)，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，讓學(xué)生在解決問題中感受到學(xué)習(xí)的快樂，實(shí)現(xiàn)學(xué)生各方面能力的綜合發(fā)展。

篇4

機(jī)電一體化涵蓋了各種機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)操作技術(shù)、計(jì)算及編程技術(shù)等。根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)并不是由機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)技術(shù)的拼湊，而是系統(tǒng)化的統(tǒng)一和組成，使得生產(chǎn)效率和技術(shù)更高。

2.石油機(jī)械機(jī)電一體化的措施

石油機(jī)械來涉及的范圍非常廣，從操作環(huán)境來看，可以分為海洋和陸地，不論是大型設(shè)備還是精密儀器，近幾十年來，實(shí)驗(yàn)機(jī)械在不斷發(fā)生著變化，但始終沒有發(fā)生根本性的變革。同時(shí)由于該行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)和工作量巨大，需要耗費(fèi)大量的能源并且生產(chǎn)效率較低。隨著機(jī)電一體化的出現(xiàn)，在石油機(jī)械行業(yè)中引入機(jī)電一體化勢在必行。具體來說，可以從以下幾個(gè)方面采取措施。第一，要從思想和認(rèn)識(shí)上重視石油機(jī)電一體化。石油機(jī)械機(jī)電一體化能夠捕捉、識(shí)別各種綜合信息，獨(dú)立完成各種復(fù)雜的任務(wù)，更為先進(jìn)，具有更大的靈活性和智能。因此，作為建設(shè)者和施工者應(yīng)當(dāng)從思想和認(rèn)識(shí)上重視石油機(jī)械機(jī)電一體化的推進(jìn)。在石油機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，能夠在這些領(lǐng)域中發(fā)揮著重大作用，如進(jìn)行一些危險(xiǎn)的施工操作，一些地下和水下作業(yè)等，可代替人進(jìn)行超負(fù)荷工作。第二，要及時(shí)關(guān)注機(jī)電一體化的發(fā)展方向。由于我國機(jī)電一體化發(fā)展較晚，與西方國家相比，還存在一定的差距，因此，要首先注重國際石油機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展動(dòng)向。并加強(qiáng)與先進(jìn)企業(yè)的交流合作。要注意收集和積累相關(guān)資料，對國內(nèi)國際發(fā)展程度進(jìn)行比較，要取長補(bǔ)短，對機(jī)電一體化的發(fā)展水平和趨勢進(jìn)行良好把握，在石油機(jī)械當(dāng)中積極引進(jìn)國外先進(jìn)的成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，促進(jìn)國內(nèi)石油機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展。第三，要搞好科研調(diào)查工作。石油機(jī)械具有自身的特點(diǎn)，它大都是要求野外作業(yè)，由于環(huán)境多變，施工工藝復(fù)雜，要求對石油機(jī)械行業(yè)進(jìn)行深入了解。只有這樣，才能明確石油機(jī)械需要的機(jī)電一體化技術(shù)。第四，要強(qiáng)調(diào)石油機(jī)械機(jī)電一體化的實(shí)用性。機(jī)電一體化的重要特征就是實(shí)用性，因此，要石油機(jī)械行業(yè)的實(shí)際出發(fā)，對應(yīng)選幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)，如：石油化工設(shè)備、輸油管線自動(dòng)化管理以及計(jì)算機(jī)操作隨鉆測試等。切實(shí)提高石油機(jī)械的生產(chǎn)效率。

3.結(jié)語

篇5

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

關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化；虛擬樣機(jī)；CDIO

Key words: mechatronics；virtual prototype；CDIO

中圖分類號(hào)：G42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）02-0216-02

0引言

2001年，由美國麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院等4所大學(xué)合作開發(fā)了一個(gè)新的工程教育模式，稱為CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）模式。CDIO大綱以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作為主線，綜合地考慮了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人和職業(yè)的技能及團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通的人際技能，及在整個(gè)企業(yè)、社會(huì)環(huán)境下進(jìn)行CDIO的過程。近年來，東北石油大學(xué)機(jī)電工程系將CDIO模式引入到實(shí)踐與工程應(yīng)用性較強(qiáng)的“機(jī)電一體化”課程建設(shè)中，以提高課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，本文就其實(shí)踐教學(xué)過程中的一些認(rèn)識(shí)作以探討。

1現(xiàn)狀分析

“機(jī)電一體化”是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課程，它在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力所需的知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)中，占有十分重要的地位。課程的任務(wù)是使學(xué)生以系統(tǒng)的角度理解和掌握機(jī)電一體化技術(shù)，包括機(jī)械、檢測、控制、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)典型機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析和綜合方法，具備進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。隨著機(jī)械和電子工業(yè)發(fā)展到新的階段，現(xiàn)代機(jī)械必然是由計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)，理論性與實(shí)踐性聯(lián)系密切、工程實(shí)用性強(qiáng)是該課程最大的特點(diǎn)。近年來的教學(xué)實(shí)踐表明：原有的課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)實(shí)踐等，已不能適應(yīng)“寬口徑、重實(shí)踐、應(yīng)用型”的現(xiàn)代工程教育發(fā)展潮流。究其原因，主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 課程內(nèi)容繁雜。機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)的融合。以系統(tǒng)的角度理解和掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作原理及其應(yīng)用是教學(xué)的中心內(nèi)容，這對教師和學(xué)生都提出了非常高的要求。但是針對具體系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)“一葉障目”，以偏概全之感，并無總體把握的能力和認(rèn)識(shí)。

1.2 概念抽象，理論繁瑣，并且插圖多、公式多、敘述內(nèi)容多，教師不易抓住教學(xué)重點(diǎn)，學(xué)生學(xué)起來也常感到力不從心，對某些理論問題似是而非、模糊不清、嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致學(xué)不下去。

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

1.4 理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)情況嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少且針對性不強(qiáng)，學(xué)生不能感受到實(shí)踐的趣味性、知識(shí)性和實(shí)驗(yàn)成功后的成就感，更不要說培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

針對上述這些情況，如何幫助學(xué)生以系統(tǒng)的觀點(diǎn)深入理解知識(shí)、掌握知識(shí)，如何培養(yǎng)與增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，如何讓學(xué)生學(xué)以致用，始終保持較高的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，是課程教學(xué)的難點(diǎn)所在。

2基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的CDIO教學(xué)理念

目前全國有近百所高校開展了CDIO項(xiàng)目的實(shí)踐和探索工作，汕頭大學(xué)、成都信息工程學(xué)院等院校已經(jīng)取得了顯著的成績。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，實(shí)施CDIO戰(zhàn)略是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，需要很大資金投入和人員投入。根據(jù)自身實(shí)際情況，我們確立首先以虛擬樣機(jī)技術(shù)為載體，按照CDIO戰(zhàn)略對“機(jī)電一體化”課程的教學(xué)進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

虛擬樣機(jī)技術(shù)是近年來普遍應(yīng)用的一種全新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法,它作為一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)于上個(gè)世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)，在90年代特別是進(jìn)入21世紀(jì)以后得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。CDIO標(biāo)準(zhǔn)明確指出采用產(chǎn)品和系統(tǒng)生命周期的開發(fā)及使用這一工程教育方法論，它強(qiáng)調(diào)它作為知識(shí)和能力培養(yǎng)的載體及環(huán)境，即知識(shí)和能力之間的關(guān)聯(lián)，而不是具體內(nèi)容。從這一角度出發(fā)，虛擬樣機(jī)技術(shù)可以為開展CDIO戰(zhàn)略提供適合的載體及環(huán)境。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

