導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇機電一體化技術概論，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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二、電子技術專業傳統教學方式的弊端

1.傳統教學資料

電子技術是一門理論復雜、抽象、學習難度較大、應用范圍較廣的學科。由于電子技術在實際工作中應用極為普遍，且實際現場情況靈活多變，這就要求電子技術專業的人才不僅有扎實的理論基礎，更要有很強的實際動手和操作能力，能將晦澀難懂的知識靈活運用到具體情況中去。但是以往傳統的教學資料都是以介紹電子技術專業基礎理論知識為主，輔以簡單少量的實驗，與現實工作情況相脫離，這樣對學生的基礎知識水平和學習能力提出了很高的要求。此外，現在職業技術學校的學生普遍基礎薄弱，學習能力差，所以教學效果不僅較差，而且與實際專業要求背離。

2.傳統教學模式

與傳統的教材相對應，以往的教學模式是以理論教學為主，實驗教學為輔，老師通過在黑板上寫下大量的文字來給學生灌輸知識。一般情況下，老師講的多，學生思考的時間少，教學缺乏創意，這種教學方式只重視結果，而不關注過程。結論與過程的有機結合是深入透徹地驗證電子技術基本原理的必要前提，而傳統的教學模式忽視了這一點。在傳統的教學模式下，通常是大部分時間用于傳授基礎性知識，使課堂教學喪失了原來的基本功能，降低了學生的學習興趣，極易導致學生被灌輸了大量理論知識，所學的理論并沒有和實踐活動相結合，學生沒有時間也沒有意識去把學校里學到的東西應用到工廠里面，造成課堂教學和實際工作相互脫節，學生步入社會之后，專業知識根本不能得到很好的發揮。

3.傳統教學檢測模式

由于傳統教學是以理論教學為主，因此教學檢測手段基本上是理論知識的考試，考試內容一般為專業名詞、概念、理論性的知識，用理論考試成績來判斷學生學習的好壞，忽略了對學生的實際操作技能水平的考察。為了得到高分，多數學生花費大量的精力去死記硬背基礎知識，形成一種考前沖刺的不良習慣，潛移默化地使學生認為學好這門課就是考試過關，這種教學檢測方法不甚合理，顯示不出學生的真實水平，極大地限制了學生的創新和思維開拓。另外，傳統教學模式以學歷教育為主，并不注重學生動手能力的培養，在工作崗位上也形成了一種注重高學歷的現象。學生的思想觀念還停留在以學歷為主，實踐操作為輔的過程中，致使許多學生不重視個人能力的培養，只是為提高學歷而學習深造。因此，全面改革傳統教學檢測模式、摒棄陳舊的思想觀念是教育教學改革的重要課題。

三、電子技術專業施行一體化教學改革的意義

職業技術教育作為教育的一個重要部分，它的指導思想是以知識夠用為原則，以就業為導向，旨在培養學生的知識應用能力。電子技術專業是一門理論復雜、實踐性強、應用范圍廣的專業。隨著我國科技事業的迅猛發展，職業技術變化速度已經遠遠超過了職業技術教育的發展速度，電子技術已由傳統的電力電子學向現代電力電子學方向發展，新的理論、新的應用領域、新的科技設備不斷涌現。但目前技術學校電子技術專業的教材仍然以經典的電子專業知識為主，教育模式重理論輕實踐，培養的技術人才無法適應當前社會和企業的需求，出現了教育供應與社會需要相脫離的情況。由于傳統的教學方式無法滿足社會的需要，所以迫切需要建立一種新的教學模式，以增強學生的實踐能力、動手能力和創新能力，使學生更好地符合技能型人才的要求。對電子技術專業施行一體化教學改革，對于提高教學質量、快速培養實用的技能型人才，滿足當前科技發展和社會需求具有十分重要的意義。

四、電子技術專業一體化教學改革的措施

1.編寫符合一體化教學理念的教材

職業技術教育教學的基本原則要求是基本理論教學要以應用為目的，以必需、夠用為度。新的一體化教學教材必須以從“廣而博”的專業理論中選擇“少而精”的實用知識為原則，根據本行業發展動態積極推進課程和教材改革，開發和編寫反映新知識、新技術、新工藝和新方法，具有職業教育特色的課程和教材，加強網絡技術推進現代信息技術在教育教學中的應用，加強實踐教學培養學生的實踐能力和專業技能，提高實用性課程的教學比例，強調知識與實際應用的聯系性。

2.改革教學方式

與一體化教學教材相同步，新的教學模式必須摒棄理論教學為主導的傳統教育模式，而要采取理論教學、實驗指導和社會實踐三方面相結合的教學方式，實現教、學、做的一體化教學。首先，由教師系統教授電子技術專業的基礎理論知識。在教授過程中，教師必須將理論與實際工作應用相結合，以加深學生對枯燥難懂的原理的理解。例如，在教學時，教師可以首先提出實際現場問題，然后以解決問題為目的，介紹問題涉及知識點、知識點的作用，應用知識點解決問題的方法步驟。通過這種方式，教師將知識點由淺入深，循序漸進地教授給學生，同時又注重聯系實際，對于學生整體掌握知識很有幫助。其次，教師要結合所傳授理論知識，進行相對應的實驗教學部分，力求讓學生通過實驗環節，鞏固基礎知識，加深對原理的認識，鍛煉動手能力。再次，老師可以通過社會實踐環節，給學生分配合理的實踐任務，讓學生在課余時間進入企業實習，通過實習環節，熟悉專業現場知識，強化知識與實踐相結合能力，提高學生的綜合能力，十分有利于培養學生的實用性技能。

3.改革教師教學職能

為了能夠充分調動學生學習的主動性和積極性，激發學生的創新性思維，教師首先要改變自己作為知識解說員的觀念，改變過去“以教師為中心、以教材為中心、以課堂為中心”的思想，要“以學生為中心、以社會需要為中心、以實踐為中心”，努力把自己轉變為學生學習的指導者、幫助者、促進者和學習環境的創設者。教師應該同時具備理論教授、實驗指導和實習輔導的教學職能，要能夠做到知識講解的連貫性和引申性。因為每位教師講課思路不同，如果理論教授、實驗指導和實習輔導這三個部分分別由不同的老師傳授，極易造成講解知識點的重復和脫節，缺乏教學的系統性和連貫性，又易浪費學生的學習時間，所以在一體化教學改革中應該同時要求教師一體化，即要求一個教師能同時完成上述三個教師的教學任務，這樣不僅使教師的理論知識和技能水平得到很大的提高和發展，更有利于學生系統連貫地學習知識。

4.更新教學設備

電子技術專業的知識抽象復雜，傳統的板書教學方法教學效率低下，學生接受水平不高。教師利用多媒體技術手段輔助進行教學，可以通過將圖片、文本、聲音和錄像多種手段相結合，生動形象地向學生講解抽象知識，將枯燥的理論知識動態地展現在學生面前，這種方式可以激發學生的學習興趣、提高學生接受和理解知識的能力，開發學生的實踐能力、創新思維和創新能力，提高課堂教學質量和效率。

五、小結

隨著社會的發展、科技的進步，現代社會和企業對電子技術專業人才提出了更高的要求，不僅要求技術人員具備扎實過硬的理論知識，更要求技術人才必須有很強的實際操作能力，并能夠妥善處理好生產中的實際問題，同時還要有技術創新的能力。傳統的教學方法無法培養出符合現代社會要求的高新技術人才，因此為了適應現代社會和企業的發展需要，培養順應時代潮流的電子技術專業人才，職業技術學校必須盡快采取合理的方式和手段對電子技術專業進行一體化教學改革，這是職業學校義不容辭的職責。

參考文獻

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[3] 梁俊.關于高職教育應用型人才培養的思考[J].四川技術學院學報，2005(2).

[4] 王曉楠，周春雷.《數字電子技術》一體化教學改革的探討[J].中國科技信息，2010(22).

