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机电一体化简述范文

发布时间:2023-10-13 15:37:18

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0 引言

机电一体化技术”课程是一门综合性很强的课程,该课程综合了机械、液压传动、电气控制、传感器技术等专业知识,而且实践性也很强。因为作为我们机电工程学院培养的学生,以后参加工作,见到的任何产品,都是综合机械、电气控制、传感器等技术的。这要求学生不仅各种基础理论熟悉,最重要是实践能力,即把这几种理论融会贯通。这样有了很强的实践能力,将来学生才能胜任自己的工作。

1 想方设法调动学生的学习积极性

古语云:“知之者不如好之者,好之者不如乐知者”。学习积极性、兴趣等是学习最好的教师。因为学生有学习的积极性、兴趣才能产生学习需要,有了学习需要就能最大程度激发学生的学习动机。对于老师来说有了这些才是提高教学质量的基础。如何最大程度提高学生的学习积极性、学习兴趣、学习动机,可以从以下几方面着手。

1.1 营造轻松的学习氛围

机电一体化技术这门课综合性、实践性很强。所以学生学习起来难度大,尤其是实践教学。由于学生刚开始不能有效把以前学的机械基础、液压传动控制、电气控制与可编程技术、传感器技术等知识综合起来,所以在实践环节设计个小产品时,学生变得没有任何头绪,想法等。所以针对课程特点,教师要努力改变原来枯燥无味的学习气氛,趣味性教学是最好的手段。通过自己仔细备课,找出实践例子及知识间的联系,让学生在兴奋的状态下接受教育,以达到提高教学质量和教学效果。结合自己教学实践,我认为教师在每讲到某个知识点时,最好讲解完本知识点外,还要向学生介绍最新的动态,最新的研究方向,最新的实现手段等,提高学生学习兴趣。作为工科教学一定不要脱离实际纸上谈兵。

1.2 理论联系实际,将理论知识生活化

我们所讲的任何知识,如何让学生知道其有用,用在我们生活中什么地方,即所学知识生活化,这非常重要。[1]如在讲光电传感器时,学生不理解也不了解其应用的地方,我们可以让学生了解生活中很多地方都用到光电开关,例如小区围墙的的安全报警、宾馆大厦的自动门、洗手间光电感应控制冲水装置等。让学生讲学到的东西简单化、生活化,而不是讲复杂枯燥的知识。这样不仅提高学生学习兴趣,而且有助于学生理解、强化所学习的知识。

2 加强师生互动,充分调动学生学习主动性

高校学生学习的特点使得教师上课时不能注入式的满堂灌,而是充分发挥学生主动,教师主导才行。所以上课前教师要积累大量的资料,提前准备好提给学生的问题,这是上课期间教师互动教学的前提和基础。[2]结合机电一体化这门课,上课前先给学生说明今天我们讲完课后的设计任务,启发学生在听课的过程中积极思考。上课期间教师所讲的内容要和自己所布置的设计任务息息相关,比如我在讲行程开关时,布置的设计任务就是利用行程开关设计学生经常见到的机床自动往返电路,在讲到光电开关时布置给学生的设计就是利用光电开关设计小区围墙安全防盗报警装置。这样一边讲课一边利用布置的任务引导学生积极思考,当讲完课学生经过自己的努力和教师的指导下呈现出正确完美的设计任务时,学生感到学习的价值,极大地调动学生学习相关知识的主动性,积极性。这种师生互动具有提高教学效果,培养加强学生思维能力、实践动手能力和培养学生综合素质的优点,而且营造轻松活泼的师生互动教学环境和气氛,有效的提高教学质量和学生毕业快速适应企业的能力。

3 主动了解学生,针对学生的特点因专业方向施教

我们机电工程学院机械设计及自动化专业分切削专业方向和起重专业方向。从学生专业方向实际出发,同时考虑学生个性特点和个性差异,尽自己最大努力使每个人的才能和品行都得到发展,因专业方向施教,因材施教,利用扬长避短,长善救失。

