机电一体化原理篇1

基金项目：本文系2011年上海市教委重点课程机电一体化原理项目（项目编号：20115301）的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0075-02

为了满足电力行业对机械类专门人才的需求，各电力高校均开设了机械设计制造及其自动化本科专业。该专业的主要特色是培养能够适应电力行业的机械类相关岗位的人才。前几年，该专业毕业生的就业形势喜人，但是，由于制造类相关行业广受金融危机的影响，导致近年来毕业生的就业情况不太理想。面对无法预知的金融危机以及制造业界不太乐观的就业形势，作为专业教师，应该思考怎样才能使学生更从容地面对求职择业问题。

机电一体化作为机械、电子和信息等多科内容融合的学科，在拓宽机械类学生知识面和就业面等方面将起到重要作用。加强该课程的学习，能明显提高学生素质，从而增加学生在机电一体化行业内的就业机会。本文认真思考了机电一体化原理在本科教学中的若干问题，以“机电一体化原理”教学为基础，论述该课程对学生的重要性并指出目前存在的问题，提出以拓宽学生的就业面为目的崭新的教学思路，并辅以项目教学法的教学改革方案，以及增设“机电一体化原理”课程设计的设想。

一、引导学生认识“机电一体化原理”的重要性

学生在学习“机电一体化原理”的时候，由于缺乏实际经验，加上该课程牵涉面很广，学习难度较大，因而学习热情不足。因此，在教学过程中，教师要想方设法、千方百计地引导和吸引学生充分认识“机电一体化原理”这门课程的重要性，从而激发学生的学习热情。

首先，应使学生明确，机电一体化是多学科交叉，相互渗透的综合性课程，广泛涉及机械技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、检测传感技术和系统总体技术等方面的内容。机电一体化技术是给传统机械加上“大脑”（计算机信息处理与控制），极大限度地延伸了机械的概念，使机电一体化产品几乎无处不在。例如，“机器人”作为最重要的机电一体化产品之一，已经成为现代工业控制的三大支柱之一。[1]

其次，针对现在机械专业学生机械基础扎实、电子基础薄弱的特点，认真学习“机电一体化原理”这门课程，将显著提高学生在电子方面的素养。通过课程讲解、实验教学、项目教学、课程设计等教学手段，学生深刻体会机电一体化的基本原理和设计方法。

最后，机电一体化的重要性还体现在很多产品，特别是高科技产品，难以将机械和电子部件完全分开。例如，机电设备设计及维护人员既要精通机械方面的知识，又要精通电子方面的知识。因此，掌握机电一体化原理，并将其应用到解决实际工程问题当中，已经成为机械专业的毕业生必须掌握的一项重要技能。

二、增加实验课时、加强实验室建设与整合

“机电一体化原理”理论学习固然重要，实验教学也同样重要。不少学校现有的“机电一体化原理”的教学大纲中，实验教学所占学时明显偏少，而且学生真正能动手完成的实验更是少之又少。因此，现有实验安排起不到锻炼学生的动手和实际操作能力的目的。

此外，很多学校实验室中的设备和科研条件并没有充分发挥出来。应该在现有的设备的基础上，广泛开拓思路，整合、组合、创造出新的机电一体化实验，以实现锻炼学生动手能力的目的。而且，实验室的工作条件和实验场所还需要进一步改善。实验设备也需要对机电一体化实验教学或辅助教学等方面，进行广泛市场调研，根据需要进行采购和扩充。

因此，必须在加强实验室建设的基础上，适当增加机电一体化的实验课时，才能真正使学生通过实验加深对机电一体化理论知识的掌握，体会机电一体化应用的目的。

三、激发学生在机电一体化行业内的就业思路

激发学生产生在机电一体化行业内就业的想法，是教学的重中之重。只有学生真正产生这种想法，才会产生学好“机电一体化原理”的动力。

目前，机械专业毕业生大多将自己的就业方向主观定位在纯机械领域。尽管机械制造业是非常庞大的产业，但就业机会终归有限。由于能力的欠缺，择业的时候，面对机电一体化行业广泛的就业机会，学生更多的是无奈。鉴于此，任课教师必须努力激发学生在机电一体化行业内的就业兴趣。

引导学生领悟，若是自己具备很强的机电一体化技术方面的素养，将会拓宽自己的就业面，从而为自己创造更多的就业契机。就算是学生毕业后选择在机械行业就业，若是在机电一体化方面有比较扎实的基础，也会开拓自己的视野，何况是现在科学技术、工程技术已经发展到机、电完美结合的阶段，完全分开的机械和电子几乎没有。

因此，在教学过程中，应该结合机电一体化行业激发学生的学习动力。具体来说，可以结合机械专业学生在机电一体化行业就业的实例，引导和激发学生的学习热情。另外，在教学过程中，也可以充分结合机电一体化产品的具体设计思路，引导学生如何跨越机械专业的局限，尽可能多地接触机电一体化领域。通过这些方式，学生们将会自然提升对机电一体化领域的兴趣，从而增加在机电一体化行业就业的主观积极性。

四、开展项目教学法、培养学生综合能力

为了使学生加强对机电一体化领域的认识，启发他们在机电一体化行业内就业的热情，“项目教学法”引入到机电一体化的本科教学工作中去。项目教学法在国外的职业教育中应用较多，目前在本科教学中还很少使用。为了让机械专业的学生通过项目直接深入到机电一体化领域，教师提出使用项目教学法。

项目教学法是一种在“做中学”的理论基础上发展起来的一种教和学的模式，这种教学法通过组织学生真实地参加项目设计，履行和管理项目的全过程，在项目实施的过程中完成教学任务，培养学生的实践能力、分析能力及其他关键能力。这种模式突破了传统的“以课堂为中心，以教师为中心，以教材为中心”的教学模式，强调使用的技能和知识创新，有效地交流课堂与社会生活的联系，充分展示现代教育“素质教育”的本色。[2，3]

项目教学法主要特点是与现实生活紧密联系，加强理论联系实际，有助于培养学生的多方面能力，更重要的是展示学生的创造性，培养了学生解决实际问题的能力。项目教学法的整个教学过程可以分为以下几个阶段：

1.拟定题目

学生自主分组或教师分组，查阅资料、主动思考，充分发挥主观能动性，拟定本小组的题目。教师在这个过程必须要干预，要求学生选定的题目具有创新性或实用性，特别是要适合该小组的特长和兴趣。要求项目既要体现学生的创新性、具备挑战性，又要切实可行、经过学生的努力可以完成。

2.可行性分析及方案设计

通过项目可行性分析及方案设计、确定项目进程计划，要求该进程安排基本与课堂教学进度并行，即：按照课堂教学的进度安排项目的实施进度，即首先是机械机构、执行机构，然后是计算机、控制系统和传感器系统等。教师必须认真检查各小组的可行性分析及方案设计。

3.项目实施要求学生按照工作进度实施并做阶段总结

这一阶段，对于学生在项目研究所用到的内容，有可能在课程学习中没有学到，要求教师指导学生进行再学习，以进一步挖掘学生的创造性思维。项目的实施过程中，学生将有大部分工作需要在实验室中完成，因此，在第三部分对实验室进行整合和扩建的过程中就必须要考虑这些问题。

4.项目考评

以小组为单位，认真考核学生完成项目的情况。针对机电一体化项目的各系统的设计、实现方式、功能和项目报告等进行考评。考评中要特别注意学生在完成项目的过程中发现问题和解决问题的能力。

5.项目拓展

建议学生以研究报告、学术论文的形式呈现本小组的研究成果。对于考评成绩优秀的小组可以组织学生以申报专利、参加竞赛的形式进一步拓展项目。

项目教学法可以极大提高学生的兴趣，激发学生的学习热情，挖掘学生的创造性思维，同时使学生以真正项目的方式接触到机电一体化的产品设计和项目管理。这种项目管理的经验，发现问题、解决问题和总结问题的能力和经验对学生而言非常宝贵。项目考评优秀的学生的科研论文和专利申请都将在学生毕业求职时增加不可或缺的砝码，将成为机电一体化行业的敲门砖。

五、增设“机电一体化原理”课程设计环节

现有的教学手段，还不足以提升学生在机电一体化行业的竞争力。作为项目教学法的补充，还可以通过增加机电一体化原理设计环节，从而更大程度上提高学生的机电一体化产品的设计能力。

课程设计时，要求学生认真回顾教师在课堂上所授要点，分析各要点对产品功能的实现及其特性的影响。希望学生在课程设计过程中，进一步理解、吸收和消化课程理论知识以及在项目教学法中所存在的尚未解决的问题。

课程设计课题要尽可能选择具有产业背景的实际课题，学生通过原理方案的设计、结构设计、传动系统的设计、执行机构的设计、控制系统的设计以及总体设计等过程，加深对机电一体化系统的总体认识。在指导过程中，注意培养学生的创新设计能力，充分发挥学生的创新潜能。此外，还要注意课程设计必须与项目教学法互补，对于项目教学法中没有涉及的部分，要适当加强。[4]

课程设计应着重培养学生熟悉机电一体化行业标准，全面掌握机电一体化产品设计规范和过程，并培养学生扎扎实实的工作作风。

六、结论

本文以拓宽机械类学生的就业面为主要目标，针对“机电一体化原理”本科教学的若干问题，进行了深入探讨和思考。以“机电一体化原理”教学为基础，论述该课程对学生的重要性，以及如何引导学生对该课程的重要性进行再认识。通过加强实验室建设，增加学生动手实践的机会，以拓宽学生的就业面为目的，激发学生的学习动力。提出项目教学法的教学改革方案，着重培养学生在机电一体化产品设计中的发现问题和解决问题的能力；该项目教学法与“机电一体化原理”课程设计相辅相成。期待机电一体化课程在提高综合素质、拓宽毕业生就业面等方面有所建树。

参考文献：

[1]张建民.机电一体化系统设计[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

机电一体化原理篇2

[keyword]: in mechanical and electrical integration; technology; development direction

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

机电一体化又称机械电子学，英语名称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。

机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广，现代化的自动生产设备几乎可说都是机电一体化的设备。

一、机电一体化系统的五大组成要素

机电一体化系统一般可分为机械本体、动力驱动部分、检测传感部分、控制及信息处理部分和执行机构五个组成部分，即一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、职能组成要素、运动组成要素五大组成要素有机结合而成。

1、机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括机身、框架、支撑、联接等。

2、动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

3、检测传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

4、控制及信息处理部分（职能组成要素）将来自检测传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

5、执行机构（运动组成要素）根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

二、机电一体化技术的四大原则

构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循接口耦合、能量转换、运动传递与信息控制四大原则。

1、接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

2、能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

3、运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

4、信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。

三、机电一体化技术的发展方向

20世纪90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段。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，也为产业化发展提供了坚实的基础。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。未来机电一体化的主要发展方向有：

（一）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、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而必要的。

（二）模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。

（三）网络化。20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑将朝着网络化方向发展。

（四）微型化。微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

机电一体化原理篇3

当前机电一体化系统能够展现出更多的效能，其在机械运作管理效益全面提升方面的价值越来越大，这一切得益于很多先进技术的融入。以虚拟原型技术为例，在融入机电一体化系统的过程中，越来越多的展现出自身技术优势。因此，探究基于虚拟原型的机电一体化设计技术发展策略，显得尤为必要。

1 虚拟原型设计的概况

利用不同的工具开发出子模型组合，并且在计算机软件的帮助下实现对应模型的塑造，在此过程中充分体现出多学科理论在虚拟工况环境下的性能指标，由此达到可视化的效果，得到的效果更加完善，系统的性能更加优化。虚拟原型是从产品设计功能、行为和感官特性等方面入手，实现对于对应产品的仿真数字模型的塑造，进而满足各种设计工作的需求。

2 虚拟原型与机电一体化技术之间的关系分析

机电一体化产品研发设计的过程中，一般会经历三个步骤：其一，单行开发阶段；其二，并行操作开发阶段；其三，基于虚拟原型的研发阶段。以单行研发方式来进行机械产品设计，往往需要消耗很长的时间，此时的研发成本也是比较高的，最为关键的是由此设计出来的产品机械性能难以达到理想化；基于虚拟原型的并行设计方式，能够充分展现出机电一体化的优势，能够弥补传统设计方式的缺陷，给予实际的设计工作提供了很多便利之处，尤其在出现不足的时候，可以适当的采取一定的方式来优化和改进；虚拟一体化设计理念的融入，能够使得机电系统展现出虚实结合的特点，无论是设计思想，还是产品设计研发实践，都能够朝着更加详细的方向发展，由此才能够应对更加复杂产品的研发设计任务。从上述几个阶段来看，虚拟原型理论在机电一体化设计系统中的融入，可以使得设计系统的性能得到更好的提升，对于设计人员的辅助作用也能够发挥到最大。

3 基于虚拟原型的机电一体化设计技术发展策略

虚拟原型在机电一体化设计过程中的运用，需要遵循虚拟原型和机电一体化技术特点，并且在虚拟原型的机电一体化设计系统实现方式上进行分析和探讨，进而找到机电一体化功能原型设计的开发方案。具体来讲，在此方面做好如下几个方面的工作，是很有必要的：