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關鍵詞：

機電一體化；故障；診斷

機電一體化設備的診斷技術在國內外企業的工業生產中得到了快速發展，掌握這門技術需要非常了解并且清楚的知道機電一體化設備在實際使用中的工作狀態是什么樣子的，可以快速的判斷機電設備的故障隱患在哪里，能夠從整體到局部做出細致的檢查，評估出故障的發展趨勢是什么樣子的。使用機電一體化診斷技術最大的目的就是可以及時排除機電設備的故障，避免對企業員工造成傷害，減少對自然環境的污染，降低企業的生產成本確保機電設備可以在工業生產之中正常的運行。從機電設備診斷技術可以劃分為三個階段，第一步驟是感官極階段，以專業的理論知識為職稱通過自己的經驗和知識對機電設備做出初步的診斷;第二步是通過計算機技術、傳感器和動態監測技術進行一個相對綜合的診斷，第三步是進入智能化模式。機電一體化技術是將機械技術、電子電工、微電子、信息、傳感等技術結合而形成的一種技術。機電一體化設備已經成為人們日常生活之中不可缺少的一部分。要保證機電設備的正常運行就需要使用診斷技術對機電設備做出即時的診斷清除故障。機電一體化設備在具體的使用之中會存在一定的磨損，或者出現功率降低的情況。通過我們的診斷技術確定故障發生的位置并且提出解決方案。需要合理利用各種檢測設備、專業的測試方法對機電一體化設備進行檢查。

1機電一體化設備的斬斷技術探討

1．1機電一體化設備的常見故障分類

現在企業中所使用的機電一體化設備結構復雜，所使用的零部件比較多，并且設備的技術含量也很高，所以對于機電一體化設備的故障排查相對困難。機電一體化設備相對機械設備又比較容易出現故障。依據常見故障問題我們可以做出以下幾種分類:損壞型的故障，這類的故障一般是指機電設備的零部件出現斷裂、點蝕、拉傷等等問題;退化型的故障是指由于長時間使用機電一體化設備，機器出現老化、變質、磨損等問題;松脫型的故障是指設備的一些螺絲、螺栓等部件出現松動的問題;失調型故障是指機電設備使用的壓力比較高，或者零件之間的間隙很大沒有調整到合適的比例等等問題;堵塞或者滲漏型故障是指機電設備發生漏氣或者漏水，零件出現堵塞等問題;性能衰退或者設備功能失效的故障是指設備不再具備特定的功能或者性能有所下降等等。

1．2機電一體化診斷技術概論

我們可以將機電一體化診斷技術看做是一種對機器設備的檢測技術，具體說來就是對使用中出現故障的機電一體化設備進行檢測，然后預估出發生故障的位置以及提出解決方案。對機電一體化設備進行診斷主要是為了保證機電一體化設備可以正常高效的進行運轉，將機電一體化設備可以創造最大的經濟效益，對機電一體化設備已經出現的故障做出正確的評估預防可能發生的故障。診斷技術主要包括四個方面的內容:故障檢測，對于正在使用中的機電一體化設備進行故障檢測判斷設備是否發生故障，目前使用的額是故障測試和診斷測試兩種測試方法;對故障類型進行判斷，對于已經發展故障的設備進行故障類型判斷;故障定位，判斷發生故障的位置;故障恢復，前面的三項工作其實都是為了最后一步做準備的，對于已經定位好的故障位置要即時的處理故障從而回復機電設備的工作。

2機電一體化設備故障診斷的具體方法研究

機電設備在實際運行的時候發生的一些變化造成機電設備的性能改變。一般來說機電的檢測人員是依據一定的物理參數來了解機電設備的運行狀態。故障診斷技術主要是依據這些參數的變化來進行判斷。技術人員會認真分析已經出現的故障的特征進行診斷，依據一手的故障發生情況進行判斷，然后制定出解決策略，采取有效的措施來解決和排除故障。具體的診斷方法有溫度測試法、壓力測試法和故障樹分析發等等。我們需要看一下已經出現的故障是否有報警的提示，現在有的機電一體化設備具備自我診斷的報警提示信號，如果信號燈亮起來了我們可以直接依據故障發生的具體情況進行原因分析及時的排除故障。對于沒有報警提示的設備我們需要依據已有的經驗進行診斷。我們需要看一下機床的情況，看一下已經出現的故障是否破壞了機床的正常工作。如果已經出現的故障并沒有損害到機床的工作只需要將其排除就可以了，已經嚴重影響到機床的正常運作就需要永久性的排除這種故障避免對機床造成更大程度的傷害。對于機電設備的故障排除我們需要做以下幾個方面的工作，首先需要了解的是大部分的機電設備故障是由于摩擦損耗所造成的，其次是要保證機械有一個合理的，再者是要求工作人員可以合理的操作機電設備，最后是要積極的做出現場維修。

3結語

機電一體化設備的診斷技術是一件很重要的工作，目前能夠對其診斷技術做專業的研究機構相對較少。雖然現階段機電一體化設備的操作程序已經得到簡化，但實際上機電設備的診斷和維修難度是有所提高的。機電設備一旦發生故障就會造成重大的經濟損失。我國需要加大人力、物力、財力資源來進行診斷技術的研究，保障機電一體化設備的長長運行從而保障企業人員的生產安全避免安全事故的發生。

參考文獻:

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［2］周柳奇．施力仁．機電一體化設備的故障診斷技術探析［J］．電子世界，2013(11):30．

［3］鐘國樑．機電一體化設備的故障診斷方法分析［J］．科學之友，2012(01):25．

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從20世紀80年代以來，由于計算機科學技術的飛速發展，尤其是在大規模集成電路技術和微電子技術取得重大突破后，計算機逐漸向價格低、體積小、性能高、功能強方向發展。因此，計算機也就具備了與工業生產結合、向其它學科滲透的基本條件。這對其它領域的生產技術的革命與改革將起到極大地推進作用。比如在機械工程方面，計算機已經被廣泛用于產品和工藝流程的控制，它將計算機、電器、機械變成一個有機的整體，進而形成一門新的技術—機電一體化。機電一體化的出現，極大地改變了整個機械工業的面貌；它引導了機械工業在技術、產品、管理、生產方式等方面發生巨變；使得生產力提高、原料損耗降低、勞動強度下降、市場競爭力提高、效益顯著提升。從此，工業化生產就告別了以往的“機械電氣化”，邁進“機電一體化”的方向發展。

1、機電一體化概論

所謂的機電一體化是一門綜合技術群（族）的總稱，它主要目的是運用一些技術原理來使用、發展機電一體化產品。從系統工程的觀點上來看，就是將有關電子技術運用到機械的主體、動力、控制以及信息處理等功能上去；將機械裝置、電子化設計、軟件有機結合起來形成一個系統；進而促使系統和產品展現最優的整體。

隨著科學技術的飛速發展，機電一體化正在被賦予許多新的內容和功能。比如能夠自動檢測和處理信息；能夠先通過自動診斷來發現問題，然后進行自動調節與控制，達到自動保護的目的；這表明機電一體化已經具備智能化的特征。而傳統的機械電氣化只是將機械技術、微電子技術等其它幾種新技術進行簡單組合和拼湊，這樣效果只是將體系代替和放大。所以，兩者在功能上有著本質的區別。

目前市面上機電一體化產品主要有三類。一是將機與電結合在一起的典型產品，比如彩色復印機、自動繪圖機；二是用電子裝置來代替一部分控制功能和機構的機械產品，如機電一體化照相機、帶數字顯示的機械設備；三是通過微電子裝置代替原設備的信息處理機構的產品，如全電子式電話交換機、指針式石英電子表。這些機電一體化產品都具有輕巧化、多功能化和智能化的特點。

2、機電一體化的發展歷程

機電一體化主要經過了三個階段的發展：第一階段為20世紀60年代以前，在這一初級的階段，由于人們對機電研究和開發從總體上還處在一種自發的狀態，電子技術的水平也尚未發展到一定程度，所以當時的機械技術和電子技術還不能夠廣泛和深入的結合；正是由于這些原因，盡管第二次世界大戰刺激了當時的機械產品與電子技術的結合，而且在戰后這項機電結合的軍用技術也轉化為民用，人們還是只有自覺地利用這些初步的電子技術成果來改善機械產品的性能，因而那些過去開發的產品也就無法推廣和普及。第二階段為20世紀70-80年代，在這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術都得到蓬勃發展，同時大規模的集成電路和微型計算機也出現了，這些就為機電一體化的發展提供了大量的物質和技術基礎；至此，機電一體化開始受到世界的廣泛關注和支持，極大加速了它的發展。進入到20世紀90年代后期，機電一體化的發展邁入到深入發展的第三階段，機電一體化技術正逐漸邁向智能化；由于光纖技術、神經網絡技術、人工智能技術等都取得了重大突破，再加上微細加工技術的新技術的引入和系統完整的學科體系的形成，都極大促進了機電一體化的發展。

