机电一体化专业在社会各行业中的应用

第一篇：机电一体化专业在社会各行业中的应用

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。作为机电系的一名学生将来工作学习都会以机电为主所以必须掌握好各 种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机的认识。

关键词

机电一体化 技术 应用

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 其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化

1.数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础如不断发展的数控机床和机器人而 计算机网络的迅速崛起为数字化设计与制造铺平了道路如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友 好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。

2.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。3.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。由于利益冲突近期很难制定国际或国内这方面的标准但可以 通过组建一些大企业逐渐形成。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。

4.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、教育义举人么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 网技术是家用电器网络化已成大势利用家庭网络(home net)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(computer integrated appliance system, CIAS)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朝着网络化方向发展。

5.人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和 人性显得愈来愈重要机电一体化产品除了完善的性能外还要求在色彩、造型等方面与环 境相协调使用这些产品对人来说还是一种艺术享受如家用机器人的最高境界就是人机

一体化。

6.微型化

微

型化是精细加工技术发展的必然也是提高效率的需要。微机电系统

(Micro Electronic Mechanical Systems简称MEMS)是指可批量制作的集微型

机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路直至接口、通信和电源等于一体的微型器

件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针1988年美国加州大学 Berkeley分校研制出第一个微电机以来国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面 取得了很大进展开发出各种MEMS器件和系统如各种微型传感器压力传感器、微加速

度计、微触觉传感器各种微构件微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微 泵、微弹簧以及微机器人等。

7.集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合又 包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量 生产的自动化与高效率应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次使系 统功能分散并使各部分协调而又安全地运转然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系 起来使其性能最优、功能最强。8.带源化

是指机电一体化产品自身带有能源如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在 许多场合无法使用电能因而对于运动的机电一体化产品自带动力源具有独特的好处。带 源化是机电一体化产品的发展方向之一。

9.绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化在物质丰富的同时也带来资源减少、生 态环境恶化的后果。所以人们呼唤保护环境回归自然实现可持续发展绿色产品概念 在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用 的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求机电一体化产品的 绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境产品寿命结束时产品可分解和再生利用。

机电一体化产品的发展趋势

1.机电一体化技术的发展趋势

以微电子技术、软件技术、计算机技术及通信技术为核心而引发的数字化、网络化、综 合化、个性化信息技术革命不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的发展而 且也深刻影响着机电一体化的发展趋势。专家预测机电一体化技术将向以下几个方向发展

1光机电一体化方向

一般机电一体化系统是由传感系统、能源下转第80页上接第81页动力系统、信息处理系统、机械结构等部件组成。引进光学技术利用光学技术的先天特点就能有效 地改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统。

2柔性化方向

未来机电一体化产品控制和执行系统有足够的“冗余度”有较强的“柔性”能较好地 应付突发事件被设计成“自律分配系统”。在这系统中各子系统是相互独立工作的子系

统为总系统服务同时具有本身的“自律性”可根据不同环境条件做出不同反应。其特点是

子系统可产生本身的信息并附加所给信息在总的前提下具有“行动”是可以改变的。这样

既明显地增加了系统的能力柔性又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

3智能化方向

今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显智能化水平越来越高。这主 要得益于模糊技术与信息技术尤其是软件及芯片技术的发展。

机电一体化技术在钢铁企业中应用

在钢铁企业中机电一体化系统是以微处理机为核心把微机、工控机、数据通讯、显 示装置、仪表等技术有机的结合起来采用组装合并方式为实现工程大系统的综合一体化 创造有力条件增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用 于以下几个方面

1.智能化控制技术(IC)

由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点传统的控制技术遇到了难以克服的 困难因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神 经网络等智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊 断等各个方面如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢 综合调度系统、冷连轧等。

2.分布式控制系统(DCS)

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控

制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集 中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统 计管理功能成为一种测、控、管一体化的综合系统。CS具有特点控制功能多样化、操 作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。CS是监视集中控制分散故障影 响面小而且系统具有连锁保护功能采用了系统故障人工手动控制操作措施使系统可靠 性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比其功能更强具有更高的安全性是当前大 型机电一体化系统的主要潮流。3.计算机集成制造系统(CIMS)

钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体用以实现从原 料进厂生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本 实现了过程自动化但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的

统一管理难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产 质优价廉及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存加速资金周转 实现生产、经营、管理整体优化关键就是加强管理获取必须的经济效益提高了企业的 竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。