2.1 面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)、仿真、分析是虛擬樣機(jī)技術(shù)的核心，這在某種程度上與CDIO戰(zhàn)略產(chǎn)品和系統(tǒng)生命周期的開發(fā)及使用標(biāo)準(zhǔn)不謀而合。

2.2 CDIO強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”教學(xué)模式，“做”具有廣泛的含義，既可以是在實(shí)驗(yàn)室親自制作模型、樣機(jī)，也可以通過數(shù)字化工具在設(shè)計(jì)和仿真層面全面展開。

2.3 在市場競爭日益激烈的今天,為了達(dá)到時(shí)間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境等多方面要求,必須以最短的時(shí)間、最好的質(zhì)量和最低的價(jià)格推出產(chǎn)品。采用虛擬樣機(jī)技術(shù)既可以減少模型樣機(jī)的試制,降低投入成本，又可以幫助學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握產(chǎn)品開發(fā)的全部過程。

2.4 虛擬樣機(jī)技術(shù)支持并行設(shè)計(jì),便于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的溝通和交流，這也正是CDIO戰(zhàn)略重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的一種基本能力。

3機(jī)電一體化課程的CDIO架構(gòu)

CDIO強(qiáng)調(diào)學(xué)生的工程能力不是單純的理論知識(shí)或直觀的技能，而是兩者的有機(jī)融合，這對學(xué)生的創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力、對新技術(shù)的敏感能力都提出了更高要求。機(jī)電一體化技術(shù)的先修課程除了力學(xué)、模電數(shù)電等基礎(chǔ)課程外，還包括機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)與接口技術(shù)、控制工程等專業(yè)基礎(chǔ)課程，同期學(xué)習(xí)課程有單片機(jī)、可編程控制、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)等。該課程有著鮮明的技術(shù)基礎(chǔ)和工程背景，因?qū)W時(shí)有限，包含的內(nèi)容較多，所以在教學(xué)中把握一個(gè)基本原則：了解機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，掌握其核心思想和技術(shù)，運(yùn)用現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)方法中的虛擬樣機(jī)技術(shù)，完成機(jī)電一體系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真分析。基于CDIO的思想，我們對“機(jī)電一體化技術(shù)”課程教學(xué)分成三個(gè)部分：課堂講授、小組項(xiàng)目、自選實(shí)驗(yàn)。

課堂講授。以教師主講形式進(jìn)行，以傳授基礎(chǔ)知識(shí)。授課時(shí)采用模塊化方式對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新編排，側(cè)重于通過實(shí)例分析加深對重要知識(shí)點(diǎn)的理解。主要內(nèi)容包括：①概論模塊：主要講解機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵、體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、發(fā)展趨勢、典型系統(tǒng)（本田機(jī)器人、大狗、數(shù)控加工中心）分析，學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。②系統(tǒng)部件模塊：主要講解執(zhí)行裝置的工作原理、驅(qū)動(dòng)方法、對比分析與選用原則；機(jī)械傳動(dòng)部件的種類、特點(diǎn)、對比分析與選用原則；檢測裝置工作原理、特點(diǎn)、對比分析與選用原則，學(xué)時(shí)數(shù)為6學(xué)時(shí)。③系統(tǒng)集成模塊：主要講解單片機(jī)、PLC、接口電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，通過典型實(shí)例分析理解系統(tǒng)集成的內(nèi)涵與相關(guān)技術(shù)，學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。④系統(tǒng)控制模塊：主要講解機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與步驟、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、現(xiàn)代控制方法簡介、典型反饋控制和狀態(tài)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。⑤虛擬樣機(jī)技術(shù)概論模塊：主要講解虛擬樣機(jī)的概念、原理、方法。通過典型實(shí)例領(lǐng)會(huì)基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法，學(xué)時(shí)數(shù)為4學(xué)時(shí)。小組項(xiàng)目以3-5人為單位自發(fā)形成設(shè)計(jì)小組。該階段需要完成下述內(nèi)容。①項(xiàng)目調(diào)研：查閱資料，擬定項(xiàng)目范疇和設(shè)計(jì)內(nèi)容。②項(xiàng)目申報(bào)：功能、原理、創(chuàng)新性、可行性論證。③項(xiàng)目開展：制定研究計(jì)劃，分配設(shè)計(jì)任務(wù)，選擇設(shè)計(jì)工具和仿真工具，開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)。④項(xiàng)目匯報(bào)：提交項(xiàng)目日志、設(shè)計(jì)報(bào)告。在此期間，教師采取跟蹤方式對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)，每個(gè)階段項(xiàng)目小組都要作公開匯報(bào)，并且需要回答指導(dǎo)老師和其它項(xiàng)目小組提出的問題，及時(shí)改進(jìn)，完善設(shè)計(jì)。小組項(xiàng)目部分不占用教學(xué)學(xué)時(shí)，教師和學(xué)生利用課余時(shí)間開展該項(xiàng)內(nèi)容。自選實(shí)驗(yàn)階段，項(xiàng)目小組根據(jù)設(shè)計(jì)需要，可以提出自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，用以加強(qiáng)對機(jī)電一體化系統(tǒng)典型部件和單元的理解與認(rèn)識(shí)。該部分工作由實(shí)驗(yàn)教師配合完成，學(xué)時(shí)數(shù)為10學(xué)時(shí)。

4課程考核與評價(jià)

學(xué)生的工程能力等素質(zhì)很難通過傳統(tǒng)的教學(xué)測試方法進(jìn)行考核與評價(jià)。在CDIO模式下，課程的考核與評價(jià)不再是一個(gè)孤立的行為。在“機(jī)電一體化技術(shù)”課程中，我們根據(jù)課程教學(xué)的三個(gè)部分―課堂講授、小組項(xiàng)目、自選實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行測試，然后與學(xué)生討論考核與評價(jià)體系，綜合學(xué)生的意見，再適當(dāng)修正，盡可能做到靈活多樣。課程教授的理論部分采用傳統(tǒng)的試卷測試形式，小組項(xiàng)目部分根據(jù)學(xué)生的自我評價(jià)、公開匯報(bào)、虛擬樣機(jī)完成的質(zhì)量等情況進(jìn)行綜合評價(jià)，自選實(shí)驗(yàn)部分根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)過程中體現(xiàn)出的創(chuàng)新性、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的連續(xù)性和執(zhí)行完成情況等做出判斷。

按照上述規(guī)劃，近幾年在我校機(jī)自專業(yè)進(jìn)行了CDIO實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生表現(xiàn)出極高的熱情,圍繞機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等設(shè)計(jì)主題共提交了眾多項(xiàng)目報(bào)告和虛擬樣機(jī)產(chǎn)品，許多項(xiàng)目小組還額外提供了自己開發(fā)的仿真控制程序。在參與同學(xué)中展開了問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)同學(xué)認(rèn)為課程項(xiàng)目對于幫助理解機(jī)電一體化系統(tǒng)非常有用。在問到課程項(xiàng)目是否有必要繼續(xù)在下一年級(jí)開展時(shí),絕大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該繼續(xù)開展。總體來看學(xué)生對該項(xiàng)活動(dòng)抱有足夠的信心，提出了很多具體意見，如提前在低年級(jí)開展設(shè)計(jì)工具類項(xiàng)目，這樣可以在后續(xù)項(xiàng)目中有更多時(shí)間完成系統(tǒng)的仿真、分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等深層次的設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

