机电一体化技术概论模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇机电一体化技术概论，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

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).

篇2

关键词：

机电一体化；故障；诊断

机电一体化设备的诊断技术在国内外企业的工业生产中得到了快速发展，掌握这门技术需要非常了解并且清楚的知道机电一体化设备在实际使用中的工作状态是什么样子的，可以快速的判断机电设备的故障隐患在哪里，能够从整体到局部做出细致的检查，评估出故障的发展趋势是什么样子的。使用机电一体化诊断技术最大的目的就是可以及时排除机电设备的故障，避免对企业员工造成伤害，减少对自然环境的污染，降低企业的生产成本确保机电设备可以在工业生产之中正常的运行。从机电设备诊断技术可以划分为三个阶段，第一步骤是感官极阶段，以专业的理论知识为职称通过自己的经验和知识对机电设备做出初步的诊断;第二步是通过计算机技术、传感器和动态监测技术进行一个相对综合的诊断，第三步是进入智能化模式。机电一体化技术是将机械技术、电子电工、微电子、信息、传感等技术结合而形成的一种技术。机电一体化设备已经成为人们日常生活之中不可缺少的一部分。要保证机电设备的正常运行就需要使用诊断技术对机电设备做出即时的诊断清除故障。机电一体化设备在具体的使用之中会存在一定的磨损，或者出现功率降低的情况。通过我们的诊断技术确定故障发生的位置并且提出解决方案。需要合理利用各种检测设备、专业的测试方法对机电一体化设备进行检查。

1机电一体化设备的斩断技术探讨

1．1机电一体化设备的常见故障分类

现在企业中所使用的机电一体化设备结构复杂，所使用的零部件比较多，并且设备的技术含量也很高，所以对于机电一体化设备的故障排查相对困难。机电一体化设备相对机械设备又比较容易出现故障。依据常见故障问题我们可以做出以下几种分类:损坏型的故障，这类的故障一般是指机电设备的零部件出现断裂、点蚀、拉伤等等问题;退化型的故障是指由于长时间使用机电一体化设备，机器出现老化、变质、磨损等问题;松脱型的故障是指设备的一些螺丝、螺栓等部件出现松动的问题;失调型故障是指机电设备使用的压力比较高，或者零件之间的间隙很大没有调整到合适的比例等等问题;堵塞或者渗漏型故障是指机电设备发生漏气或者漏水，零件出现堵塞等问题;性能衰退或者设备功能失效的故障是指设备不再具备特定的功能或者性能有所下降等等。

1．2机电一体化诊断技术概论

我们可以将机电一体化诊断技术看做是一种对机器设备的检测技术，具体说来就是对使用中出现故障的机电一体化设备进行检测，然后预估出发生故障的位置以及提出解决方案。对机电一体化设备进行诊断主要是为了保证机电一体化设备可以正常高效的进行运转，将机电一体化设备可以创造最大的经济效益，对机电一体化设备已经出现的故障做出正确的评估预防可能发生的故障。诊断技术主要包括四个方面的内容:故障检测，对于正在使用中的机电一体化设备进行故障检测判断设备是否发生故障，目前使用的额是故障测试和诊断测试两种测试方法;对故障类型进行判断，对于已经发展故障的设备进行故障类型判断;故障定位，判断发生故障的位置;故障恢复，前面的三项工作其实都是为了最后一步做准备的，对于已经定位好的故障位置要即时的处理故障从而回复机电设备的工作。

2机电一体化设备故障诊断的具体方法研究

机电设备在实际运行的时候发生的一些变化造成机电设备的性能改变。一般来说机电的检测人员是依据一定的物理参数来了解机电设备的运行状态。故障诊断技术主要是依据这些参数的变化来进行判断。技术人员会认真分析已经出现的故障的特征进行诊断，依据一手的故障发生情况进行判断，然后制定出解决策略，采取有效的措施来解决和排除故障。具体的诊断方法有温度测试法、压力测试法和故障树分析发等等。我们需要看一下已经出现的故障是否有报警的提示，现在有的机电一体化设备具备自我诊断的报警提示信号，如果信号灯亮起来了我们可以直接依据故障发生的具体情况进行原因分析及时的排除故障。对于没有报警提示的设备我们需要依据已有的经验进行诊断。我们需要看一下机床的情况，看一下已经出现的故障是否破坏了机床的正常工作。如果已经出现的故障并没有损害到机床的工作只需要将其排除就可以了，已经严重影响到机床的正常运作就需要永久性的排除这种故障避免对机床造成更大程度的伤害。对于机电设备的故障排除我们需要做以下几个方面的工作，首先需要了解的是大部分的机电设备故障是由于摩擦损耗所造成的，其次是要保证机械有一个合理的，再者是要求工作人员可以合理的操作机电设备，最后是要积极的做出现场维修。

3结语

机电一体化设备的诊断技术是一件很重要的工作，目前能够对其诊断技术做专业的研究机构相对较少。虽然现阶段机电一体化设备的操作程序已经得到简化，但实际上机电设备的诊断和维修难度是有所提高的。机电设备一旦发生故障就会造成重大的经济损失。我国需要加大人力、物力、财力资源来进行诊断技术的研究，保障机电一体化设备的长长运行从而保障企业人员的生产安全避免安全事故的发生。

参考文献:

［1］康建业．机电一体化设备的故障诊断技术研究［J］．中华居民(下旬刊)，2013(08):25．

［2］周柳奇．施力仁．机电一体化设备的故障诊断技术探析［J］．电子世界，2013(11):30．

［3］钟国樑．机电一体化设备的故障诊断方法分析［J］．科学之友，2012(01):25．

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从20世纪80年代以来，由于计算机科学技术的飞速发展，尤其是在大规模集成电路技术和微电子技术取得重大突破后，计算机逐渐向价格低、体积小、性能高、功能强方向发展。因此，计算机也就具备了与工业生产结合、向其它学科渗透的基本条件。这对其它领域的生产技术的革命与改革将起到极大地推进作用。比如在机械工程方面，计算机已经被广泛用于产品和工艺流程的控制，它将计算机、电器、机械变成一个有机的整体，进而形成一门新的技术—机电一体化。机电一体化的出现，极大地改变了整个机械工业的面貌；它引导了机械工业在技术、产品、管理、生产方式等方面发生巨变；使得生产力提高、原料损耗降低、劳动强度下降、市场竞争力提高、效益显著提升。从此，工业化生产就告别了以往的“机械电气化”，迈进“机电一体化”的方向发展。