3、機電一體化發展趨勢

3.1微型化和智能化

智能化和微型化是未來機電一體化技術的兩個重要發展方向。所謂智能化，就是具有模擬人類智能，能夠進行獨立的判斷、推理、決策等邏輯思維能力。由于科學技術的飛速發展，特別是模糊技術、軟件技術、芯片技術的取得長足的進步，機電一體化的智能性越來越強、產品的信息越來越凸顯；再加上生理和心理學、運籌學、混沌學的引入，機電一體化的目標也越來越高；因此，人們越來越重視機電一體化中的智能化研究。另一方面，機電一體化的產品正在向微米，甚至納米的微觀領域發展，對機電一體化產品的微型化研究起源于20世紀80年代，由于該產品具有靈巧、輕便、低耗能等優勢，因此被廣泛地用于通信、醫療、軍事等多個領域；雖然目前微機械技術的不成熟，阻礙了其發展步伐，但在未來必將取得重大突破。

3.2系統化和網絡化

所謂系統化，就是以靈活的方式來進行多種組合，力求對多子系統進行協調、控制、管理的一種具備模式化而又開放式的總線結構；它不僅能夠增強機電的通信能力，甚至可以根據仿生學來賦予機電一體化產品人的感情，從而不斷地開發出新的機電一體化產品。另外，由于網絡技術的普及和發展，對各種遠程控制和監測的終端設備的需求量不斷增大，而這些設備本身就屬于機電一體化產品的范疇。由此可見，機電一體化絕對會向著系統化和網絡化發展。

3.3柔性化和環?；?/p>

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關鍵詞： 機電一體化；虛擬樣機；CDIO

Key words: mechatronics；virtual prototype；CDIO

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）02-0216-02

0引言

2001年，由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學、瑞典皇家技術學院等4所大學合作開發了一個新的工程教育模式，稱為CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）模式。CDIO大綱以構思、設計、實現、運作為主線，綜合地考慮了專業基礎知識、個人和職業的技能及團隊協作與溝通的人際技能，及在整個企業、社會環境下進行CDIO的過程。近年來，東北石油大學機電工程系將CDIO模式引入到實踐與工程應用性較強的“機電一體化”課程建設中，以提高課程教學質量和教學效果，本文就其實踐教學過程中的一些認識作以探討。

1現狀分析

“機電一體化”是機械設計制造及其自動化專業的一門專業課程，它在培養學生的機電系統設計能力和創新能力所需的知識、能力和素質結構中，占有十分重要的地位。課程的任務是使學生以系統的角度理解和掌握機電一體化技術，包括機械、檢測、控制、計算機軟硬件等方面的基本理論、基本知識和基本技能，學會典型機電一體化系統的分析和綜合方法，具備進行現代機電系統設計的初步能力。隨著機械和電子工業發展到新的階段，現代機械必然是由計算機控制的系統，理論性與實踐性聯系密切、工程實用性強是該課程最大的特點。近年來的教學實踐表明：原有的課程結構、教學內容、教學方法、教學手段、教學實踐等，已不能適應“寬口徑、重實踐、應用型”的現代工程教育發展潮流。究其原因，主要有以下幾個方面。

1.1 課程內容繁雜。機電一體化技術是機械技術、檢測傳感技術、自動控制技術、伺服驅動技術、信息處理技術、系統總體技術等多種技術的融合。以系統的角度理解和掌握機電一體化系統的工作原理及其應用是教學的中心內容，這對教師和學生都提出了非常高的要求。但是針對具體系統進行分析和研究時，常會出現“一葉障目”，以偏概全之感，并無總體把握的能力和認識。

1.2 概念抽象，理論繁瑣，并且插圖多、公式多、敘述內容多，教師不易抓住教學重點，學生學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、嚴重時會導致學不下去。

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

1.4 理論與實踐環節脫節情況嚴重，實驗內容少且針對性不強，學生不能感受到實踐的趣味性、知識性和實驗成功后的成就感，更不要說培養學生的創新意識。

針對上述這些情況，如何幫助學生以系統的觀點深入理解知識、掌握知識，如何培養與增強學生動手操作能力，如何讓學生學以致用，始終保持較高的學習興趣和創新意識，是課程教學的難點所在。

2基于虛擬樣機技術的CDIO教學理念

目前全國有近百所高校開展了CDIO項目的實踐和探索工作，汕頭大學、成都信息工程學院等院校已經取得了顯著的成績。調研發現，實施CDIO戰略是一項龐大的系統工程，需要很大資金投入和人員投入。根據自身實際情況，我們確立首先以虛擬樣機技術為載體，按照CDIO戰略對“機電一體化”課程的教學進行了探索和實踐。

虛擬樣機技術是近年來普遍應用的一種全新的機械設計方法,它作為一項計算機輔助工程技術于上個世紀80年代隨著計算機技術的發展而出現，在90年代特別是進入21世紀以后得到了迅速發展和廣泛應用。CDIO標準明確指出采用產品和系統生命周期的開發及使用這一工程教育方法論，它強調它作為知識和能力培養的載體及環境，即知識和能力之間的關聯，而不是具體內容。從這一角度出發，虛擬樣機技術可以為開展CDIO戰略提供適合的載體及環境。具體表現在如下幾個方面：

2.1 面向產品全生命周期的設計、仿真、分析是虛擬樣機技術的核心，這在某種程度上與CDIO戰略產品和系統生命周期的開發及使用標準不謀而合。

2.2 CDIO強調“做中學”教學模式，“做”具有廣泛的含義，既可以是在實驗室親自制作模型、樣機，也可以通過數字化工具在設計和仿真層面全面展開。

2.3 在市場競爭日益激烈的今天,為了達到時間、質量、成本、服務、環境等多方面要求,必須以最短的時間、最好的質量和最低的價格推出產品。采用虛擬樣機技術既可以減少模型樣機的試制,降低投入成本，又可以幫助學生在短時間內掌握產品開發的全部過程。

2.4 虛擬樣機技術支持并行設計,便于設計團隊之間的溝通和交流，這也正是CDIO戰略重點強調的一種基本能力。

3機電一體化課程的CDIO架構

CDIO強調學生的工程能力不是單純的理論知識或直觀的技能，而是兩者的有機融合，這對學生的創新能力、學習能力、對新技術的敏感能力都提出了更高要求。機電一體化技術的先修課程除了力學、模電數電等基礎課程外，還包括機械設計、微機與接口技術、控制工程等專業基礎課程，同期學習課程有單片機、可編程控制、機電傳動系統等。該課程有著鮮明的技術基礎和工程背景，因學時有限，包含的內容較多，所以在教學中把握一個基本原則：了解機電一體化技術的發展動態，掌握其核心思想和技術，運用現代工程設計方法中的虛擬樣機技術，完成機電一體系統的創新設計與仿真分析?；贑DIO的思想，我們對“機電一體化技術”課程教學分成三個部分：課堂講授、小組項目、自選實驗。