5結(jié)束語

機(jī)電一體化技術(shù)課程博大精深，具有內(nèi)容多、原理深?yuàn)W的特點(diǎn)。根據(jù)國際工程教育CDIO理念進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，既能使學(xué)生鞏固所學(xué)基本知識(shí)，抓住主次，又能鍛煉學(xué)生的觀察能力、設(shè)計(jì)能力、分析問題的能力、書面表達(dá)能力和交流能力，使學(xué)生的積極主動(dòng)性得到最大程度的發(fā)揮。本文將CDIO模式引入到“機(jī)電一體化”的課程建設(shè)中，從教學(xué)理念、課程架構(gòu)、課程考核與評價(jià)等方面展開探討，為“機(jī)電一體化”課程的教學(xué)提供了新的思路，這些對于提高教學(xué)質(zhì)量和效果，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產(chǎn)學(xué)合作和國際化[J].中國大學(xué)教學(xué)，2008，5.

篇6

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；理論教學(xué)改革；實(shí)踐

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）08-0033-02

眾所周知，制造業(yè)是我國的支柱性產(chǎn)業(yè)，也是自動(dòng)化程度較高的行業(yè)。如今為提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，制造企業(yè)越來越多地采用自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備和制造技術(shù)，而自動(dòng)化生產(chǎn)制造的核心技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)。所謂機(jī)電一體化技術(shù)即機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的融合，是一項(xiàng)集控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等于一體的綜合性技術(shù)。

通過為期三年的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)實(shí)踐及對走上工作崗位的機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生的訪談，筆者了解到目前機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生的瓶頸所在，即學(xué)校學(xué)習(xí)的理論知識(shí)較多用不上，能用得上的理論知識(shí)又不知如何應(yīng)用于實(shí)踐，普遍動(dòng)手能力較差。針對這一現(xiàn)象，結(jié)合目前機(jī)電一體化人才市場對畢業(yè)生的具體需求情況，筆者對其主講課程“機(jī)電一體化技術(shù)”的教學(xué)改革進(jìn)行了研究與探索。對該課程的教學(xué)改革提出了自己的思路，目的在于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，以盡可能地減少理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。

一、課程理論教學(xué)改革

1.教學(xué)內(nèi)容的取舍應(yīng)以夠用為原則

相對于重點(diǎn)院校，三本院校的機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生在知識(shí)接受能力及學(xué)習(xí)積極性方面稍差一些，有關(guān)基礎(chǔ)課程學(xué)得不夠扎實(shí)，給本課程的學(xué)習(xí)帶來較大的困難。

首先，作為教師要認(rèn)清這種形勢，在給學(xué)生講授“機(jī)電一體化技術(shù)”課程之前應(yīng)先給學(xué)生定位，定位包括依據(jù)學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)及目前市場上對該專業(yè)崗位能力的具體要求針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容，并以夠用為原則。如在講授機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)時(shí)，由于學(xué)生缺乏系統(tǒng)建模所需的積分變換方面的數(shù)學(xué)知識(shí)，而且已上崗學(xué)生基本上主要從事操作性工作，所以就可將機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模忽略，重點(diǎn)講授機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及常見機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的故障分析及處理方法；又如在講授機(jī)電一體化技術(shù)時(shí)，考慮到從事機(jī)電一體化相關(guān)工作的畢業(yè)生主要從事電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，尤其是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，因此將伺服傳動(dòng)技術(shù)，尤其是步進(jìn)電機(jī)伺服傳動(dòng)技術(shù)作為教學(xué)重點(diǎn)。

其次，作為教師要認(rèn)清每個(gè)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)存在個(gè)體差異，這種個(gè)體性必然會(huì)導(dǎo)致參差不齊現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此選擇課程內(nèi)容時(shí)應(yīng)遵循在夠用的基礎(chǔ)上盡可能地使大部分同學(xué)能夠接受。如每堂課開始時(shí)，首先給學(xué)生講授該堂課所必須掌握的基本知識(shí)，然后再進(jìn)行擴(kuò)展，這樣既可照顧到起點(diǎn)較低的學(xué)生又可給基礎(chǔ)較好的學(xué)生有進(jìn)一步學(xué)習(xí)的空間。

2.充分運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，不斷提高教學(xué)效果

相比于原來單一的粉筆教學(xué)，多媒體能把現(xiàn)場圖片、聲音、動(dòng)畫等展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生接受到更多信息，教學(xué)效果會(huì)好很多。尤其是對于“機(jī)電一體化技術(shù)”課程，由于機(jī)電一體化技術(shù)普遍應(yīng)用于自動(dòng)化設(shè)備（如數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等）和自動(dòng)化生產(chǎn)線（如柔性制造系統(tǒng)等），而學(xué)生基本未見過上述自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線，即使有些學(xué)生見過，也應(yīng)未見過其內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)，然而它正是涉及到機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)鍵部位，那學(xué)生就無法了解自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線是如何利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行工作的。

另外機(jī)電一體化技術(shù)是集控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等于一體的新興綜合性學(xué)科，具有涉及面廣、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，要想學(xué)生掌握好該課程并懂得應(yīng)用該課程的知識(shí)點(diǎn)，就必須在教學(xué)過程中將自動(dòng)化設(shè)備中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作過程展示給學(xué)生，在沒有多媒體之前這種展示是難以實(shí)現(xiàn)的，但有了多媒體之后這種展示是很容易實(shí)現(xiàn)的，并且是很直觀的。借助于多媒體不僅可以將現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)化設(shè)備搬至課堂上，而且還可以讓學(xué)生清晰地看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作過程。這樣在課堂教學(xué)中既有理論講解又配有圖片及動(dòng)畫，圖文并茂，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大增，教學(xué)效果便可以得到極大提高。同時(shí)，教師在教學(xué)的過程中再結(jié)合實(shí)體教學(xué)，教學(xué)效果便可以達(dá)到事半功倍的效果。

3.注重知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力

“機(jī)電一體化技術(shù)”課程至少由五種知識(shí)體系構(gòu)成，而學(xué)生在學(xué)習(xí)“機(jī)電一體化技術(shù)”課程之前已分散地學(xué)習(xí)了該課程所包含的部分知識(shí)體系，但是在學(xué)生的腦海中只是將這些知識(shí)體系當(dāng)中的部分知識(shí)進(jìn)行了簡單的堆積，并沒有形成一個(gè)完整的知識(shí)系統(tǒng)。因此，教師在上課時(shí)除了講解基本知識(shí)之外，應(yīng)更多地注重講解各部分知識(shí)體系的內(nèi)在聯(lián)系以及如何使用所學(xué)的知識(shí)體系構(gòu)建和分析機(jī)電一體化系統(tǒng)，進(jìn)而使知識(shí)轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力。如在講授機(jī)電一體化技術(shù)時(shí)結(jié)合學(xué)生比較熟悉的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行講授，并利用實(shí)踐教學(xué)時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入機(jī)電實(shí)訓(xùn)室，提出與實(shí)踐相關(guān)的問題，讓學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行思考并作答；又如在講授機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用時(shí)結(jié)合歷年高職院校參加的機(jī)電一體化技能競賽作品進(jìn)行講授，這激發(fā)了學(xué)生對機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，從而為學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也使學(xué)生積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