1、机电一体化概论

所谓的机电一体化是一门综合技术群（族）的总称，它主要目的是运用一些技术原理来使用、发展机电一体化产品。从系统工程的观点上来看，就是将有关电子技术运用到机械的主体、动力、控制以及信息处理等功能上去；将机械装置、电子化设计、软件有机结合起来形成一个系统；进而促使系统和产品展现最优的整体。

随着科学技术的飞速发展，机电一体化正在被赋予许多新的内容和功能。比如能够自动检测和处理信息；能够先通过自动诊断来发现问题，然后进行自动调节与控制，达到自动保护的目的；这表明机电一体化已经具备智能化的特征。而传统的机械电气化只是将机械技术、微电子技术等其它几种新技术进行简单组合和拼凑，这样效果只是将体系代替和放大。所以，两者在功能上有着本质的区别。

目前市面上机电一体化产品主要有三类。一是将机与电结合在一起的典型产品，比如彩色复印机、自动绘图机；二是用电子装置来代替一部分控制功能和机构的机械产品，如机电一体化照相机、带数字显示的机械设备；三是通过微电子装置代替原设备的信息处理机构的产品，如全电子式电话交换机、指针式石英电子表。这些机电一体化产品都具有轻巧化、多功能化和智能化的特点。

2、机电一体化的发展历程

机电一体化主要经过了三个阶段的发展：第一阶段为20世纪60年代以前，在这一初级的阶段，由于人们对机电研究和开发从总体上还处在一种自发的状态，电子技术的水平也尚未发展到一定程度，所以当时的机械技术和电子技术还不能够广泛和深入的结合；正是由于这些原因，尽管第二次世界大战刺激了当时的机械产品与电子技术的结合，而且在战后这项机电结合的军用技术也转化为民用，人们还是只有自觉地利用这些初步的电子技术成果来改善机械产品的性能，因而那些过去开发的产品也就无法推广和普及。第二阶段为20世纪70-80年代，在这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术都得到蓬勃发展，同时大规模的集成电路和微型计算机也出现了，这些就为机电一体化的发展提供了大量的物质和技术基础；至此，机电一体化开始受到世界的广泛关注和支持，极大加速了它的发展。进入到20世纪90年代后期，机电一体化的发展迈入到深入发展的第三阶段，机电一体化技术正逐渐迈向智能化；由于光纤技术、神经网络技术、人工智能技术等都取得了重大突破，再加上微细加工技术的新技术的引入和系统完整的学科体系的形成，都极大促进了机电一体化的发展。

3、机电一体化发展趋势

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未来机电一体化技术的两个重要发展方向。所谓智能化，就是具有模拟人类智能，能够进行独立的判断、推理、决策等逻辑思维能力。由于科学技术的飞速发展，特别是模糊技术、软件技术、芯片技术的取得长足的进步，机电一体化的智能性越来越强、产品的信息越来越凸显；再加上生理和心理学、运筹学、混沌学的引入，机电一体化的目标也越来越高；因此，人们越来越重视机电一体化中的智能化研究。另一方面，机电一体化的产品正在向微米，甚至纳米的微观领域发展，对机电一体化产品的微型化研究起源于20世纪80年代，由于该产品具有灵巧、轻便、低耗能等优势，因此被广泛地用于通信、医疗、军事等多个领域；虽然目前微机械技术的不成熟，阻碍了其发展步伐，但在未来必将取得重大突破。

3.2系统化和网络化

所谓系统化，就是以灵活的方式来进行多种组合，力求对多子系统进行协调、控制、管理的一种具备模式化而又开放式的总线结构；它不仅能够增强机电的通信能力，甚至可以根据仿生学来赋予机电一体化产品人的感情，从而不断地开发出新的机电一体化产品。另外，由于网络技术的普及和发展，对各种远程控制和监测的终端设备的需求量不断增大，而这些设备本身就属于机电一体化产品的范畴。由此可见，机电一体化绝对会向着系统化和网络化发展。

3.3柔性化和环保化

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关键词： 机电一体化；虚拟样机；CDIO

Key words: mechatronics；virtual prototype；CDIO

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）02-0216-02

0引言

2001年，由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家技术学院等4所大学合作开发了一个新的工程教育模式，称为CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）模式。CDIO大纲以构思、设计、实现、运作为主线，综合地考虑了专业基础知识、个人和职业的技能及团队协作与沟通的人际技能，及在整个企业、社会环境下进行CDIO的过程。近年来，东北石油大学机电工程系将CDIO模式引入到实践与工程应用性较强的“机电一体化”课程建设中，以提高课程教学质量和教学效果，本文就其实践教学过程中的一些认识作以探讨。

1现状分析

“机电一体化”是机械设计制造及其自动化专业的一门专业课程，它在培养学生的机电系统设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位。课程的任务是使学生以系统的角度理解和掌握机电一体化技术，包括机械、检测、控制、计算机软硬件等方面的基本理论、基本知识和基本技能，学会典型机电一体化系统的分析和综合方法，具备进行现代机电系统设计的初步能力。随着机械和电子工业发展到新的阶段，现代机械必然是由计算机控制的系统，理论性与实践性联系密切、工程实用性强是该课程最大的特点。近年来的教学实践表明：原有的课程结构、教学内容、教学方法、教学手段、教学实践等，已不能适应“宽口径、重实践、应用型”的现代工程教育发展潮流。究其原因，主要有以下几个方面。

1.1 课程内容繁杂。机电一体化技术是机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术的融合。以系统的角度理解和掌握机电一体化系统的工作原理及其应用是教学的中心内容，这对教师和学生都提出了非常高的要求。但是针对具体系统进行分析和研究时，常会出现“一叶障目”，以偏概全之感，并无总体把握的能力和认识。

1.2 概念抽象，理论繁琐，并且插图多、公式多、叙述内容多，教师不易抓住教学重点，学生学起来也常感到力不从心，对某些理论问题似是而非、模糊不清、严重时会导致学不下去。

1.3 教材存在局限性。目前现有的教材虽然版本繁多，但各有局限，在多达几十种版本的有关教材中，内容的编排大致相似，框架相同。在选材上为了照顾到内容的完整性，主次不分明，重点不突出，尤其是典型机电一体化系统章节，往往虎头蛇尾，没有受到足够的重视，不能起到综合和系统总结的作用。