3.1 基于虚拟原型的机电一体化设计技术的特点分析

虚拟原型技术理论在机电一体化设计系统中的运用，不同于其他模型融入的特点，其自身存在很多的独特之处。具体来讲，基于虚拟原型的机电一体化设计技术的特点集中体现在以下几个方面：其一，在不同领域中进行模型构建的时候，会对于对应领域中模型的需求进行分析，掌握模型的特点要素，还会去了解其他领域的建模特点，由此处理好不同领域之间的关系，这是保证产品设计工作顺利进行的前提和基础；其二，保证不同领域中的模型存在对应的联系，就需要对于各个领域的模型关系进行探究，由此深刻了解模型设计的交互关系，在此基础上，才能够使得模型的数据展现出动态性和交互性的特点，这对于模型构建而言是至关重要的；其三，在虚拟模型平台上，不同领域的模型，不管以怎样的方式去进行构建，其都会有利于综合平台效益发挥的，由此才能够使其成为各个领域建模工具的重要枢纽，这个枢纽的基调奠定合理的话，就可以保证整个综合平台效益的发挥；其四，虚拟原型设计的时候，要自始至终保证以机电一体化为中心，依照机电一体化的设计原则和理念，妥善处理好设计模型与设计理念之间的关系，这才是各个领域设计效益发挥效能的重要途径。

3.2 机电一体化功能原型设计的基本实现途径

在虚拟原型模型构建的时候，势必会涉及到机电一体化的原型设计，此时需要思考的就是产品设计，从多方面视角对于模型设计需求进行思考。整体来讲，机电一体化功能原型设计的基本实现途径主要涉及到以下的内容：其一，依照产品设计的指标来引导实际的产品设计行为。机电一体化在不同领域中，会利用到机械、电气、计算机控制等方面的知识。在上述的领域中，产品设计过程也提出了更加精细化的要求，设计指标在进行分解和分析之后，需要进行归纳和整理，此时才能够做到设计内容与设计需求之间的融合，再次将其融入到机电一体化系统中，可以为机电一体化在不同领域中的交互作用奠定基础。其二，结合不同的问题，实现不同方案的个性化定制。如果牵涉到机械方面，电气方面，控制方面，计算机方面，就需要对于机电一体化方案进行个性化设计，此时的设计目标需要调整，设计方法也需要改善，并且处理好不同领域之间的关系，此时的系统能够满足个性化需求，使得系统得到更加理想的完善，给予设计人员的选择余地也更多。

3.3 机电一体化功能原型设计的开发模式分析

机电一体化设计方案往往是在设计分解和设计结合的过程中开展的，产品设计功能，产品结构设计，任何环节都需要考量到产品的需求指标，这是机电一体化原型开发的基本原则。在3D模型架构的帮助下，对于设计作品进行合理分解，接着再依照对应的设计目标，将其运用进去。

绝大多数的产品设计，都是在分解的基础上完成的，并且在设计方案的引导下，依照设计理念切实的进行归纳和完善，并且在对应接口方式的基础上实现设计交互操作，由此使得各个领域的设计能够展现出整合效益，这就是机电一体化虚拟原型设计的基本实现路径。

3.4 机电一体化虚拟原型设计环境的构建

在机电一体化虚拟原型设计的过程中，需要具备对应的设计环境，对此主要需要关注以下内容：其一，虚拟环境的构建，能够满足机电一体化产品设计特点的基础上，保证在多领域之间能够达到交互需求；其二，虚拟环境中达到各领域模型的构建，实现虚拟原型的构建。下面我们来详细探究一下机电一体化虚拟原型设计环境的构建：首先，机电一体化虚拟原型仿真设计环境设计目标的确定。在基本设计架构明确之后，在设计工具的帮助下，以机械设计工具为基础，集成控制领域设计为工具，以虚拟原型设计技术为支撑，保证设计架构的环境朝着集成化的方向发展。接着，在软件工具方面，可以选择SolidWorks软件系统和LabVIEW软件系统，充分利用上述软件系统的优势，保证实际设计工作效率和效益得到更加好的提升；第三步，就涉及到虚拟环境的集成化，依据基本设计的实现和工具软件，做好设计工作准备，依照集成环境基本工作特点和产品开发流程，实现机电一体化虚拟原型设计环境的优化和调整。

4 基于虚拟原型的机电一体化设计技术的发展趋势

随着虚拟原型技术在机电一体化系统中的融入，其技术理论慢慢得到验证，系统性能得到不断优化，整体的技术发展也开始朝着如下的几个方面发展和进步：其一，系统化，在此方面的设计技术，机电一体化产品特点，机电一体化产品设计需求，技术融入的思路，流程和关键技术得到不断的探索和应用，由此使得基于虚拟原型的机电一体化设计技术展现出系统化的特点来；其二，数字化，随着各种专业软件平台的应用，使得仿真设计环境得到营造，无论是单领域建模，还是多领域联合模型构建，都能够给予虚拟原型的机电一体化设计奠定良好的基础；其三，价值化，随着给予虚拟原型机电一体化仿真设计技术的完善，使得技术实现路径朝着多样化方向发展，产品设计需求在这样的情况下得到满足，基本功能的控制逻辑设计更加合理，运动规划编程也趋于科学，能够运用的领域也越来越多，此时基于虚拟原型的机电一体化设计技术的价值也会得到更加充分的展现。

结语

综上所述，基于虚拟原型的机电一体化设计技术的诞生，是机电一体化系统在综合运用多学科技术的具体表现，在虚拟设计环境的不断优化过程中，机电一体化系统的性能能够得到优化，产品设计工作可以在更加理想的条件下进行。由此可见基于虚拟原型的机电一体化设计技术的发展，对于各个领域的设计工作者而言，就是行业的福音。相信随着在此方面理论研究的深入，实践探索将不断进行下去，届时基于虚拟原型的机电一体化设计技术的价值会得到更加明显的展现，这一点是毋庸置疑的。

机电一体化原理篇4

有机化学是各化学化工专业重要的专业基础课，其特点是具有庞大丰富的知识体系，不但基本反应类型下的化学反应众多，而且特定条件下的反应（如人名反应、重排反应等）也复杂多样。同时，新反应、新技术和新方法在不断涌现，理论性强，反应机理抽象，学习起来有一定的困难。当前的有机化学教学通常停留在目前能解释很多问题的电子效应、官能团化学性质的极性分析或化学键相关理论等的某一个方面上。也即在实际的有机知识教学中往往会根据“题目”需要而侧重某一概念原理的应用，且往往是哪个好用用哪个，甚至有时会忽视了各概念原理的知识背景和使用条件从而造成对某一问题的不同解释，结果使学习者产生困惑，特别是随着对有机内容的深入理解和应用，学习者常会碰到这样的情形。由此看来，目前的有机化学教学中以解题等为目的的一些做法说明学习者对有机化学知识还没能实现完全意义上有基础、有脉络的系统化构建。随着有机化学日益发展和社会对功能各异的有机产品的需求日渐增多，有机化学在现代化学中的地位日渐突出，应用领域不断拓宽[1]。因此，在有机化学的教学中，需要根据有机化学发展的内在逻辑来理清基础、区分知识主干和分支，并在此基础上凝练成因人而异的学习方法。

从对有机化学发展的内在结构逻辑及其化学键的量子观来看，有机物中的电子行为是理解有机化学的本质，对有机化学知识体系的建构能起到核心作用，这并不仅仅局限于常说的电子效应。1897年汤姆逊发现电子后，随着电子云式原子结构模型、元素的化学性质及其核外电子的排布等有关内容的相继提出[2]，化学键的电子行为本质也逐渐被揭示。在这里，电子行为是指电子本身实物粒子的波粒二象性和与其相关的作用物（核和电子）相互作用而成的具有规则的能量轨道。电子行为在有机上的应用创始人为罗宾逊，从有机物中的电子行为出发能本质地解释有机化合物的结构和性质，从而能系统深入地把握有机化学知识体系。

1 有机化学中的共价键理论

有机分子是原子与原子之间通过化学键键合而成的，常见有机分子中的化学键主要是原子间共用若干电子对形成的共价键。如同广义的酸碱理论从电子角度描述概念本质（能接受电子对的物质是酸，能给出电子对的物质是碱）一样，从电子的角度可以把握共价键的本质及其在不同分子环境中所表现的性质。原子是原子核和核外价电子构成的，元素价电子的行为基本决定了该元素的化学性质，表现为分子中原子的成键电子在不同分子间或在同一分子的不同部位有规律的转移引起了化学反应。从1916年路易斯提出共价键开始，为了能够深入地认识化学键和解释由其决定的分子结构而引起的性质问题，科学家们围绕成键电子的电子行为采用了不同的处理方法，进而提出了共价键理论，包括价键理论（以及现代定域的杂化轨道理论和离域的共振论）、分子轨道理论和前线轨道理论等[3-5]，这些理论的研究对象均是成键的电子，不同的是处理电子行为所采用的方法和解决问题的角度有所差异（如表1）。因此，为了系统把握有机物的结构和性质，对共价键理论所涉及的电子行为的理解是其基础。

对共价键相关理论的发展分析有助于全面认识共价键及其电子行为的共性。

对氢气分子化学键的量子认识是现代价键理论的生长点，价键理论认为成键电子对在核间出现的几率最大处运动而构成轨道，此属于电子定域说。而一定数量的轨道在空间上具有趋向性，因此，一个原子与周围原子通过共用电子对形成共价键有一定的角度，这意味着原子或原子团通过共价键键合而成的分子具有立体结构。

在此基础上，1931年鲍林（Pauling）为了认识甲烷分子结构和理解其成键过程，提出了杂化轨道理论。杂化过程是若干类型不同而能量相近的原子轨道混合后再重新组合成相同数量新轨道的过程，随着杂化过程的进行，电子也重新规律性地在轨道上进行排布。该理论在分析成键过程中引入了动态分析方法，指出了成键的过程，不过这种动态分析属于状态分析而没能进行连续化描述。该理论使鲍林获得了1954年诺贝尔化学奖。另外，对于多原子的共轭体系，鲍林对价键理论作了补充，于1933年发展成了共振论。鲍林用该理论表达实际分子结构时可能需要用到两个以上的经典结构来构成，即共振杂化体。可以看出，共振论以分子整体来分析电子的成键行为，这是电子的离域说法。当然，共振论有其自身的随意性。

其间，获得1966年诺贝尔化学奖的马力肯（Mulliken）于1932年提出了分子轨道的概念，并发展为分子轨道理论。分子轨道理论也是从分子的整体出发去研究分子中成键电子行为的，认为形成化学键的电子是在整个分子中运动的。该理论认为化学键是原子轨道重叠产生的，任何数目的原子轨道重叠都可以形成同样数目的分子轨道，原子轨道组成分子轨道时，必须符合对称性匹配、原子轨道重叠部分要最大和能量相近三个原则。分子轨道理论在价键理论的基础上引入了系统分析方法，把包括共轭体系在内的分子中的电子行为进行了整体处理，在一定意义上发展了价键理论。但价键理论和分子轨道理论在处理对应一定能级轨道中的电子行为来解释化学键时所用的量子方法是一致的。

此后，霍夫曼（Hoffmann）等在有机合成尤其是维生素B12的合成中发现了分子轨道的对称性对反应难易和产物的构型起着决定作用，以此提出了分子轨道对称守恒原理。20世纪50年代，福井谦一（Fukui Kenichi）提出的“前线轨道”理论发展了分子轨道理论，突出了对轨道的认知。霍夫曼和福井谦一因此共享了1981年的诺贝尔化学奖。前线轨道理论认为分子性质主要由分子中的最高已占分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）决定，即前线轨道。如图1所示的A和B发生反应，两分子的HOMO中的电子分别流向对方的未占LUMO，从而引起化学反应。反应条件是参与反应的HOMO与LUMO的能量比较接近，对称性匹配。

前线轨道理论描述了所处特定轨道上的电子因电子转移而成键及其所表现出的性质。而1992年诺贝尔化学奖获得者马克斯（Marcus）提出了电子转移模型，指出了电子转移的影响因素，认为电子转移反应速度取决于电子给体与受体间的距离、反应自由能的变化以及周围溶剂重组能的大小[6]。从中可看出，电子和轨道是紧密相伴的两个概念，电子必然在轨道中运行，而轨道是电子运行形成的轨道。这些理论是对电子行为特别是价电子成键行为不同角度的认知，体现了认识从定性到定量、由静态到动态、由局部到系统整体的逐步深入过程，同时这些理论仍在发展完善中。