另外，掌握知識(shí)與提高能力是相互依存、相互促進(jìn)的。能力是在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程中逐漸形成的，而能力的提高又促進(jìn)知識(shí)的學(xué)習(xí)和積累。所以，在教學(xué)過程中教師要注重傳授學(xué)生知識(shí)的同時(shí)注意開發(fā)學(xué)生的智力，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)的能力，并著力使學(xué)生學(xué)習(xí)的各種知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生相應(yīng)的實(shí)踐能力。

4.理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，防止理論和實(shí)踐脫節(jié)

理論聯(lián)系實(shí)際是教學(xué)應(yīng)該遵循的重要原則，對于“機(jī)電一體化技術(shù)”課程教學(xué)尤其如此，對此應(yīng)做好以下三點(diǎn)：

第一，教學(xué)過程中采用“啟發(fā)式”教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好理論，以理論為主導(dǎo)，同時(shí)注意聯(lián)系實(shí)際講授基本原理、基本知識(shí)，且要講透徹，整個(gè)課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的針對性和應(yīng)用性。如在講授傳感檢測技術(shù)時(shí)結(jié)合典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)——數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人。一般情況下，這兩種系統(tǒng)不會(huì)用到教材編寫的所有傳感器， 因此對于教材中的傳感器均詳細(xì)講解并無必要， 于是這一板塊的教學(xué)設(shè)置偏重于光柵、光電編碼器、測速發(fā)電機(jī)三種傳感器，壓縮理論推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)三種傳感器的應(yīng)用及其在檢測系統(tǒng)中的連接問題。

第二，教學(xué)過程中積極推動(dòng)“行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法”，重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力，通過教學(xué)實(shí)踐（如實(shí)驗(yàn)、參觀和實(shí)訓(xùn)等）引導(dǎo)學(xué)生如何做到理論聯(lián)系實(shí)際。如在學(xué)生一周的實(shí)訓(xùn)期內(nèi)，由教師將學(xué)生分組并布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)，通過實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書和實(shí)訓(xùn)任務(wù)書讓學(xué)生了解實(shí)訓(xùn)要求和規(guī)范，隨后監(jiān)控整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程，盡量發(fā)揮學(xué)生的主觀積極性。學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對整個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)進(jìn)行思考、研究、分析和實(shí)施，完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。規(guī)定的實(shí)訓(xùn)時(shí)間到，每組學(xué)生停止工作，由教師對每組實(shí)訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場公開演示、點(diǎn)評，根據(jù)綜合表現(xiàn)評定成績。通過這種公開點(diǎn)評的方式讓各組認(rèn)識(shí)到不足，形成組間競爭，促使各組不斷改進(jìn)技能，從而促進(jìn)運(yùn)用知識(shí)能力的提高。

第三，教學(xué)過程中組織各類有效的教學(xué)實(shí)踐，如引入集傳感器技術(shù)、電子電氣技術(shù)、P L C技術(shù)、裝配技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等于一體的機(jī)電一體化綜合教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)。學(xué)生通過機(jī)電一體化綜合教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行各單科知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，而且還可以進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練。培養(yǎng)和樹立學(xué)生的實(shí)踐精神，使學(xué)生樂于實(shí)踐，勇于實(shí)踐，勤于實(shí)踐，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí)，在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

二、課程實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié)，也是包括機(jī)電一體化在內(nèi)的相關(guān)專業(yè)教學(xué)的重點(diǎn)。在實(shí)際操作中應(yīng)結(jié)合本校實(shí)踐教學(xué)的基本條件，緊緊圍繞機(jī)電一體化專業(yè)的教學(xué)大綱開設(shè)與本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)一致的綜合性實(shí)驗(yàn)課，以達(dá)到預(yù)期的目的。如建立以機(jī)電一體化設(shè)備維修能力培養(yǎng)為主線的實(shí)踐教學(xué)體系，即基本技能訓(xùn)練—專項(xiàng)技能訓(xùn)練—綜合技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練。基本技能訓(xùn)練、專項(xiàng)技能訓(xùn)練主要在學(xué)院內(nèi)完成，且側(cè)重單項(xiàng)技能訓(xùn)練，主要包括金工實(shí)習(xí)、數(shù)控實(shí)訓(xùn)等，同時(shí)學(xué)生還要進(jìn)行基本技能（鉗工、機(jī)加工、電工）、職業(yè)基本素質(zhì)（數(shù)控車、銑、線切割的編程和操作）的訓(xùn)練；綜合技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練由學(xué)院和企業(yè)共同完成。

三、結(jié)語

隨著我國制造業(yè)自動(dòng)化程度的提高，企業(yè)對機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生提出了更高的要求。面對這種要求，三本院校或高職院校只有培養(yǎng)出適應(yīng)機(jī)電一體化人才市場需求的畢業(yè)生才能在市場競爭中占有一席之地。本文針對培養(yǎng)適應(yīng)市場需要的機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生，對“機(jī)電一體化技術(shù)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與思考，在教學(xué)中實(shí)行理論實(shí)踐一體化教學(xué)，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的效果。在今后的教學(xué)工作中，根據(jù)企業(yè)對學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和操作技能的要求設(shè)計(jì)出更多與機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的教學(xué)項(xiàng)目，并且這些項(xiàng)目具有一定的前瞻性，能夠提高學(xué)生的綜合技術(shù)應(yīng)用能力，使學(xué)生更快更好地掌握機(jī)電一體化技術(shù)，更好地應(yīng)用這門技術(shù)，從而更好地適應(yīng)制造業(yè)自動(dòng)化的需要。

參考文獻(xiàn)：

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[3]梁景凱，蓋玉先.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京：北京工業(yè)出版社，2011.

篇7

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；故障診斷；紅外測溫

機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)電一體化設(shè)備的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)備中存在的問題，還可以及時(shí)找到機(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)問題的具置。所以采用機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)可以幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的安全隱患，避免安全事故的發(fā)生，提高了工作環(huán)境的安全性，更重要的是可以保障機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，提高工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。接下來我們將主要探討機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)的概述、具體診斷方法，存在的問題和發(fā)展趨勢四個(gè)方面的內(nèi)容。

一、機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)的概述

所謂診斷技術(shù)其實(shí)就是我們常說的檢測技術(shù)，我們采用診斷技術(shù)主要是為了幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備中存在的安全隱患，明確隱患存在的具置和隱患的嚴(yán)重程度，以便于我們的工作人員可以在短時(shí)間內(nèi)找到最有效的解決問題的方法。另外，根據(jù)機(jī)電設(shè)備的故障診斷過程，我們可以將機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)劃分為以下五個(gè)方面的內(nèi)容：

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

（二）故障診斷技術(shù)可以根據(jù)獲得的某一設(shè)備的檢測信號(hào)來獲取與該設(shè)備的工作狀態(tài)相關(guān)的信息。

（三）根據(jù)獲取的某一設(shè)備的工作狀態(tài)的信息來判斷設(shè)備的工作狀態(tài)。

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

（五）根據(jù)上述分析所得到的結(jié)果，采取相應(yīng)有效的解決方法，以免影響設(shè)備的正常工作。

二、常用的傳統(tǒng)機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)