结束语

综上所述, 经过20多年的发展机电一体化技术已经成为当今世界最热门、最重要的技术发展方向之一并影响到几乎全部的工业行业。我国从80年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视先后在国家科技攻关计划、863高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究并取得了一系列重大科技成果。1990年国家将用电子技术改造传统产业列为“八五”及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。

三年时光匆匆太匆匆。一切恍如昨日历历在目转眼间各走天涯。回首3年的点 点滴滴生活感慨万分万千思绪在心头。说不出道不尽心中多少欢乐与忧愁。我的指 导老师胡志满老师在大学三年里给了我莫大的帮助无论 是在学习上还是在生活里的过程中都教会了我许多许多。他不仅教授我专业知识更教会了我很多为人处世的道理在他的悉心指导下我也慢慢地理解了更多的专业知识。在我论文的整个写作过程中他从论文的选题、提纲的撰写、格式的要求、内容的修改甚至标点符号各个方面都给了详细的意见和修改使我能够按时按照学院要求顺利地完成整篇论文。我很庆幸在大学里遇上这样一位好老师感谢老师

第二篇：中专有哪些专业--机电一体化专业

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专业介绍

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去 的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个 久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结 果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计.就业方向

1.就业岗位群：机电一体化技术专业应用领域广泛。毕业生主要可从事数控设备的维护、调试、操作、制造、安装和营销等技术与管理工作，就业岗位群大。主要可适应的岗位与就业方向为：1)从事数控设备的安装、调试、生产运行、维护等方面的技术工作；

2)从事数控设备（数控车床、数控铣床、加工中心和其它数控设备）的编程、操作工作；

3)从事数控设备的技术改造、技术革新、电气维修、销售和售后服务等工作。

2.专业核心能力： a、掌握典型数控设备的维护能力； b、掌握典型数控设备的操作的能力。

3.本专业的核心课程有：液压与气动技术、机械制造工艺与工装、数控原理与系统、数控加工工艺与编程模块、数控机床机械结构、数控机床电气控制、数控机床故障诊断与维修模块、CAD/CAM应用技术、Solidworks以及电力拖动，电动机原理结构

培养目标

本专业培养具有机械、电子、液(气)压一体化技术基本理论，掌握机电一体化设备的操作、维护、调试和维修，掌握应用机电一体化设备加工的工艺设计和加工工艺的基本方法和基本技能的中级工程技术人才。

专业开设

电工技术、电子技术、机械设计基础、机械加工机床、机械加工工艺、互换性与找中专咨询电话：400-6869-113

找好中专 上猎学网：http://px.liexue.cn/course_941/15-15-0-0-1.html 测量技术、液压与气动技术、检测技术、数控技术、电气控制技术、机电传动控制、单片机原理与应用、可编程控制器及应用、机电一体化系统与设计等。

扩展介绍

机电一体化着重以电子硬件、电脑程式或软件，对机械进行控制，有别于以往机械工程专科较少触及电子方面。当中较为人熟悉的机电一体化成品为机器人，其技术 亦会应用到工业生产中所使用的机械臂及生产线自动化上。不单在工业生产上，在一般我们常接触的，如小至体内微血管手术机械臂，大至航天飞机、空间站都有应 该其技术。现时不少固有的产品亦开始加入自动化控制的元件，如汽车及铁路。

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第三篇：浅谈机电一体化在煤矿机械中的应用

浅谈机电一体化在煤矿机械中的应用

【摘要】 煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代,近来,随着国家对煤矿安全生产的重视,煤矿设备投入的不断增加,煤矿机械也处在一个更新换代的时期。

【关键词】 煤炭机械 机电一体化

煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机械的各种性能,如安全性、经济性、可靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维护等。目前以微机或微处理器为核心的电子(微电脑)控制装置(系统)在煤矿机械中的应用已很普及,电子控制技术已深入到煤矿机械的许多领域,如提升机和采煤机,提升机的PLC系统,采煤机的变频控制系统和PLC系统操作等,煤矿机械的在线状态监控与故障自诊、故障报警等。随着科学技术的不断发展,对煤矿机械的性能要求也在不断提高,电子(微机)控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛,结构将更加复杂、维护也将更加专业化。特别是,随着我国进口及国产煤矿机械数量的逐年增加,如何用好,管好这些价格昂贵的煤矿机械,使其发挥最大的效率,是煤矿机电部门所面临的一个重要的问题。为帮助煤矿机械使用人员、维修人员、管理人员对煤矿机械中的电气与电子控制装置的功能、类别及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就这些做一下介绍与浅述。煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而其复杂程度也随之提高,这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。

煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,使用寿命长;具有较好的经济性,即高的技术价格比和低的制造与使用成本;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。