在有机化学中，电子效应可以认为是共价键理论的延伸。对于含有多个共价键的“基团”电性（吸电子和供电子）往往是其中的各共价键电子行为的综合表现结果。在分子内，这样的基团就是局部的整体，如同计算机程序中的“模块”，这种基团“模块”对外相比较所表现的电性就是常说的电子效应（如图2），包括诱导效应、共轭效应、超共轭效应和立体电子效应以及场效应等。然而对这些效应的理解离不开以成键电子的电子行为为基础的知识，因为有时会涉及影响电子行为的原子核，如由原子核所致的电负性差而引起的诱导效应等。而基团表现出的电性则是该基团内各化学键综合表现出的与相连原子或基团对共用电子的束缚能力的比较，束缚能力强则表现为吸电子基团，反之为供电子基团。如甲基的电性存在着争论，一般认为它是供电子基团，但不能认为在任何分子中甲基都是供电子基团，否则会对问题的解释出现偏差甚至错误。甲基究竟表现出的是供电性还是吸电性取决于它所处的化学环境中具有一定趋向的三个碳氢键综合所表现的对共用电子束缚能力的强弱，如当甲基与 杂化的饱和碳原子连接时，它就吸引邻近碳原子上的成键电子而表现为吸电性，是吸电子基团；当甲基与 或 杂化的不饱和碳原子连接时，它的各成键电子会受到不饱和碳原子的吸引而表现为供电性，是供电子基团。而共轭效应、超共轭效应是化学键各电子对离域的结果；立体电子效应和场效应是电子行为在空间上的物理表现。因此，可以明晰共价键理论、电子效应和成键电子行为三者间的关系：共价键理论和基团的电子效应如同数学中的定理和推论，而作为定理和推论的基本概念之一就是共价键的电子行为。

对共价键理论的梳理，为更好地理解和应用有机化学知识提供了基础；对共价键的电子行为本质的概括，为进一步在结构性质关系中建构有机化学的知识系统脉络提供了前提。在有机化学教学中灵活把握这个基础和前提是共价键理论应用的核心。

2 共价键理论在有机化学教学中的应用

有机化学的核心内容是研究有机化合物的结构、性质和用途。有机化合物结构是有机化学知识体系的基础，而对结构的掌握离不开对构成共价键的电子行为的理解。共价键的电子行为能够帮助人们把握有机化合物属性（键长、键角和键能以及分子极性等）、分子结构和预测反应性质。卤代烃的亲核取代反应是有机化学的重要内容，如果在教学中仅停留在卤代烃类化合物上，那么就没有真正把握住亲核取代反应实质。如对醇与三氯化磷反应的理解，如果不能分析底物和试剂中的反应点的电子偏向和轨道能级许可，就很难明白这个反应经过了两次亲核取代过程，即醇氧上的孤对电子亲磷核取代溴原子，而后溴原子再亲与氧相邻的碳核发生二次亲核取代得到溴化物产物（如图3）。

该例的启示是，在有机化学教学中需要正确把握有机化学知识实质，认清共价键电子行为（这里是孤对电子和空轨道）在构建有机知识体系中的基础作用。同时，共价键电子行为也是理解有机物结构和性质关系的逻辑起点。在此认知下才能引领有机化学全局，为学习者探寻符合有机知识逻辑的多样化的学习方法。关于共价键理论在有机化学中的应用已有了分类详细的论述[7-9]，但缺乏逻辑系统性。能更好地从电子行为说明问题的例子是反应类型的分类，根据共价键断键过程中成键电子去向把有机反应分为均裂与异裂，分别对应于离子型反应和自由基型反应，而电子在离域过程中同时形成新键的反应为协同反应，典型的例子就是Diels-Alder反应，这可以说是与共价键电子相关的有机基元反应分类。在教学中，学习者将基元反应类型所涉及的概念和原理吃透，具体到各种官能团的反应时就很容易掌握要点并能在理解的基础上合理的拓宽。如有机化学中涉及 %Z-H反应的化合物很多，教材中有 %[-二羰基化合物的 %Z-H去除后形成的碳负离子参与的各类缩合反应，教学中如果能理解基于电子行为的结构上的缘由，那么2，4-二硝基甲苯在碱性条件下与卤代烃的反应就不难写出亲核取代反应的产物（如图4）。

另外，共振论可以解释偶极矩分子的极性、化学键的键长、分子的稳定性、酸碱性的讨论、芳环取代定位效应、反应活性和反应的条件的选择以及两面亲核体多重反应性的分析等[10]。对于有机化学的芳香族化合物，确定各个原子或原子团在亲电或亲核取代反应中的相对活性是一个必须要弄清的问题，并且已经提出了如电荷密度分布、定域能方法等理论指标。而前线轨道理论认为，最高已占分子轨道上的电子在各个原子上有一定的电荷密度分布，这个分布的大小次序决定了亲电试剂进攻各个原子位置的相对难易程度，即亲电反应最易发生在HOMO最大电荷密度的原子上；与此类似，亲核反应在各个原子上发生的相对次序由LUMO的电荷密度分布决定，亲核试剂最易进攻LUMO电荷密度最大的原子，这用常规的电子效应是无法理解的。如萘的亲电和亲核以及自由基取代反应都发生在 %Z 位，用前线轨道理论解释为反应都在前轨道系数最大的位置发生反应，计算表明萘的 %Z 位的前线轨道系数为0.425，而 %[ 位的前线轨道系数为0.263，%Z 位的明显要高，故反应在 %Z 位。

从上面的讨论中可以看出，应用共价键电子行为理解有机物结构决定的性质，有利于揭示化学反应的本质特征，使众多的有机反应分类归一化，也有利于加强知识点的联系，使知识系统化。电子效应也可以解释和预测一些有机反应的主要产物，判断酸碱性强弱，比较活性大小，解释苯环的亲电取代定位规律和判断有机反应速度以及确定反应条件等。电子效应是解释分子稳定性、反应活性和选择性的重要理论，有供电子和吸电子之分、有动态静态之别，对化学反应的作用集中在降低活化能、增加反应活性和提高反应速度，使产物分子能量降低的效应有利于该分子的生成和稳定。关于这些效应一般教科书或教学参考期刊杂志上都有完整的总结和应用实例[11-14]。但有机化合物中的共价键的电子行为能从本质上解释和理解有机化合物的性质和规律。关于酯的水解活性比较，如果用电子效应解释过渡态的稳定性来判断活性大小，那么得到的结果正好相反，原因是没有理解该动力学过程，反应过渡态的电子越集中、越活跃，则越有利于动力学过程，同时离去基团上吸电子基团的存在有助于反应向正向进行（如图5）。

以上概述了共价键理论、电子效应和共价键电子行为对有机化学知识的理解和应用，有益于指导有机教学内容体系的安排。对于庞杂的有机化学知识，对共价键的电子行为基础的正确把握有助于形成有机知识体系，对每一类有机化合物从电子成键决定的分子结构特点讲起，让学习者首先搞清分子中各共价键的电子行为特征，在成键基础上分析分子结构特点，从而预测其可能具有的物理、化学性质，进而讨论其可能的应用。这样的话，学习者容易认识有机知识脉络并能相应地建构适合自己的有机化学知识体系和学习方法，并在应用知识时可以在建立的知识体系中找到相应的切入点。而教学中的重难点就可以根据专业和学生层次的不同进行灵活地把握，在明晰教学“共价键电子行为-结构-性质-应用”思路的情况下，根据需要对教材内容进行有选择的取舍和补充。同时，在此基础上还能根据学生的知识结构和学生特点创造性地设计教学，提高教学质量。另一方面，学生如果能够以共价键的电子行为作为学习有机知识的出发点，学习中分清了知识的基础和主次，那么就更容易掌握有机知识系统。在掌握了适合自己的方法后对每章内容进行有效归纳总结，就能轻松的自学后续的内容，进而提高自学能力。这样也可以减轻有机课程教学的课堂负担，使教师能够有更多的时间去完善教学内容，提升教学档次。比如，教师可以引入前沿话题，拓宽知识面；选讲现实话题，贴近生活应用；提供实践机会，使之反哺教学；采用化学史的案例教学，完善学生专业素养；增加课堂互动频率，促进学生交流思考，延展思维的发散力等等。如果学生的兴趣被引发则能够主动拓宽知识面，包括参与相关老师的科研课题、钻研知识的实践应用等，从而能够培养学生的研究精神。这样的教学有助于开放式教学，事半功倍，教学相长，可以实现知识增长和能力提升的并驾齐驱。因此，创设这样的有机化学教学情景，能够有效实现学生的主体性和教师的主导性的分工，这对轻松的“教”与有效的“学”是十分有意义的。

参考文献

[1]杜灿屏，刘鲁生，张恒.21世纪有机化学发展战略[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2]赵匡华.化学通史[M].北京：高等教育出版社，1990.

[3]杨承印.化学键理论的发展概述[J].化学教学，1997，（7）：11-13.

[4]向义和.化学键的理论是怎样被揭示的[J].自然科学史，2008，31（1）：47-54.

[5]杨锋，罗明道，屈松.化学键理论的回顾和展望[J].湖北民族学院学报（自然科学版），1996，14（2）：92-94.

[6]张宝文，佟振合，吴世廉.电子转移过程的理论[J].大学化学， 1993，8（3）：1-3.

[7]赵华明.分子轨道法在有机化学中的应用[J].化学通报，1965，（3）：16-25.

[8]付彩霞，高宗华，魏光成，等.杂化轨道理论在有机化学教学中的应用[J].数理医药学杂志，2008，21（4）：497-499.

[9]刘衍贞.前线轨道理论在化学中的应用[J].潍坊学院学报，2002，2（2）：42-44.

[10]戚月明.共振论在基础有机教学中的应用[J].渤海学刊，1990，（4）：42-46.

[11]刘洋，林友文.有机化学中电子效应应用的教学思考[J].化工高等教育，2012，（1）：105-108.

机电一体化原理篇5

文章编号：1671-489X（2016）10-0135-03

Simulation and Practical Integration Teaching in Electrician Course//ZHANG Qitao

Abstract Integration teaching of simulation and practice in the elec-

trician course， is a kind of way of teaching that abstract， difficult， boring electrical engineering learning object constructed as visua-lization， visualization， practice， it is not only accurately and vividly

describe electrical equipment， electric work principle， operation en-

vironment， electrical electrician process and practice of achieve-ment， but also can make students feel the learning interest， inspire participation practice power and skill enhancement to achieve a

sense of accomplishment. Reduce the difficulty of theoretical know-ledge of electrician course， improve students’ practice skills.

Key words electrician course； simulation； practice； integration teaching

1 电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学概述

电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学，是指专业教师在电工基础、电工技能与训练、电气控制与运行等电工课程的教学中，以贴近电气技术岗位的教学内容为主，利用自己设计和开发的教学课件、教学软件或教材配套的教学软件等多媒体电工教学信息资源[1]，通过计算机和投影仪真实、直观、形象地再现电工原理、电工操作程序和工作场景，让学生上机进行电工原理、电工操作过程的模拟仿真操作，然后进行电工技能训练的实际操作；或者将多媒体引进实训室，一边进行模拟仿真操作，一边进行实践操作，使学生不仅学到电工课程的理论知识，又学到电工实训操作的技能，从而培养学生电工实际工作能力，实现电气工程专业技术人才的培养目标。

2 电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学的意义

电工课程的特点是理论知识抽象难懂，实训操作则具体实在，而且只有在掌握电工理论知识的基础上，才不至于盲目而机械地操作，真正地掌握实际的电工操作技能。如电动机控制电路的工作原理是比较抽象难懂的，但只有理解和掌握电动机控制电路的工作原理，才能正确而有效地进行电动机控制电路配电板的安装、调试、检测、通电运行与故障排除。如果按照常规的教学方法，教师借助于粉笔与黑板对电动机控制电路的工作原理进行讲解和描述，学生难以理解和接受，实践也仅是简单地模仿和机械地操作，不能真正领悟和掌握专业技能。导致学生容易产生厌学的心理和情绪，丧失学习的兴趣和信心，不利于知识学习与实践能力提升的有效结合。所以，如何把抽象难懂的电工原理变得形象直观、生动易学，又如何把电工的理论知识与具体实在的操作有机地进行过渡和衔接，提高电气工程技术人才培养的质量，这就是电工课程教师需要思考和解决的问题。

电工课程的模拟仿真，不仅可以把许多抽象枯燥和难以理解的电工理论和原理变得形象直观、简单易学、生动有趣，而且具有丰富的交互界面和人机交互的特性，学生可以在人机互动的过程中模拟在真实场景下的电工操作，给人以身临其境的视觉和感受。教师在电工课程的教学活动中，让学生将电气工作原理、电工作业环境和实践操作过程进行全面、生动、形象的模拟与仿真，然后使用电工器材的实物，进一步进行电气工程安装的技能训练，从而培养学生电工实际工作的能力。

如针对现阶段中职学生喜欢电脑和游戏，形象思维能力优于逻辑思维能力，模仿能力和动手能力较强的特点，教师在电工技能与实训课程[2-4]“两地控制一盏灯电路”的教学中，通过动画的形式，呈现电路工作的原理、电器元件的实物和楼上、楼下两个地方控制一盏灯的工作场景，卡通人物在不同的方位进行开关灯操作的同时，电路原理图中电灯的图形符号与仿真工作环境下的电灯也就显示对应的或亮或灭的工作状态。学生在理解和掌握“两地控制一盏灯电路”工作原理的基础上，以游戏的方式，按照原理图中给出的先后顺序，在实物图中模拟在真实场景下进行连接导线的练习：1）断开总开关，切断电源，防止带电操作；2）按原理图完成全部接线；3）通电运行。