目前我們國家比較常用的機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)主要有以下幾種：

（一）振動(dòng)檢測診斷技術(shù)

所謂的振動(dòng)檢測診斷技術(shù)就是指利用相關(guān)的檢測設(shè)備的震動(dòng)參數(shù)和信息特點(diǎn)來判斷機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備存在的故障的技術(shù)。振動(dòng)檢測診斷技術(shù)主要用于檢查機(jī)械設(shè)備的工作情況。機(jī)械設(shè)備在工作的過程中會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)的檢測參數(shù)中包含著速度和加速度等。在檢測的時(shí)候，如果我們想獲取足夠的檢測信息，正確地判斷出機(jī)械設(shè)備的工作情況，就要學(xué)會(huì)正確的選取測量點(diǎn)的位置。振動(dòng)檢測診斷技術(shù)不僅操作方法簡單，而且可以直接明了的檢測出機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，大大提高了診斷系統(tǒng)獲取的檢測信息的精確度。

（二）油液磨屑分析檢測診斷技術(shù)

油液磨屑分析診斷技術(shù)主要通過識(shí)別油液磨屑顆粒的形態(tài)和油液的成分特點(diǎn)來判斷設(shè)備的運(yùn)行情況，該檢測技術(shù)主要被應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。油液磨屑分析診斷技術(shù)不僅可以根據(jù)油液中的微粒尺寸判斷設(shè)備的磨損程度，根據(jù)微粒的形狀判斷設(shè)備的磨損類型，還可以根據(jù)微粒的組成成分來判斷設(shè)備發(fā)生磨損的具置。

（三）紅外測溫診斷技術(shù)

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

（四）射線掃描技術(shù)

Y射線診斷技術(shù)是一種剛剛發(fā)展起來的診斷技術(shù)，主要用于檢測工藝設(shè)備的故障。該技術(shù)主要通過分析圖譜的特點(diǎn)來判斷設(shè)備的具體運(yùn)行情況。

三、機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)存在的問題

機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)已經(jīng)具有很長的發(fā)展歷史了，但是至今為止還沒有形成一套非常完善的理論體系。我們國家目前的故障診斷技術(shù)主要是針對某一個(gè)具體的故障或者某一個(gè)具體的設(shè)備而言的，這些診斷技術(shù)的理論在實(shí)際生活中的應(yīng)用比較少。另外，我們國家的故障診斷技術(shù)在準(zhǔn)確度方面還有很大的缺陷，我們目前的當(dāng)務(wù)之急就是想方設(shè)法地提高故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確度，而提高故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確度的核心工作就是要處理好設(shè)備的故障與檢測到的信息之間的因果關(guān)系。

目前，我們國家的機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)存在的問題主要表現(xiàn)在模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析和智能方法幾個(gè)方面，在這些領(lǐng)域，我們對故障診斷技術(shù)的研究還僅僅局限于理論層次，在實(shí)際的生活中的實(shí)用性很小。所以，我們應(yīng)該高度重視故障診斷技術(shù)的發(fā)展情況，加大對該方面大投入，不斷完善故障診斷技術(shù)的理論體系，更新技術(shù)方法，加快我們國家的故障診斷技術(shù)的發(fā)展速度。

四、機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高和國家綜合水平的提升，我們國家的機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)開始朝著精密化、多元化和智能化的方向發(fā)展。我們國家的故障診斷技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向：

（一）基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程協(xié)助診斷技術(shù)

如今的我們生活的時(shí)代是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展潮流，故障診斷技術(shù)必須要結(jié)合先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，只有這樣，故障診斷技術(shù)才能滿足生產(chǎn)企業(yè)的需求，才能得到廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程協(xié)助診斷系統(tǒng)綜合借鑒了多種機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷的成功經(jīng)驗(yàn)，不僅可以診斷出不同設(shè)備存在的故障，滿足不同工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)需求，還可以成功地將檢測現(xiàn)場和診斷中心聯(lián)系起來，提高了診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，獲得了用戶的普遍認(rèn)可，被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

（二）人工智能專家系統(tǒng)

所謂的人工智能專家系統(tǒng)就是將故障診斷專家成功的工作經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)擁有的數(shù)據(jù)信息相結(jié)合的故障診斷系統(tǒng)。人工智能專家系統(tǒng)利用專家處理故障的實(shí)際案例來幫助網(wǎng)絡(luò)獲取知識(shí)，將針對同一個(gè)問題的所有知識(shí)聚集在一起，這樣不僅提高了監(jiān)測系統(tǒng)獲取信息的速度，還提高了診斷系統(tǒng)的精確度。

（三）小波分析

小波分析是一種關(guān)于信息的時(shí)間和尺度的分析方法，該方法具有較好的時(shí)頻定位功能，一般被應(yīng)用于時(shí)變、瞬態(tài)及非線性信息的分析領(lǐng)域。小波分析為機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)注入了新的活力，推動(dòng)了故障診斷技術(shù)的發(fā)展。

（四）研究和改進(jìn)傳感器與監(jiān)測儀器

目前我們所采用的傳感器和檢測儀器的技術(shù)水平比較低，檢測的準(zhǔn)確性不高。為了提高故障檢測的準(zhǔn)確度，我們應(yīng)該不斷研究新技術(shù)，不斷改進(jìn)我們所用的傳感器和檢測儀器的技術(shù)水平，為故障診斷技術(shù)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語

機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)是為了滿足生產(chǎn)需求而誕生的，隨著時(shí)間的推移，我們國家的故障診斷技術(shù)也在不斷發(fā)展。但是到目前為止，我國的故障診斷技術(shù)仍然在很多方面存在著問題。希望通過本文的分析，可以幫助人們更好地認(rèn)識(shí)機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)以及故障診斷技術(shù)存在的問題，以便于人們可以想出有效的解決方案，不斷完善我們的故障診斷技術(shù)，加快我們國家的故障診斷技術(shù)在智能化和多元化方面的發(fā)展。因?yàn)橄冗M(jìn)的故障診斷技術(shù)不僅可以提高機(jī)電設(shè)備工作的穩(wěn)定性，還可以提高機(jī)電設(shè)備的工作效率和工作質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞 工程教育；專業(yè)認(rèn)證；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）03-0080-02

1 前言

為了促進(jìn)機(jī)械專業(yè)的跨越式發(fā)展和國際化進(jìn)程，進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量、社會(huì)聲譽(yù)和國際視野，促進(jìn)本科畢業(yè)生的國際交流，為工程師執(zhí)業(yè)資格認(rèn)證奠定基礎(chǔ)[1]，從2013年下半年開始，貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)開始著手準(zhǔn)備進(jìn)行工程教育認(rèn)證，于2014年順利通過該認(rèn)證。在以“認(rèn)證”為目標(biāo)，不斷促進(jìn)教學(xué)改革的過程中，全院教師始終堅(jiān)持以能力為導(dǎo)向，重在加強(qiáng)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量和利用學(xué)科知識(shí)分析解決工程實(shí)際問題的能力[2]；同時(shí)以學(xué)生為中心，以不斷優(yōu)化和改進(jìn)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，建立、建設(shè)優(yōu)質(zhì)的課程體系和師資隊(duì)伍，配備必要的教研設(shè)備。