为适应煤矿机械对性能的要求,仅仅依靠机械和液压技术的已显得力不从心。电子(微电脑)控制技术的发展就成了煤矿机械的必要选择。机电一体化是一项新兴的技术,将其引入到煤矿机械中,必将会给煤矿机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。

机电一体化又称机械电子工程学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从70年代中期开始在国外机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用,极大促进了煤矿机电产品的性能,使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。以微电脑或微处理器为核心的电子控制系统在国外机械上的应用已相当普及,在我国也是发展的方向,已成为机械高性能的体现。目前机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能:

1、在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控,出现故障能动报警并准确地指出故障的部位,从而改善操作员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC控制,可实现多种在线监控和故障自诊,还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。

2、节能降耗,提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等,使用变频起动、PLC

控制系统,节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。

3、自动化或半自动化程度的提高

煤矿机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产效率,并减少因操作者的经验不足,对作业精度的影响。例如,冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备,由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国MARCO公司合作生产的PM31型液压支架电液控制系统,就是微电脑控制,只要在支架操作控制器上输入程序,支架使会自动连续动作,也可实现远程控制和工作面无人操作。

4、其他应用

一些国外生产的输送机、采煤机、综掘机等采用了电子(微电脑)控制的自动变速器,能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比,从而改变功率,这不仅充分利用了电动机功率,大大提高了能耗经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度,提高了设备的安全性能,提高作业人员操作的安全性,目前我国在综合机械化采煤机上采用电子(微电脑)控制。可实现无人操作,使机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,也配备了无线遥控装置,可远程遥控也可微电脑编程控制。

电子(微电脑)系统的可靠性是煤矿机械非常重要的一项性能指标。由于煤矿机械一般井下作业,其直接受到潮气、煤尘、通风、石块、地质变化等的侵袭,此外还受到采煤振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子(微电脑)控制系统必须满足井下性能环境要求,能在井下环境温度下可靠、稳定地工作;抗压强度高、抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入;较好耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。

第四篇：浅谈机电一体化在煤矿机械中的应用

浅谈机电一体化在煤矿机械中的应用

摘要： 煤矿机械正处在一个向机电一体化方向发展的时代，近来，随着国家对煤矿安全生产的重视，煤矿设备投入的不断增加，煤矿机械也处在一个更新换代的时期。关键词：煤炭机械 机电一体化 应用

随着科学技术的不断发展，对煤矿机械的性能要求也在不断提高，电子（微电脑）控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂，维护也将更加专业化。为帮助煤矿机械使用人员、维修人员、管理人员对煤矿机械中的电气与电子控制装置的功能、类别及特性有一些初步的了解和掌握，下面我就这些做一下介绍与浅述。

煤矿生产中，煤矿机械的性能自动化程度及其性等可以说直接影响到生产，也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气与电子控制系统部分质量的好坏与性能的优劣又直接影响到机械的动力性、经济性、可靠性，从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子（微电脑）控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分，同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展，以及对煤矿机电产品性能要求不断提高，电子（微电脑）控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大，其功能将会越来越强，应用范围也将越来越广，而其复杂程度也随之提高，这样就对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求，对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。

为适应煤矿机械对性能的要求，仅仅依靠机械和液压技术已显得力不从心。电子（微电脑）控制技术的发展就成了煤矿机械的必要选择。机电一体化是一项新兴的技术，将其引入到煤矿机械中，必将会给煤矿机械带来了新的技术变革，使其各种性能有了质的飞跃。机电一体化又称机械电子工程学，是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从70年代中期开始在国外机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起，推动了机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在机械上的应用，极大促进了煤矿机电产品的性能，使煤矿机械进入了一个飞跃的发展时期。以微电脑或微处理器为核心的电子控制系统在国外机械上的应用已相当普及，在我国也是发展的方向，已成为机械高性能的体现。

目前机械的电子（微电脑）控制系统主要用以实现如下功能:

一、在线监控、自动报警及故障自诊

即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能自动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。如采煤机上变频器就采用PLC控制，可实现多种在线监控和故障自诊，还有煤矿用各种电器设备也越来越智能化。

第五篇：机电一体化技术在工程机械中的应用

沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

机电一体化技术在工程机械中的应用

摘要

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。现代工程施工中,工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可以直接影响到施工工艺的好坏,而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。机电一体化技术是面向应用的跨学科技术，是机械、微电子、信息和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更日新月异。在工程机械中的应用越来越广泛。