課堂講授。以教師主講形式進行，以傳授基礎知識。授課時采用模塊化方式對教學內容進行了重新編排，側重于通過實例分析加深對重要知識點的理解。主要內容包括：①概論模塊：主要講解機電一體化技術的內涵、體系結構、特點、發展趨勢、典型系統（本田機器人、大狗、數控加工中心）分析，學時數為4學時。②系統部件模塊：主要講解執行裝置的工作原理、驅動方法、對比分析與選用原則；機械傳動部件的種類、特點、對比分析與選用原則；檢測裝置工作原理、特點、對比分析與選用原則，學時數為6學時。③系統集成模塊：主要講解單片機、PLC、接口電路結構及特點，通過典型實例分析理解系統集成的內涵與相關技術，學時數為4學時。④系統控制模塊：主要講解機電一體化系統的設計方法與步驟、系統數學模型、現代控制方法簡介、典型反饋控制和狀態控制系統分析與設計，學時數為4學時。⑤虛擬樣機技術概論模塊：主要講解虛擬樣機的概念、原理、方法。通過典型實例領會基于虛擬樣機技術的機電一體化系統的設計思想和方法，學時數為4學時。小組項目以3-5人為單位自發形成設計小組。該階段需要完成下述內容。①項目調研：查閱資料，擬定項目范疇和設計內容。②項目申報：功能、原理、創新性、可行性論證。③項目開展：制定研究計劃，分配設計任務，選擇設計工具和仿真工具，開展項目設計。④項目匯報：提交項目日志、設計報告。在此期間，教師采取跟蹤方式對學生進行輔導，每個階段項目小組都要作公開匯報，并且需要回答指導老師和其它項目小組提出的問題，及時改進，完善設計。小組項目部分不占用教學學時，教師和學生利用課余時間開展該項內容。自選實驗階段，項目小組根據設計需要，可以提出自選實驗項目，用以加強對機電一體化系統典型部件和單元的理解與認識。該部分工作由實驗教師配合完成，學時數為10學時。

4課程考核與評價

學生的工程能力等素質很難通過傳統的教學測試方法進行考核與評價。在CDIO模式下，課程的考核與評價不再是一個孤立的行為。在“機電一體化技術”課程中，我們根據課程教學的三個部分―課堂講授、小組項目、自選實驗分別進行測試，然后與學生討論考核與評價體系，綜合學生的意見，再適當修正，盡可能做到靈活多樣。課程教授的理論部分采用傳統的試卷測試形式，小組項目部分根據學生的自我評價、公開匯報、虛擬樣機完成的質量等情況進行綜合評價，自選實驗部分根據學生完成實驗過程中體現出的創新性、實驗內容的連續性和執行完成情況等做出判斷。

按照上述規劃，近幾年在我校機自專業進行了CDIO實踐教學活動。學生表現出極高的熱情,圍繞機器人、數控機床等設計主題共提交了眾多項目報告和虛擬樣機產品，許多項目小組還額外提供了自己開發的仿真控制程序。在參與同學中展開了問卷調查發現，多數同學認為課程項目對于幫助理解機電一體化系統非常有用。在問到課程項目是否有必要繼續在下一年級開展時,絕大多數同學認為應該繼續開展?？傮w來看學生對該項活動抱有足夠的信心，提出了很多具體意見，如提前在低年級開展設計工具類項目，這樣可以在后續項目中有更多時間完成系統的仿真、分析、實驗驗證等深層次的設計內容，提高設計質量。

5結束語

機電一體化技術課程博大精深，具有內容多、原理深奧的特點。根據國際工程教育CDIO理念進行教學實踐，既能使學生鞏固所學基本知識，抓住主次，又能鍛煉學生的觀察能力、設計能力、分析問題的能力、書面表達能力和交流能力，使學生的積極主動性得到最大程度的發揮。本文將CDIO模式引入到“機電一體化”的課程建設中，從教學理念、課程架構、課程考核與評價等方面展開探討，為“機電一體化”課程的教學提供了新的思路，這些對于提高教學質量和效果，培養學生的實踐與創新能力具有積極意義。

參考文獻：

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中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

進入20世紀60年代以來，微電子技術、信息技術、自動化技術得到了迅猛發展，以信息技術為中心，極大地提高勞動生產率和工作效率為重要目標。測量與控制技術、計算機技術和通信技術，三者結合在一起，構成完整的信息系統。在這種新技術革命的影響和沖擊下，機電業發生了深刻的變化。機電一體化的共性關鍵技術是；精密機械技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、白動控制技術以及系統總體技術。但是區分機電一體化或非機電一體化的機械系統，其核心是計算機控制的伺服控制系統，其他的都是與此匹配的重要部分現有機械產品的電子化必須采用系統科學的觀點和綜合集成的技巧，使機械、電子設備和軟件之間相互適應和匹配，發揮各自的優勢，才能促進工業產品和消費產品向自動化方向發展。

1 機械機電一體化技術及其應用

機電一體化系統的形式多種多樣，其功能也各不相同。一個較完善的機電一體化系統應包括以下幾個基本要素：機械本體、動力單元、傳感檢測單元、執行單元、驅動單元、控制及信息處理單元。隨著機電一體化產品技術性能、水平和功能的提高，機械本體需在機械結構、材料、加工工藝以及幾何尺寸等方面都應適應產品高效、多功能、可靠、節能、小型、輕量、美觀等要求。動力單元動力單元的功能是按照機電一體化系統的控制要求，為系統提供能量和動力以保證系統正常運行。機電一體化的顯著特征之一是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。與一般的同類型機械裝置相比，機電一體化系統中的機械部分精度要求更高，結構更簡單，功能更強大，性能更優越，同時還要有更好的可靠性、維護性和更新穎的結構。零部件要求模塊化、標準化、規格化，還有許多新的課題要加以研究和運用，如對結構進行優化設計，采用新型復合材料以使機械系統既減輕重量、縮小體積，同時又不降低機械的靜、動剛度，采用高精度導軌、精密滾珠絲杠、高精度主軸軸承和高精度齒輪等，以提高關鍵零部件的精度和可靠性；開發新型復合材料以提高刀具、磨具的質量；通過零部件的模塊化和標準化設計，提高其互換性和維護性等。因此機械技術的出發點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其他高新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上以及功能上的變革。

2 信息處理與自動控制技術及其應用

機電一體化系統中主要采用丁業控制機(包括可編程控制器，單、多回路調節器，單片微控制器，總線式丁業控制機，分布式計算機測控系統)進行信息處理。計算機應用及信息處理技術已成為促進機電一體化技術發展和變革的最重要因素。隨著社會和經濟發展，對信息交流的需求越來越大，這就需要信息傳輸，即通信技術，圍繞如何提高傳輸速度、減少誤碼率等進行的。為了共享資源、提供分布式功能和集中管理，可通過通信設備和線路，將不同地理位置具有獨立處理功能的多個計算機連接起來，運用功能完善的網絡軟件按照網絡協議進行數據通信，組成計算機網絡系統。計算機技術、通信技術和計算機網絡技術的發展為信息處理技術提供了技術保障。

控制與信息處理單元像是對其他要素和它們之間的連接進行有機的統一控制一樣，其功能是將來自傳感器的信息和各種命令進行集中處理，根據處理結果，按照一定的規則發出相應的控制信號，控制各要素或子系統連接成為一個有機整體，使各個功能環節有目的地協調一致運動，并達到預期的性能，從而形成機電一體化的系統工程。各子系統之間必須通過控制信息進行聯系才能協調統一的運動，進行有規則地物質和能量的交換和轉移。因此，控制與信息處理單元是機電一體化系統的核心單元，一般由計算機、可編程控制器、數控裝置以及各種邏輯電路等組成。信息處理技術包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策。自動控制技術包括高精度位置控制、速度控制、自適應控制、自校正等技術。自動控制就是依據自動控制原理對具體控制裝置或系統在設計之后進行系統仿真，現場調試，最后使研制的系統可靠地投入運行，尤其是計算機技術高速發展，使得自動控制技術與計算機技術的結合越趨密切，因此自動控制技術是機電一體化技術中十分重要的關鍵技術。

3 伺服驅動技術及其發展

電動機伺服驅動方式在數控系統中的運用非常廣泛，交直流伺服電動機驅動主要用在閉環伺服數控系統中。由于變頻技術的進步，交流伺服電動機驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發展。步進電動機驅動主要用在開環伺服數控系統中。對機電一體化系統的動態性能、控制質量和功能來說，伺服驅動技術具有決定性的作用。液壓伺服系統(如液壓馬達、脈沖液壓缸等)具有工作穩定、響應速度快、輸出力矩大等特點，特別是在低速運行時其性能更突出，但液壓系統需要增加液壓泵等動力源，設備復雜、體積大、維修難及污染環境；而電氣伺服系統(如步進電動機、直流伺服電動機等)具有控制靈活、費用較小、可靠性高等優點，但低速時輸出力矩不夠大。由于近年來變頻技術的進步，交流伺服驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發展。

4 結論與展望

機電一體化技術需要很多部門、產業的配合和支持，才能取得滿意的結果。我們不僅要對機電一體化的各項相關技術進行全面深入的了解，還要能從系統工程的概念人手，通過系統總體設計來使各個相關技術形成有機的結合，并且要注意研究和解決技術融合過程中所產生的新問題，只有這樣才能滿足機電一體化高速發展的需要。機電一體化概論都很好，如果整個系統不能很好地協調，則它仍然不可能可靠地正常運行。隨著科技的進步和社會經濟的發展，機電一體化技術正在不斷地深人到各個領域，并且迅猛地向前推進，特別是制造工業對機電一體化技術提出了許多新的更高的要求。機電一體化的發展趨勢應為：在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向發展；在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發展；在層次上向系統化、復合集成化的方向發展。

參考文獻

[1] 謝佳. 略論機電一體化技術的發展[J]. 機電信息, 2011,(06) .