所谓因专业方向施教,就是在科学先进教学思想指导下,根据专业方向不一样,侧重点也不同。例如针对我院实际情况,在讲异步感应电机控制电路原理及设计时,对切削专业的学生侧重点讲机床的自动往返控制,制动控制等控制电路的原理及设计方法。最后给学生布置的设计任务也是和机床相关的控制电路设计。因为切削专业方向的学生毕业后主要从事机床加工设计等相关工作。同样的知识点,对起重专业方向的学生,主要给学生讲的是利用所学的电机控制技术设计各种起重机。这样对学习目的间接化、职业化的学生来说,极大的调动了大家学习相关知识的欲望。

当然,也要考虑因材施教,所谓因材施教就是根据学生的学习水平和能力不同,开展不同层次的教学活动,并针对学生自身特点给予相应的指导,已到达最大程度实现学生全面发展。例如在机电一体化教学中,教师应该积极主动和辅导员、班干部、每位学生联系,从不同渠道了解学生各自的特点。因为教师布置的设计任务一般都由几部分组成,这几部分有难有容易的,在充分了解学生的前提下,对不同的学生提出不一样要求。这样每位学生都在自己能力范围内顺利完成任务,都能体验到成功的乐趣,都有信心继续下面知识的学习。

4 加强实践锻炼

我们都知道实践是检验真理唯一标准,尤其对于工科学生来说,实践更为重要。通过实践来检验理论知识,同时通过实践加深对理论知识的理解和掌握。

大家都知道,机电一体化这门课程综合性很强,是学生学好更重基础专业课后最后的综合学习。[3]只有通过各种实践才能加深对知识的进一步掌握和理解,才能培养出更强动手能力的学生,毕业后能马上适应企业。通过平时教学发现,要想让学生更好的学好机电一体化这门课,必须加强实践锻炼。这里采用的是递进式实践锻炼,递进关系如图1所示。

图1 递进实践关系图首先在学习每一章节时,都要针对本章知识,给学生布置设计作业,并指导学生完成作业设计。其次对于学生完成的作业设计要通过实验课来验证其正确与否,通过实验实践进一步完善设计中出现的小问题,小瑕疵。最后学完机电一体化这门课后要给学生布置综合设计任务,并指导学生完成。例如结合我院具体情况对于机械设计制造及其自动化切削专业方向的学生布置的综合设计实践任务是:“自落式双锥反转出料移动式混凝土搅拌机设计”,对于起重专业方向学生布置的综合设计实践任务是:“桥式起重机总体设计”。

5 结论

总之,机电一体化是一门综合性、实践性、扩展性、创新性都非常强的一门课程,其教学方法的研究是一个长期探索的过程。对于这门课的教学应注重理论联系实际,加强学生的实践锻炼,通过实践教学的实效性,取得令人满意的教学效果。

【参考文献】

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机电一体化技术是把机械技术、微电子技术和信息技术有机地结合为一体,实现整个系统最优化的一门科学技术。根据市场跟踪调研,我国国民经济迅猛发展,加速了机械产品的更新换代。机电一体化技术已经进入高速发展时代,使机械实现柔性化和智能化的理想逐步成为现实。这无疑给承担社会服务功能的高等职业教育设置机电一体化技术专业提供了极为有利的发展机会。

我校借助于具有14年“机电技术应用”专业办学历史的平台和基础条件,立足调研定方向,培育师资建队伍,加大投入建基地,校企合作求特色,2001年经江苏省教育厅批准举办“机电一体化技术”五年制高职专业,重点培育市场紧缺的电气运行控制、机电设备维修方向的高技能、高素质复合型人才。经过近十年的建设与探索实践,取得显著成效,先后被国家劳动和社会保障部确立为首批国家“高技能人才培训基地(机电类)”,被江苏省教育厅确定为五年制高职省级示范专业。作为“机电一体化技术”专业的专业负责人,我带领专业团队,始终坚持“以市场调研为基础,实训基地为支撑,课程改革为核心,师资队伍为关键,提高水平为目的,专业文化为特色”的主线开展专业建设,做好以下六个方面的工作。