学生在通过虚拟的学习获得实际的知识和初步操作技能的基础上，采用双控开关、电灯和导线等实物，按上述步骤，进行实际而真实的技能操作的训练，就能够进一步掌握“两地控制一盏灯电路”安装操作的技能。

由此可见，电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学，是融电工知识、动画和音响效果、操作实践为一体，符合学生兴趣和爱好的教学方法。它降低了学生学习电工理论知识的难度，把电工的理论知识与具体实在的操作有机地进行过渡和衔接，避免了电工操作的盲目性，提升了学生动手实践的能力，激发了学生的学习兴趣，调动了学生参与学习的积极性，达到让学生深刻理解电工理论知识、熟练掌握电工操作技能、充分发挥学习主体作用的效果，从而促使学生全身心融入教学活动之中，以利于学生专业能力的培养和职业素养的成长。

3 电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学应用分析

电动机单向运转控制电路是最基本和典型的电动机控制电路，学生在学习了低压电器的构造和原理的基础上，通过该内容的学习，为正反转电路、Y-降压启动电路等电动机控制电路的学习打下基础。下面以电工技能与实训[2-3]

及配套的电工技能与实训仿真系统[4]“电动机单向运转控制电路”的教学内容为例，进一步介绍电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学方法及应用。

电动机单向运转控制电路的模拟仿真

1）器材识别。进入“器材”界面，清晰地呈现交流接触器、空气断路器、热继电器、按钮和熔断器的外形结构，让学生对电器有直观的、整体的认识。将鼠标放到各器件的触点上，师生观察和讨论器件各触点的名称及电路符号。

2）工作原理。进入“电路”界面，呈现电路实物图和电气原理图，将鼠标放到原理图中器件符号上，电路实物图中突出显示对应的器件，与学生一起查看和讨论器件的名称和作用。学生通过电气原理图与电路实物图的对比，为理解电路的工作原理做好了铺垫。然后进入“原理”界面，通过动画演示，教师讲解或师生讨论分析“有过载保护的单向运转控制电路”的工作原理。

3）电路安装。

①元件的布局：进入“布局”界面，从系统元件库中取出器件，合理布局；布置器件时应考虑器件的位置要与主电路有一定的对应，相同电器尽量摆放在一起，达到布局合理、间距合适、接线方便的效果。

②电路的连线：进入“连线”界面，让学生以交互性模拟仿真的方式，按照原理图中给出的先后顺序（连接线闪烁的先后顺序），在器件布局完毕的实物图中连接导线。

4）试车运行。进入“运行”界面，学生模拟仿真操作：合上电源开关，按动启动按钮SB2，电动机旋转；按动停止按钮SB1，电动机停止旋转。

5）故障排除。进入“排故”界面，根据仿真电路出现的故障，引导学生观察、分析、查找和排除故障。

学生通过上述过程的模拟仿真练习，基本上掌握了的电路的工作原理和安装操作的步骤，为电动机单向运转控制电路配电板的安装实训奠定基础。

电动机单向运转控制电路配电板的安装实训

1）绘制电动机单向运转控制电路图：学生用铅笔、三角板、图板等绘图工具，或者用计算机AutoCAD软件，绘制电动机单向运转控制电路图，为电动机单向运转控制电路安装的实践操作打下基础。

2）电动机单向运转控制电路配电板的安装：①电器元件的检测；②电器元件的定位及配线；③通电运行；④电气线路故障处理；⑤清理现场。教师巡视和指导学生安装电动机单向运转控制电路配电板，检查、指导学生通电调试，设置电气故障，让学生分析和排除故障。学生在配电板实物的安装实践中提高了职业技术的能力。

作品展示与交流 学生在完成了电动机单向运转控制电路配电板的安装操作之后，进一步展示自己的作品，介绍实训操作的经验和体会；然后，教师点评学生作品，赞赏和鼓励学生积极参与实训操作的热情。

值得一提的是，这一教学步骤往往容易被忽略，使得教学过程不完整而感到缺憾。其实，它不仅是激活课堂欢乐气氛，促进师生交流与沟通的主要环节，也是整个教学过程的精华和高潮部分。学生通过作品展示与交流，不仅可以相互学习、共同提高，激发和保持参与操作实践的动力，还可以共同分享彼此之间的劳动成果，体验参加集体活动的乐趣，增强团队意识与合作精神，展现自我，提升职业素养。因此，作品展示与交流是进一步地深化教学内容，实现教学效果最大化的教学手段和方法。

通过以上几个步骤的学习，学生掌握了电动机单向运转控制电路的工作原理和配电板安装的操作技能，实现了预定的教学目标。在教学实践中，结合学生的特点，通过计算机模拟仿真和配电板安装的操作训练，以及作品展示与交流，激发学生的学习兴趣和参与职业技能训练的热情，锻炼学生的专业能力，也促进教师直观地测评学生成长指标，关注学生技能的实现以及项目教学的具体化。而且在教学活动中，师生共同体验和感受课堂氛围和谐的愉悦，关注师生的思维发展及情感交流的融合，促使教师积极探索教学方法，促进教师专业发展。

需要注意的是，将模拟仿真引入电工课程的理论教学，可以增强课堂教学效果，但它并不是增强课堂教学效果唯一的手段和方法，还要根据学生的文化层次、年龄大小和教学内容的难易程度而综合地考虑，灵活地加以应用或取舍。再者，在电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学实践活动中，计算机模拟仿真是通过虚拟设备和电路的形状、工作原理、操作程序，使学生在视觉和感觉上有身临其境的体会和感受，实现人与机的交流，便于学生对电工的理论知识和电路原理以及操作程序的理解和掌握。

然而，虚拟的情境和操作必然要回归真实的电工设备和器材的操作，才能掌握实实在在的电工操作技能。因此，在电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学的实践活动中，既要重视计算机模拟仿真的应用，更要重视真实的电工设备和电工器材的实践操作。

4 电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学的价值体现

利于学生胜任企业岗位工作能力的培养 电气科学技术的进步和企业生产设备的更新，呈现出日新月异的发展趋势，反衬出教材内容和教学设备呈现出相对滞后和更新缓慢的状况。模拟仿真能够使用真实先进设备模型，作为学习者的操控平台，利用虚拟现实技术，通过实际操作，给学习者身临其境的切身感受，使得模拟仿真教学可以及时跟进产业技术的变革和高新设备的学习，从而适应和实现“课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接”的职教新理念，以利于学生胜任企业岗位工作能力的培养。

形象直观，符合学生的认识规律 电工课程是理论和实际联系比较紧密的课程，如果理论知识与实践操作的教学同时进行，效果是最理想的。因此，在电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学过程中，学生通过模拟仿真的演示和操作，将比较抽象难懂的理论知识变得直观易学，再通过亲身实践操作，就容易理解和掌握教学内容，增强学习兴趣。从直观到抽象再回归实践的认识过程，符合学生的认识规律。

避免实践操作的盲目性 在传统教学过程中，教师讲完理论知识后才指导学生进行实践操作，如果教学班级的人数过多，教师的指导就难以顾及每一个学生。所以，很多学生在操作实训的最初阶段就感到难以下手，无所适从，甚至带有一定的盲目性。如果学生通过模拟仿真的演示和操作，就容易掌握实践操作的方法和步骤，在实践操作的过程中就容易上手，按正确的方法和步骤进行实训操作。因此，电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学，避免了学生实践操作的盲目性，提高了教学的实效性。

节约教学成本 为了培养学生的动手操作能力，学校必须购置一定数量的电气实训器材供学生实习用。但在实习过程中，由于学生对规范性操作行为的养成需要一定的时间和过程，因此，学生在实习过程中会不可避免地损坏一定的实习器材，增大学校的教学成本。计算机仿真，模拟真实环境下的电工作业，没有损坏电工器材的后顾之忧。通过电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学，学生就容易养成规范的操作习惯，损坏器材的可能性大大减小，而且也可以缓解因实习器材不足影响教学的压力。

强化技能训练，让学生掌握实际的操作技能 电工课程的模拟仿真，逼真地再现了电工技能训练的项目，对学生身临其境和亲身参与从而获得技能提升和技能养成起到潜移默化的作用。不过，模拟仿真虽然具有直观性的教学效果，毕竟它是虚拟的教学场景，与实际的真实场景还有一定的距离。要使学生掌握真实的实际操作技能，还必须对学生进行实践操作的教学，以培养学生实际操作的动手能力。模拟仿真教学是实践操作的桥梁，通过实践操作强化技能训练，让学生掌握实际的操作技能。

促进教师的专业发展 电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学，对教师使用现代教育技术的能力、专业理论知识运用的能力、动手实际操作的能力、营造寓教于乐环境的能力和调控课堂秩序的能力提出更高的要求，需要教师提升自身的专业素质和教学能力，尽可能成为“双师型”专业教师。因此，通过电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学的研究与应用，可以促进教师的专业发展。

5 结束语

电工课程模拟仿真与实践操作一体化教学，是一种把抽象、难懂、枯燥的电气工程专业学习对象构造成可视化、形象化、实践化、技能化的教学方式，它不仅真实而生动地展现了电气设备、电气工作原理、电工作业环境、电工操作过程和电工实践的物化成果，还可以让学生感受到学习的兴趣，激发参与实践的动力和增强技能实现的成就感，降低了学生学习电工课程理论知识的难度，提升了学生动手实践操作的技能，使学生在学到电工课程理论知识的同时，又锻炼了电工实际操作的能力。如此一来，就为学生及时跟进产业技术的变革，提高适应企业岗位工作的能力，为学生专业素质的全面发展，为学生的职业生涯和终生学习打下坚实的基础。

参考文献

[1]蒋发伦.仿真软件在电工电子技术教学中的应用[J].科技视界，2012（20）：138-139.

[2]陈雅萍.电工技能与实训（基础版）[M].北京：高等教育出版社，2009：77-254.

机电一体化原理篇6

Key words: Dissimilatory Fe(III) reduction, Mechanism of reduction, microorganisms

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：

早在20世纪初，Harder就发现微生物能够还原Fe(III)和Mn(Ⅳ)，1988年Banfield等成功分离出两种铁还原细菌（Shewanella putrefaciens及Ceobactermetallareducens），迄今，研究人员已经从淡水、地下水、海湾沉积物、底层土壤等环境中分离得到了不同种类的异化Fe(III)还原微生物。随着对此类微生物研究的深入，人们发现异化还原Fe(III)微生物的特殊还原机理，使其在环境污染治理方面具有巨大的潜力。

1 异化Fe（Ⅲ）还原微生物

异化Fe（Ⅲ）还原微生物是具有Fe (Ⅲ) 还原功能的一类微生物的总称，它能够以Fe (Ⅲ)作为末端电子受体氧化有机物质，并从中获得能量，异化还原Fe (Ⅲ)氧化物的微生物广泛分布于细菌和古细菌中，现在已发现的铁还原菌主要包括Geobacteriiaceae种中的一些成员，以及一些噬温性菌和噬热菌。

研究发现，利用Fe(III)作为电子受体时一些异化铁还原菌的代谢能力比利用其他电子受体（比如硫）时的代谢能力强。某些超嗜热菌，在异化还原Fe(III)过程中可以利用的电子供体多样，包括乙酸盐和芳香烃类化合物。

2. 异化Fe（Ⅲ）还原微生物的作用机理

异化Fe（Ⅲ）还原机理一直是研究热点，自从1988年分离得到GS-15金属还原菌以来，采用纯培养的方法已获得了大量的微生物还原Fe(Ⅲ)的证据，对Fe(Ⅲ)的微生物还原机理也有了较为深入的认识，但由于异化Fe（Ⅲ）还原微生物种类繁多，而且它们在利用Fe（Ⅲ）进行无氧呼吸时进行了多次独立的进化，因此很难对Fe（Ⅲ）异化还原机理形成一个总括的认识，目前对于异化Fe（Ⅲ）还原氧化物的机理主要有3种观点。

2.1 直接与Fe（Ⅲ）氧化物表面接触的异化还原过程

由于自然界中Fe（Ⅲ）氧化物种Fe（Ⅲ）氧化物大多为不溶性的，直接接触异化Fe（Ⅲ）还原过程可能主要发生在外膜或外膜附近，Childers等发现Geobacter异化还原金属离子，以不溶性Fe(OH)3为电子受体时，细胞会产生鞭毛、菌毛这类附属物，并通过鞭毛和纤毛的趋化涌动附着在金属氧化物表面，形成一种附属物结构[1]，微生物细胞与铁氧化物接触后，外膜亚铁血红蛋白表达增加，这些蛋白质在微生物在金属氧化物附着过程中发挥着重要的作用，具有传递电子给Fe(III)的功能，而且分子水平上的研究也证实了这些外膜蛋白的存在。