在“迎接認(rèn)證”、不斷改進(jìn)的過程中發(fā)現(xiàn)一些專業(yè)課程存在的問題，以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的工程性不強(qiáng)為代表，主要體現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容缺乏實(shí)際工程拓展，課程教學(xué)方法有待拓寬，特別是工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為機(jī)械電子工程方向一門重要的專業(yè)課，亟待相關(guān)教學(xué)改革，以適應(yīng)工程教育認(rèn)證的要求。

2 現(xiàn)狀與問題

基本現(xiàn)狀 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械電子工程方向的一門重要的R悼緯蹋目的是培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)能力，掌握機(jī)械系統(tǒng)元部件設(shè)計(jì)和微機(jī)控制系統(tǒng)及其接口設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)機(jī)電結(jié)合的專門人才。本課程的基本任務(wù)是使學(xué)生掌握對機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析應(yīng)用和設(shè)計(jì)基本方法。該課程涉及的機(jī)械傳動(dòng)部件、電機(jī)、微機(jī)接口技術(shù)和機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思路等，可以說是對本專業(yè)前期所學(xué)專業(yè)課程進(jìn)行融合、需要實(shí)踐深入消化和提高認(rèn)識(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。并且貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院不僅是機(jī)械電子工程方向開設(shè)本課程，機(jī)械制造和農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)方向也開設(shè)了本課程，學(xué)生普遍反映教學(xué)枯燥，工程實(shí)踐性不強(qiáng)，部分知識(shí)無法理解。

為了使機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程與“工程教育認(rèn)證”要求相適應(yīng)，更好地幫助學(xué)生掌握本門課程知識(shí)內(nèi)容和加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，達(dá)到學(xué)以致用的目的，需要對機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革研究。

主要存在的問題 貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院于21世紀(jì)初開始在機(jī)械電子工程專業(yè)方向的本科班開設(shè)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，隨著十多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，已形成一套較為完善的教學(xué)方案和體系。但是隨著技術(shù)的不斷革新，社會(huì)和工作崗位對學(xué)生要求的不斷提升，越發(fā)覺得本課程的傳統(tǒng)教學(xué)中存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）教學(xué)內(nèi)容陳舊，過于側(cè)重機(jī)械結(jié)構(gòu)的講解。通過工程教育認(rèn)證評估，充分和企業(yè)溝通后，發(fā)現(xiàn)一些課程所教授的內(nèi)容和技術(shù)已經(jīng)在當(dāng)下機(jī)電產(chǎn)品中被新技術(shù)所取代。另外，由于在教授本課程前有單片機(jī)原理、接口技術(shù)和機(jī)械控制工程等課程，在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)中都會(huì)以典型機(jī)電系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為主，使“機(jī)”和“電”在教學(xué)過程中不能充分結(jié)合。

2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施不足，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受到限制。本專業(yè)擁有的機(jī)電一體化教學(xué)設(shè)備較少，有的僅僅停留在十字工作臺(tái)、單片機(jī)和傳感器方面，對于機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和優(yōu)化部分的實(shí)驗(yàn)暫時(shí)空缺，這不利于學(xué)生提高感官認(rèn)識(shí)。

3）教學(xué)方法單一，缺乏與工程實(shí)際的聯(lián)系。現(xiàn)有教學(xué)基本上是以課堂教學(xué)為主，輔以少量實(shí)驗(yàn)，大多采用講授法通過多媒體教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行授課，而且大多是紙上談兵，課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同工程實(shí)踐聯(lián)系甚少，與“工程教育認(rèn)證”的要求存在差距。

4）學(xué)生反映學(xué)習(xí)難度大，應(yīng)用能力不強(qiáng)。在教學(xué)過程中，一些學(xué)生反映部分知識(shí)點(diǎn)難以理解，不清楚這些知識(shí)能“干什么”，能解決什么問題。另外，從考試反饋來看，學(xué)生對綜合應(yīng)用機(jī)電技術(shù)的能力還有待提高，特別是不能將一些來自工程實(shí)際的問題和書本知識(shí)結(jié)合起來分析。

3 教學(xué)改革

教學(xué)內(nèi)容的改革

1）樹立“機(jī)電結(jié)合”的系統(tǒng)教學(xué)思路。機(jī)電一體化的目的是提高產(chǎn)品或系統(tǒng)的附加價(jià)值，實(shí)現(xiàn)多功能、高效率、高可靠性、省材料、省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕、薄、短、小化方向發(fā)展。因此，機(jī)電一體化的研究方法不能只是簡單拼湊，應(yīng)該從系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案開始到各元部件選擇到系統(tǒng)最終成形的全過程，都要貫徹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想 [3]。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)也是如此。在課程講述過程中，如果只是根據(jù)教材的章節(jié)順序進(jìn)行講解，會(huì)在學(xué)生腦海中形成一個(gè)個(gè)的知識(shí)孤島。因此需要將整個(gè)課程用幾個(gè)典型案例把所有章節(jié)貫穿起來，做到前后呼應(yīng)。如在教學(xué)“機(jī)械結(jié)構(gòu)”中的“機(jī)架和支撐穩(wěn)定性”時(shí)，可以和“元部件特性分析”中的“靜、動(dòng)態(tài)特性分析”結(jié)合起來，在講機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)就引入控制工程中的一些知識(shí)點(diǎn)。

另外，教材的最后一章有很多案例，可以根據(jù)這些案例的特點(diǎn)，將其穿前面的章節(jié)講解，在講授每一部分內(nèi)容時(shí)都結(jié)合案例，并將系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法融于其中，不僅利于學(xué)生對知識(shí)的掌握，還可以舉一反三、加深理解。

篇9

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制技術(shù) 一體化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（a）-0224-02

我國經(jīng)濟(jì)形式在不斷改革的新局勢下，國民生產(chǎn)力及其相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)也得到了發(fā)展，因此，生產(chǎn)制造領(lǐng)域的規(guī)模也隨之不斷地?cái)U(kuò)大，這樣以來自動(dòng)化控制技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)自動(dòng)化控制技術(shù)也是當(dāng)今人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用程度很高，有很廣闊的市場前景，基于此自動(dòng)化技術(shù)愈來愈受到人們的重視。

1 機(jī)電控制系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述

1.1 機(jī)電控制系統(tǒng)

機(jī)電控制系統(tǒng)是指沒有人為的因素，只是憑借一些設(shè)定好的程序代碼，讓各個(gè)部位的機(jī)器順利運(yùn)轉(zhuǎn)。對于機(jī)電控制系統(tǒng)來講，整個(gè)系統(tǒng)中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。從機(jī)電控制系統(tǒng)的技術(shù)層面來講，機(jī)電控制系統(tǒng)的技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)、微電子等先進(jìn)技術(shù)[1]。總而言之，在整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)中涉及著許多先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)把這些技術(shù)有效地結(jié)合在一起，最后構(gòu)成了一套完整的機(jī)電控制系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)工作時(shí)，主要依靠遠(yuǎn)程遙控來進(jìn)行操作，操作人員只是利用計(jì)算機(jī)，在互聯(lián)網(wǎng)上對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控即可。