[2] 李晶. 機電一體化技術應用之我見[J]. 價值工程, 2011,(03) .

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中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：

引言：

機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。它不是機械與電子的簡單的疊加，而是在信息論（利用傳感技術）、控制論（利用控制理論）和系統論（“系統”整體籌劃，機械和電子分別只是“環節”）的基礎上建立起來的應用技術。目前，隨著機電一體化系統所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過程日趨復雜，對控制系統的要求越來越高。微機控制系統的引用，在多方面能滿足機電一體化系統要求。從系統工程觀點出發，才能將機械、電子、信息等有關技術，對它們進行有機的組織和綜合，實現了整體的最佳化。

1.機電一體化系統設計的目的

1.1提高機械設備的精度

在機電一體化系統的設計中大量使用計算機和微電子技術，不但有效提高了機械設備控制系統的精度，而且實現了其在運行過程中的自動控制與檢測，降低了因各類干擾因素的出現而導致機械設備無法正常運行的幾率。

1.2增強機械設備的功能性

目前，工程領域對于機械設備的功能性提出了較高的標準和要求，即一臺機械設備一般需要具有多種復合功能，這也是機電一體化系統設計過程中必須關注的目標之一。

1.3提升系統的安全性與可靠性

目前，國內在機電一體化系統設計中普遍設置了專業的自動檢測和監控子系統，其主要作用是在機電產品發生各類運行故障時，可以自動進行檢測并調整設備的運行狀態，進而有效保證機電一體化系統的整體安全性與可靠性。

1.4縮短產品研發周期

在機電一體化系統設計目標的制定中，一定要注意對于研發周期的科學控制，并且組織具有較高專業技術水平和豐富工作經驗的人員參與研發，在有效縮短機電產品研發周期的同時，也有效降低了生產的成本。

1.5進一步簡化系統結構

在機電一體化系統的設計中，技術人員則要將進一步簡化系統結構作為重要目標之一，盡量在機電產品中安裝或使用現代化的電子元件和傳動技術，并且充分利用先進的集成電路、微處理器和程序軟件實現機械傳動鏈的關聯運動，進而展現機電一體化系統設計科學化、智能化的目標。

2.機電一體化系統設計

2.1機電一體化系統的構成

機電一體化系統的構成由5 部分組成：機械系統（機構）、電子信息處理系統（電子計算機）、動力系統（動力源）、傳感檢測系統（傳感器）、執行元件系統（電動機等）。5 個部分組成的機電一體化系統可分為：閉環、半閉環 2 種控制方式，其中，閉環指對最終執行元件進行直接控制，而半閉環指對中間元件進行控制，從而推算出最終元件的狀態。

2.2機電一體化中的集成設計

由于機電一體化方法內在的并行性，或同時性工程，所以樣機試制階段的建模與仿真很重要。 因為模型來自于各學科的綜合應用。 所以應用一種可視化的編程軟件是很重要的。 這樣就涉及到了框圖，流程圖，狀態轉換圖和波特圖。 機電一體化是一種設計哲學，其產品或設備有一個重要的特點就是它們內部的智能，這是將執行器，傳感器，控制系統和計算機組合設計實現的。 系統的集成是通過硬件（部件）和軟件（信息處理）的聯合實現的。 硬件集成是將機電一體化系統看成一個整體系統來設計的，將傳感器、執行器和微處理器融入到機械系統中，軟件集成主要基于高級控制功能在設計時應首先分析客戶要求以及系統集成的技術環境。在制作時應考慮了解客戶、 市場分析、優化性能、生命周期性能、質量、可靠性和銷售等因素。

2.3系統中的從屬功能設計

機電一體化系統的所有主功能的實現或期望目的的達成，都需要一些從屬功能的協同配合。這些從屬功能包括: 結構功能、通訊功能、保護功能、接口功能、控制功能、動力功能。結構功能確保滿足主要部件的正常工作所需空間條件。通訊功能保證環境狀態與系統部件的信息得以交換。保護功能將系統重要部件各功能參數限制在可允許的工作范圍內并防止系統中各部件產生對環境的不利影響。接口功能使得系統的輸入輸出在與環境不匹配時也得以實現?？刂乒δ苷w管理系統部件狀態，并依據外部輸入狀態控制系統的內在功能特性。動力功能提供系統實現各功能所需能量。

2.4變頻調速系統設計

伺服電機作為驅動部分，目的在于執行控制系統的指令，將電能轉化為相應的機械運動。直流電機由于其結構復雜，購置和維修成本過高等問題，難以得到廣泛的應用。而隨著電機制造工藝和電機控制理論發展，交流電機控制精度得到了大幅度地提高，再加上自身結構簡單，維修方便，能滿足在惡劣環境和大負載下運行，受到越來越多關注。隨著矢量控制理論（VC）, 直接轉矩控制（DTC）變頻調速技術的發展及空間矢量脈寬調制技術（SVPWM）的應用,交流電機往往能達到極高的控制性能。SVPWM 是當今廣泛采用的脈寬調制技術，與傳統的SPWM相比，具有轉矩與電流畸變小，易于數字化實現等優點，且其對電壓利用率相對提高 16.7%。VC通過坐標系轉化，將定子電流分解勵磁電流和轉矩電流兩部分，從而模擬交流電機的控制策略控制交流電機。DTC 控制技術則以電磁轉矩為直接控制目標，達到高性能的調速能力。

2.5伺服驅動子系統控制器設計

PID 控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID 控制器參數整定方法主要有兩大種：一是理論計算整定法。依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數，但還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID 控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。隨著只能控制理論的發展，許多智能PID 控制算法開發和應用，如變結構滑模 PID 控制、模糊 PID、神經網絡 PID 控制和神經模糊控制等。值得指出，智能 PID 算法大多數見諸于理論研究，還不能廣泛應用到實際中。

2.6傳感器和變換器設計

儀器儀表在現代科技領域中起著關鍵的作用。 傳感器是與儀器儀表緊密相關的機電一體化系統中一個非常重要的組件，其作用是為特定工業過程提供收集不同信息的機制。 傳感器廣泛應用于過程檢測以及工況評價方面，為用計算機系統對制造作業作較高級的監控提供便利，可應用于過程前，過程中及過程后。 有時，傳感器可以將一種物理現象轉化為決策分析的可用信號。智能系統用傳感器來監測由環境變化影響的特定場合，然后通過校正動作對其控制。

3.機電一體化系統的可靠性設計

機電一體化系統的可靠性設計是指產品在規定條件和規定時間內，完成規定功能的能力。產品的可靠性是一個綜合性評價指標體系，常用 MTBF 指標來衡量。

3.1 保證產品（系統）可靠性的主要方法

3.1.1提高產品的設計和制造質量———裕度法、自動控制；

3.1.2采用冗余技術———工作冗余、后備冗余；

3.1.3故障診斷技術———測試、癥兆、診斷。

3.2 系統干擾和提高抗干擾能力的措施

系統干擾是指產生系統元部件失效或數據傳輸、處理失誤，進而影響系統可靠工作的內部因素和外部因素：

3.2.1系統干擾源的類型：傳導型———由線路傳入信號影響控制系統工作；輻射型———由空間感應輸入信號影響控制系統工作。

3.2.2提高系統抗干擾能力的措施：針對不同類型的干擾信號，采取的抗干擾措施也有所不同；供電系統的抗干擾措施：穩壓、濾波、隔離；接口電路的抗干擾措施：吸收抑制、阻斷隔離；轉換接口抵消隔離措施：差動式運算放大器或橋式電路、高頻濾波整形電路；接地系統干擾措施：單點接地、并聯接地、光電隔離接地。