一、以课程改革为核心,确立技能型人才培养的教学模式

我校是企业办学,依托企业办学的优势,加强市场调研,把握行业发展动态与人才需求,基于职业岗位群和职业能力要求的分析,明确职业能力,以联合学院的人才培养方案为蓝本,根据区域经济发展要求,充分考虑学校教育资源优化配置,调整制订了我校的机电一体化专业人才培养方案,同时配套制订了主干课程的课程标准。在课程内容的确定上,既满足就业导向的岗位技术或技术领域需要,又有助于学生在整个职业生涯中谋求个性发展所需的态度、能力和知识,同时符合人的认识规律和教学规律的课程教学内容的衔接与配合。在专业课程教学过程中,不断改变理念,更新模式,以学生为主体,教学场地设在教室、实训室或现场,探索构建“专业基础类课程综合化,专业技术类课程理实一体化,专业实训类课程项目化”的模块化教学模式。

二、以校企合作为依托,强化实训基地建设

鉴于职业教育的职业性,建好实训基地、营造职业实践环境是专业建设的重要支撑。

专业校内基地建设,坚持把建好实训基地作为体现办学特色,促进持续发展的重要内涵,不断加大对实训基地的投入,满足培养要求;实训室严格按企业车间形式进行构建,按企业的标准进行管理,营造真实、仿真的职业环境;实训项目的安排,依托专业指导委员会预测产业发展方向和职业技能发展走势,强调从高端需求入手,安排新技术应用型的实训项目;引企带资入校共建校实训基地,满足企业需求,使学生有机会在生产真实现场经受“真刀真枪的熏陶和磨炼”,培育职业技能。

校外实习基地建设方面根据专业建设需要,全面出击、精心选择,确立典型企业,建立了长期稳定的校外实训基地。主动联系企业,增加相互之间的了解与信任,通过提升专业对企业的服务能力和顶岗学生的职业能力来赢得企业的信任;通过相互协商形成共识、增强计划的灵活性以适应企业,加强对学生的管理以提高企业的效益,赢得企业的支持。专业充分利用校外实训基地的优质资源,提升学生的职业素养。学生深入企业现场,感受企业氛围;参与企业生产,深化技能应用;体验职业道德,学做真正的企业员工。

三、以产学研结合为手段,加强师资队伍建设

一支结构合理、相对稳定的师资队伍,是保证教学质量的关键。近年来,我们坚持利用校企合作这一有效途径,以产学研结合为手段,采取“请进来,送出去”的方式,不断加强教师理念更新,制订个人职业生涯发展规划,开展校本培训,组织教学团队进行课改实施、精品课程建设、校本教材编写,引进企业中优秀的工程技术人员充实专业师资队伍,提升课改能力,同时,派专业教师深入企业生产、科研现场进行实践,参加企业新产品开发工作,团队教师通过技术服务,获得了多项产学研成果。

四、以完善制度为保障,保证教学质量的稳步提升

完善的教学管理制度,是教学正常进行的重要保障。着重抓以下几个建设:抓常规建设,制订并坚决落实教学常规管理制度,同时制订校内外实训管理制度、开放实验教学制度等,保证正常教学秩序;抓评价建设,制订专家评价、同行评价和师生互评的评价制度,促进教学质量提升;抓绩效建设,制订教师绩效考核办法、专业负责人制度、课程负责人制度等,激励教师水平提升。

五、以文化建设为特色,促进师生综合素质提升

在进行专业文化建设中,注重迁移行业企业文化。以精神激励人,大力弘扬“诚信、敬业、创新、超越”的南车精神;以制度约束人,制订了学生一日常规制度、文明修身公约;以环境熏陶人,通过场地布置、产品陈列、标线设置等方式,营造企业生产环境,从而使师生都感受到企业文化的独特氛围;以行为造就人,组织以专业活动为主线的实践锻炼,大力开展技能大赛、创新大赛,培养师生良好的教风、学风,使专业和谐健康发展。

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【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2013)05C-0076-03

