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机电一体化毕业论文

绪论

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。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化概要

机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、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，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。

因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。

二、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

20世纪70~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，

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电机功率转换的原理 找更多论文请去 "优秀范文网"有各种优秀的毕业论文 http://www.youxiufanwen.cn 引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。

随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转矩控制。然而，这种观点尚缺乏理论和实践的证明，值得商榷。

本文根据电机功率转换的普遍原理，提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制，转速调节是功率控制的响应，其关键为如何通过电功率控制轴功率。 一、功率控制与转矩控制 根据机电能量转换原理，凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。

主磁极的作用是建立主磁场，电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。 直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明，而且功能独立，无疑符合以上定义。

而交流（异步）电动机通常以定子、转子划分构成，需加说明。 根据所述电枢定义，异步机的轴功率产生于转子，因此，异步机真正的电枢是转子。

问题在于定子，一方面定子励磁产生主磁场，故定子是主磁极。另一方面，定子又通过电磁感应为电枢（转子）输送电磁功率，却不产生轴功率，因此定子又具有电枢的部分特征，这里我们把它称为伪电枢。

定子的这种复合功能，是异步机区别于直流机的主要特征。 从电枢输出角度观察，电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为： PM=MΩ （1） 或 Ω=PM/M (2) 公式（2）除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，同时表明，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。

1. 功率控制 功率控制是以轴功率PM为调速主控量， 作用对象必然是电枢或伪电枢。电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小。

即 M=Mfz (3) 当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定了，因此电磁转矩不仅与调速控制无关，而且不能随意改变其量值。 电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，此时，功率控制造成电磁转矩响应。

设电机调速前的稳态转速为Ω1，轴功率为PM1，调速后的稳态转速为Ω2，相应的轴功率变为PM2。 由于电磁转矩： M=PM/Ω （4） 故调速时，电磁转矩变为： M=PM2/Ω 由于受惯性的作用，在t=0的调速瞬时Ω=Ω1，故 M=PM2/Ω1 t=0 此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩M1=PM1/Ω1不等，转矩平衡被破坏并产生动态转矩，电机转速在动态转矩作用下开始由Ω1向Ω2过渡，其变化规律为： Ω1=（Ω1-Ω2）e-t/T+Ω2 (5) 电磁转矩则为：M=PM2/（Ω1-Ω2）e-t/T+Ω2 随着时间增大，动态转矩减小，直至电磁转矩与新的负载转矩平衡，即： M=PM2/Ω2=Mfz， 转速稳定在Ω2不变，电机调速结束。

上述的调速过程可以由图1的框图说明。 图1 功率控制的调速流程 功率控制作用的是电枢，主磁场或主磁通量保持不变，根据电机理论，电机的额定电磁转矩正比于主磁通量，受限于电枢的最大载流量。

因此功率控制调速时，电机的额定电磁转矩输出能力不变，属于恒转矩调速。 2. 转矩控制 根据公式（2），电机转速在轴输出功率不变的前提下，与电磁转矩成反比。

由于受电磁转矩以额定转矩为上限的约束，转矩控制实际上只能在额定转矩以下实现，因此属于恒功率调速。 电磁转矩的独立控制方法主要依据转矩公式： M=CMΦmIS （直流机） （6） 或 M=CMΦmI2COSφ2 （交流机） （7） 受控的物理量为主磁通Φm，由于主磁通量Φm产生于主磁极，因此转矩控制实际上是磁场控制，作用对象为主磁极。

转矩控制调速同样要保证稳态时的转矩平衡，即： M=Mfz 由于调速稳态时，电磁转矩发生了变化，因此要求负载转矩适应于电磁转矩变化，即要求负载跟踪电机。 转矩控制实际是弱磁调速，主要用于额定转速以上的调速。

鉴于本文重点讨论的是功率控制，故不赘述。 二、功率控制的方法与性能 电机调速的轴功率控制只能通过电功率间接控制来实现。

以异步机为例，图2是其等效三端口网络。 图2.异步机的等效网络 其中电枢（转子）除产生轴功率输出外，还产生以感应电压u2和电流i2为参量的电功率响应。

由于该功率与转差率成正比，故称转差功率，其端口简称Ps口。 如果电机转子为笼型，其绕组呈短路状，Ps口为封闭不可控的。

反之为绕线型，Ps口则是开启可控的， 转子可以通过Ps口输出或输入电功率。由此可见，异步机的功率控制调速有两种方式，一种是通过伪电枢间接对电枢实现轴功率控制；另一种是通过Ps口直接控制电枢轴功率。