3.3 軟件的可靠性技術

控制系統由硬件和軟件組成，軟件的可靠性設計也至關重要。主要包括利用軟件提高控制系統的可靠性和提高軟件自身可靠性。

4.結語

機電一體化系統的設計是一種復合技術，它需要很多部門產業的支持和配合，才能取得滿意的結果，我們不僅要對機電一體化的各相關技術進行全面深入的了解，還要從系統工程的概念入手，通過系統總體設計來使各相關技術形成有機的結合，并且要注意分析和解決技術融合過程中出現的新問題，只有這樣，才能滿足機電一體化系統的飛速發展。

參考文獻：

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二、專業定位、課程體系與教學改革

(一)專業定位

機電一體化技術涉及的知識面寬廣，是集機械、電子、信息和管理等諸多學科于一體的新興交叉學科，因此機電一體化專業是一個很寬泛的專業，也可以說是一個專業平臺。［3］我們對接廣東省區域經濟發展，通過對機電專業相關的企業、行業、企業聯盟調研，分析與預測專業對應的區域產業人才需求，提煉出軌道交通行業特定工作崗位(崗位群)對機電一體化人才的職業技能與素質要求，其畢業生主要面向機電行業，以及軌道交通行業的機電產品研發制造企業、設備運行等就業單位，面向的主要職業崗位有:自動化設備檢修、電氣設備安裝調試、機電產品開發、設計等。據此，我們依據高技能人才培養要求，將專業的培養目標定為:以市場為導向，主動適應珠江三角洲傳統優勢產業和新型特色制造業發展需要，面向生產、建設、服務和管理第一線，以“產教一體，寓學于工”的模式培養具有創新精神和良好職業道德，具備機電一體化技術基礎知識和專業技能，適應機電一體化產品設計制造、軌道交通機電一體化設備的安裝調試、維護與保養、管理等工作崗位，具有工匠精神、創新精神的技術技能型人才。

(二)課程體系的構建

堅持一條主線、強化能力的原則。即從專業技術應用出發，以培養學生的職業能力為主線，運用倒推法，從職業能力結構，演繹出知識、能力、素質結構，直至人才培養方案、課程標準。其“公共基礎課”按照國家和省教育主管部門的有關精神設置基礎性人文課程以外，根據專業特點和就業市場需求，精心設置了“機械+電氣”雙支撐的“專業基礎課程(專業群平臺課程)”，設置了“機械制圖與CAD”“機械基礎”“電工電子技術應用”“機電傳動與控制”“液壓與氣動技術”“可編程控制器”六門課程。在此基礎上，根據就業市場需求和學生的職業發展需要，設置“專業核心課”和“綜合能力課”，專業核心課開設了“單片機原理及應用”“數控機床電氣控制”“生產線組裝與調試”“機器人技術應用”;綜合能力課開設了機加工實訓、鉗工實訓、機電設備拆裝實訓、電氣控制綜合實訓、數控機床操作與編程、畢業頂崗實習。專業核心課中還開設了城市軌道交通車站機電設備、車站電梯維護課程;專業選修模塊中還設置了鐵道概論、軌道交通車輛構造與維修、車站空調與通風系統維護課程，以對接軌道交通行業發展對車站設備管理和維護人員的需求。為了激發并培養學生的創新創業意識，還開設了就業指導、創新創業指導，以及專業選修課中設置了機電產品創新設計課程，鼓勵學生參加市級及以上大學生創新創業大賽或各類科技創新、創意設計、創業計劃等專題競賽，獲得三等獎及以上獎項的學生可以免修該課程。

(三)教學方法改革

深入開展課程建設與改革，創新課堂教學。推行項目教學、案例教學、工作過程導向教學等融“教、學、做”為一體的教學模式。改革教學方法和手段，強化“以學生為中心”的理念，廣泛運用啟發式、討論式、探究式等教學，以激發學生主動學習的動力。通過建設專業核心課程的精品在線開放課程，使教師利用課程平臺，自主搭建課程、輔助教學實施，實現教學目標;使學生利用該開放的平臺，通過動畫變換視角、直觀形象地學習抽象的概念，使教學活動更加符合學習者的自然思維習慣，提高學習者的學習興趣和積極性，用虛擬仿真替代危險性高或難以安排的現場實習，或展示現實教學中難以理解的復雜結構、復雜運動等，提高實際教學效果，在課堂教學以外鞏固所學和拓展學習。構建選課平臺，借助網絡學習，真正實現彈性教學模式［4］。

三、專業的主要特色和成就

(一)進行訂單班培養模式探索

緊密對接廣東省軌道交通行業的發展需求，依托學院的傳統和專業集群優勢，牽手軌道交通行業企業，聯合培養適應企業特殊需求的高端技能型人才。目前與廣州地鐵、廣州鐵路(集團)公司、東莞地鐵、深圳地鐵、香港地鐵等軌道行業企業開展“訂單式”培養，逐漸形成“人才共育、過程共管”的緊密型校企合作機制，開設“2+1”模式訂單班。校企雙方形成共同制定人才培養方案、共同培養學生、師傅教師互派共培、資源共享的機制。同時建立企業兼職教師庫，聘請企業的能工巧匠與校內教師共同講授課程，針對學生未來的工作崗位技能進行授課。在跟崗、頂崗過程中采用企業教師一對多、一對一的教學，指導學生獨立操作。通過半年的企業頂崗實習，切實提高學生職業素質，實現頂崗實習與工作崗位對接。

(二)建成中高職銜接培養體系

近年來先后實施了3+證書、三二分段、中職自主招生等中高職銜接的人才培養模式改革，在人才培養規格定位、人才培養方案、課程設置、實訓實習、培養模式、實訓條件建設及師資隊伍培養等方面做好銜接和溝通，探索構建中高職模塊化課程體系，形成中高職一體化的人才培養方案以及相應的人才培養機制，促進中等職業教育與高等職業教育協調發展。在項目建設中從實踐上升到理論，并制訂了中高職銜接的專業教學標準和課程標準。

(三)利用工學結合園中的“校中廠”和校內實習基地，提高學生的實踐動手能力

專業以培養學生的崗位職業能力為核心，構建以校內專業崗位實踐和校外頂崗實習組成的實踐教學體系。校內生產性實訓教學根據教學目標和畢業生就業崗位能力要求，按照由淺入深，從簡到繁，從單一到綜合的邏輯進行安排。校內生產性實訓注重單項能力的強化訓練及簡單功能系統的設計、裝調、維修等。為此我們通過“引企入園”的方式，引進了廣州市鴻輝電工機械有限公司、廣州冠通機械設備實業有限公司、東莞景騰自動化科技有限公司等以機電一體化產品為主業的實體企業，校企共建“校中廠”。在“校中廠”內安排對應的崗位進行頂崗實習，達到綜合鍛煉畢業生解決問題、適應工作崗位要求的培養目標。如在“校中廠”進行可編程控制設計、機電設備拆裝實訓、單片機產品控制系統設計、生產線的安裝與運行調試、數控機床的電氣線路連接及系統調試等。

(四)畢業生得到社會認可

根據廣東省教育廳委托第三方專業評估機構麥可斯MICOS對畢業生評估報告數據顯示，我校機電一體化技術專業2014屆畢業生畢業半年后就業率高達100%，高于全國94%的水平。畢業半年后平均月收入為3746元，高于其他國家骨干校相第2期鄒偉全，張曉東，張楊:具有軌道交通特色的機電一體化技術專業建設探索與實踐關專業3478元的水平。近三年用人單位對畢業生綜合評價的稱職率達100%，優良率大于70%。畢業生就業后，在較短的時間內得到了企業的高度認可，其工作態度端正，具有較強的吃苦耐勞、勤奮務實的精神;知識面寬，上手快，并具有較強的創新精神，贏得了良好的社會聲譽。

(五)報考、報到率處于較高的水平

從廣東省自主招生分專業報名情況來看，機電一體化專業報考率2015年達604.44%，2016年達513.24%;在普通高校招生考試中2015年報考率達147.37%，2016年達153.22%。從報到率來看，2015年為92.39%，2016年為93.12%，以上數據說明廣州鐵路職業技術學院機電一體化專業得到社會的認可。