1.4 理论与实践环节脱节情况严重，实验内容少且针对性不强，学生不能感受到实践的趣味性、知识性和实验成功后的成就感，更不要说培养学生的创新意识。

针对上述这些情况，如何帮助学生以系统的观点深入理解知识、掌握知识，如何培养与增强学生动手操作能力，如何让学生学以致用，始终保持较高的学习兴趣和创新意识，是课程教学的难点所在。

2基于虚拟样机技术的CDIO教学理念

目前全国有近百所高校开展了CDIO项目的实践和探索工作，汕头大学、成都信息工程学院等院校已经取得了显著的成绩。调研发现，实施CDIO战略是一项庞大的系统工程，需要很大资金投入和人员投入。根据自身实际情况，我们确立首先以虚拟样机技术为载体，按照CDIO战略对“机电一体化”课程的教学进行了探索和实践。

虚拟样机技术是近年来普遍应用的一种全新的机械设计方法,它作为一项计算机辅助工程技术于上个世纪80年代随着计算机技术的发展而出现，在90年代特别是进入21世纪以后得到了迅速发展和广泛应用。CDIO标准明确指出采用产品和系统生命周期的开发及使用这一工程教育方法论，它强调它作为知识和能力培养的载体及环境，即知识和能力之间的关联，而不是具体内容。从这一角度出发，虚拟样机技术可以为开展CDIO战略提供适合的载体及环境。具体表现在如下几个方面：

2.1 面向产品全生命周期的设计、仿真、分析是虚拟样机技术的核心，这在某种程度上与CDIO战略产品和系统生命周期的开发及使用标准不谋而合。

2.2 CDIO强调“做中学”教学模式，“做”具有广泛的含义，既可以是在实验室亲自制作模型、样机，也可以通过数字化工具在设计和仿真层面全面展开。

2.3 在市场竞争日益激烈的今天,为了达到时间、质量、成本、服务、环境等多方面要求,必须以最短的时间、最好的质量和最低的价格推出产品。采用虚拟样机技术既可以减少模型样机的试制,降低投入成本，又可以帮助学生在短时间内掌握产品开发的全部过程。

2.4 虚拟样机技术支持并行设计,便于设计团队之间的沟通和交流，这也正是CDIO战略重点强调的一种基本能力。

3机电一体化课程的CDIO架构

CDIO强调学生的工程能力不是单纯的理论知识或直观的技能，而是两者的有机融合，这对学生的创新能力、学习能力、对新技术的敏感能力都提出了更高要求。机电一体化技术的先修课程除了力学、模电数电等基础课程外，还包括机械设计、微机与接口技术、控制工程等专业基础课程，同期学习课程有单片机、可编程控制、机电传动系统等。该课程有着鲜明的技术基础和工程背景，因学时有限，包含的内容较多，所以在教学中把握一个基本原则：了解机电一体化技术的发展动态，掌握其核心思想和技术，运用现代工程设计方法中的虚拟样机技术，完成机电一体系统的创新设计与仿真分析。基于CDIO的思想，我们对“机电一体化技术”课程教学分成三个部分：课堂讲授、小组项目、自选实验。

课堂讲授。以教师主讲形式进行，以传授基础知识。授课时采用模块化方式对教学内容进行了重新编排，侧重于通过实例分析加深对重要知识点的理解。主要内容包括：①概论模块：主要讲解机电一体化技术的内涵、体系结构、特点、发展趋势、典型系统（本田机器人、大狗、数控加工中心）分析，学时数为4学时。②系统部件模块：主要讲解执行装置的工作原理、驱动方法、对比分析与选用原则；机械传动部件的种类、特点、对比分析与选用原则；检测装置工作原理、特点、对比分析与选用原则，学时数为6学时。③系统集成模块：主要讲解单片机、PLC、接口电路结构及特点，通过典型实例分析理解系统集成的内涵与相关技术，学时数为4学时。④系统控制模块：主要讲解机电一体化系统的设计方法与步骤、系统数学模型、现代控制方法简介、典型反馈控制和状态控制系统分析与设计，学时数为4学时。⑤虚拟样机技术概论模块：主要讲解虚拟样机的概念、原理、方法。通过典型实例领会基于虚拟样机技术的机电一体化系统的设计思想和方法，学时数为4学时。小组项目以3-5人为单位自发形成设计小组。该阶段需要完成下述内容。①项目调研：查阅资料，拟定项目范畴和设计内容。②项目申报：功能、原理、创新性、可行性论证。③项目开展：制定研究计划，分配设计任务，选择设计工具和仿真工具，开展项目设计。④项目汇报：提交项目日志、设计报告。在此期间，教师采取跟踪方式对学生进行辅导，每个阶段项目小组都要作公开汇报，并且需要回答指导老师和其它项目小组提出的问题，及时改进，完善设计。小组项目部分不占用教学学时，教师和学生利用课余时间开展该项内容。自选实验阶段，项目小组根据设计需要，可以提出自选实验项目，用以加强对机电一体化系统典型部件和单元的理解与认识。该部分工作由实验教师配合完成，学时数为10学时。

4课程考核与评价

学生的工程能力等素质很难通过传统的教学测试方法进行考核与评价。在CDIO模式下，课程的考核与评价不再是一个孤立的行为。在“机电一体化技术”课程中，我们根据课程教学的三个部分―课堂讲授、小组项目、自选实验分别进行测试，然后与学生讨论考核与评价体系，综合学生的意见，再适当修正，尽可能做到灵活多样。课程教授的理论部分采用传统的试卷测试形式，小组项目部分根据学生的自我评价、公开汇报、虚拟样机完成的质量等情况进行综合评价，自选实验部分根据学生完成实验过程中体现出的创新性、实验内容的连续性和执行完成情况等做出判断。

按照上述规划，近几年在我校机自专业进行了CDIO实践教学活动。学生表现出极高的热情,围绕机器人、数控机床等设计主题共提交了众多项目报告和虚拟样机产品，许多项目小组还额外提供了自己开发的仿真控制程序。在参与同学中展开了问卷调查发现，多数同学认为课程项目对于帮助理解机电一体化系统非常有用。在问到课程项目是否有必要继续在下一年级开展时,绝大多数同学认为应该继续开展。总体来看学生对该项活动抱有足够的信心，提出了很多具体意见，如提前在低年级开展设计工具类项目，这样可以在后续项目中有更多时间完成系统的仿真、分析、实验验证等深层次的设计内容，提高设计质量。

