机械制造与自动化毕业论文
机械制造与自动化毕业论
文
The latest revision on November 22, 2020
西安广播电视大学毕业设计（论文）中文题目：机械自动化技术发展趋势
学习中心：高新分校
专业：机械制造及其自动化
姓名：常晓敏
学号：
指导教师：李凯
2016年 10 月 17 日
西安广播电视大学
毕业设计(论文)承诺书
本人声明：本人所提交的毕业论文《机械自动化技术发展趋势》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。论文中所引用的他人无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中明确标注；有关教师、同学及其他人员对本论文的写作、修订提出过且为本人在论文中采纳的意见、建议均已在本人致谢辞中加以说明并深致谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本毕业论文《机械自动化技术发展趋势》是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。
论文作者：_______________________（签字）_______年_______月______日
指导教师已阅：___________________（签字）_______年_______月______日
北京交通大学
毕业设计(论文)成绩评议
西安广播电视大学
毕业设计(论文)任务书
本任务书下达给： 14秋级机械设计及其自动化专业学生常晓敏设计（论文）题目：机械设计及其自动化发展趋势
一、设计（论述）内容
二、基本要求
三、重点研究的问题
四、主要技术指标
五、其他要说明的问题
下达任务日期：年月日
要求完成日期：年月日
答辩日期：年月日
指导教师：
开题报告
题目：机械设计及其自动化发展趋势
报告人：常晓敏年月日
一、文献综述
二、选题的目的和意义
三、研究方案（框架）
四、进度计划
五、指导教师意见
指导教师：
年月日
中期报告
题目：机械设计及其自动化发展趋势
报告人：常晓敏
一、进展情况
二、指导教师意见
指导教师：
年月日
结题验收
一、完成日期
二、完成质量
三、存在问题
四、结论
指导教师：
年月日
中文摘要关键词：
ABSTRACT Key words:
目录
第1章前言
1.1 机械自动化的产生和定义
机械自动化，主要是指在机械制造业中应用自动化技术，实现对加工对象的连续自动生产。实现优化有效的自动化生产过程，从而加快生产投入原料的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业升级和进步的主要手段，是未来机械制造业技术发展的主要方向。
制造自动化技术是先进制造技术中的重要组成部分，也是当今制造业中涉及面广，研究十分活跃的技术，它代替人的体力劳动，辅助人的脑力劳动，协调、管理、控制和优化制造系统中人及整个系统，它的功能是多方面的，已形成了一个有机体系，它不仅涉及到具体的生产制造过程，而且涉及到产品的所有过程。
早在1971年日本的《机械设计》杂志副刊上刊登了机电一体化这一名词，后来随着机电一体化的发展而被广泛的应用。美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义：“由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统”。它与前面提及的机电一体化是一致的，因此可以说现代机械就是指机电一体化系统。
20世纪90年代国际机器与机构理论联合会给出了这样的定义，机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合，因此又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。
1.2机械设计制造及其自动化优势
机械设计制造及其自动化是传统技术的升级，在生产中，机械设计制造及其自动化的应用促使生产精准度逐渐提升，高效率的生产因此缩短了的传统生产所消耗的时间。分析机械设计制造及其自动化中应用的优势主要有三：第一，能够大大解决社会资源，运用工业生产代替传统人力制造，实现工业生产的高效，最大程度提高生产效率；第二，降低生产中失误现象的发生，避免人工操作失误率；第三，机械设计制造自动化技术在工业生产中的应用实现了工业生产发展的智能化，并有效提升了工业生产能力，可大大提升工业生产效率。
1.3机械自动化的科学技术
机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科，机械自动化使
机械工业的技术结构、产品结构、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“机械电器化”迈入了以“机械自动化”为特征的发展阶段。
它的发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着生产和科学技术的发展，还将不断被赋予新的内容。但其最基本的特征可概括为：机械自动化的设计制造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、传感检测技术、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结构目标，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。
需要强调的是，机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合性技术，而不是机械技术，以及其他新技术的简单组合、拼凑，这就是现代机械与机械电气化在概念上的根本区别。现代机械设计制造出的产品，不仅是人和手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有智能化的特征是现代机械自动化和传统的机械在功能上的本质区别。