关键词：机电一体化 技术 工程机械 应用 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

目录

前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

一、机电一体化概要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2（1）机电一体化的发展阶段„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3（2）工程机械核心技术——机电一体化 „„„„„„„„„„„„„„„ 4

二、现代工程机械技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5（1）工程机械系统的基本结构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、机械本体 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2、动力部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、测试传感部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.4、执行机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

5、驱动部分 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

6、控制及信息处理单元 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（2）工程机械的系统功能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1、电子监控、自动报警及故障自诊 „„„„„„„„„„„„„„„„

2、节能降耗,提高生产率 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3、柴油机的控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

4、提高作业精度 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

5、作业过程的自动化或半自动化 „„„„„„„„„„„„„„„„„

6、其他应用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

三、机电一体化在工程机械中的应用 „„„„„„„„„„„„„„„„（1）机电一体化和工程机械的关系 „„„„„„„„„„„„„„„„„（2）机电一体化对工程机械功能的改进 „„„„„„„„„„„„„„

四、结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

前言

机电一体化又称机械电子学,是一门跨学科的综合性高技术,是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从上世纪70 年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80 年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起,推动了工程机械制造技术的迅速发展,特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用,从根本上改变了工程机械的面貌,极大促进了产品性能的提高,使工程机械进入了一个全新的发展阶段。以微机或微处理器为核心的电子控制系统目前在国外工程机械上的应用已相当普及,并已成高性能工程机械不可缺少的组成部分。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向。

一、机电一体化概要（1）机电一体化的发展阶段

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。

20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后,刺激了机械产品与电子技术的结合。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更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期,机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

一体化技术和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,机电一体化进入了深入发展时期。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展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化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。

机电一体化产品和技术可分为机械、电子和软件三大部分。模块化技术是这三者的共同技术。模块化技术可以减少产品的开发和生产成本，提高不同产品间的零部件通用化程度，提高产品的可装配性、可维修性和可扩展性等。融合机械、电子和软件三大部分的机电一体化模块代表了未来产品的发展方向，具有高度自主性、良好的协调性和自组织性的特点。总之，模块化设计与制造是机电一体化系统的基本方法和发展趋势。随着微处理器性能价格比的迅速提高和微机械电子（MEMS）技术的飞速发展，各种机电一体化模块将越来越多地出现在市场上。利用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。

机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。早期的自动化技术主要是借助凸轮、机械机构等实现的,这一时期的自动化实际上是机械自动化;随着电子技术的发展,凸轮、机械机构逐渐被继电器、接触器、电磁开关等机构所取代,实现了电气自动化,机械机构大大简化,自动化水沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

平大为提高;机电一体化则是生产实践对自动化技术进一步发展的需要,也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物,是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量,电子系统处理的对象是信息和知识,则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能,而且还有处理信息和知识的能力。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,其发展历程可分为四个阶段:

1、数控机床的问世是机电一体化发展的开始。

2、微电子技术为机电一体化带来勃勃生机。

3、可编程序控制器的发展为机电一体化提供了坚强基础。

4、激光技术、模糊技术、信息技术使机电一体化跃上新台阶。（2）工程机械核心技术——机电一体化

1、机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。

2、计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。

3、系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。

4、自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

5、传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。

6、伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

二、现代工程机械技术

（1）工程机械系统的基本结构

1、机械本体

系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。

2、动力部分

按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出

3、测试传感部分 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

4、执行机构

根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。

5、驱动部分

在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性；另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标准化。

6、控制及信息处理单元

将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行（2）工程机械的系统功能

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代引入机电一体化技术,使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合,可以极大地提高了工程机械的各种性能,如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性,操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

核心的电子控制装置在现代工程机械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入到工程机械的许多领域,如摊铺机和平地机的自动找平,摊铺机的自动供料,挖掘机的电子功率优化,柴油机的电子调速,装载机、铲运机变速箱的自动控制,工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子控制装置在工程机械上的应用将更加广泛,结构将更加复杂。电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。

现代工程施工要求工程机械具有以下性能生产效率高且能量损失小,节约能源;自动化程度高,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全,使用寿命长;具有较好的经济性;高的技术价格比和低的制造与使用成本;操作简单、轻便、劳动强度低,驾驶员的工作条件好,具有运行状态监视、故障自诊及自动报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修作业时间。

目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能:

1、电子监控、自动报警及故障自诊

即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控,工作中一旦出现异常现象,能自动报警并准确地指出故障的部位,从而改善驾驶员的工作条件,提高机器的工作效率,简化设备维护检查工作,降低使用维修费用,缩短停机维修时间,延长设备的使用寿命。