5结束语

机电一体化技术课程博大精深，具有内容多、原理深奥的特点。根据国际工程教育CDIO理念进行教学实践，既能使学生巩固所学基本知识，抓住主次，又能锻炼学生的观察能力、设计能力、分析问题的能力、书面表达能力和交流能力，使学生的积极主动性得到最大程度的发挥。本文将CDIO模式引入到“机电一体化”的课程建设中，从教学理念、课程架构、课程考核与评价等方面展开探讨，为“机电一体化”课程的教学提供了新的思路，这些对于提高教学质量和效果，培养学生的实践与创新能力具有积极意义。

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文章编号：

引言：

机电一体化是在机械的主功能、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。它不是机械与电子的简单的叠加，而是在信息论（利用传感技术）、控制论（利用控制理论）和系统论（“系统”整体筹划，机械和电子分别只是“环节”）的基础上建立起来的应用技术。目前，随着机电一体化系统所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制过程日趋复杂，对控制系统的要求越来越高。微机控制系统的引用，在多方面能满足机电一体化系统要求。从系统工程观点出发，才能将机械、电子、信息等有关技术，对它们进行有机的组织和综合，实现了整体的最佳化。

1.机电一体化系统设计的目的

1.1提高机械设备的精度

在机电一体化系统的设计中大量使用计算机和微电子技术，不但有效提高了机械设备控制系统的精度，而且实现了其在运行过程中的自动控制与检测，降低了因各类干扰因素的出现而导致机械设备无法正常运行的几率。

1.2增强机械设备的功能性

目前，工程领域对于机械设备的功能性提出了较高的标准和要求，即一台机械设备一般需要具有多种复合功能，这也是机电一体化系统设计过程中必须关注的目标之一。

1.3提升系统的安全性与可靠性

目前，国内在机电一体化系统设计中普遍设置了专业的自动检测和监控子系统，其主要作用是在机电产品发生各类运行故障时，可以自动进行检测并调整设备的运行状态，进而有效保证机电一体化系统的整体安全性与可靠性。

1.4缩短产品研发周期

在机电一体化系统设计目标的制定中，一定要注意对于研发周期的科学控制，并且组织具有较高专业技术水平和丰富工作经验的人员参与研发，在有效缩短机电产品研发周期的同时，也有效降低了生产的成本。

1.5进一步简化系统结构

在机电一体化系统的设计中，技术人员则要将进一步简化系统结构作为重要目标之一，尽量在机电产品中安装或使用现代化的电子元件和传动技术，并且充分利用先进的集成电路、微处理器和程序软件实现机械传动链的关联运动，进而展现机电一体化系统设计科学化、智能化的目标。

2.机电一体化系统设计

2.1机电一体化系统的构成

机电一体化系统的构成由5 部分组成：机械系统（机构）、电子信息处理系统（电子计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（电动机等）。5 个部分组成的机电一体化系统可分为：闭环、半闭环 2 种控制方式，其中，闭环指对最终执行元件进行直接控制，而半闭环指对中间元件进行控制，从而推算出最终元件的状态。

2.2机电一体化中的集成设计

由于机电一体化方法内在的并行性，或同时性工程，所以样机试制阶段的建模与仿真很重要。 因为模型来自于各学科的综合应用。 所以应用一种可视化的编程软件是很重要的。 这样就涉及到了框图，流程图，状态转换图和波特图。 机电一体化是一种设计哲学，其产品或设备有一个重要的特点就是它们内部的智能，这是将执行器，传感器，控制系统和计算机组合设计实现的。 系统的集成是通过硬件（部件）和软件（信息处理）的联合实现的。 硬件集成是将机电一体化系统看成一个整体系统来设计的，将传感器、执行器和微处理器融入到机械系统中，软件集成主要基于高级控制功能在设计时应首先分析客户要求以及系统集成的技术环境。在制作时应考虑了解客户、 市场分析、优化性能、生命周期性能、质量、可靠性和销售等因素。

2.3系统中的从属功能设计

机电一体化系统的所有主功能的实现或期望目的的达成，都需要一些从属功能的协同配合。这些从属功能包括: 结构功能、通讯功能、保护功能、接口功能、控制功能、动力功能。结构功能确保满足主要部件的正常工作所需空间条件。通讯功能保证环境状态与系统部件的信息得以交换。保护功能将系统重要部件各功能参数限制在可允许的工作范围内并防止系统中各部件产生对环境的不利影响。接口功能使得系统的输入输出在与环境不匹配时也得以实现。控制功能整体管理系统部件状态，并依据外部输入状态控制系统的内在功能特性。动力功能提供系统实现各功能所需能量。

2.4变频调速系统设计

伺服电机作为驱动部分，目的在于执行控制系统的指令，将电能转化为相应的机械运动。直流电机由于其结构复杂，购置和维修成本过高等问题，难以得到广泛的应用。而随着电机制造工艺和电机控制理论发展，交流电机控制精度得到了大幅度地提高，再加上自身结构简单，维修方便，能满足在恶劣环境和大负载下运行，受到越来越多关注。随着矢量控制理论（VC）, 直接转矩控制（DTC）变频调速技术的发展及空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）的应用,交流电机往往能达到极高的控制性能。SVPWM 是当今广泛采用的脉宽调制技术，与传统的SPWM相比，具有转矩与电流畸变小，易于数字化实现等优点，且其对电压利用率相对提高 16.7%。VC通过坐标系转化，将定子电流分解励磁电流和转矩电流两部分，从而模拟交流电机的控制策略控制交流电机。DTC 控制技术则以电磁转矩为直接控制目标，达到高性能的调速能力。

2.5伺服驱动子系统控制器设计

PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定 PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID 控制器参数整定方法主要有两大种：一是理论计算整定法。依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数，但还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID 控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。随着只能控制理论的发展，许多智能PID 控制算法开发和应用，如变结构滑模 PID 控制、模糊 PID、神经网络 PID 控制和神经模糊控制等。值得指出，智能 PID 算法大多数见诸于理论研究，还不能广泛应用到实际中。

2.6传感器和变换器设计

仪器仪表在现代科技领域中起着关键的作用。 传感器是与仪器仪表紧密相关的机电一体化系统中一个非常重要的组件，其作用是为特定工业过程提供收集不同信息的机制。 传感器广泛应用于过程检测以及工况评价方面，为用计算机系统对制造作业作较高级的监控提供便利，可应用于过程前，过程中及过程后。 有时，传感器可以将一种物理现象转化为决策分析的可用信号。智能系统用传感器来监测由环境变化影响的特定场合，然后通过校正动作对其控制。

