機電一體化畢業論文

抓規范，創特色，辦家長滿意的寄宿制學校

常用軟件課程設計

國家開放大學

畢業論文（設計）

題目：機電一體化

學習中心：吳忠電大分校

學號：*************

*名：***

專業：機電一體化

指導教師：***

2016年5月17日

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摘要

作為機電系的一名學生，將來工作學習都會以機電為主，所以必須掌握好各種機電

的專業知識。我會本著認真的態度對待專業課的學習，提高自己的專業素養.接下來我

將介紹一下我對電動機發展史的認識

關鍵詞：機電一體化電動機機械技術微電子技術

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目錄

緒論--------------------------------------------------------------4

第一章我國發展機電一體化面臨的形式以及對策----------------------5

一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢------------------------5

二、典型機電一體化產--------------------------------------7

三、我國發展“機電一體化”面臨的形式和任務----------------7

四、我國發展“機電一體化”的對策--------------------------9

第二章電動機的發展及工作原理------------------------------------11

一、電動機技術發展及現狀----------------------------------11

二、電動機工作原理----------------------------------------12

三、電動機的維護------------------------------------------13.

四、結論--------------------------------------------------16

致謝---------------------------------------------------------------17

參考文獻-----------------------------------------------------------18

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緒論

近幾十年來，隨著電力電子技術、微電子技術及現代控制理論的發展，中、小功率

電動機在工農業生產及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應用。特別是鄉鎮企業及家

用電器的迅速，更需要大量的中小功率電動機。由于這種電動機的發展及廣泛的應用，

它的使用、保養和維護工作也越來越重要。本文主要介紹了電動機技術發展及現狀、工

作原理、電動機的運行維護。

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第一章我國發展機電一體化面臨的形式以及對策

一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢

自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體

集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術

之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.

“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀60年代末作商業注冊時最先

創用的。當時及70年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結合。國內早期

將“機電一體化技術”與“機械電子學”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。

關于“機電一體化”這個名詞的起源，說法很多。早在1971年，日本“機械設

計”雜志副刊就提出了“Electronics”這一名詞，從圖47.6-1可見它是融合機械技術、

電子技術、信息技術等多種技術為一體的新興的技術。采用機電一體化技術設計和制造

出的產品，稱之為機電一體化產品。

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從系統科學的觀點來看，機電一體化產品又可稱之為機電一體化系統，它是集機械元

件和電子元件于一體的復合系統。

信息技術驅使機械系統在不同程度上利用數據庫，連洗衣機和其他消費品也用上

了數據庫驅動系統。這樣，對機電一體化的系統設計方法的探索、成型和系統集成以及

并行工程設計和控制的實施日顯重要。此外，光學也進入了機電一體化，產生了“光機

電一體化”的新領域。

進入90年代，通信技術進入了機電一體化，機器可像機器人系統那樣遙控和虛擬

現實多媒體等技術緊密聯系的計算機控制的網絡化機電一體化日益普及。有些機電一體

化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執行器技術的發展，和

半導體技術以光刻為基礎的方法以及和傳統機電一體化微型化方法的結合，開創了以精

密工程和系統集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。雖然微加工方法尚未

成熟，但將逐漸成為集成控制系統的一個組成部分。之后，機電一體化隨著自動化技術

的發展而日益發展，穩步進入了21世紀

1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機

械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機

電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品

發展的重要趨勢.二、機電一體化的發展進程

2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的

“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。

在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本

身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的

信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增

加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能

化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。

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除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗

余度的雙向聯系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，

并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類

似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)

工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電

一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研

究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物——系統”，而生物的特點是硬件(肌

體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展

趨，但有一段漫長的道路要走。

5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗

室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機

械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU

等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重

要發展方向。

二、典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：

數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM

系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊

控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品

的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

三、我國發展“機電一體化”面臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節

能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動

化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

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(一)我國“機電一體化”工作面臨的形勢

1.我國用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

2.我國用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

3.我國用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、

擾民產品的責任重，有意義。在我國工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的

企業還占相當大的比重。近年來我國的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種

原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故

土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產

品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產

有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔

性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改

換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工

業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明

生產。

(二)我國“機電一體化”工作的任務

我國在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體

化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更

新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟我國

機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。

四、我國發展“機電一體化”的對策

(一)加強統籌安排，協調發展計劃

目前，我國從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套自己的

發展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各

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主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀

全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議各主管部門責成有關單位在進行深

入調查研究、科學分析的基礎上，制定出統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產

計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

(二)強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多

門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前

國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快

加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。“協會”要進一步擴大領導機

構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練

的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局

的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

(三)優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電

一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡

可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電

一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，

對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產

業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目

優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰

獎勵等。

(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在

抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，

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有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息

技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使

“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設

計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，

深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

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第二章電動機的發展及工作原理

一、電動機技術發展及現狀

電機是利用電磁感應原理工作的機械。隨著生產的發展而發展的，反過來，電

機的發展又促進了社會生產力的不斷提高。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽

機作為拖動生產機械的原動機，一個多世紀以來，雖然電機的基本結構變化不大，但是

電機的類型增加了許多，在運行性能，經濟指標等方面也都有了很大的改進和提高，而

且隨著自動控制系統和計算機技術的發展，在一般旋轉電機的理論基礎上又發展出許多

種類的控制電機，控制電機具有高可靠性﹑好精確度﹑快速響應的特點，已成為電機學

科的一個獨立分支。

在現代化工業生產過程中，為了實現各種生產工藝過程，需要各種各樣的生

產機械。拖動各種生產機械運轉，可以采用氣動，液壓傳動和電力拖動。由于電力拖動

具有控制簡單﹑調節性能好﹑耗損小﹑經濟，能實現遠距離控制和自動控制等一系列優

點，因此大多數生產機械都采用電力拖動。

按照電動機的種類不同，電力拖動系統分為直流電力拖動系統和交流電力拖動

系統兩大類。

縱觀電力拖動的發展過程，交，直流兩種拖動方式并存于各個生產領域。在交

流電出現以前，直流電力拖動是唯一的一種電力拖動方式，19世紀末期，由于研制出了

經濟實用的交流電動機，致使交流電力拖動在工業中得到了廣泛的應用，但隨著生產技

術的發展，特別是精密機械加工與冶金工業生產過程的進步，對電力拖動在起動，制動，

正反轉以及調速精度與范圍等靜態特性和動態響應方面提出了新的，更高的要求。由于

交流電力拖動比直流電力拖動在技術上難以實現這些要求，所以20世紀以來，在可逆，

可調速與高精度的拖動技術領域中，相當時期內幾乎都是采用直流電力拖動，而交流電

力拖動則主要用于恒轉速系統。

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雖然直流電動機具有調速性能優異這一突出特點，但是由于它具有電刷與換向器