前者主要适用于笼型异步机，后者则适用于绕线型异步机。 1. 定子伪电枢功率控制。

图3.异步机定子功率控制调速 作为伪电枢，定子向电枢（转子）传输的电磁功率： Pem=P1-△P1 (8) 电枢的轴功率则为： PM=Pem-△P2 (9) 故 PM=P1-（△P1+△P2） (10) 可见，控制伪电枢的输入功率P1或增大其损耗△P1就可以控制电枢的轴功率，后者显然是低效率、高损耗的调速，不宜推荐。 。

机电系毕业论文范文

实习报告 今年暑假，学院为了使我们更多了解机电产品、设备，提高对机电工程制造技术的认识，加深机电在工业各领域应用的感性认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺，特意安排了我们到几个拥有较多类型的机电一体化设备，生产技术较先进的工厂进行生产操作实习. 为期23天的生产实习，我们先后去过了杭州通用机床厂，杭州机密机床加工工厂，上海阀门加工工厂，上海大众汽车厂以及杭州发动机厂等大型工厂，了解这些工厂的生产情况，与本专业有关的各种知识，各厂工人的工作情况等等。

第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，传感器在空调设备的应用了，电子技术在机械制造工业的应用了，精密机械制造在机器制造的应用了，等等理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也是对以前所学知识的一个初审.通过这次生产实习，进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足，为后续专业课学习和毕业设计打好基础. 杭州通用机床厂 7月3日，我们来到实习的第一站，隶属杭州机床集团的杭州通用机床厂.该厂主要以生产M-级磨床7130H,7132H，是目前国内比较大型的机床制造厂之一.在实习中我们首先听取了一系列关于实习过程中的安全事项和需注意的项目，在机械工程类实习中，安全问题始终是摆在第一位的.然后通过该厂总设计师的总体介绍.粗略了解了该厂的产品类型和工厂概况.也使我们明白了在该厂的实习目的和实习重点. 在接下来的一端时间，我们分三组陆续在通机车间，专机车间和加工车间进行生产实习.在通机车间，该车间负责人带我们参观了他们的生产装配流水线，并为我们详细讲解了平面磨床个主要零部件的加工装配工艺和整机的动力驱动问题以及内部液压系统的一系列构造.我最感兴趣的应该是该平面磨床的液压系统，共分为供油机构，执行机构，辅助机构和控制机构.从不同的角度出发，可以把液压系统分成不同的形式.按油液的循环方式，液压系统可分为开式系统和闭式系统。开式系统是指液压泵从油箱吸油，油经各种控制阀后，驱动液压执行元件，回油再经过换向阀回油箱。

这种系统结构较为简单，可以发挥油箱的散热、沉淀杂质作用，但因油液常与空气接触，使空气易于渗入系统，导致机构运动不平稳等后果。开式系统油箱大，油泵自吸性能好。

闭式系统中，液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相连，工作液体在系统的管路中进行封闭循环。其结构紧凑，与空气接触机会少，空气不易渗入系统，故传动较平稳，但闭式系统较开式系统复杂，因无油箱，油液的散热和过滤条件较差。

为补偿系统中的泄漏，通常需要一个小流量的补油泵和油箱.由于闭式系统在技术要求和成本上比较高，考虑到经济性的问题，所以该平面磨床采取开始系统，外加一个吸震器来平衡系统. 现代工程机械几乎都采用了液压系统，并且与电子系统、计算机控制技术结合，成为现代工程机械的重要组成部分，怎样设计好液压系统，是提高我国机械制造业水平的一项关键技术.在专机车间，对专用磨床的三组导轨，两个拖板等特殊结构和送料机构及其加工范围有了进一步的加深学习，比向老师傅讨教了动力驱动的原理问题，获益非浅.在加工车间，对龙门刨床，牛头刨床等有了更多的确切的感性认知，听老师傅们把机床的五大部件：床身，立柱，磨头，拖板，工作台细细道来，如孢丁解牛般地，它们的加工工艺，加工特点在不知不觉间嵌们我们的脑袋. 在通机工厂的实习，了解了目前制造业的基本情况，只是由于机械行业特有的技术操作熟练性和其具有的较大风险性，很遗憾地，不能多做一些具体实践的操作，但是观察了一台机床的各个零件的生产加工过程及其装配过程，使许多自己从书本上学的知识鲜活了起来，明白了本专业在一些技术制造上的具体应用.。