3.机电一体化系统的可靠性设计

机电一体化系统的可靠性设计是指产品在规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力。产品的可靠性是一个综合性评价指标体系，常用 MTBF 指标来衡量。

3.1 保证产品（系统）可靠性的主要方法

3.1.1提高产品的设计和制造质量———裕度法、自动控制；

3.1.2采用冗余技术———工作冗余、后备冗余；

3.1.3故障诊断技术———测试、症兆、诊断。

3.2 系统干扰和提高抗干扰能力的措施

系统干扰是指产生系统元部件失效或数据传输、处理失误，进而影响系统可靠工作的内部因素和外部因素：

3.2.1系统干扰源的类型：传导型———由线路传入信号影响控制系统工作；辐射型———由空间感应输入信号影响控制系统工作。

3.2.2提高系统抗干扰能力的措施：针对不同类型的干扰信号，采取的抗干扰措施也有所不同；供电系统的抗干扰措施：稳压、滤波、隔离；接口电路的抗干扰措施：吸收抑制、阻断隔离；转换接口抵消隔离措施：差动式运算放大器或桥式电路、高频滤波整形电路；接地系统干扰措施：单点接地、并联接地、光电隔离接地。

3.3 软件的可靠性技术

控制系统由硬件和软件组成，软件的可靠性设计也至关重要。主要包括利用软件提高控制系统的可靠性和提高软件自身可靠性。

4.结语

机电一体化系统的设计是一种复合技术，它需要很多部门产业的支持和配合，才能取得满意的结果，我们不仅要对机电一体化的各相关技术进行全面深入的了解，还要从系统工程的概念入手，通过系统总体设计来使各相关技术形成有机的结合，并且要注意分析和解决技术融合过程中出现的新问题，只有这样，才能满足机电一体化系统的飞速发展。

参考文献：

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二、专业定位、课程体系与教学改革

(一)专业定位

机电一体化技术涉及的知识面宽广，是集机械、电子、信息和管理等诸多学科于一体的新兴交叉学科，因此机电一体化专业是一个很宽泛的专业，也可以说是一个专业平台。［3］我们对接广东省区域经济发展，通过对机电专业相关的企业、行业、企业联盟调研，分析与预测专业对应的区域产业人才需求，提炼出轨道交通行业特定工作岗位(岗位群)对机电一体化人才的职业技能与素质要求，其毕业生主要面向机电行业，以及轨道交通行业的机电产品研发制造企业、设备运行等就业单位，面向的主要职业岗位有:自动化设备检修、电气设备安装调试、机电产品开发、设计等。据此，我们依据高技能人才培养要求，将专业的培养目标定为:以市场为导向，主动适应珠江三角洲传统优势产业和新型特色制造业发展需要，面向生产、建设、服务和管理第一线，以“产教一体，寓学于工”的模式培养具有创新精神和良好职业道德，具备机电一体化技术基础知识和专业技能，适应机电一体化产品设计制造、轨道交通机电一体化设备的安装调试、维护与保养、管理等工作岗位，具有工匠精神、创新精神的技术技能型人才。

(二)课程体系的构建

坚持一条主线、强化能力的原则。即从专业技术应用出发，以培养学生的职业能力为主线，运用倒推法，从职业能力结构，演绎出知识、能力、素质结构，直至人才培养方案、课程标准。其“公共基础课”按照国家和省教育主管部门的有关精神设置基础性人文课程以外，根据专业特点和就业市场需求，精心设置了“机械+电气”双支撑的“专业基础课程(专业群平台课程)”，设置了“机械制图与CAD”“机械基础”“电工电子技术应用”“机电传动与控制”“液压与气动技术”“可编程控制器”六门课程。在此基础上，根据就业市场需求和学生的职业发展需要，设置“专业核心课”和“综合能力课”，专业核心课开设了“单片机原理及应用”“数控机床电气控制”“生产线组装与调试”“机器人技术应用”;综合能力课开设了机加工实训、钳工实训、机电设备拆装实训、电气控制综合实训、数控机床操作与编程、毕业顶岗实习。专业核心课中还开设了城市轨道交通车站机电设备、车站电梯维护课程;专业选修模块中还设置了铁道概论、轨道交通车辆构造与维修、车站空调与通风系统维护课程，以对接轨道交通行业发展对车站设备管理和维护人员的需求。为了激发并培养学生的创新创业意识，还开设了就业指导、创新创业指导，以及专业选修课中设置了机电产品创新设计课程，鼓励学生参加市级及以上大学生创新创业大赛或各类科技创新、创意设计、创业计划等专题竞赛，获得三等奖及以上奖项的学生可以免修该课程。

(三)教学方法改革

深入开展课程建设与改革，创新课堂教学。推行项目教学、案例教学、工作过程导向教学等融“教、学、做”为一体的教学模式。改革教学方法和手段，强化“以学生为中心”的理念，广泛运用启发式、讨论式、探究式等教学，以激发学生主动学习的动力。通过建设专业核心课程的精品在线开放课程，使教师利用课程平台，自主搭建课程、辅助教学实施，实现教学目标;使学生利用该开放的平台，通过动画变换视角、直观形象地学习抽象的概念，使教学活动更加符合学习者的自然思维习惯，提高学习者的学习兴趣和积极性，用虚拟仿真替代危险性高或难以安排的现场实习，或展示现实教学中难以理解的复杂结构、复杂运动等，提高实际教学效果，在课堂教学以外巩固所学和拓展学习。构建选课平台，借助网络学习，真正实现弹性教学模式［4］。

三、专业的主要特色和成就

(一)进行订单班培养模式探索

紧密对接广东省轨道交通行业的发展需求，依托学院的传统和专业集群优势，牵手轨道交通行业企业，联合培养适应企业特殊需求的高端技能型人才。目前与广州地铁、广州铁路(集团)公司、东莞地铁、深圳地铁、香港地铁等轨道行业企业开展“订单式”培养，逐渐形成“人才共育、过程共管”的紧密型校企合作机制，开设“2+1”模式订单班。校企双方形成共同制定人才培养方案、共同培养学生、师傅教师互派共培、资源共享的机制。同时建立企业兼职教师库，聘请企业的能工巧匠与校内教师共同讲授课程，针对学生未来的工作岗位技能进行授课。在跟岗、顶岗过程中采用企业教师一对多、一对一的教学，指导学生独立操作。通过半年的企业顶岗实习，切实提高学生职业素质，实现顶岗实习与工作岗位对接。