一、研究背景

机电一体化技术综合运用了机械技术、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,改变了传统行业的生产工艺和相应的生产装备,逐渐发展为以智能仪器与仪表、可编程控制器(PLC)、工业控制计算机、数控加工设备、工业机器人等先进的自动化设备,来构建柔性制造系统、现代集成制造系统,提升生产设备性能,提高劳动生产率,确保生产过程的安全、稳定、高效运行。

作为广西北部湾经济区机电职业教育龙头地位的广西机电职业技术学院,在培养机电类专业技术人才方面,积累了大量的经验。该校机电一体化技术专业目前已荣获自治区高等学校特色专业、自治区示范性高等职业教育实训基地。在特色专业项目建设进程中,广西机电职业技术学院与众多企业深度合作,依托与上汽通用五菱股份有限公司、柳州五菱汽车股份有限公司、广西玉柴机器股份有限公司、西门子(中国)有限公司等企业,共同制定人才培养方案,共同开发教材,共建、共管、共用实训基地,建立订单班培养,互派教师和工程技术人员,共同确定教学内容,共同培训学生、教师、员工,并引进人才评价标准,构建校企共同参与人才培养全过程的人才培养模式。为给企业输送专业对口人才,该校2008年起与上汽通用五菱股份有限公司合作开办五期“五菱班”、“联发班”订单班,目前大部分学生已成为企业的骨干力量。本文拟以广西机电职业技术学院为例,对如何构建具有区域特色的高职机电一体化技术专业职业化课程体系进行研究。

二、高职机电一体化技术专业职业化课程体系构建思路

广西机电职业技术学院机电一体化技术专业坚持以广西区域经济建设为宗旨,面向中国―东盟自由贸易区、广西北部湾经济区,重点面向北部湾地区汽车、机械两大先进制造业和铝业、制糖造纸两大资源型产业以及现代港口物流两大新兴特色产业(以下简称“两制两资两特”产业)的机电一体化设备制造企业、机电设备及自动化生产线应用企业,倡导“校企合作、工学交替”的人才培养模式,构建“以岗促学、课证融合”课程体系,坚持“理实一体化、企业订单班”的实践教学环节。近年来,该校机电一体化专业团队教师通过为企业技术员工培训、到企业锻炼、参与企业横向科研课题及重点产业项目建设,与上汽通用五菱股份有限公司、柳州五菱汽车股份有限公司等企业合作,开展了“2+1”订单班人才培养模式教学改革。同时,与企业合作共同开发任务驱动的项目化课程,编写具有行业特色的职业化教材,依照岗位职业标准、职业资格考核标准,由企业专家与专业教师共同制定课程标准、实训内容、课程考核标准要求。基于对课程体系改革及原有的学科体系的解构与新的行动体系重构的过程的重新思考,广西机电职业技术学院机电一体化技术专业职业化课程体系构建思路如图1所示。

三、构建高职机电一体化技术专业职业化课程体系的做法

(一)与企业深度合作,确定工作岗位群

广西机电职业技术学院机电一体化技术专业课程团队成员坚持“职业教育要面向先进制造业服务,面向生产业”的目标,主动适应地区经济发展,围绕北部湾地区“两制两资两特”产业的机电一体化设备制造企业和应用企业,通过筛选,选择了上汽通用五菱股份有限公司、柳州五菱汽车股份有限公司、广西玉柴机器股份有限公司、西子奥蒂斯电梯有限公司、西门子(中国)有限公司等一批在区内外知名度高、生产自动化程度高的典型企业进行调研,通过对企业的生产规模、产品市场前景、生产设备的先进性及工作岗位进行分析,归纳总结出专业工作岗位群,如图2所示。

(二)围绕工作岗位群,分析典型工作任务,确定岗位职业能力

根据岗位能力及素质要求,确定职业岗位任职要求,如图3所示。

(三)职业化课程体系的具体构建

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关键词:机电一体化;技术;应用领域

Key words: mechatroics; technology; applied fields

中图分类号:TM92 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)03-0160-01

0引言

现代科学技术的不断发展.极大地推动了不同学科的交叉与渗透,导致了工程领域的技术革命与改造。机电一体化技术目前越来越广泛被采用于钢铁、电力、石油化工、采矿冶金、汽车、造船、航空工程等行业中。本文就机电一体化技术的应用谈几点粗浅认识。