2.2 电子穿梭体对Fe（Ⅲ）还原的促进作用

所谓电子穿梭体是一种能够介入异化还原体系，起电子传输载体作用的小分子。这类小分子处于氧化态时，可作为细胞的最终电子受体，不断从外膜蛋白接受电子，再把电子传给Fe（Ⅲ），完成Fe（Ⅲ）还原，其中腐殖质和蒽醌类物质可以起到电子穿梭体的作用。

研究表明外加腐殖质类物质或者水溶性奎宁类物质比如蒽醌-2,6-二磺酸盐（AQDS）后增加了G.metallireducens的还原能力。另外，作为微生物直接还原Fe(III)反应中电子传递链的必要组分——Fe(III)还原酶的存在已得到证实，并且大部分存在于微生物细胞外膜部分。

2.3 铁螯合剂对Fe（Ⅲ）的促进作用

Fe（Ⅲ）螯合剂和Fe（Ⅱ）螯合剂在体系中起着不同的作用，Fe（Ⅱ）螯合剂，如邻菲洛林，可以与Fe2+离子螯合，防止Fe2+离子吸附在细胞表面或沉积在反应物的表面，阻碍铁化合物的还原。而Fe（Ⅲ）螯合剂，如氮三乙酸（NTA），则是通过一下两种方式提高铁还原率：①直接弱化铁的氧化物表面的Fe-O键，降低直接接触后异化还原的能垒，同时可扩展微生物可还原铁氧化物矿的晶体类型。②形成可溶性的游离的Fe（Ⅲ）螯合物，消除、降低直接吸附接触还原的必要[2]。

3.异化Fe（Ⅲ）还原微生物在环境中的应用

现有的研究表明，许多异化Fe(III)还原微生物除了Fe(III)外，还可以利用S、NO3-、延胡索酸等一种或多种无机或有机电子受体。电子供体方面也是多种多样，除H2外，最常见的则是有机酸，尤其是短链有机酸，如甲酸、乙酸、丙酮酸、琥珀酸等。John[3]等的研究表明，异化Fe(Ⅲ)还原微生物可以利用猪粪尿中的挥发性脂肪酸为电子供体，迅速消除产生恶臭的化合物，而原材料废物中不含Fe(Ⅲ)或未被异化Fe(Ⅲ)还原微生物处理过的粪便，其pH迅速下降、挥发性脂肪酸含量明显增加。Jung利用异化Fe(Ⅲ)还原微生物可以氧化有机物产生电能的作用机理，设计出了单室微生物燃料电池并将其用于处理猪肉产品加工废水，其可去除废水中的挥发性有机酸99%以上，并且同时对芳香族化合物、吲哚、挥发性脂肪酸等有良好的去除效果，显著抑制了恶臭气体的挥发，进一步研究发现，电池阳极有Gebacter属微生物大量富集。Hugo等向猪粪尿中投加FeCl3发现，利用Desulfitobacterium菌属的异化Fe(Ⅲ)呼吸作用耦合降解芳香族化合物，也可有效抑制恶臭气体的产生。

4.异化Fe（Ⅲ）还原研究的意义

随着对环境污染担忧的加剧，人们正积极寻求各种方法来解决各类环境问题。异化还原Fe（Ⅲ）微生物种类繁多，在自然环境中分布广泛，在厌氧环境中可以有机物为电子供体，对挥发性脂肪酸、芳香烃等多种污染物进行降解，另外该类微生物同样对重金属、放射性核属等同样具有还原吸附作用。异化还原Fe(III)微生物的特殊还原机理，使其在环境污染治理方面具有巨大的潜力。

参考文献

机电一体化原理篇7

前言：机电一体化技术是集多种技术于一体，在生产实践中有着广泛的应用。其技术种类繁多，如计算机技术、机械设备制造技术、传感设备技术等。在机电设备建设与发展中，机电一体化技术的应用是必要的，这不仅加快我国经济建设，而且对推动社会发展发挥着重要的作用。新时期，机电一体化技术应和机电生产设备有机结合，以满足生产实践需要，但其在运行中面临诸多故障种类，因而有关人员应针对其故障问题采取有效的诊断技术，以快速解决设备故障问题。

一、机电一体化设备故障诊断技术存在的问题

机电一体化设备的自动化程度越来越高，其故障问题也逐渐增多，增加故障诊断的难度。以数控车床为例，其常见故障有：主轴部件切削振动大、系统不良、工件夹紧不牢固、刀架转换重负定位精度差等。就我国现有的机电一体化设备故障诊断技术看，在实践中存在着一定的不足，主要表现在以下方面：

首先，诊断理论体系相对不够完善。国内关于机电一体化设备的故障诊断技术发展时间相对较晚，且缺乏专业技术人才，致使机电一体化设备故障诊断处于明显的劣势。与此同时，工作人员在工作实践中，未能及时对故障诊断经验加以总结，缺乏有力的理论体系框架。

其次，在开展机电一体化设备故障诊断工作后，工作人员对其的诊断准确度相对较低。机电一体化系统具有复杂性，如果故障诊断工作人员对其功能模块图的了解较少，则不能通过有效的技术而进行故障诊断，更无从谈及查找故障原因等，降低机电设备运行的可靠性。

最后，在机电一体化设备故障诊断工作中，可能存在着诊断信息错误的情况。机械和电子是该设备的重要组成部分，实际故障诊断中，工作人员可能将二者弄混淆，给机械设备带来更多不必要的故障影响。

二、机电一体化设备故障诊断的方法与原则

要更好开展机电一体化设备故障诊断工作，相关人员应通过行之有效的方法和遵循一定的原则，进而切实做好故障诊断工作。

从检测方法看，其方式较多。如温度检测技术、白诊断技术、设备压力检测等。在具体检测过程中，要根据实际情况而判断故障。如，在数控车床的故障诊断中，首先，如果设备故障之前有指示提示，则工作人员可根据显示的内容做好故障诊断；如果设备故障时没有指示提示，则工作人员可通过系列检测手段或根据已有经验进行判断。其次，如果机电设备属于破坏性故障，则必须对其加以妥善处理，否则极易影响机电一体化设备机床，甚至出现二次故障事故。再次，了解机床结构图及液压原理，明确机床的工作原理，进而对其故障原因进行分析。最后，按照液压元件的难易程度进行逐一的检测，排查故障所在，如若仍然未能检查出故障，则检查液压缸。

在机电一体化设备的故障诊断检测中，应遵循一定的原则而进行。开展诊断工作之前，对机电一体化设备的框架、功能模块进行了解，并分析设备运行环境，以判定可能出现的故障或形式，利用故障树加以分析，在层层分解的基础上，找到故障的根源所在。建议工作人员坚持两个原则而开展检测工作：一是先机后电的原则；二是先外后内的原则。

三、机电一体化设备的故障诊断技术分析

机电一体化设备具有特殊性，因而其故障也具有特殊性。该设备的零部件数量较多，技术含量水平高，加大设备的故障维修难度。从该设备的故障特点看，主要有：一是零件磨损几率大；二是设备本身具有的自我诊断与检测功能，相对于简单故障有效；三是设备报警信号系统不明晰；四是由于缺乏专业技术人才，其诊断难度加大。正因为此，工作人T更应该采用先进的故障诊断技术，以解决故障。

首先，故障测试分析技术。未发生故障时，对处于运行状态的机电设备做故障测试，不仅能够及时发现故障隐患，而且也能不影响机电设备的正常工作，实现在线检测。其次，故障诊断测试技术，主要用于故障发生之后。通常，此类机电设备处于非运行的状态下，因而相关人员可根据故障的具置对机电设备做检测，制定明确的维修方案。以数控机床为例，要保证该设备运行的可靠性，建议对元器件加强设计或借鉴容错技术，提高系统的性能。同时，依据上述两种故障诊断技术，保证机电一体化设备的故障诊断有效性。

此外，为加快机电一体化设备的故障诊断进程，建议相关工作者应采取有效的对策，以期提高故障诊断技术水平。一是完善故障诊断技术理论，为后期实际工作创造有利的条件，同时也理顺故障诊断思路，为机电一体化设备的故障诊断工作开创新局面；二是采用先进的诊断技术，对设备各部件进行逐一的故障排查，同时还应优化组建设计；三是加强故障诊断事前预测。

结论：通过对机电一体化设备故障诊断技术的分析探讨，能够进一步提高机电设备运行的安全稳定性和效益型，这也是人工智能化的一种表现。基于此，相关人员应创建数据库，针对机电一体化设备运行中的故障、诊断及维修信息加以整合，为后期设备故障诊断发挥借鉴性意义。

参考文献：

[1] 陈开朗.机电一体化设备加工钛合金中金属机械故障诊断技术研究[J]. 世界有色金属，2017，（03）：114-115.

[2] 毛海镰.关于机电一体化设备故障特点的分析及对策[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014，（09）：202.

机电一体化原理篇8

电子文件是能被计算机系统识别、处理，并按照一定格式存储在磁带、磁盘或者光盘等介质上，并可以在网络上传递的数字代码序列。在计算机显示器或者打印机上看到的文字、图纸等构成的电子文件形态，只不过是电子文件的某种输出形式而已。过去、现在和将来，使用纸墨、照片形成和传递的政府机关公文以及图书、图纸、图形、影像、文献资料、科技情报、商业信息，都可以利用计算机进行处理。而且电子文件越来越被政府机关、社会团体以及个人广泛地认识和应用，成为势不可挡的潮流。

电子文件的优越性在此不再一一赘述。如何利用和保护电子文件和电子档案工作已经成为文档战线思考和急待解决的问题。

一、使用和管理电子文档中遇到的困难与挑战。

（一）电子文件的内容不仅易于变化，而且失去了固定的形式。

一是电子文件易于修改，而且改动后可以不留任何痕迹。虽然已有一些技术可防止伪造电子文件和在“原稿”上增删改，但其内容发生变化的可能性总是比纸质文件要大得多，从而使人们感到把握其内容原貌的困难。在网络上传递的电子文件也有可能被非法截获或更改。二是电子文件制作过程的虚拟化使得对其原件的界定难于实现。电子文件制作者不一定像制作纸质文件那样必须制出一份或一批原件来行使其职责，有时他只不过制作一个“窗口”，将必要的信息集中在一起，并在需要的时候将其输出。这个“窗口”可以在众多的电子计算机上显示出来，也可被不同的“收文者”拷贝到他的电子计算机存储器上或转换成硬拷贝保存起来。在不同时间不同地点由不同人获得同一内容文件可以毫无区别，无法区分其中哪个是“原件”和“复制件”。三是电子计算机软硬件技术的不断更新换代，迫使电子文件必须不断地适应新的“生存环境”，这种适应往往需要以自身结构、格式的改变为代价。为了保证电子文件的可读性，常常需要加以转换。因此，长期保存的电子文件很可能在结构和格式上与最初形成的大不相同。四是电子文件不再具有固定的存储载体，根据利用需要，人们可以采用不同的方式输出。对于长期保存的电子文件，还需要定期进行复制，转换载体，以防止信息损失。一份电子文件没有了固定的载体，也就无法通过载体来判定这份电子文件的原始性。五是电子文件不再具有特定的字迹，人们可以根据需要以不同的字体、字号将电子文件输出，无法从字迹上分辨其原始性。六是目前电子文件的签署技术还不普及，我们还不能为每一份电子文件盖印或亲自签名，也就无法借助印章或签署的字迹来判断一份电子文件是否为原件。①

（二）电子档案管理的困难性。

对电子文件、电子文件归档及其归档后形成电子档案的管理，绝不是仅仅懂得纸质档案管理理论、原则、方法和技术的管理人员所能胜任的。也不是仅仅懂得电子计算机技术或数据通信技术的人员所能胜任的。前者不懂电子文件形式、存储、传输、检索、利用等技术，就无法对电子文件、电子文件归档及其归档后形成的电子档案进行管理，更无法达到长期保存和开发利用电子档案的目的。后者不懂档案管理的基础知识、管理原则和管理环节，无法理解电子档案长期保存的必要性和严重性，无法实施电子文件的收集、积累、整理、鉴定、归档，也就不可能采取一切必要的技术和措施，长期保存电子档案，使人类活动的真实记录不遭受损失。所以，我们不能盲目地认为凡是从事纸质档案管理的人员，都能管理电子档案；也不能机械地认为凡是懂得电子计算机软硬件技术或数字通信技术的工程人员，都可以管理电子档案。

对于电子档案的开发利用，将会出现一系列新问题，如怎样保证电子档案的可存取性、可用性、可理解性？又如电子档案利用场所，是允许上网利用？还是只限于在档案馆（室）的借阅系统？还有电子档案的开放年限问题、保密问题、跨国利用问题等等。

二、解决存在问题的思路与对策。

（一）对电子文件的“原始性”概念进行重新界定。

电子文件的上述特点使我们无法采用与纸质文件相同的标准和方法来判断它的原始性，需要为这建立一个新的“原始性”概念。对于一份电子文件来说，只要它的内容确确实实是当时，由原作者撰写或制作出来，此后从未修改过，我们就应该承认它是原始的，尽管它没有固定的载体，没有实在的物理形态，甚至因转换而失去了原来的格式。②这种“原始性”概念与纸质文件原件的区别主要在于，它抛弃了文件形式上的原始性，即允许文件载体、字迹、格式等表现形式发生变化，仅以文件中所含信息的真实、准确，即内容的原始性为唯一标准。根据现代信息技术的特点和社会各方面对电子文件的需要，建立这样一个“原始性”的新概念是适当和必要的，它将是电子文件转化为电子档案，全面行使“历史记录”和“社会记忆”功能的根据，是电子档案“享有”与纸制档案同样凭证作用和法律效力的基础。