(二)建成中高职衔接培养体系

近年来先后实施了3+证书、三二分段、中职自主招生等中高职衔接的人才培养模式改革，在人才培养规格定位、人才培养方案、课程设置、实训实习、培养模式、实训条件建设及师资队伍培养等方面做好衔接和沟通，探索构建中高职模块化课程体系，形成中高职一体化的人才培养方案以及相应的人才培养机制，促进中等职业教育与高等职业教育协调发展。在项目建设中从实践上升到理论，并制订了中高职衔接的专业教学标准和课程标准。

(三)利用工学结合园中的“校中厂”和校内实习基地，提高学生的实践动手能力

专业以培养学生的岗位职业能力为核心，构建以校内专业岗位实践和校外顶岗实习组成的实践教学体系。校内生产性实训教学根据教学目标和毕业生就业岗位能力要求，按照由浅入深，从简到繁，从单一到综合的逻辑进行安排。校内生产性实训注重单项能力的强化训练及简单功能系统的设计、装调、维修等。为此我们通过“引企入园”的方式，引进了广州市鸿辉电工机械有限公司、广州冠通机械设备实业有限公司、东莞景腾自动化科技有限公司等以机电一体化产品为主业的实体企业，校企共建“校中厂”。在“校中厂”内安排对应的岗位进行顶岗实习，达到综合锻炼毕业生解决问题、适应工作岗位要求的培养目标。如在“校中厂”进行可编程控制设计、机电设备拆装实训、单片机产品控制系统设计、生产线的安装与运行调试、数控机床的电气线路连接及系统调试等。

(四)毕业生得到社会认可

根据广东省教育厅委托第三方专业评估机构麦可斯MICOS对毕业生评估报告数据显示，我校机电一体化技术专业2014届毕业生毕业半年后就业率高达100%，高于全国94%的水平。毕业半年后平均月收入为3746元，高于其他国家骨干校相第2期邹伟全，张晓东，张杨:具有轨道交通特色的机电一体化技术专业建设探索与实践关专业3478元的水平。近三年用人单位对毕业生综合评价的称职率达100%，优良率大于70%。毕业生就业后，在较短的时间内得到了企业的高度认可，其工作态度端正，具有较强的吃苦耐劳、勤奋务实的精神;知识面宽，上手快，并具有较强的创新精神，赢得了良好的社会声誉。

(五)报考、报到率处于较高的水平

从广东省自主招生分专业报名情况来看，机电一体化专业报考率2015年达604.44%，2016年达513.24%;在普通高校招生考试中2015年报考率达147.37%，2016年达153.22%。从报到率来看，2015年为92.39%，2016年为93.12%，以上数据说明广州铁路职业技术学院机电一体化专业得到社会的认可。

四、结语

经过多年的建设，机电一体化技术专业依托广州铁路职业技术学院在轨道交通行业的传统和集群优势，定位于轨道交通特色的机电一体化人才培养，从人才培养模式改革、教学方法创新、师资队伍建设、实践教学条件改善等方面开展一系列特色专业实践活动，各项工作卓有成效，特色更加鲜明，现已成为面向轨道交通车站培养特色专门人才的基地。

作者:邹伟全 张晓东 张杨 单位:广州铁路职业技术学院

参考文献:

［1］教育部．关于印发《高等职业教育创新发展行动计划(2015—2018年)》的通知［Z］．教职成［2015］9号．

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2．专业基础课学习阶段纺织机械门类繁多、性能各异，有纺纱机械、织造机械、化纤机械、针织机械、非织造机械、染整机械、服装机械、纺织器材与仪器8大类，分别对应8个纺织机械子行业，仅纺织机械的主流机型就超过200种。这些门类繁多的纺织机械几乎涵盖了所有的机械结构、光机电控制系统及工程材料。因此，在通用机械类课程教学中，以纺织机械为载体，将纺织机械的案例融入到如“机械原理”“机械设计”“机械工程材料”“机械制造技术基础”“微机原理及应用”“测试技术”“液压气动技术”等相关课程中，尽可能以纺织机械为案例进行授课。

3．专业课学习阶段对于实行学分制的高校来说，学生有一定的选课自由，但由于专业课的学时有限，因此，纺织机械类选修课不宜开设太多，以免因选课人数太少而导致课程设置流产。我校(东华大学)机械工程学院机械工程及自动化专业设有4个专业方向:机械设计及理论、机械制造及其自动化、机械电子工程、幕墙工程与机械。在机械设计及理论专业方向开设3门纺织机械类课程:(1)“纺织机械概论”，64学时，基于大纺织范畴，涉及纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械等内容，使学生了解纺织机械的工作原理、基本构成。(2)“纺织机械设计(1)”，48学时，使学生掌握纺纱机械、织造机械、针织机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。(3)“纺织机械设计(2)”，48学时，使学生掌握化纤机械、染整机械、非织造机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。机械设计及理论专业方向的选修课设置如表1所示。要求学生至少选修12学分。选课组合方案如下:(1)偏“通用机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、机械优化设计、机械动力学基础、机械噪声控制。(2)偏“纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、纺织机械设计(2)。(3)“通用机械+经典纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。(4)“通用机械+新型纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(2)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。

4．实践教学在机械类实验教学、工程实践教学、课程设计、毕业设计中，以纺织机械为载体，设计相关题目或课题;在专业实习(实验)阶段，确保有4个学时的参观实习，要求撰写参观实习报告。

二、编写适应新形势的纺织机械类教材

(1)首次出版“十二五”省部级规划教材《纺织机械概论》(陈革、杨建成主编，中国纺织出版社，2011年5月出版)。该教材基于“大纺织”的概念，介绍纺织机械的分类，分析纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械的基本工艺原理、核心技术、关键设备、产品分类等;还简要介绍了国内外纺织机械制造业的现状、光机电一体化技术在各类纺织机械上的应用情况及现代纺织机械设计的发展趋势。

(2)出版“十二五”省部级规划教材《织造机械》(陈革主编，中国纺织出版社)，获2011年中国纺织服装教育学会优秀教材奖、2012年中国纺织工业联合会科技进步二等奖。

(3)出版“十二五”省部级规划教材《纺纱机械》(毛立民、裴泽光主编，中国纺织出版社)。教材介绍了纺纱机械的分类、机构组成、工艺过程和工作原理，以及近年来纺纱机械的新装备和新技术，特别是机电一体化技术在纺纱机械上的应用。