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★机械产品方案的现代设计方法及发展趋势 ★现代电力电子及电源技术的发展 ★面向FMS生产调度和控制的零件动态工艺模型研究 ★面向柔性自动化的成组统计质量控制技术 ★实施三标一体化贯标 增强企业竞争实力 ★机电接口技术的内涵和发展 ★机电一体化技术在采油工具测试站总体方案设计中的应用 ★机电光一体化显微手术仪研制中的并行设计方法 ★机电一体化产品中的解耦和耦合分析方法 ★小型足球机器人踢球器的设计 ★机电一体化在矿用隔爆型移动变电站中的应用 ★基于EBI的机电设备系统一体化管理 ★一种机电一体化自动转换开关的设计 ★机电一体化简化了制动控制系统 ★机电一体化智能大流量电动执行机构的研究 ★纽玛格卷曲机的机电一体化控制的实现 ★机电一体化产品概念设计理论研究现状与发展展望 ★机电一体化系统建模技术与仿真软件的研究与分析 ★机电接口技术的内涵与机电一体化发展 ★单片机控制的机电一体化产品硬件加密技术 ★轻型工具磨床的机电一体化数控改造 ★从全液压式二板注塑机看机电液一体化 ★CAXA系列软件对机电一体化专业课程的全面优化。

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某机电一体化执行元件控制及特性分析

摘要 3-4

ABSTRACT 4-5

目录 5-7

1 绪论 7-11

1.1 选题背景及科学意义 7

1.2 国内外机电一体化发展状况 7-8

1.3 本文所研究的机电一体化执行元件 8-10

1.4 本文所研究的主要内容 10-11

2 机电一体化执行元件总体方案设计 11-17

2.1 概述 11

2.2 总体方案设计思路 11-12

2.2.1 总体设计要求 11-12

2.2.2 机电一体化执行元件组成和接口 12

2.3 各组成部分方案设计 12-16

2.3.1 机械传动部分设计 12-13

2.3.2 机电一体化执行元件工作流程分析 13-15

2.3.3 信号检测与控制部分方案设计 15-16

2.4 机电一体化执行元件整体框图 16

2.5 本章小结 16-17

3 电动机的选择及特性分析 17-26

3.1 概述 17

3.2 电动机的选择及参数评定 17-20

3.2.1 电动机的选择 18-20

3.2.2 电机参数评价 20

3.3 电动机的特性分析 20-25

3.3.1 固有机械特性曲线的参数计算 21-22

3.3.2 人为机械特性曲线 22-25

3.4 本章小结 25-26

4 数学模型的建立及动力学仿真分析 26-38

4.1 概述 26

4.2 传动构件参数的确定及三维实体建模 26-30

4.2.1 传动构件参数的选取 26-30

4.2.2 机械传动部分三维实体建模 30

4.3 键合图法简介 30-35

4.3.1 键合图方法的特点和优点 30-31

4.3.2 基本元件的键合图模型 31-33

4.3.3 基本键合元的因果关系 33-35

4.4 机电一体化执行元件的键合图模型 35-37

4.5 本章小结 37-38

5 机电一体化执行元件控制器硬件设计 38-50

5.1 概述 38-39

5.2 控制部分硬件设计框图 39-40

5.3 单片机与电机之间的接口电路 40-42

5.4 传感器的选择及其电路设计 42-44

5.5 电磁离合器和电磁铁控制电路的设计 44-45

5.6 通讯接口电路设计 45-47

5.6.1 CAN总线的优点 45-46

5.6.2 CAN卡PCA82C250与CAN总线接口电路设计 46-47

5.7 电源部分设计 47-48

5.8 硬件的抗干扰设计 48

5.9 本章小结 48-50

6 机电一体化执行元件控制器软件设计 50-57

6.1 概述 50

6.2 软件总体设计 50-54

6.2.1 机电一体化执行元件的工作流程图 50-52

6.2.2 单片机工作状态设定 52-53

6.2.3 存储单元的分配 53

6.2.4 通讯协议 53-54

6.3 主程序设计 54

6.4 通讯服务子程序设计 54-55

6.5 软件的可靠性设计 55-56

6.6 本章小结 56-57

全文总结

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机电一体化技术发展趋势摘要]机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。

综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。[关键词]机电一体化技术现状产品制造技术发展趋势 1.绪论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。

在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。2.机电一体化概要机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、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，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。

只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。

机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。

即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。3.机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为3个阶段。

20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。

特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和开发从总体上看还处于自发状态。

由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛而深入的发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪70~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。

这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

这个时期的特点是：①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；②机电一体化技术和产品得到了极大发展；③各国均开始对机电一体化技术及产品给以很大的关注和支持。20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。

一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。

这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面有研究和应用的。

国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。

许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。4.机电一体化的发展趋势机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。

因此，机电一体化的主要发展方向如下：4.1智能化智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。

这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心。