1机电一体化技术的优点

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

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

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

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

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

2机电一体化技术的应用领域

2.1 数控机床数控机床及相应的数控技术经过40年的发展,在结构、功能、操作和控制精度上都有迅速提高,具体表现在:总线式、模块化、紧凑型的结构,即采用多CPU、多主总线的体系结构。开放性设计,即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准,能最大限度地提高用户的使用效益。WOP技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真,并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。大容量存储器的应用和软件的模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也加强了CNC系统的控制功能。能实现多过程、多通道控制,即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力,并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。

2.2 计算机集成制造系统(CIMS)CIMS的实现不是现有各分散系统的简单组合,而是全局动态最优综合。它打破原有部门之间的界线,以制造为基干来控制"物流"和"信息流",实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素之间的配置得到更好的优化,各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

2.3 柔性制造系统(FMS)柔性制造系统是计算机化的制造系统,主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、实时地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。

2.4 工业机器人第一代机器人亦称示教再现机器人,它们只能根据示教进行重复运动,对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵活性;第二代机器人带有各种先进的传感元件,能获取作业环境和操作对象的简单信息,通过计算机处理、分析,做出一定的判断,对动作进行反馈控制,表现出低级智能,已开始走向实用化;第三代机器人即智能机器人,具有多种感知功能,可进行复杂的逻辑思维、判断和决策,在作业环境中独立行动,与第五代计算机关系密切。

2.5 分布式控制系统(DCS)分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展,分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制,而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能,成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散,故障影响面小,而且系统具有连锁保护功能,采用了系统故障人工手动控制操作措施,使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。

3结束语

机电一体化的出现是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的发展前景将更为广阔。

篇5

机电一体化是机械技术、电子技术和信息技术等相互取长补短、有机结合的一种形式,是电子技术、信息技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。

二、传感检测技术

传感检测技术是系统的感受器官,是实现自控、自调的关键环节。功能越强,系统的自动化程序就越高,其水平决定了机电一体化系统发展的水平。

传感检测元件,即传感器是被测量输入的第一道关口,也是实现自检和自控的首要环节。

三、传感器的分类及用途

常用传感器的功能与人类5大感觉器官相对应:

利用传感器能进行复杂的作业,如判断作业对象的有无,测量其大致位置,检测有毒气体并报警等工作,为人类的生活提供方便。

传感器常见分类:

四、发展方向

在研究最大限度地提高现有传感器及检测系统的精确度、灵敏度、性价比、可靠性,扩大测量范围、缩小体积的同时,还应寻求传感检测技术发展的新途径。

1.开发新型传感器。

(1)利用新材料制作传感器

采用新功能材料制作新型传感器,如:半导体传感器、压电传感器、人工皮肤传感器等。将来,非晶半导体、精细陶瓷、形状记忆合金等新敏感材料将促进新型传感器的研发。

(2)利用新加工技术制作传感器

采用新的微细机械加工技术,如:光刻、扩散及各项异性腐蚀等制作微型、集成化传感器。目前已有可以装在注射针尖上的压力传感器、成分传感器等。

(3)采用新原理制作传感器

利用光导纤维的特性成了近年来比较突出了一项新技术,对于光测系统的小型化、高可靠性极为有效。目前还有约瑟夫效应传感器,基于光子滞后效应制作的红外探测器,核磁共振吸收效应的磁敏传感器,等等。

2.传感检测技术的智能化。

传感器检测系统目前正迅速由模拟式、数字式向智能化方向发展。如:具有数据处理和故障诊断功能的智能化仪表可自动协调个环节的工作,这种仪表把检测技术自动化推到一个新水平。

3.复合传感器。

这类传感器具有复合检测功能,可同时检测几种物理量,如视听复合传感器、力、力矩复合传感器等,它们融合多种信息,能准确判断客观事物的形态,大大提高机电一体化系统的功能。

4.研究生物感官,开发仿生传感器。

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