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是依靠操作遠(yuǎn)程控制器對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)整個(gè)工作形式是按照事先設(shè)置好的程序來運(yùn)行。自動(dòng)控制的主要形式可以分為系統(tǒng)的速度控制、自我診斷、系統(tǒng)校正等，對于整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)來講，自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)比較完善的應(yīng)用系統(tǒng)，目前在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域受到了人們的廣泛關(guān)注。因?yàn)樗梢杂行У匕迅鱾€(gè)子系統(tǒng)聯(lián)合起來，完成設(shè)定的工作任務(wù)，這也是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的主要技術(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)這一理論主要是由傳統(tǒng)控制理論和現(xiàn)代控制理論相互結(jié)合而產(chǎn)生的新理論。傳統(tǒng)控制理論主要是利用數(shù)學(xué)工具，計(jì)算傳遞函數(shù)，利用相關(guān)數(shù)據(jù)分析研究變量的線性變化。這些也在控制系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。而現(xiàn)代控制理論主要是以線性代數(shù)為數(shù)學(xué)工具，并在傳統(tǒng)的線性代數(shù)基礎(chǔ)上發(fā)生了一系列變化，首先線性代數(shù)主要是以矩陣及集合作為分析數(shù)據(jù)的依據(jù)，其次求解的狀態(tài)方程會(huì)在矩陣中表示出來，再構(gòu)建相關(guān)的數(shù)據(jù)模型即可。現(xiàn)代控制理論的主要優(yōu)點(diǎn)是可以尋找出最優(yōu)的控制系統(tǒng)、適應(yīng)控制及隨機(jī)控制，控制目的也比較明確。

2 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)構(gòu)想

我國機(jī)械制造業(yè)在世界機(jī)械市場占據(jù)著巨大的份額，基于此，我國機(jī)械制造效率將面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。隨著一體化制造理念的產(chǎn)生，機(jī)械制造業(yè)隨之也發(fā)生了重大的變革，利用機(jī)電一體化可以提高機(jī)械制造效率。所謂的機(jī)電一體化，最早是由日本人提出的，隨后日本人以機(jī)電一體化為理論基礎(chǔ)，研究制造出了功能一體化的機(jī)械設(shè)備，最具有代表性的一體化設(shè)備就是把軟件、電子和裝卸有效地聯(lián)合起來，這樣以來將會(huì)使得機(jī)電設(shè)備的功能更加強(qiáng)大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這個(gè)新理念也逐漸被各國科學(xué)家所認(rèn)可，同時(shí)在此基礎(chǔ)上還對這一理念作出了合理的改進(jìn)，隨后就形成了現(xiàn)在的機(jī)電一體化系統(tǒng)。科技工作者對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行的邏輯分析，他們表示目前機(jī)電一體化系統(tǒng)具有智能化板塊、模塊化等基本功能，以這些基本功能為根本，隨后再融入一些機(jī)械技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，這樣以來就可以優(yōu)化機(jī)電一體化系統(tǒng)，使得整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)變得更科學(xué)、更人性化。在建立機(jī)電一體化系統(tǒng)時(shí)，工作人員先要對機(jī)電一體化系統(tǒng)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，隨后按照相關(guān)的技術(shù)分析得出其方案的優(yōu)缺點(diǎn)，再通過各種方案之間的對比選取一個(gè)比較合理的方案，確定方案之后還需要經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用，不斷完善所選的方案，最后才使用此方案。所建立的新系統(tǒng)能不能滿足工作需求，這還要看這個(gè)系統(tǒng)是不是實(shí)現(xiàn)了具體的目標(biāo)，如果沒有完成設(shè)定的具體目標(biāo)那么這個(gè)系統(tǒng)還需要完善[2]。

3 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)想

目前，我國的產(chǎn)生模式不斷地進(jìn)行改革，政府部門開始重視科技創(chuàng)新的發(fā)展，機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)思想也被人們廣泛應(yīng)用到綠色化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化的新興產(chǎn)業(yè)之中，從而代表著“中國創(chuàng)造”的機(jī)電一體化系統(tǒng)正在制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

3.2 設(shè)計(jì)方案

機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)根本就是設(shè)計(jì)方案，制定一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)方案是一項(xiàng)非常困難的事情。其方案的制定人員需要過硬的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)還需要豐富的工作經(jīng)驗(yàn)并且還要對機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)都要有一定的了解。

3.3 機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)

（1）機(jī)械技術(shù)。由于機(jī)電一體化技術(shù)主要是以機(jī)械基礎(chǔ)為根本點(diǎn)，主要是根據(jù)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展而做改進(jìn)，因此，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域受到了工作人員的青睞。機(jī)電產(chǎn)品的許多功能都是由機(jī)械技術(shù)所決定，并且與電子技術(shù)相結(jié)合，從而推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展[3]。在新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局下，隨著生產(chǎn)水平的不斷提升，對機(jī)械技術(shù)的發(fā)展提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。通過機(jī)電一體化領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行不斷地探索，我國現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展水平得到了快速的提升。（2）對于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來講。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)主要是對機(jī)電一體化系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析。主要是使用計(jì)算機(jī)來完成信息的交換及其數(shù)據(jù)分析運(yùn)算。

3.4 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法

（1）取代法是一種常見的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)者們經(jīng)常把電子線路取代為機(jī)械式控制機(jī)構(gòu)，這是一種機(jī)械電子化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。比如：機(jī)械式調(diào)速機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)就可以用編程控制器或者微型計(jì)算機(jī)來代替，還可以替代液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)，也可以大體插銷板、撥碼盤、步進(jìn)開關(guān)、時(shí)間繼電器等控制器。這樣不但可以使得整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡單，同時(shí)還可以提升產(chǎn)品的質(zhì)量。按照這種方法所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品與傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，這種設(shè)計(jì)方法簡單，可是依舊擺脫不了原產(chǎn)品的缺點(diǎn)，不利于產(chǎn)品的創(chuàng)新。（2）整體法。整體法可以讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有不錯(cuò)的性價(jià)比，以便工作人員開發(fā)出更新的產(chǎn)品。當(dāng)設(shè)計(jì)者利用整體法設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，首先要把機(jī)械部分和電氣部結(jié)合在一起，隨后從整體上對改產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如：在電液比例控制系統(tǒng)中，比例電磁鐵和液壓控制閥組成一體化比例閥；當(dāng)對伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，定子繞組放置在機(jī)床導(dǎo)軌中這些都是采用了整體設(shè)計(jì)法。（3）組合法。這種方法主要是把產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能組合成為機(jī)電一體系統(tǒng)。比如：當(dāng)把車床改造為數(shù)控車床時(shí)，首先購買一套車床數(shù)據(jù)設(shè)備、一套伺服動(dòng)力系統(tǒng)、一整套位移測量設(shè)備及其主軸電機(jī)相配合變頻設(shè)備，利用這些設(shè)備就可以改造出一臺(tái)具備自動(dòng)調(diào)速、自動(dòng)給進(jìn)，同時(shí)還可以完成多種切削的數(shù)控機(jī)床。利用組合法建立機(jī)電一體化，不僅周期很短、質(zhì)量安全可靠、成本也比較低，而且還便于維修、容易生產(chǎn)。