（二）寻找文档管理创新的理论支持。

文件运动周期理论，又称文件生命周期理论，是指导文件从其形成到转化为档案直至消亡的整个发展变化过程及其运动规律的理论。这一理论的基本含义主要可概括为：从现行文件到档案是一个完整的运动周期；这一整个运动周期因其特点和作用不同而区分为不同的运动阶段；针对各个不同运动阶段的特点，应采用相应的管理方式。文件运动周期理论，是档案学的基本理论，它普遍流行于欧美档案学界。③近几年来，我国有的档案学者开始对这一理论进行宣传介绍和研究工作，逐渐在我国档案学界引起重视。了解和熟悉这一理论，认识和掌握文件转化为档案全过程的规律及各个阶段的特点和作用，对进一步科学地管理好文件和档案有着重要意义。

文件运动周期理论告诉我们，从现行文件到档案是一个统一的、前后衔接的过程，将这样一个有机联系的整个过程纳入一个统一的管理系统之中产生文件和档案的一体化管理是理所当然的。所谓一体化，并非去抹煞不同运动阶段文件管理的特点，而是要求在一个统一的系统之内，有统一的控制中心，统一的工作制度，统一的、前后各有特点又互相衔接的工作程序。也就是说对原来相隔在文书和档案两个工作部门，且相对独立，但又有不少具体工作环节互相雷同和重复的两个管理系统，真正从组织制度和工作程序上结合在一起，成为一个统一的管理体系。这样就能从文件的形成时起对其运动的全过程进行比较全面、有效和统一地控制，既精简了工作程序，减少了不必要的重复劳动，又能避免因现行文件管理不善致使档案部门有可能收集不到系统、完整档案的弊端，提高了案卷质量，达到了以较小的耗费取得较大的效益的目的。

（三）充分了解电子文档管理的特殊性和发展趋向。

电子档案与纸质档案，有着截然不同的区别，这就造成电子文件及电子档案管理的特殊性，并表现出发展的趋势和方向。

一是信息内容数码化。电子文件、电子档案是将文字、图形、图像、影像、声音等信息，按照一定的格式转换为数码或符号，进行存储、传输。通过相应的软硬件技术还原后才能知晓。

二是文档管理现代化。这两者的核心问题又是在现行文件管理和档案管理中应用电子计算机。当文件制成并进入现行阶段，文书工作人员便依据文件运动周期理论和统一的程序、标准将文件信息和有关数据输入计算机，同时完成对其分类标引、主题标引，并经过计算机的数据处理程序，自动转换成具有档案管理特征的信息资源。然后根据需要自动形成各种形式的，具有检索、统计、编研等有实际利用价值的二次档案信息，实现一次输入，多次、多种形式输出的目的，并为下一年初的调整立卷奠定可靠基础。同时，也为档案部门深化管理提供了必要的物质条件。计算机文书处理与档案管理统一系统的建立，加强了部门之间的横向信息联系和纵向的深化管理，使档案部门可以及时对每一处理完毕的文件材料实施标准化监督和业务指导。它保证了文书处理过程和档案标准程序的同步实现，从而大大地减少了的手工管理的重复劳动和工作环节，提高了工作效率和质量。

三是文档处理一体化。电子文件、电子档案和电子计算机软硬件技术及相关设备，有着密不可分的关系。而电子文件归档必须要了解形成电子文件的相应软件和设备。在电子文件设计形成阶段，档案人员就要参与设计，进行指导，使产生的电子文件能按归档要求归档，并能进行统一管理和长期保存；同时还要了解具有长期保存价值的电子文件产生背景、设计思想、数据形式、以及相应的电子计算机软硬件技术等。电子文件形成后，在使用过程中，档案人员要参于对其管理，熟知在使用过程中发生的各种情况，并进行积累。要及时按档案整理、鉴定的有关要求，对电子文件进行整理、鉴定、归档。否则长时期不过问，相关技术发生了变化，设备陈旧或更新，原来的电子文件，在新的条件下必然读不出来，这样人类活动的真实记录就可能遭受损失。从管理方面看，电子文件、电子档案之间很难划分出明显的界限。电子文件的形成者，电子档案的管理者，要通力协作，才能保证电子文件、电子档案的可存取性、可用性、可理解性。因此，在电子文件时代，文档一体化管理，势在必行。

四是档案信息情报一体化。二十一世纪是电子时代。办公室工作的自动化和文件档案管理的现代化，人们迫切需要社会信息“资源共享”，于是档案与文件管理的一体化及档案、图书、情报工作一体化的发展趋势更加突出。档案与图书和情报同为社会信息资源，在信息管理上具有许多共同点，所以档案工作与图书工作和情报工作实行一体化管理也是具有共同基础的。随着人们对档案、文书、图书和情报等综合文献信息需要的日益增长。以及世界范围内要求信息“资源共享”的新趋势，社会要求综合信息实行一体化管理。同时，以电子计算机为中心的现代科学技术，也为“两个一体化”管理提供了技术保证。

五是保管保存技术化。电子档案的保存要比纸质档案保存复杂的多。首先要考虑电子档案可存取性、可用性、可理解性等，这就要求不仅保存电子档案所表述的信息，而且还要保存相应的软硬件技术及背景信息和元数据等。电子档案所依赖的电子计算机发展很快，设备不断更新，软件技术日新月异；其存储载体性能也不甚耐久，磁性存储载体常有退磁、粘连等现象，光盘也有矫变和保护膜遭受划伤等现象。这些都是影响电子档案长期保存的不利因素，需要电子档案的管理人员认真对待，并且要有一套整的对策、技术和措施。

三、探索文档管理规范化的路子。

（一） 合理舍取，充分借鉴纸制档案的管理标准。

在我国，纸质等载体档案有一套较为完整的管理标准，这些标准是长期实践经验的总结，它是在纸质等载体档案管理现代化的迫切需要下，近十年来才完成的。这些标准的条文，在电子文件归档及电子档案管理的过程中，可能只有部分适用，甚至完全不适用。电子档案管理是一项极其复杂的技术工程，与纸质等载体档案截然不同，所以一开始就充分注意到电子档案的各项管理标准、法规、制度的建立，以防有长期保存价值的电子文件在形成、使用、归档过程中，遭受损失。但制定电子文件及电子档案的管理标准，难度很大。因为我们没有这方面的长期实践经验，而电子文件所涉及的技术和设备又在不断地发展和变化。我们只有根据我国的实际情况，用认真研究来弥补我们的实践少、经验不足，同时也可借鉴国际上有关标准和发达国家的经验，尽快地制定出我国有关电子文件及电子档案的管理标准、法规和制度。近年来，我国档案部门和研究机构针对文档管理进行了深入的探索，逐步摸索出了电子文档管理的“雏形”。制定出台了《电子文件归档与电子档案管理规范》，针对电子文件进行了定义、电子文件的收集范围、收集积累要求、收集方法、电子文件的整理、电子文件的归档包括归档范围、归档时间、电子文件及相关数据设备的检测、有效性和完整性鉴定、保管期限的划分、电子档案的移交与保管都作了详细的规定。这就为文档管理规范化奠定了基础。

（二）以人为本，锻造复合型文档管理人才资源。

在电子时代，电子档案的实质是技术工程；电子档案管理，实质是一项档案技术工程的管理。“五化”的发展趋势，要求档案专业人员必须成为既能从事现代文书的处理和档案的管理，又能从事档案、图书、情报等综合信息的管理。文档管理管理人员既要掌握本专业的基本理论和基本知识外，要求管理人员既具备档案管理基础知识，熟练地掌握档案工作的基本原则和方法；又要熟练掌握微电子技术、电子计算机软硬件技术、数字通信技术等。还要学习文书学、图书馆学和情报学的有关知识。

鼓励和支持文档工作者提高自身素质，提高自身“含金量”，才能适应文档工作的需要和文档事业的发展要求。

机电一体化原理篇9

1．电子档案管理原则

电子档案是指具有保存价值的、已归档的电子文件及相应的支持软件、参数和其他相关数据。

随着计算机技术的广泛应用，机关、团体、企事业单位在管理、生产和科学技术等活动中形成了越来越多的电子文件。这种文件存储在特定介质上并加以命名，需要时，只要指出其文件名，即可将文件调出来供阅读或打印用，将电子文件归档后即形成电子档案。在电子档案中，全部信息是以数字式代码加以存储的，信息的编码和解码过程都由计算机完成，利用时须借助计算机等机器设备转换成原有的文字或图像形态，因此人们亦将电子档案称为“机读档案”或“数字式档案”。根据电子档案的特点，在其管理活动中还应遵循以下原则。

1．1完整性原则

随着计算机技术的普及，机关电子文件的制作可由各部门甚至个人独立完成，从而使电子文件的分布呈分散化趋势。此外，在电子文件中，信息不是固定在特定的物理位置上，“文件实体”的概念将不再存在。这种分散化和非实体化特征，使得对电子文件完整性的把握不像纸质文件那样直观，因此在电子档案管理的各个环节要采取相应措施确保其完整齐全。不仅存储在电子文件介质上信息要完整，与其相关的程序、软件以及纸质文件也应完整无缺地归档和接收进馆。

1．2可读性原则

目前各机关使用的计算机硬件和软件不同，由此生成的电子文件的存储格式也不相同。计算机技术的迅速发展，造成了硬件、软件的不断更新换代，新设备对旧设备有时也不具有兼容性。由于电子文件在存储和识读方面对系统的依赖性，脱离了赖以支持的软、硬件系统后，有些文件就会变成无法识读的“死文件”。因此，在电子档案管理中要特别注意确保其可读性。例如：在收集范围中，除了反映机关工作活动的记录外，还必须包括这些记录的支持软件；在收集要求中，除了对信息内容方面的要求外，还包括对信息格式方面的要求；鉴定工作除了对其内容进行价值分析外，也要对其可读性进行技术分析等。总之，每一个管理环节都要对日后的档案利用负责，要保证档案长期的可识读性。

1．3可靠性原则

可靠性是档案的生命。由于电子文件易于修改并可不留痕迹、文件的签署以及进入网络后信息的控制需要专门技术等原因，人们对电子文件的证据性、可靠性问题尚存有很大的疑虑。这个问题的解决需要多方面的努力。除了采取各种技术措施、国家制订必要的认定规范外，文件、档案工作中相应的制度保障也是十分重要的。在电子档案管理的全过程中，要严格制度、堵塞漏洞，不仅要把住收集关，确保归档文件和进馆档案的真实有效，还要注意在整理、鉴定、复制、调阅等各个环节遵守操作规程，建立必要的备份等，以防止信息的丢失和失真，维护电子档案的可靠性。

2．电子档案管理体系

电子档案管理应该纳入我国现行的档案管理体系，由各级档案管理部门分别集中管理。目前，在对电子档案进行管理的起步阶段需要注意以下问题：

2．1集中统一管理电子档案的问题

近年来，随着办公自动化(OA)和计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)技术的普及，使用计算机制作文件的机关越来越多，大部分机关将电子文件转换成纸质文件，经正式签署后归档保存，原电子文件保存在各形成部门；也就是说，大部分电子文件没有归档，处于分散保存状态。从档案工作的发展看，各机关档案室应当积极创造条件将具有保存价值的电子文件归档，实行对电子档案的集中统一管理。档案馆也需要对接收电子档案的问题开展调查研究、前期论证和创造软硬件技术环境。电子档案的统一管理有利于对这部分数字化信息的检索、利用和共享，有利于各机关、各地区对于电子档案管理进行全面的统筹规划，有利于加速档案工作的现代化进程。

2．2纸质文件和电子文件双套归档问题

目前大部分机关将电子文件转换成纸质文件归档保存，是因为在电子文件的证据性、管理制度、管理技术与方法、管理设备、通讯设备等方面仍存在这样那样的问题。在这些问题没有得到有效地解决之前，这种纸质文件和电子文件“同时服役”的状况有存在的合理性和必要性：一方面，在没有充分的技术保障和科学的管理制度的条件下，档案人员不能轻易用电子文件取代纸质文件归档保存。另一方面，电子文件的归档也有其积极的意义。这样就形成了双套归档的局面。这是文件介质转换时期不可避免的一种现象，不应看作不必要的重复。可以预见，纸质文件和电子文件双套归档的局面将持续相当一个时期。随着技术的成熟和各方面条件的具备，会有越来越多的电子文件独立地转化为档案，但多种介质档案并存的状况将长期存在。双套归档带来的直接影响是需要分别建立两个管理系统，二者既有联系，又各有特点，这给各级档案管理部门提出了许多新的课题。电子档案的管理原则上应纳入现行的档案管理体系，能够并轨的就实行并轨。