（又稱整流子），使得他的故障率較高，電動機的使用環境也受到了限制（如不能在有

易爆氣體及塵埃多的場合使用），其電壓等級，額定轉速，單機容量的發展也受到了限

制。所以，在20世紀60年代以后，隨著電力電子技術的發展，半導體交流技術的交流

技術的交流調速系統得以實現。尤其是70年代以來，大規模集成電路和計算機控制技

術的發展，為交流電力拖動的廣泛應用創造了有利條件。諸如交流電動機的串級調速，

各種類型的變頻調速，無換向器電動機調速等，使得交流電力拖動逐步具備了調速范圍

寬，穩態精度高，動態響應快以及在四象限做可逆運行等良好的技術性能，在調速性能

方面完全可與直流電力拖動媲美。除此之外，由于交流電力拖動具有調速性能優良，維

修費用低等優點，因此它今后將廣泛應用于各個工業電氣自動化領域中，并逐步取代直

流電力拖動而成為電力拖動的主流。

經歷了100多年的技術發展，電動機自身的理論基本成熟。隨著電工技術的

發展，對電能的轉換、控制以及高效使用的要求越來越高。電磁材料的性能不斷提高，

電工電子技術的廣泛應用，為電動機的發展注入了新的活力。

未來電動機將會沿著單位功率體積更小、機電能量轉換效率更高、控制更靈

活的方向繼續發展。一批"巨無霸"電機、一批"光怪陸奇"電機將同時展現在世人眼前。

二、電動機工作原理

目前較常用的主要是交流電動機，它可分為兩種：1、三相異步電動機。2、

單相交流電動機。第一種多用在工業上，而第二種多用在民用電器上。下面以三相異步

電動機為例介紹其基本工作原理。起來，形成一個籠型的閉合繞組。定子三相繞組可接

成星形，也可以接成三角形。

綜上分析可知，三相異步電動機轉動的基本工作原理是：

（1）三相對稱繞組中通人三相對稱電流產生圓形旋轉磁場。

（2）轉子導體切割旋轉磁場感應電動勢和電流；

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（3）轉子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉距，驅使

電動機轉子轉動。

三：電動機的運行維護

（一）電動機啟動前的準備

為了保證電動機正常安全地啟動，一般啟動前應作好下述準備：

（1）檢查電源是否有電，電壓是否正常，若電源電壓過高或過低，都不宜

啟動。

（2）啟動器是否正常，如零部件有無損壞，使用是否靈活，觸頭接觸是否

良好，接線是否正確、牢固等。

（3）熔絲規格大小是否合適，安裝是否牢固，有無熔斷或損傷。

（4）電動機接線板上接頭有無松動或氧化。

（5）檢查傳動裝置，如皮帶輕緊是否合適，連接是否牢固，聯軸器的螺絲、

銷子是否緊固等。

（6）傳動電動機轉子和負載機械的轉軸，看其轉動是否靈活。

（7）檢查電動機及啟動電器外殼是否接地，接地線有無斷路，接地螺絲是

否松動、脫落等。

（8）搬開電動機周圍的雜物并清除機座表面灰塵、油垢等。

（9）檢查負載機械是否妥善地作好了啟動準備。

（10）對正常運行中的繞線式電動機，應經常觀察電動機滑環有無偏心擺動

現象；觀察滑環的火花是否發生異常現象。滑環上碳刷是否要更換。

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（二）啟動時應注意的問題

（1）接通電源后，如果電動機不轉，應立即切斷電源，絕不能遲疑等待，

更不能帶電檢查電動機發故障，否則將會燒毀電動機和發生危險。

（2）啟動時應注意觀察電動機、傳動裝置、負載機械的工作情況，以及線

路上的電流表和電壓表的指示，若有異常現象，應立即斷電檢查，待故障排除后，載行

啟動。

（3）利用手動補償器或手動星三角啟動器啟動電動機時，特別要注意操作

順序。一定要先將手柄推到啟動位置，待電動機轉速穩定后再拉到運轉位置，防止誤操

作造成設備和人身事故。

（4）同一線路上的電動機不應同時啟動，一般應由大到小逐臺啟動以免多

太電動機同時啟動，線路上電流太大。電壓降低過多，造成電動機啟動困難引起線路故

障或使開關設備跳閘。

（5）啟動時，若電動機的旋轉方向反了，應立即切斷電源，將三相電源線

中的任意兩相互換一下位置，即可改變電動機轉向。

（三）電動機運行中的監視

電動機在運行時，值班工作人員可以通過儀表和感覺器官監視其運行情況，以便及

早發現問題，減少或避免故障的發生。

1．監視電動機的溫度

電動機正常運行時會發熱，使電動機溫度升高，但不應超出允許的限度。如果電動

機負載過大，使用環境溫度過高，通風不暢或運行中發生故障，就會使其溫度超出允許

限度，導致繞組過熱燒毀，因此電動機溫度的高低是反映電動機運行的主要標志，在運

行中經常檢查。判斷電動機是否過熱，可以用以下方法：

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（1）憑手的感覺：如果以手接觸外殼，沒有燙手的感覺，說明電動機溫度正常；