四、結語

經過多年的建設，機電一體化技術專業依托廣州鐵路職業技術學院在軌道交通行業的傳統和集群優勢，定位于軌道交通特色的機電一體化人才培養，從人才培養模式改革、教學方法創新、師資隊伍建設、實踐教學條件改善等方面開展一系列特色專業實踐活動，各項工作卓有成效，特色更加鮮明，現已成為面向軌道交通車站培養特色專門人才的基地。

作者:鄒偉全 張曉東 張楊 單位:廣州鐵路職業技術學院

參考文獻:

［1］教育部．關于印發《高等職業教育創新發展行動計劃(2015—2018年)》的通知［Z］．教職成［2015］9號．

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2．專業基礎課學習階段紡織機械門類繁多、性能各異，有紡紗機械、織造機械、化纖機械、針織機械、非織造機械、染整機械、服裝機械、紡織器材與儀器8大類，分別對應8個紡織機械子行業，僅紡織機械的主流機型就超過200種。這些門類繁多的紡織機械幾乎涵蓋了所有的機械結構、光機電控制系統及工程材料。因此，在通用機械類課程教學中，以紡織機械為載體，將紡織機械的案例融入到如“機械原理”“機械設計”“機械工程材料”“機械制造技術基礎”“微機原理及應用”“測試技術”“液壓氣動技術”等相關課程中，盡可能以紡織機械為案例進行授課。

3．專業課學習階段對于實行學分制的高校來說，學生有一定的選課自由，但由于專業課的學時有限，因此，紡織機械類選修課不宜開設太多，以免因選課人數太少而導致課程設置流產。我校(東華大學)機械工程學院機械工程及自動化專業設有4個專業方向:機械設計及理論、機械制造及其自動化、機械電子工程、幕墻工程與機械。在機械設計及理論專業方向開設3門紡織機械類課程:(1)“紡織機械概論”，64學時，基于大紡織范疇，涉及紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械等內容，使學生了解紡織機械的工作原理、基本構成。(2)“紡織機械設計(1)”，48學時，使學生掌握紡紗機械、織造機械、針織機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。(3)“紡織機械設計(2)”，48學時，使學生掌握化纖機械、染整機械、非織造機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。機械設計及理論專業方向的選修課設置如表1所示。要求學生至少選修12學分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、機械優化設計、機械動力學基礎、機械噪聲控制。(2)偏“紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、紡織機械設計(2)。(3)“通用機械+經典紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。(4)“通用機械+新型紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(2)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。

4．實踐教學在機械類實驗教學、工程實踐教學、課程設計、畢業設計中，以紡織機械為載體，設計相關題目或課題;在專業實習(實驗)階段，確保有4個學時的參觀實習，要求撰寫參觀實習報告。

二、編寫適應新形勢的紡織機械類教材

(1)首次出版“十二五”省部級規劃教材《紡織機械概論》(陳革、楊建成主編，中國紡織出版社，2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念，介紹紡織機械的分類，分析紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械的基本工藝原理、核心技術、關鍵設備、產品分類等;還簡要介紹了國內外紡織機械制造業的現狀、光機電一體化技術在各類紡織機械上的應用情況及現代紡織機械設計的發展趨勢。

(2)出版“十二五”省部級規劃教材《織造機械》(陳革主編，中國紡織出版社)，獲2011年中國紡織服裝教育學會優秀教材獎、2012年中國紡織工業聯合會科技進步二等獎。

(3)出版“十二五”省部級規劃教材《紡紗機械》(毛立民、裴澤光主編，中國紡織出版社)。教材介紹了紡紗機械的分類、機構組成、工藝過程和工作原理，以及近年來紡紗機械的新裝備和新技術，特別是機電一體化技術在紡紗機械上的應用。

(4)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《機械專業導論》。該書為面向紡織特色高校機械工程及自動化專業的概論性教材，其中包含紡織機械概論的相關內容。主要內容有:機械工程概述、機械工程中的力學、機械設計、機械制造基礎、機電一體化技術、新材料及其工程應用、紡織機械導論。

(5)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《紡織機械設計》。教材從各類紡織機械中提煉出關鍵共性機構(裝置或系統)，強調對機構(裝置或系統)的綜合設計。主要內容有:梳理機構的設計、牽伸機構的設計、卷繞機構的設計、往復運動機構的設計、同步傳動機構的設計、烘干裝置的設計、紡絲成型裝置的設計、自調勻整系統的設計、針織成圈機構的設計、立體織物編織機構的設計。

三、編寫《機械類課程的紡織機械案例集》

《機械類課程的紡織機械案例集》擬收集各類紡織機械的典型機構(裝置或系統)案例，可用于“機械原理”“機械設計”“機械制造技術基礎”“液壓與氣動技術”“測試技術”“機電控制系統”“機械工程材料”等機械類課程的教材編寫、課件制作、授課舉例等，從而將紡織機械的案例融入到相關課程中。表2為機械類課程的知識點與紡織機械典型機構(裝置或系統)的對照表。

四、編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》

從以往的畢業設計或課程設計題目中，精選出包括各類紡織機械典型機構、典型系統的題目，在此基礎上修改、擴展，設計新的課程設計或畢業設計題目;從所承擔的紡織機械類科研項目中，提煉出一些典型機構或共性技術，設計出適合本科生畢業設計或課程設計的選題，同時編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》。

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在第一學年第一學期開設的“機械專業導論”為所有機械專業本科生的必修課(32學時)。該課程保證有8學時的關于紡織機械的授課內容，重點介紹紡織機械行業的情況、紡織機械的分類、紡織機械的主要設備，使學生對紡織機械有初步的感性認識。

2．專業基礎課學習階段

紡織機械門類繁多、性能各異，有紡紗機械、織造機械、化纖機械、針織機械、非織造機械、染整機械、服裝機械、紡織器材與儀器8大類，分別對應8個紡織機械子行業，僅紡織機械的主流機型就超過200種。這些門類繁多的紡織機械幾乎涵蓋了所有的機械結構、光機電控制系統及工程材料。因此，在通用機械類課程教學中，以紡織機械為載體，將紡織機械的案例融入到如“機械原理”“機械設計”“機械工程材料”“機械制造技術基礎”“微機原理及應用”“測試技術”“液壓氣動技術”等相關課程中，盡可能以紡織機械為案例進行授課。

3．專業課學習階段

對于實行學分制的高校來說，學生有一定的選課自由，但由于專業課的學時有限，因此，紡織機械類選修課不宜開設太多，以免因選課人數太少而導致課程設置流產。我校(東華大學)機械工程學院機械工程及自動化專業設有4個專業方向:機械設計及理論、機械制造及其自動化、機械電子工程、幕墻工程與機械。在機械設計及理論專業方向開設3門紡織機械類課程:(1)“紡織機械概論”，64學時，基于大紡織范疇，涉及紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械等內容，使學生了解紡織機械的工作原理、基本構成。(2)“紡織機械設計(1)”，48學時，使學生掌握紡紗機械、織造機械、針織機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。(3)“紡織機械設計(2)”，48學時，使學生掌握化纖機械、染整機械、非織造機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。機械設計及理論專業方向的選修課設置如表1所示。要求學生至少選修12學分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、機械優化設計、機械動力學基礎、機械噪聲控制。(2)偏“紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、紡織機械設計(2)。(3)“通用機械+經典紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。(4)“通用機械+新型紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(2)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。

4．實踐教學

在機械類實驗教學、工程實踐教學、課程設計、畢業設計中，以紡織機械為載體，設計相關題目或課題;在專業實習(實驗)階段，確保有4個學時的參觀實習，要求撰寫參觀實習報告。

二、編寫適應新形勢的紡織機械類教材

(1)首次出版“十二五”省部級規劃教材《紡織機械概論》(陳革、楊建成主編，中國紡織出版社，2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念，介紹紡織機械的分類，分析紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械的基本工藝原理、核心技術、關鍵設備、產品分類等;還簡要介紹了國內外紡織機械制造業的現狀、光機電一體化技術在各類紡織機械上的應用情況及現代紡織機械設計的發展趨勢。