1.4机械设计制造及自动化的设计原则
机械设计制造是一种新兴学科技术，将该种技术应用与现代化生产之中，能够时间不间断的进行生产，并在生产中逐渐改变传统生产的弊端，大大提升生产效率。正是由于机械设计制造自动化生产具有众多优势，才使得机械设计制造学科发展备受关注。机械设计制造及其自动化需遵循一定的原则，在工作中保证信息之间的相互转化原则，不仅要注重生产的效率，更应注重生产的质量。此外生产也需不断升级与创新，在自动化体系生产下，运用科技技术来改进自动化设备，促使设备生产更加的节能与高效，以此来满足社会发展日益增长的需求。
1.4.1 满足对机器的功能要求
任何一种产品都是为满足人们的某种需要而开发的，都必须具有某种主要功能，不同的产品具有不同的主要功能。概而言之，都能对输入的物质、能量和信息（即所谓工业三大要素）进行某种处理，输出具有所需特性的物质、能量与信息。因此，机械自动化系统也必须具有对输入的物质、能量和信息进行某种处理，从而输出具有所需特性的物质、能量与信息的主功能。如图1-1所示：
图1-1 机械自动化系统功能示意图
如上所述，机械自动化系统是一个综合的概念，包含了机电一体化技术和机电一体化产品两个方面的内容。作为产品，又包含着设计、制造和特定的功能以满足使用要求，而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。
1.4.2 利用先进技术不断创新
根据产品或系统的主功能不同，可对产品或系统进行分类：
1、以物料搬运、加工为主。输入物质、能量和信息，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质系统（或产品）称为加工机。如各种机床、交通运输机械、食品加工机械、起重机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械等。
2、以能量转换为主，输入能量和信息，输出不同能量的系统（或产品）称为动力机，其中输出机械能的为原动机。如电动机、水轮机、内燃机等。
3、以信息处理为主，输入信息和能量。主要输出某种信息。如数据、图像、文字、声音等的产品称为信息机。如各种仪器、仪表、计算机、传真机以及各种办公机械等。
机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外，还应具备其它内部功能，即动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。
基于上述的功能构成原理，既有利于设计或分析各种机械自动化的产品，又有利于开拓思路，便于创造发明和创新。例如，根据3种不同的主功能及其不同的输入，组合起来可形成9大类型的系统产品。如表1-1所示：
表1-1 不同主功能及输入的组合
例如，金属切削机床是根据工件与刀具相对运动产生切削作用的原理进行工作的。因此，工件与刀具的运动方式不同，便产生不同用途的机床。所以说机械自动化的发展
空间非常广阔，需要我们利用先进技术符合科学原理来不断创新，设计制造出一流的自动化产品。
第2章机械自动化系统在化工生产中的应用生产过程中，对各个工艺过程的物理量（或工艺变量）有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表现生产过程，对产品的数量与质量起着决定性的作用。例如，精馏塔的塔顶或塔釜温度，一般在操作压力不变的情况下必须保持一定，才能得到合格的产品；加热炉出口温度的波动不能超过允许范围，否则将影响后一工段的效果；化学反应器的反应温度必须保持平稳，才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接地影响产品的质量和数量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。
2.1 锅炉汽包水位控制方面的研究
锅炉汽包是生产蒸汽的设备，几乎是工业生产不可缺少的设备，保持锅炉汽包的液位高度在规定范围内是非常重要的，若水位过低，则会影响产气量，且锅炉易烧干而发生事故；若水位过高，生产蒸汽含水量高，会影响蒸汽质量。这些都是危险的，因此对汽包的液位严加控制是保证锅炉正常生产必不可少的措施。
2.1.1 单冲量控制系统
汽包水位控制手段是控制给水，基于这一原理，可构成如图2-1所示的单冲量控制系统。
图2-1 汽包单冲量控制系统
这里的“冲量”一词是指变量，单冲量即汽包水位。这种控制系统是典型的简单控制系统。当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于假水位现象，控制器不但不能开大给水阀来增加给水量，以维持锅炉的物料平衡，而是关小控制阀的开度，减小给水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而减小，将使水位严重下降，波动很厉害，严重时汽包水位降到危险程度以至发生事故。因此对于停留时间短、负荷变动较大的情况，这样的系统不能适应，水位不能保证。然而对于小型锅炉，由于水在汽包中的停留时间较长，在蒸汽负荷变化时，假水位的现象并不显着，配上一些联锁报警装置，也可以保证安全操作，故采用这种单冲量控制系统尚能满足生产要求。2.1.2 双冲量控制系统
在汽包水位的控制中，最主要的扰动是蒸汽负荷的变化。如果根据蒸汽流量来进行校正，不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作，而且使给水位控制阀的动作十分及时，从而减少水位波动，改善控制品质。将蒸汽流量信号引入，就构成了双冲量控制系统，如图2-2所示。从本质上看，双冲量控制系统是一个前馈（蒸汽流量）控