2、节能降耗,提高生产率 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

传统工程机械的能量利用率较低,例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30 %左右,如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本小松公司挖掘机采用新型节能控制器,具有良好的节能效果,燃料可节省23 %;日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统,通过对发动机和泵的综合控制,使功率的利用率可达98 % ,同时生产率也大大提高。

3、柴油机的控制

采用电子调速器,电子油门控制装置,自动停机装置,自动升温控制装置等。

4、提高作业精度

为保证成品料的作业精度,现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统,并使称量过程实现了自动化。自动找平系统的应用,使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高。采有超声波技术的自动供料系统,使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节,进一步提高了摊铺质量。推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子控制,不仅提高了作业精度和作业效率,而且也减轻了操作人员的劳动强度。

5、作业过程的自动化或半自动化

工程机械实现自动化或半自动化控制,可以减轻操作者的劳动强度,提高生产率,并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响,例如,日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统,操作者在控制板上设定好铲沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

斗运动轨迹的形状后,微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号,自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动,实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘,使挖掘作业实现了自动化。

6、其他应用

一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比,这不仅充分利用了发动机的功率,提高了燃油经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强度。为有效地防止翻车和断臂事故,提高作业的安全性,现代起重机上广泛地采用了电子控制的力矩限制器。为实现无人驾驶,使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业,某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。

电子系统的可靠性是现代工程机械非常重要的一项性能指标。由于工程机械一般露天作业,其直接受到烈日暴晒、雨雾、强风、尘埃等的侵袭,此外还受到强烈的振动和冲击以及各种电、磁等的干扰,工作环境非常恶劣,因此电子控制系统应满足:能在-40～80 ℃的环境温度下可靠、稳定地工作;抗老化,具有较长的使用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,较好的耐冲击和抗振性能;较强的抗干扰能力,系统能在各种干扰下可靠地工作。

三、机电一体化在工程机械中的应用（1）机电一体化和工程机械的关系

现代工程机械正处在一个机电一体化的发展时代。引入机电一体化沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

技术，使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合, 可以极大地提高了工程机械的各种性能，如动力性、燃油经济性、可靠性、安全性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命等。目前以微机或微处理器为核心的电子控制装置(系统)在现代工程机械中的应用已相当普及，电子控制技术已深入到工程机械的许多领域, 如摊铺机和平地机的自动找平，摊铺机的自动供料，拌利设备称重计量过程的自动控制,挖掘机的电子功率优化，柴油机的电子调速，装载机、铲运机变速箱的自动控制，工程机械的状态监控与故障自诊等。随着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高，电子（微机）控制装置在工程机械上的应用将更加广泛，结构将更加复杂。（2）机电一体化对工程机械功能的改进

在工程机械上运用传感器技术是当前机电一体化技术最主要的技术手段和特征，传感器技术是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；其水平越高，系统的自动化程度就越高。在一套完整的机电一体化系统中，如果不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成易于传送和处理的信号，我们所需要的用于系统控制的信息就无法获得，进而使整个系统就无法正常有效的工作。

我国传感器的研究主要集中在专业研究所和大学，始于20世纪80年代，与国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在： 沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

1、先进的计算、模拟和设计方法；

2、先进的微机械加工技术与设备；

3、先进的封装技术与设备；

4、可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备以提高整体水平。

传感器技术今后的发展方向可有几方面：

1、加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各种学科，各种新技术的互相渗透和综合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先进传感器。

2、向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。

3、向微型化发展：通过发展新的材料及加工技术实现传感器微型化将是近十年研究的热点。

4、向微功耗及无源化发展：传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。

5、向智能化数字化发展：随着现代化的发展，传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0-10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。沈阳航空工业学院成人教育学院 毕设用纸

四、结束语

机电一体化的出现不是随机出现的，而是一个时代的产物，文中叙述的这些发展方向是科技发展到一定阶段的必然要求，更是一个必然结果。目前，因为科学技术的限制，其与一些相关技术的互融程度还是不是太明显，但是随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势必将越来越明显，因为它既是多项科学技术发展的结晶，又极大地推动了不同学科的交叉与渗透，其发展前景也将越来越光明，这必然会给世界带来更大的技术力量。随着科技的发展和电子技术的成熟和广泛应用,机电一体化产品在国民经济建设、企业的技术改造和电子产品的更新换代方面发挥着越来越重要的作用。机电一体化是许多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，机电一体化的发展不是孤立的，与机电一体化相关的技术还有很多，并随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展与应用也将更加广阔。

参考文献

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