(4)正在编写“十二五”部委级规划教材《机械专业导论》。该书为面向纺织特色高校机械工程及自动化专业的概论性教材，其中包含纺织机械概论的相关内容。主要内容有:机械工程概述、机械工程中的力学、机械设计、机械制造基础、机电一体化技术、新材料及其工程应用、纺织机械导论。

(5)正在编写“十二五”部委级规划教材《纺织机械设计》。教材从各类纺织机械中提炼出关键共性机构(装置或系统)，强调对机构(装置或系统)的综合设计。主要内容有:梳理机构的设计、牵伸机构的设计、卷绕机构的设计、往复运动机构的设计、同步传动机构的设计、烘干装置的设计、纺丝成型装置的设计、自调匀整系统的设计、针织成圈机构的设计、立体织物编织机构的设计。

三、编写《机械类课程的纺织机械案例集》

《机械类课程的纺织机械案例集》拟收集各类纺织机械的典型机构(装置或系统)案例，可用于“机械原理”“机械设计”“机械制造技术基础”“液压与气动技术”“测试技术”“机电控制系统”“机械工程材料”等机械类课程的教材编写、课件制作、授课举例等，从而将纺织机械的案例融入到相关课程中。表2为机械类课程的知识点与纺织机械典型机构(装置或系统)的对照表。

四、编写《纺织机械课程设计(毕业设计)选题集》

从以往的毕业设计或课程设计题目中，精选出包括各类纺织机械典型机构、典型系统的题目，在此基础上修改、扩展，设计新的课程设计或毕业设计题目;从所承担的纺织机械类科研项目中，提炼出一些典型机构或共性技术，设计出适合本科生毕业设计或课程设计的选题，同时编写《纺织机械课程设计(毕业设计)选题集》。

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在第一学年第一学期开设的“机械专业导论”为所有机械专业本科生的必修课(32学时)。该课程保证有8学时的关于纺织机械的授课内容，重点介绍纺织机械行业的情况、纺织机械的分类、纺织机械的主要设备，使学生对纺织机械有初步的感性认识。

2．专业基础课学习阶段

纺织机械门类繁多、性能各异，有纺纱机械、织造机械、化纤机械、针织机械、非织造机械、染整机械、服装机械、纺织器材与仪器8大类，分别对应8个纺织机械子行业，仅纺织机械的主流机型就超过200种。这些门类繁多的纺织机械几乎涵盖了所有的机械结构、光机电控制系统及工程材料。因此，在通用机械类课程教学中，以纺织机械为载体，将纺织机械的案例融入到如“机械原理”“机械设计”“机械工程材料”“机械制造技术基础”“微机原理及应用”“测试技术”“液压气动技术”等相关课程中，尽可能以纺织机械为案例进行授课。

3．专业课学习阶段

对于实行学分制的高校来说，学生有一定的选课自由，但由于专业课的学时有限，因此，纺织机械类选修课不宜开设太多，以免因选课人数太少而导致课程设置流产。我校(东华大学)机械工程学院机械工程及自动化专业设有4个专业方向:机械设计及理论、机械制造及其自动化、机械电子工程、幕墙工程与机械。在机械设计及理论专业方向开设3门纺织机械类课程:(1)“纺织机械概论”，64学时，基于大纺织范畴，涉及纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械等内容，使学生了解纺织机械的工作原理、基本构成。(2)“纺织机械设计(1)”，48学时，使学生掌握纺纱机械、织造机械、针织机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。(3)“纺织机械设计(2)”，48学时，使学生掌握化纤机械、染整机械、非织造机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。机械设计及理论专业方向的选修课设置如表1所示。要求学生至少选修12学分。选课组合方案如下:(1)偏“通用机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、机械优化设计、机械动力学基础、机械噪声控制。(2)偏“纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、纺织机械设计(2)。(3)“通用机械+经典纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。(4)“通用机械+新型纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(2)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。

4．实践教学

在机械类实验教学、工程实践教学、课程设计、毕业设计中，以纺织机械为载体，设计相关题目或课题;在专业实习(实验)阶段，确保有4个学时的参观实习，要求撰写参观实习报告。

二、编写适应新形势的纺织机械类教材

(1)首次出版“十二五”省部级规划教材《纺织机械概论》(陈革、杨建成主编，中国纺织出版社，2011年5月出版)。该教材基于“大纺织”的概念，介绍纺织机械的分类，分析纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械的基本工艺原理、核心技术、关键设备、产品分类等;还简要介绍了国内外纺织机械制造业的现状、光机电一体化技术在各类纺织机械上的应用情况及现代纺织机械设计的发展趋势。

(2)出版“十二五”省部级规划教材《织造机械》(陈革主编，中国纺织出版社)，获2011年中国纺织服装教育学会优秀教材奖、2012年中国纺织工业联合会科技进步二等奖。

(3)出版“十二五”省部级规划教材《纺纱机械》(毛立民、裴泽光主编，中国纺织出版社)。教材介绍了纺纱机械的分类、机构组成、工艺过程和工作原理，以及近年来纺纱机械的新装备和新技术，特别是机电一体化技术在纺纱机械上的应用。

(4)正在编写“十二五”部委级规划教材《机械专业导论》。该书为面向纺织特色高校机械工程及自动化专业的概论性教材，其中包含纺织机械概论的相关内容。主要内容有:机械工程概述、机械工程中的力学、机械设计、机械制造基础、机电一体化技术、新材料及其工程应用、纺织机械导论。

(5)正在编写“十二五”部委级规划教材《纺织机械设计》。教材从各类纺织机械中提炼出关键共性机构(装置或系统)，强调对机构(装置或系统)的综合设计。主要内容有:梳理机构的设计、牵伸机构的设计、卷绕机构的设计、往复运动机构的设计、同步传动机构的设计、烘干装置的设计、纺丝成型装置的设计、自调匀整系统的设计、针织成圈机构的设计、立体织物编织机构的设计。

三、编写《机械类课程的纺织机械案例集》

《机械类课程的纺织机械案例集》拟收集各类纺织机械的典型机构(装置或系统)案例，可用于“机械原理”“机械设计”“机械制造技术基础”“液压与气动技术”“测试技术”“机电控制系统”“机械工程材料”等机械类课程的教材编写、课件制作、授课举例等，从而将纺织机械的案例融入到相关课程中。表2为机械类课程的知识点与纺织机械典型机构(装置或系统)的对照表。