2．3实行文件、档案一体化管理问题

在计算机信息系统中，文件与档案的界限难以截然分清，电子文件的大量出现及其长久保存的需要将促使多年来提倡的文件、档案一体化管理进入实质性阶段。事实上，将电子文件和电子档案分而管之无论在理论上还是实践中都是难以成立的。在对电子文件的全程管理中，计算机软硬件的配置、网络和节点的规划、文件格式和数据库结构的确定以及索引的编制等都需要从文件形成阶段开始统筹设计，电子文件的归档、整理、鉴定、著录、生成元数据等大量的“档案管理性工作”也需要在文件的形成或运转阶段进行，因此电子文件管理必须选择文件、档案一体化模式。

这种一体化绝不是文件管理与档案管理的简单相加，而是在全程管理和前端控制原则指导下对整个管理流程的重构。根据具体情况，有些单位还可实行包括情报、资料在内的电子信息一体化管理。

机电一体化原理篇10

【Key words】Electric vehicles； Permanent-magnetic wheel motor； Miniaturization

0 引言

电动汽车是人们公认的新一代清洁交通工具，而无论哪种电动汽车，电机驱动系统都将是其不可或缺的一部分。轮毂电机驱动[1]是一种用安装在车轮内的电机直接驱动（两轮驱动或是四轮驱动）代替集中电机（一台电机）的间接驱动，它可以使电动车辆的机械部分得到很大的简化。驱动电机的功率都比较大，普通小型乘用车的额定功率至少也要达到十几千瓦。在探寻轮毂电机新型电机结构的过程中，如果对电机原理、性能、机械可靠性等未能做到充分验证的情况下，直接设计并制造一台与实际需求相匹配的大功率原型电机，很有可能造成资源的浪费，而且很多时候，理论设计仿真结果与实际样机所得到的性能结果还有一定的差距，因此，小型化样机的研制也尤为重要。

本文按照实际需求设计出的11kW的电动汽车用永磁轮毂电机，该轮毂电机采用低速外转子结构，无减速机构及齿轮的磨损问题。基于标幺值一致性原理，设计制造出一台2kW小型化样机，对该轮毂电机进行原理性认证和性能测试。

1 永磁轮毂电机结构与工作原理

本文提出的电动汽车用永磁轮毂电机结构如图1所示，该电机外转子可以直接嵌入轮胎轮辋，转子内侧嵌有永磁体，永磁体采用Halbach阵列[2]充磁方式，每极由三块永磁体构成。定子与外转子间只有一层气隙，为单气隙电机。

该电动汽车用永磁轮毂电机基于磁齿轮[3]的磁场调制原理，利用定子齿的端部代替调磁环直接调制定子电枢绕组产生的高速旋转磁场和外转子上永磁体产生的低速旋转磁场。与其他磁场调制型单气隙永磁电机相似[4]，本电机满足：

2 小型化样机设计

2.1 小型化设计原则

为小型化样机和大功率原型电机分别选取基值系统，在各自基值系统中算出电气参数及电磁参数的标幺值，作为两者的相似指标[5]。

具体的设计原则为：

（1）小型化样机以标幺值表示的参数及时间常数与原型电机的尽量相近，并且在一定的范围内可以调节。

（2）小型化样机以标幺值表示的空载特性与原型电机尽量接近。

（3）小型化样机的电磁结构尽量与原型机的相同。

（4）保证小型化样机与原型电机的电特性参数的标幺值在相应的工况下是近似的。

一般选取额定值作为基值，在按照实际需要设计好原型机后，再按照上述标幺值一致性原则去设计小型化样机。

2.2 额定参数的选取

以普通电动汽车参数为基准，来选取本文所提出的轮毂电机的额定参数。选定轮胎规格为225/65 R17；一般城市里道路通畅时，汽车的平均车速为50-80km/h，根据轮胎规格以及平均车速，选取电机的额定速度为550r/min，再按照汽车最高车速120km/h，推出永磁轮毂电机的最大转速为885r/min。

电机的额定功率选为汽车最常用时的驱动功率，电机的最大功率应满足各种路况下的最大功耗，此外，还应满足电动车的加速性能以及最大爬坡转矩要求。综合考虑，将电动汽车的额定功率选择为22kW，最大功率为46kW。而本文设计的是两轮驱动，因此单个轮毂电机的额定功率为11kW，最大功率为23kW。

2.3 小型化样机与原型机的参数对比

小型化样机的额定转速为500r/min，额定功率为2kW，按照标幺值一致性原则，最终设计出的小型化样机与原型机的参数对比如表1所示。

3 样机实验测试

在理论分析设计基础上，制造了额定功率为2kW的小型化电动汽车用永磁轮毂电机。为了更好地分析电机采用Halbach阵列后的性能，相应制造了同尺寸同结构的径向充磁永磁轮毂电机，两样机的唯一不同之处为外转子上永磁体部分，局部样机图如图2所示。

图2 两样机外转子局部对比图

用数字示波器测得样机在额定转速500r/min时的实测空载反电势如图3所示。从图中可以看出电机实测三相空载反电动势呈正弦分布，且依次相差120°，即对该永磁轮毂电机进行了原理性认证。图4为Halbach阵列永磁轮毂电机与径向充磁永磁轮毂电机在额定转速下实测空载反电动势的对比图，其空载反电动势的幅值分别为172V和146V，说明采用了Halbach阵列后，电机空载反电动势高出了17.8%，相应的，在相同条件下，电机电磁转矩自然也会得到提高。

4 总结

本文提出的永磁轮毂电机，适用于电动汽车的直驱系统，该电机采用Halbach阵列，与径向永磁轮毂电机相比，空载反电势及电磁转矩可以提高。在理论设计分析基础上，按照标幺值一致性原理，制造了2kW的小型化样机，通过基本实验测试，验证了该电机的性能，证实其可行性。该电机其他实验研究有待进一步展开。

【参考文献】

[1]韦萍.轮毂电机技术在新能源汽车上的应用分析[J].汽车零部件，2012（6）：105-107.

[2]Z. Zhu.Recent development of Halbach permanent magnet machines and applications[C].Power Conversion Conference，2007：K-9-K-16.

机电一体化原理篇11

有机化学是一门充满魅力的课程，因为它有自己完整的逻辑性和整体性，虽然有机化学看上去需要记忆的知识有很多，但是只要掌握了有机化学的学习工具，即三大结构理论和电子效应理论，就变得很容易了。学生刚开始学有机化学时觉得困难是正常的，可是只要坚持下去，就会越学越简单。在学习有机化学过程中，只要记住结构决定性质，充分理解和掌握结构，学好电子效应中的诱导效应、共轭效应和超共轭效应，并能将三种效应加以应用，就能学好有机化学。结构理论和电子效应理论其实都是和电子相关的，超共轭效应也是非常重要的知识，这里只对诱导效应和共轭效应的含义和特点等进行对比学习，目的是使难以理解的两种电子效应能以最直接的方式让学生理解，并变得有趣。

二、电子效应

有机化合物结构和性质的重要理论依据之一是电子效应。因为有机化学反应多数是离子型的分步反应，一般是旧共价键先断裂和新共价键的生成，无论是反应物、产物还是中间体涉及的物质都是电子的知识。有机化学反应中的共价键只有σ和π键，所以在有机化合物分子中，会出现σ和π键电子的偏移，从而对物质的性质产生影响，这种影响称为电子效应，电子效应总的包括涉及σ电子偏移的诱导效应、π电子离域的共轭效应和C-Hσ电子离域的超共轭效应三种类型。

1.诱导效应

（1）诱导效应的含义

有机化合物的主要组成元素是C、H，另外还有O、N、S、P、X，它们具有不同的电负性，所组成的σ共价键就有极性键和非极性键两种（通常是针对σI而言），而极性σ键中因存在电负性不同的极性σ键，会引起该键的σ电子往电负性大的方向偏移，但这种偏移不会只局限于这根σ键，而是会诱导相邻σ键上的电子云也往电负性大的原子或基团偏移，这就是诱导效应，简称I效应。

（2）诱导效应的本质

诱导效应产生的本质是分子中某根极性键所连原子或基团电负性的差别，使该成键σ电子云向电负性大的原子或基团发生偏移。表示电子云偏移的方向时直接在单键链上用箭头直接表示出来，方向从电负性小的指向电负性大的。

（3）诱导效应的特点

诱导效应是分子的一种永久性质，它是单向极化的，这是由于原子或基团的电负性不同而引起的电子偏移是微小的，因此所产生部分电荷用δ+或δ-表示，更小的正电荷则用δδ+、δδδ+表示，不会出现极替现象。诱导效应还是一种短程效应，它通过静电诱导而影响到分子的其他部分，离电负性大的原子或基团越远，则受到的诱导效应影响越弱，一般隔三个单键后，诱导效应就很弱，一般可忽略不计了。

（4）诱导效应的强度

诱导效应分为吸（拉）电子诱导效应和给（供）电子诱导效应两种，一般将原子或基团的电负性与氢的电负性相比较（实际多是与C的电负性比较），如果电负性大于H，这个原子或基团就是吸电子的，具有吸电子诱导效应，用-I表示；反之，电负性小于H，这个原子或基团就是供电子的，具有供电子诱导效应，用+I表示。

常见吸电子基团（-I）：-NO2>-CN>-F>-Cl>-Br>-I>-C C >-OH>-C6H5>-C=C>H

常见供电子基团（+I）：（CH3）3C->（CH3）2C->CH3CH2-> CH3->H

2.共轭效应

（1）共轭体系和共轭效应的含义

真正的共轭体系是指分子中有三个或三个以上互相平行的P轨道发生π电子离域的部分，它可以是分子的一部分或是整个分子。而在共轭体系中，由于π电子离域所引起键长平均化，能量降低的现象就是共轭效应，简称C效应。

（2）共轭效应形成条件

构成共轭体系的原子一般采取SP2杂化，还要至少有3个以上p轨道平行重叠，这样可以提供π电子离域的通道；同时也要有至少2个以上π电子在离域通道上离域。

（3）共轭体系和共轭效应的分类

共轭体系的类型有4个P轨道平行重叠形成的π-π共轭和3个P轨道平行重叠形成的P-π共轭两种（超共轭暂且不讲）。π-π共轭体系形式上可以简单地看作单、双键（或三键）交替的体系，而π-π共轭分子中由于π电子离域所引起的效应称为π-π共轭效应，该效应由于参加共轭的原子数目恰好等于离域的π电子总数，又称为等电子共轭效应。由3个P轨道平行重叠形成的体系称为P-π共轭体系，它又分为四种类型，如等电子共轭的烯丙基碳自由基，缺电子共轭的烯丙基碳正离子和富电子共轭的烯丙基碳负离子，刚好这三个都是反应的中间体，在解释反应中间体上发挥着重要的作用；另外就是富电子的中性分子如CH2=CH-Cl（-OH、-NH2），X、O、N上的未共用电子对与π键发生了供电子的共轭效应，使得氯乙烯分子较稳定。P-π共轭分子中π电子离域所引起的效应称为P-π共轭效应，即键长平均化，分子能量降低。P-π共轭分子从形式上可以看成双键、单键和P轨道交替。

（4）共轭效应的特点

1，3-丁二烯分子不受外界影响时，其电子云的分布是完全对称的，离域的π电子可以在整个体系内流动。可是当共轭体系一端的电子密度受到外界试剂影响时，整个共轭体系中每一个原子的电子云密度都受到影响，并出现交替极化。δ+和δ-交替出现，共轭体系有多长，影响的范围就多大，是一种远程效应，不受距离的限制，也不是越远影响越小。

（5）共轭效应的强度

共轭效应分为吸电子共轭效应（―C）和供电子共轭效应（+C）两种强度。含有O、N等电负性大的基团如-NO2、-C=O与双键相连形成π-π共轭体系中，因为O和N的电负性较C大，且只是提供1个电子参与共轭，所以O、N表现出吸电子参与共轭，电子云偏向O、N基团，为―C效应；而一般X、O、N等原子与重键（双键）相连形成的P-π共轭时，因为X、O、N上的孤对电子（2个电子）是提供出来参与共轭，和双键上每个C提供1个电子参与共轭相比，电子云偏向双键，X、O、N原子或基团为+C效应。

三、小结

总之，有机化合物的主要组成元素是C、H、O、N、S、P和X，O、N、X在π-π中是-C效应，在P-π中是+C 效应，再通过对诱导效应和共轭效应的对比学习和后期不断对这两种效应的应用，学生慢慢找到了学习有机化学的方法，学习兴趣和主动性得以极大提高。

参考文献：

[1]高鸿宾.有机化学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2014.