如果手放上去燙得馬上縮回來，說明電動機已經過熱。

（2）在電動機外殼上滴2~3滴水，如果只冒熱氣沒有聲音，則說明電動機沒有

過熱，如果水滴急劇汽化同時伴有"咝咝"聲，說明電動機已經過熱。

（3）判別電動機是否過熱的準確方法還是用溫度計測量。

發現電動機過熱應該立即停車檢查，等查明原因，排除故障后再行使用。

2．監視電動機的電流

一般容量較大的電動機應裝設電流表，隨時對其電流進行監視。若電流大小或三相

電流不平衡超過了允許值。應立即停車檢查。容量較小的電動機一般不裝電流表，但也

經常用鉗形表測量。

3．監視電動機的電壓

電動機的電源上最好裝設一只電壓表和轉換開關，以便對其三相電源、壓進行監視。電

動機的電源電壓過高、過低或三相電壓不平衡，特別是三相電源缺相，都會帶來不良后

果。如發現這種情況應立即停車，待查明原因，排除故障后再使用。

4．注意電動機的振動、響聲和氣味

電動機正常運行時，應平穩、輕快、無異常氣味和響聲。若發生劇烈振動，噪音和

焦臭氣味，應停車進行檢查修理。

5．注意傳動裝置的檢查

電動機運行時要隨時注意查看皮帶輪或聯軸器有無松動，傳動皮帶是否有過緊、過

松的現象等，如果有，應停車上緊或進行調整。

6．注意軸承的工作情況

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電動機運行中應注意軸承聲響和發熱情況。若軸承聲音不正常或過熱，應檢查潤滑

情況是否良好和有無磨損。

7．注意交流電動機的滑環或直流電動機的換向器火花

電動機運行中，電刷與換向器或滑環之間難免出現火花。如果所發生的火花大于某

一規定限度，尤其是出現放電性的紅色電弧火花時，將產生破壞作用，必須及時加以糾

正。

（四）電動機的定期檢查和保養

為了保證電動機正常工作，除了按操作規程正確使用，運行過程中注意監視和

維護外還應進行定期檢查和保養。間隔時間可根據電動機的類型、使用環境決定。主要

檢查和保養項目如下：

（1）及時清除電動機機座外部的灰塵、油泥，如使用環境灰塵較多，最好每

天清掃一次。

（2）經常檢查接線板螺絲是否松動或燒傷。

（3）定期測量電動機的絕緣電阻，若使用環境比較潮濕更應經常測量。

（4）定期用煤油清洗軸承并更換新油（一般半年更換一次），換油時不應上

滿，一般占油腔的1/2~1/3，否則，容易發熱或甩出，油要從一面加人，可以把沒有

清洗干凈的雜質，從另一面擠出來。

（5）定期檢查啟動設備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。

（6）絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以保持

電動機繞組的干燥是非常重要的。電動機工作環境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素的

存在，都會破壞電動機的絕緣。最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機

殼等不應帶電的金屬部分相碰，發生這種故障，不僅影響電動機正常工作。還會危及人

身安全。所以電動機在使用中，應經常檢查絕緣電阻，還要注意查看電動機機殼接地是

否可靠。

（7）除了按上述幾項內容對電動機定期維護外，運行一年后要大修一次。大

修的目的在于，對電動機進行一次徹底、全面的檢查、維護，增補電動機缺少、磨損的

元件，徹底清除電動機內外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查其磨損情況。

四：結論

電動機在我國的經濟建設中擔當著重要的角色，隨著我國加入WTO后，我國

電動機行業所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰日益加劇。從節約能源，保護環境

出發，高效率電動機是目前國際發展的趨勢。這樣看來，推廣中國的高效率電動機是非

常有必要的。但是在日常使用過程中如何去維護好，其影響可見一斑。本文著重從電動

機的技術發展及現狀、工作原理、運行維護進行了初略的探討和分析，希望能給正在或

即將從事電動機工作的人士一些幫助。

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參考文獻

[1]李建勇．機電一體化技術[M]．北京：科學出版社，2004；

[2]李運華．機電控制[M]．北京航空航天大學出版社，2003；

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[5]章浩，張西良，周士沖．機電一體化技術的發展與應用[J]．農機化研究，2006；

[6]梁俊彥，李玉翔．機電一體化技術的發展及應用[J]．科技資訊，2007

修改意見：

1.封面這樣設計打印（你的論文還沒有一個標題呢）：

寧夏廣播電視大學開放教育機械制造及自動化專業專科

綜合實踐（機電）論文

標題

姓名吳占忠

學號56