四、编写《纺织机械课程设计(毕业设计)选题集》

从以往的毕业设计或课程设计题目中，精选出包括各类纺织机械典型机构、典型系统的题目，在此基础上修改、扩展，设计新的课程设计或毕业设计题目;从所承担的纺织机械类科研项目中，提炼出一些典型机构或共性技术，设计出适合本科生毕业设计或课程设计的选题，同时编写《纺织机械课程设计(毕业设计)选题集》。

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中图分类号：U671.91+5 文献标识码：A

1 机电一体化集成装配装置概述

原有机电一体化集成装配装置主要由机械本体、控制系统、工控机测量系统、力传感器系统、真空系统和气动系统及工装等组成。由于工控机测量系统与控制系统是相对独立的一套系统，本论文将不论述。控制系统采用西门子840D和FM-NC数控系统来控制7个数字轴和2个模拟轴，其中840D系统控制7个数字轴（X、Y、Z、C1、C2、C3、W轴）的运动和处理力传感器的快速响应及相关实时控制，以及和工控机测量系统间的通讯和协调控制。FM-NC系统控制2个模拟轴(W1、W2轴)的运动，实现调姿机构的运动控制，从而达到对待装配工件的姿态调整。在上述的9个轴中，X、Y、Z、W、W1和W2轴是直线轴，C1、C2、C3轴是旋转轴，其中C1轴的旋转角度范围为0°～380°。W1、W2轴组成调姿机构，在调姿机构的下端装有拾取工件的真空吸盘和在移动过程中对工件起保护作用的气动手爪。W轴作为加载机构的加载轴在所有工件装配完成后对整个产品进行下压加载。C2轴作为装配工位，C3轴作为待装配工件放置工位装置的系统构成如图1所示，其中控制系统为SINUMERIK840D数控系统（CNC）。

2 电气系统的优化和改进设计

2.1 冗余设计

工作冗余应用在抓取所用的抓具以及吸纳装置，这使得装置更加稳定，对于装置以及器具的安全更具效果，如图2，若想要杜绝抓具产生错误操作，例如应当闭合的时候显示敞开，而本应敞开的时候发生了闭合，而应当将目标吸上的时候不产生效果，以上为误操作的表现，另外还有精度的掌握，抓合的力度以及方位，时间的准确，为了达到最佳操作效果，采用两个模块一个信号的对应模式加入设计。而对气动抓合也有更好的设计，被作为并联冗余的，除此，织袜器对于信号输出系统进行的控制也采用这一方法，不过在继电器控制电路不适用这一方式，而选用串联和并联配合的设计。

在图2中Gn和Gn+1是两块完全一样的SIEMENSDO模块，模块以及信号相互对应，模块的工作时间同步，因为继电器是并联的，都通过同一个输出点来控制，所以通常两个继电器同时有效，但是如果其中一个发生状况，可利用的输出信号就会产生，特别针对气动手抓。根据经验，只要并联的两个模块当中有一个不在状态，或者两个都出了问题，即可收到输出信号。

2.2 抗干扰设计

机电一体化内容很多，电流充足和电压很高的装置以及电压需求小，电流较低的装置，也就是通常所说的弱电设备，这二者都是存在的，而通常强电装置本身的磁力以及声音会将弱电装置干扰，弱电装置不但受到强电装置的干扰，其也会受到相似信号的干扰。此外，对弱电装置造成干扰的还有磁力声音以及供电系统，并且可以将供电干扰当做是元件受到干扰并且运行不稳定的主要方面，可以导致内容处理偏差，影响整个系统的最终效果，因此，在设计中一定要注意抗干扰能力。下面几种方法的抗干扰能力十分有效，被广泛使用。

2.2.1 屏蔽技术

屏蔽技术可抑制电磁噪声沿着空间的传播，及切断辐射电磁噪声的传输途径。在装置中，除了380V和220V电源电缆之外，其余电缆均使用了带屏蔽层的电缆，这将本信号的干扰源禁锢起来不会对外形成干扰，并且也阻止了外界的向内干扰。

2.2.2 接地技术

接地技术的应用是电路设计中一个不能缺少的角色。系统以及电路将“地”作为一个重要的参考方面，而其中的各个部分，例如电路和电流等都要经过地面，才能形成可以循环的回路。这一装置中包含了工地，屏蔽以及保护等连地接线，其中，保护地线是将电气控制柜柜体、操作台机壳和装置本体都可靠接地；地线使用的方法都是并联和单点的形式，对于干扰的抵抗能力很强，屏蔽接地是将所有的屏蔽电缆的屏蔽层通过接地线可靠地接到同一个接地铜排上，电源变压器和隔离变压器的屏蔽层接到保护地线。

2.2.3 滤波技术

滤波器是由电感、电容、电阻或铁氧体器件构成的频率选择性二端口网络，可以插入传输线中，抑制不需要的频率进行传播，能较小衰减地通过滤波器的频率段称为滤波器的通带。通过时受到很大衰减的频率段称为滤波器的阻带。为了抑制供电电网系统和装置周边环境用电设备所产生的电磁噪声对控制系统和驱动系统的影响，可以达到排除干扰的电气系统的方式，例如浪涌吸收器等也是其中一项。

2.3 热设计

元件生产的原料用一定的温度适应，如果温度不适宜可能造成原料的性能出现改变，而制造出的元件的效果也会发生差异，但是只强调温度还不够，如果温度适宜，而太长时间也会引起故障，根据发生故障类型和次数的统计，温度和使用时间的适当和工作效果联系十分紧密。

通常，温度如果不正常，太低温和过高温都将引起故障，而高温尤其是引起故障的原因，数据表明高温度和故障指数之间有直接关系，其各种性能参数，如耐压值、漏电流、放大倍数、允许功率等都是温度的函数。在本装置中，SINUMERIK840D数控系统、SIMODRIVE611D数字伺服驱动系统、松下模拟伺服驱动系统、可编程逻辑控制器（PLC）以及它们的电源都是模块化结构。每个模块内都有大量的电子元器件。

结语

本文总结说明了机电装置中的连接方式和抵抗干扰之间的关系，通过系统的介绍这些方法的运行过程以及缺陷等，提出合理的优化手段，有助于使用者和设计者参考自身所具有的条件对各个线路装置进行最优设计，找到元件与效果之间的最好关系，促进使用的合理性。

参考文献