机电一体化原理篇12

1.1　对电子档案的认识存在一定局限性

以往把档案贴上封条放在档案室里的做法严重阻碍了档案信息公布于社会、服务于大众，给想要使用档案的人员带来极大的不便，不能发挥档案管理的社会效益和经济效益。随着市场经济体制的建立和商品经济的发展，人们的价值观念发生变化，意识到档案在经济发展中的作用以及档案信息资源所带来的经济效益。然而，社会中也确实存在少数人的极端看法，认为单位档案是单位的私有财产，使档案信息的开发处于封闭状态，更谈不上电子档案的开放与上网了。

1.2　档案管理的标准化进展缓慢制约电子文件的整理与归档

档案管理的标准化是对全系统实施计算机管理的前提与基础。例如，国家档案局颁发的《机关档案工作业务建设规范》为机关档案工作标准化管理指明了方向，然而，这项政策真正落实到各级机关实施过程中，就不容乐观了。许多单位因实施现行分类法有一定难度，前仅仅从微观上考虑本单位的现状，实施奉单位制定的分类方法，没有从全局利益考虑档案工作的规范化对未来档案电子化的影响，出现了各自为政，各行其事的局面，使档案工作的标准化、规范化难以实现。

1.3　计算机技术尚未大规模应用于档案管理

由于档案管理部门的人力、物力有限，有些档案部门至今仍没有配备计算机，或者即使有了计算机，对一些重要的电子档案也在传递、承办之后，又辅以纸质档案加以保存，形成两种类型文件共存共用的局面。因电子档案的推广仍处于初级阶段，很多管理人员没有受过关于使用和保存电子档案的系统教育，档案人员尚不能娴熟使用电子档案软件，或者在选购软件时带有一定的盲目性，从而不能充分发挥计算机和计算机网络在档案管理中的作用。

2　电子档案管理中出现的问题

2.1　电子档案管理过程中出现的漏洞

2.1.1　对电子文件原稿保存的忽视

目前，在计算机上起草和制作文件，已是办公常事。往往一旦文件定稿打印后，作为草稿性的电子文件的保存就经常被忽视。许多单位对电子文件没有采取很好的保护措施。随意对其进行删改，不是被清除就是被新文件覆盖。使具有原始性的电子稿件面目全非。失去了归档保存的意义。

2.1.2　信息安全与保密问题

电子档案存放位置的不固定性、载体的可转换性、信息接受对象的开放性以及文件内容的可分解性，造成电子档案与载体的可分离，使电子档案信息随时有被修改、窃取、销毁的危险。互联网的开放性。使电脑病毒和蓄意破坏的电脑“黑客”对档案存放载体形成威胁，载体一旦被电脑病毒感染或被“黑客”闯入，就可能造成信息数据无法读取或载体内所存信息的丢失，甚至造成整个信息系统瘫痪。

2.1.3 电子档案的接收格式问题

由于电子档案的应用尚没有全国范围内普及，档案文件在转手移交过程中，会出现因两部门存储档案方式不同，使用软件不同，而使电子档案在转交过程中出现困难。

2.2　电子档案自身的缺陷

2.2.1 电子档案的原始性、真实性、完整性问题

对于纸质文件来说，内容的原始性附着在形式的原始性上，其字体、字迹、图像、印章等清晰可见，内容真伪易于判别。人们可以借助形式的原始性来证实和确认内容的真实性。纸质文件的原始性体现为内容和形式的统一，对于任何一项形式上的变化，人们都有理由对它的原始性表示怀疑。但电子档案的内容与形式是相对独立的，不仅内容易于变化，而且失去了固定的形式，使档案部门在对电子档案进行检验时，很难对电子档案的原始性、真实性、完整性、安全性进行认定。

在真实性问题上，电子档案极易失真。如将纸质档案转化为电子档案的操作过程稍有失误即会导致档案信息失实；电子档案的真实性问题伴随其生命的始终，维护其真实性是一个不间断的过程，信息内容“出错”的概率和机会远高于传统档案。

电子文件、电子档案内容的完整性很难保障。电子文件经常处于流动状态，如不及时捕获，可能会导致信息丢失。电子文件结构复杂，储存方式多样，容易造成信息的缺损。

2.2.2 电子档案存储栽体的特质与缺陷

(1)温度。高温可加速各种有害化学杂质对电子文件保存载体的破坏作用。一般温度在10℃以上，每升高10℃，各种化学反应会加快1—2倍。

(2)湿度。潮湿有利于档案有害生物的生长和繁殖。库房潮湿还会促进空气中的有害气体、灰尘等不利因素对电子文件保存载体的破坏作用。

(3)光。光向外辐射时会产生热量，这种光辐射热就会影响电子文件保存载体的耐久性。阳光中的紫外线对电子档案载体的影响很大，紫外线长期照射能使磁性载体消磁或退磁，造成信息难以读取。

(4)空气污染。空气中的有害气体(如二氧化硫、硫化氢、二氧化氮、氯气)，在一定环境下会生成氧化性极强的原子氧，进而产生臭氧等，导致电子档案保存载体耐久性削弱。

(5)灰尘。灰尘会给电子文件保存载体带来机械损伤。在整理、保存、利用过程中，会引起灰尘对电子文件保存载体的磨擦，使其受到损伤；灰尘能吸收空气中的有害气体而带有酸、碱性，有些灰尘本身就带有酸、碱性，因此灰尘落在电子文件保存载体上，就会带来酸、碱性，对电子文件保存载体起腐蚀破坏作用；灰尘还是微生物寄生与繁殖的良好场所。灰尘落在电子文件保存载体上，就有可能给电子文件保存载体带来霉变。

(6)有害生物。危害档案的微生物主要是细菌和霉菌，尤其是霉菌，它可使电子文件保存载体变质，生成霉斑，还会分解出有机酸，从而使物酸性急剧增加。

(7)磁场和机械震动的影响。磁场和机械震动就会造成载体磁粉脱落、磁性减退或消失，使记录信号丢失，记录信息被破坏，从而影响档案数据的读出效果，缩短电子档案载体寿命。

2.2.3 电子档案的长期可读性问题

当人们使用技术和设备将信息内容记录在磁性材料和光盘载体上后，电子档案就永远离不开这种技术和设备，人们只有采用这种记录档案信息内容的技术和设备，才能识别它的信息内容。因此，电子档案在阅读上的间接性和对生成环境的依赖性，决定了要处理、阅读电子档案必须借助于电子计算机将信息与载体结合在一起。随着电子技术日新月异，计算机更新换代很快，常常只能隔代兼容，不同软件、硬件环境形成的电子档案载体互不兼容，难以互换，对于需要长期归档保存的电子档案来说，若干年以后，很可能出现保管完好的电子档案载体无法找到读取设备。这是一个比档案载体寿命更为重要的问题。

3　解决电子档案管理中问题的对策

3.1 电子档案管理的原则

3.1.1　规范性原则

规范性是开展档案信息电子化最重要的原则，也是确保电子化档案信息可用性的基本条件。它要求所有档案信息的电子化必须按照规定的技术模式、文本格式和工作标准进行，并尽可能采用国际通用标准。档案信息电子化的主要目的是利用网络这种新的信息传递方式提供档案信息服务。因此，对上网档案信息的组织与传递必须采取各方统一认可的规范与标准。这样不仅能够减低因存储格式和软件平台的不同而进行转换所造成的资源浪费，提高信息存储传输的效率，而且有助于选择档案信息电子化的最佳技术方案。

3.1.2　可靠性原则

人们对电子文件的证据性、可靠性问题尚存在很多疑虑。这个问题的解决需要多方面的努力。除了采取各种技术措施、国家制订必要的认定规范外，文件、档案工作中相应的制度保障也是十分重要。在电子档案管理的全过程中，要严格制度、堵塞漏洞，不仅要确保归档文件和进馆档案的真实有效，还要注意在整理、鉴定、复制、调阅等各个环节遵守操作规程，建立必要的备份等，以防止信息的丢失和失真，维护电子档案的可靠性。

3.1.3　高效率原则

档案信息的电子化工作量大、耗时耗财，必须十分讲究工作的效率与效益。应在充分分析研究的基础上选择最优化的档案信息电子化方案和最高效、经济的电子化加工系统设施。合理的技术方案的确定，是整个电子化工程成败和效率高低的关键；而优良的电子化加工系统。是档案信息电子化工程的助推器。

3.2　解决电子档案管理过程中问题的对策

3.2.1　加强电子文件全过程管理

由于电子文件的特性决定了电子文件的收集、积累的方法和要求不同于纸质文件。草稿文件由于不具备正式文件的功能，所以一般情况下可不保留。但是，如果出于保留文件重要修改过程的目的，则应对原稿进行收集和积累。对起辅助作用或正式作用的文件，应及时收集和整理，并与其相应的纸质文件之间建立标识关系。必要时应在收集积累过程中制作成纸质拷贝件或者制成微缩品，以免系统发生意外情况时电子文件信息丢失。

3.2.2　采取切实可行的信息保护措施

信息安全技术对于维护电子档案数据的原始性和真实性至关重要。电子档案上网后必须从人口、传输、使用三个方面采取安全保护措施。目前，为防止档案信息被窃取、删除和修改，防止网络“黑客”的进入，常用的技术方法有签署技术、加密技术、身份验证、防写、档案备份、专机专用、设置防火墙、安装杀毒软件等。这些技术措施对于证实电子档案内容的真实、可靠，确保电子文件在存储、传输过程中的安全、保密，防范对电子文件的非法访问和随意删改，都具有很好的效果。应当不断改进现代化管理手段，努力提升馆藏档案的安全保护水平。

3.2.3　重视和加强对档案管理人员的培养

机电一体化原理篇13

一、机电一体化技术的发展历程与现状

1、机电一体化的发展历程

机电一体化技术的发展有三个阶段，即发展初级阶段、蓬勃发展阶段和智能化发展阶段。最初早在20实际60年代人们开始利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。而由于军事和工业发展的需求，当时的人们对于这方面开始重视，由于当时电子技术水平发展不够，技术结合与运用还没有得到深入发展。到上个世纪七八十年，计算机技术和通信技术开始快的发展为机电一体化的发展奠定了技术基础。到了90年代后期，机电一体化进入深入发展时期，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。此外，由于神经网络技术、人工智能技术、光纤技术等领域巨大进步，为机电一体化技术的发展创造了更好的条件。从数控机床的问世到微电子技术的全新发展， 进而可编程序控制器、电力电子等的发展为机电一体化提供了电机坚强基础，最后激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化跃上新台阶。

2、机电一体化技术发展现状

近些年来，机电一体化技术有了更全面的进步，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予自动显示记录、自动处理信息、自动检测、自动调节与控制自动诊断与保护等许多新的功能。目前一些电动的实际运行中依然存在着一定的问题，比如执行机构机构多、定位精度低、结构复杂、可靠性差等问题，因而对于这种情况，采用机电一体化技术，将伺服电机、阀门、控制器合为一体，采用模糊神经网络，通过内置变频器，实现阀门的高效控制。

二、机电一体化中电动机构的组成及工作原理

1、电机执行机构的组成

目前较常用的主要是交流电动机，它可分为三相异步电动机、单相交流电动机两，前一种比较多的用在工业上，而后一种通常用在民用电器上。从电机的结构上看，主要分为控制部分和执行驱动部分，控制部分主要由三相PWM波发生器、单片机、智能逆变模块、整流模块、A/D、故障检测、输入输出通道等组成；执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。

2、电机的工作原理

电机执行机构系统通过电流与电压传感器和位置传感器的检测，得出逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号，然后由A/D转换后送入单片机。单片机通过控制PWM波发生器的作用，最后实现电机的运行控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。对于电动机运行原理的分析，这里主要针对工业中应用的三相异步电动机的原理进行探讨。电动机转动的基本工作原理是三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场，转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流，转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机转子转动。

三、机电一体化中电机阀位及速度控制与运行维护

1、电机阀位及速度控制

实现电机执行机构的阀位和速度的控制需要解决的关键性技术问题主要有五个方面，分别是阀门柔性开关的控制、阀位的极限位置的判断、电机保护的实现、准确定位与模拟信号的隔离。对于机电一体化中电机阀门位和速度的控制，微处理器根据测得的变频器输出电压和电流，通过计算得出输出力矩，如果输出力矩达到或大于设定的力矩，那么就会自动降低运行速度。在传统电机的执行机构中，阀位的极限位置的检测是通过机械式限位开关获得的。电动执行机构极限位置通过检测位置信号的增量获得，单片机将本次检测的位置信号与上次检测的信号相比较，如果未发生变化或变化较小，就会自动电机的供电电源。

电机的运行控制与加速度的大小、时间长短、当前位置、速度控制给定位置以及运行速度有关。在机电一体化中电机采用的是双环控制方案，外环为位置环，内环为速度环。外环是通过当前位置速度的设定将速度给定发生器向内环提供速度的设定值。内环是将当前速度与速度给定与发生器的设定速度进行比较，依靠速度调节器改变PWM波发生器载波频率，以实现电机的转速调节。

2、机电一体化中电机的运行维护

机械工业的飞速发展对电机运行维护不断提出新的要求，而现代科技技术的飞速发展又为电机的保护水平的提高提供了新的空间。然而再先进的技术都需要依靠人为的操控，因而对于电机的运行维护是确保电机的机电一体化技术优势表现的重要前提。在这里把电机的维护分为三个方面，一个是电机运行前的准备，一个是电机运行中的监管，还一个是电机的日常保养。