(2)出版“十二五”省部級規劃教材《織造機械》(陳革主編，中國紡織出版社)，獲2011年中國紡織服裝教育學會優秀教材獎、2012年中國紡織工業聯合會科技進步二等獎。

(3)出版“十二五”省部級規劃教材《紡紗機械》(毛立民、裴澤光主編，中國紡織出版社)。教材介紹了紡紗機械的分類、機構組成、工藝過程和工作原理，以及近年來紡紗機械的新裝備和新技術，特別是機電一體化技術在紡紗機械上的應用。

(4)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《機械專業導論》。該書為面向紡織特色高校機械工程及自動化專業的概論性教材，其中包含紡織機械概論的相關內容。主要內容有:機械工程概述、機械工程中的力學、機械設計、機械制造基礎、機電一體化技術、新材料及其工程應用、紡織機械導論。

(5)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《紡織機械設計》。教材從各類紡織機械中提煉出關鍵共性機構(裝置或系統)，強調對機構(裝置或系統)的綜合設計。主要內容有:梳理機構的設計、牽伸機構的設計、卷繞機構的設計、往復運動機構的設計、同步傳動機構的設計、烘干裝置的設計、紡絲成型裝置的設計、自調勻整系統的設計、針織成圈機構的設計、立體織物編織機構的設計。

三、編寫《機械類課程的紡織機械案例集》

《機械類課程的紡織機械案例集》擬收集各類紡織機械的典型機構(裝置或系統)案例，可用于“機械原理”“機械設計”“機械制造技術基礎”“液壓與氣動技術”“測試技術”“機電控制系統”“機械工程材料”等機械類課程的教材編寫、課件制作、授課舉例等，從而將紡織機械的案例融入到相關課程中。表2為機械類課程的知識點與紡織機械典型機構(裝置或系統)的對照表。

四、編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》

從以往的畢業設計或課程設計題目中，精選出包括各類紡織機械典型機構、典型系統的題目，在此基礎上修改、擴展，設計新的課程設計或畢業設計題目;從所承擔的紡織機械類科研項目中，提煉出一些典型機構或共性技術，設計出適合本科生畢業設計或課程設計的選題，同時編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》。

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中圖分類號：U671.91+5 文獻標識碼：A

1 機電一體化集成裝配裝置概述

原有機電一體化集成裝配裝置主要由機械本體、控制系統、工控機測量系統、力傳感器系統、真空系統和氣動系統及工裝等組成。由于工控機測量系統與控制系統是相對獨立的一套系統，本論文將不論述?？刂葡到y采用西門子840D和FM-NC數控系統來控制7個數字軸和2個模擬軸，其中840D系統控制7個數字軸（X、Y、Z、C1、C2、C3、W軸）的運動和處理力傳感器的快速響應及相關實時控制，以及和工控機測量系統間的通訊和協調控制。FM-NC系統控制2個模擬軸(W1、W2軸)的運動，實現調姿機構的運動控制，從而達到對待裝配工件的姿態調整。在上述的9個軸中，X、Y、Z、W、W1和W2軸是直線軸，C1、C2、C3軸是旋轉軸，其中C1軸的旋轉角度范圍為0°～380°。W1、W2軸組成調姿機構，在調姿機構的下端裝有拾取工件的真空吸盤和在移動過程中對工件起保護作用的氣動手爪。W軸作為加載機構的加載軸在所有工件裝配完成后對整個產品進行下壓加載。C2軸作為裝配工位，C3軸作為待裝配工件放置工位裝置的系統構成如圖1所示，其中控制系統為SINUMERIK840D數控系統（CNC）。

2 電氣系統的優化和改進設計

2.1 冗余設計

工作冗余應用在抓取所用的抓具以及吸納裝置，這使得裝置更加穩定，對于裝置以及器具的安全更具效果，如圖2，若想要杜絕抓具產生錯誤操作，例如應當閉合的時候顯示敞開，而本應敞開的時候發生了閉合，而應當將目標吸上的時候不產生效果，以上為誤操作的表現，另外還有精度的掌握，抓合的力度以及方位，時間的準確，為了達到最佳操作效果，采用兩個模塊一個信號的對應模式加入設計。而對氣動抓合也有更好的設計，被作為并聯冗余的，除此，織襪器對于信號輸出系統進行的控制也采用這一方法，不過在繼電器控制電路不適用這一方式，而選用串聯和并聯配合的設計。

在圖2中Gn和Gn+1是兩塊完全一樣的SIEMENSDO模塊，模塊以及信號相互對應，模塊的工作時間同步，因為繼電器是并聯的，都通過同一個輸出點來控制，所以通常兩個繼電器同時有效，但是如果其中一個發生狀況，可利用的輸出信號就會產生，特別針對氣動手抓。根據經驗，只要并聯的兩個模塊當中有一個不在狀態，或者兩個都出了問題，即可收到輸出信號。

2.2 抗干擾設計

機電一體化內容很多，電流充足和電壓很高的裝置以及電壓需求小，電流較低的裝置，也就是通常所說的弱電設備，這二者都是存在的，而通常強電裝置本身的磁力以及聲音會將弱電裝置干擾，弱電裝置不但受到強電裝置的干擾，其也會受到相似信號的干擾。此外，對弱電裝置造成干擾的還有磁力聲音以及供電系統，并且可以將供電干擾當做是元件受到干擾并且運行不穩定的主要方面，可以導致內容處理偏差，影響整個系統的最終效果，因此，在設計中一定要注意抗干擾能力。下面幾種方法的抗干擾能力十分有效，被廣泛使用。

2.2.1 屏蔽技術

屏蔽技術可抑制電磁噪聲沿著空間的傳播，及切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。在裝置中，除了380V和220V電源電纜之外，其余電纜均使用了帶屏蔽層的電纜，這將本信號的干擾源禁錮起來不會對外形成干擾，并且也阻止了外界的向內干擾。

2.2.2 接地技術

接地技術的應用是電路設計中一個不能缺少的角色。系統以及電路將“地”作為一個重要的參考方面，而其中的各個部分，例如電路和電流等都要經過地面，才能形成可以循環的回路。這一裝置中包含了工地，屏蔽以及保護等連地接線，其中，保護地線是將電氣控制柜柜體、操作臺機殼和裝置本體都可靠接地；地線使用的方法都是并聯和單點的形式，對于干擾的抵抗能力很強，屏蔽接地是將所有的屏蔽電纜的屏蔽層通過接地線可靠地接到同一個接地銅排上，電源變壓器和隔離變壓器的屏蔽層接到保護地線。

2.2.3 濾波技術

濾波器是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構成的頻率選擇性二端口網絡，可以插入傳輸線中，抑制不需要的頻率進行傳播，能較小衰減地通過濾波器的頻率段稱為濾波器的通帶。通過時受到很大衰減的頻率段稱為濾波器的阻帶。為了抑制供電電網系統和裝置周邊環境用電設備所產生的電磁噪聲對控制系統和驅動系統的影響，可以達到排除干擾的電氣系統的方式，例如浪涌吸收器等也是其中一項。

2.3 熱設計

元件生產的原料用一定的溫度適應，如果溫度不適宜可能造成原料的性能出現改變，而制造出的元件的效果也會發生差異，但是只強調溫度還不夠，如果溫度適宜，而太長時間也會引起故障，根據發生故障類型和次數的統計，溫度和使用時間的適當和工作效果聯系十分緊密。

通常，溫度如果不正常，太低溫和過高溫都將引起故障，而高溫尤其是引起故障的原因，數據表明高溫度和故障指數之間有直接關系，其各種性能參數，如耐壓值、漏電流、放大倍數、允許功率等都是溫度的函數。在本裝置中，SINUMERIK840D數控系統、SIMODRIVE611D數字伺服驅動系統、松下模擬伺服驅動系統、可編程邏輯控制器（PLC）以及它們的電源都是模塊化結構。每個模塊內都有大量的電子元器件。

結語

本文總結說明了機電裝置中的連接方式和抵抗干擾之間的關系，通過系統的介紹這些方法的運行過程以及缺陷等，提出合理的優化手段，有助于使用者和設計者參考自身所具有的條件對各個線路裝置進行最優設計，找到元件與效果之間的最好關系，促進使用的合理性。

參考文獻