4 結(jié)語

機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)是由電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種科學(xué)手段相結(jié)合的一體化系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的誕生有效的促進(jìn)了我國生產(chǎn)力的發(fā)展。該文主要介紹了機(jī)電控制和自動(dòng)控制系統(tǒng)，簡要的敘述了機(jī)電一體化這個(gè)新概念，并以這些為基礎(chǔ)簡要分析了三種機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)由電子系統(tǒng)代替，這樣以來完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化、功能及模塊的相互結(jié)合，有效的提升了我國機(jī)電一體化的發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備管理 一體化

中圖分類號(hào)：X752文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

一、煤礦機(jī)電設(shè)備管理的現(xiàn)存問題

1.1管理理念錯(cuò)位

在一些煤礦企業(yè),主要領(lǐng)導(dǎo)只注重產(chǎn)量,對井 下機(jī)電設(shè)備重視不足,沒有真正把機(jī)電設(shè)備視為現(xiàn) 代化煤礦安全生產(chǎn)的保證放到一個(gè)關(guān)鍵的位置,僅 把機(jī)電設(shè)備管理當(dāng)做一個(gè)輔助生產(chǎn)工作,管理制度 不夠完善,具體措施沒有落實(shí)到位。與此同時(shí),出 于經(jīng)濟(jì)效益的考慮,一些煤礦企業(yè)單純追求眼前產(chǎn) 量,管理理念落后,甚至抱著“什么時(shí)候壞,就什么 時(shí)候修,驢不死不下磨”的思想。正是因?yàn)槠髽I(yè)對 設(shè)備檢修的重要性認(rèn)識(shí)不夠,重視不足,才使機(jī)電 設(shè)備定期維護(hù)與檢修工作不能落實(shí),直到機(jī)電設(shè)備 出現(xiàn)異常或者故障后,才開始實(shí)施維修,導(dǎo)致影響 了正常的生產(chǎn),也使設(shè)備的運(yùn)行周期大大降低。

1.2采用國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備

在目前很多煤礦中,機(jī)電設(shè)備陳舊落后,有的 設(shè)備一買回來就不正常運(yùn)轉(zhuǎn)。安全配套措施跟不 上,與當(dāng)前國家相關(guān)的煤礦安全規(guī)定要求相距較 遠(yuǎn)。由于煤礦企業(yè)的工作環(huán)境差,濕度高,空氣灰 塵多,如果機(jī)電設(shè)備在礦井里實(shí)施存放、運(yùn)輸過程 中,不采取防銹、防塵、防潮等手段,則會(huì)加速設(shè)備 的腐蝕及損壞;再加上工作人員的認(rèn)識(shí)不足,經(jīng)常 會(huì)導(dǎo)致此類事情發(fā)生。在這些設(shè)備中,存在的隱患 較多,再加之對設(shè)備的檢修不及時(shí),檢測技術(shù)落后, 發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的技術(shù)能力不足,都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備存在 較多的故障。

1.3操作者的素質(zhì)不高

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明,在機(jī)電設(shè)備事故的責(zé)任人 中,初中以下文化程度的占到一半以上。機(jī)電設(shè)備 操作人員文化的業(yè)務(wù)素質(zhì)不高,操作過程中不能滿 足安全操作規(guī)程的要求。對于特種設(shè)備,操作人員 的掌握技術(shù)不夠熟練,加上崗位變化頻繁,也給安 全生產(chǎn)埋下了隱患。在通常情況下,煤礦的工作環(huán) 境差,不安全因素多,因此被人們視為又臟又累而 且有一定危險(xiǎn)的工作,這就導(dǎo)致了有一定技術(shù)水平 的人員,不愿進(jìn)入煤礦企業(yè)工作。

二、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用

2.1 礦井運(yùn)輸提升產(chǎn)品的應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)中，因?yàn)楝F(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要，對煤礦機(jī)械化采煤提出更高的要求，那么隨之對井下、井上的運(yùn)輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術(shù)比較先進(jìn)的國家，煤礦井下大巷的運(yùn)輸系統(tǒng)大多是采用帶式運(yùn)輸機(jī)，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅(qū)動(dòng)方式，主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家，高性能、高可靠性的磁阻電機(jī)在煤礦提升系統(tǒng)中也得以應(yīng)用。還有德國自主研發(fā)的內(nèi)裝式交———交變頻調(diào)速提升機(jī)，它采用機(jī)電一體化技術(shù)把電機(jī)和滾筒做成一體，這樣的融合技術(shù)不論在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還是在電氣控制系統(tǒng)方面在世界上都處于領(lǐng)先地位。在我國，大多數(shù)煤礦井下生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了皮帶化，采用大巷強(qiáng)力帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)姆绞揭卜浅Ｆ毡椤Ａ硗猓?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展也非常迅速，它們具有很多種及時(shí)故障診斷和自我保護(hù)等功能，如應(yīng)用過程中的軸承溫度、倒轉(zhuǎn)、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發(fā)展的角度看問題這的確是一個(gè)很好的開始。目前，我國直徑在兩米以上的提升機(jī)有1700 多臺(tái)，其中90%為交流提升機(jī)，并且均是采用轉(zhuǎn)差功率消耗型的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，電控系統(tǒng)部分絕大多數(shù)仍采用繼電器———接觸器系統(tǒng)，只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機(jī)多數(shù)為發(fā)電機(jī)拖動(dòng)，雖有部分可控硅供電系統(tǒng)，也均為模擬量控制。而PLC 可編程控制器使用比較簡單，程序設(shè)計(jì)起來也比較容易，不需要一些復(fù)雜的輸入輸出接口裝置，抵抗外界的干擾能力也很強(qiáng)，因此，它能在環(huán)境比較惡劣的情況下進(jìn)行長時(shí)間工作。

2.2 綜合機(jī)械化采煤1970 年，我國自主設(shè)計(jì)制造裝配了第一套綜合機(jī)械化采煤工作面，并在大同礦務(wù)局進(jìn)行試驗(yàn)使用，一直試驗(yàn)使用到80 年代后期，這項(xiàng)技術(shù)的使用標(biāo)志著我國的煤礦綜合機(jī)械化采煤有了重大的突破性發(fā)展，推動(dòng)了煤礦自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程，同樣，采煤機(jī)也由液壓牽引開始轉(zhuǎn)向電牽引；液壓支架的控制系統(tǒng)也逐漸向計(jì)算機(jī)化發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為核心，采用電液控制，移架自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)。另外，對工作面刮板運(yùn)輸機(jī)也進(jìn)行了微機(jī)監(jiān)控裝置的配置，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制。機(jī)電一體化技術(shù)在綜合機(jī)械化采煤中的應(yīng)用，使設(shè)備動(dòng)作趨于協(xié)調(diào)，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業(yè)帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)從多數(shù)煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩(wěn)定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進(jìn)行了大量的研究，對一些關(guān)鍵技術(shù)也實(shí)施多次再設(shè)計(jì)改進(jìn)措施，但仍然沒有得到預(yù)期的效果，因此這些在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用率不是很高。在國外，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件技術(shù)發(fā)展很快，運(yùn)行速度和質(zhì)量也在不斷提高，傳輸介質(zhì)由同軸電纜發(fā)展到光纜，信息媒體由字符發(fā)展到聲像，煤礦的安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，他們的機(jī)電一體化技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是煤炭行業(yè)內(nèi)部機(jī)電一體化技術(shù)推廣應(yīng)用最快的產(chǎn)品，一些高校、科研所和企業(yè)正在研究和生產(chǎn)煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。

三、對我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的思考