第一篇：機(jī)電一體化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用

中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司

【摘 要】近年來，機(jī)電一體化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用問題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用問題，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分別從多個(gè)角度與方面，就礦山機(jī)電一體化的創(chuàng)新問題展開了研究，闡述了個(gè)人對此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識，望有助于相關(guān)工作的實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；礦山機(jī)電設(shè)備；應(yīng)用

前言

作為礦山機(jī)電設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的一項(xiàng)重要方面，對機(jī)電一體化技術(shù)的探討占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。該項(xiàng)課題的研究，將會更好地提升對機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化礦山機(jī)電設(shè)備的最終整體效果。

一、機(jī)電一體化技術(shù)概述

先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)是有機(jī)整合了控制功能、主功能與動力功能，并在此基礎(chǔ)上，引進(jìn)微電子技術(shù)、智能軟件技術(shù)，相互結(jié)合，相互滲透，而并非集中技術(shù)的簡單相加。機(jī)電一體化技術(shù)是使信息、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、微電子等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合成最佳匹配系統(tǒng)。將先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于煤礦機(jī)械中，將在很大程度上提高煤礦開采的安全生產(chǎn)，降低勞動強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。

先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)可以分為3個(gè)階段：第一階段是20世紀(jì)60年代以前的發(fā)展時(shí)期，在這一發(fā)展階段，由于軍事原因在很大程度上促進(jìn)了電子技術(shù)與機(jī)械系統(tǒng)的相結(jié)合，機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)研制總體上處于自發(fā)水平，然而，當(dāng)時(shí)的電子技術(shù)水平的局限，機(jī)電一體化技術(shù)的研發(fā)產(chǎn)品不能廣泛推廣，無法深入發(fā)展；第二階段是從20世紀(jì)70年代開始的，這一發(fā)展階段中，計(jì)算機(jī)、通信、控制技術(shù)的飛速發(fā)展，為機(jī)電一體化產(chǎn)品的研制提供了外部技術(shù)基礎(chǔ)。其中微型計(jì)算機(jī)、大規(guī)模集成電路的研發(fā)，為機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展提供了物質(zhì)條件。上世紀(jì)90年代開始，智能化是機(jī)電一體化技術(shù)的主要發(fā)展方向。這一階段是其第三發(fā)展時(shí)期。微細(xì)加工技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等滲透到了機(jī)電一體化技術(shù)中，出現(xiàn)了一些新的機(jī)電一體化技術(shù)分支。

二、機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用

（一）煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

煤?V安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是一項(xiàng)最能夠表現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)，在我國的發(fā)展相對較晚。我國自上世紀(jì)80年代研究國外的先進(jìn)煤礦監(jiān)控技術(shù)，通過消化吸收，自行研制出煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)了我國監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。例如煤炭科學(xué)總院研制開發(fā)的KJ95、KJ90系統(tǒng)，就對監(jiān)控系統(tǒng)智能水平進(jìn)一步提升。安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在礦生產(chǎn)中，經(jīng)長期實(shí)踐，在采煤安全方面發(fā)揮了重要作用。

（二）機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)方面的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于采煤機(jī)的典例就是成功研制出了電牽引采煤機(jī)。與傳統(tǒng)液壓牽引采煤機(jī)不同，電牽引采煤機(jī)具有更強(qiáng)的牽引力，采煤機(jī)下滑時(shí)，能夠進(jìn)行發(fā)電制動，有效節(jié)約了能源，可以在大傾角煤層進(jìn)行牽引，可靠性好、效率高、動態(tài)特性良好、磨損小、維修量小。而且電牽引采煤機(jī)的傳動結(jié)構(gòu)十分簡單，具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率。

（三）在帶式輸送機(jī)方面的應(yīng)用

我國重點(diǎn)實(shí)施煤礦生產(chǎn)項(xiàng)目，促進(jìn)了在帶式輸送機(jī)方面廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，使得大功率、長距離的井下帶式輸送機(jī)產(chǎn)品、技術(shù)進(jìn)步、發(fā)展迅速。目前我國自行研制開發(fā)的帶式輸送機(jī)有很多種類，在研發(fā)核心技術(shù)產(chǎn)品基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了PLC為核心的多種制動、軟啟動裝置和可編程控制設(shè)備等。通過利用調(diào)速型液力耦合器、行星齒輪減速器等，確保驅(qū)動系統(tǒng)可以更有效開展工作。

（四）機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)方面的應(yīng)用

煤礦機(jī)械的一體化技術(shù)應(yīng)用的最高水平典例就是交直流全數(shù)字化提升機(jī)。有機(jī)結(jié)合滾筒、驅(qū)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在內(nèi)裝式提升機(jī)上，充分整合機(jī)械、通信、電力電子及自動控制等先進(jìn)技術(shù)。全數(shù)字化提升機(jī)應(yīng)用總線方式，極大的實(shí)現(xiàn)了電器安裝的簡化，效果高度可靠，而且硬件配置簡單，相互間的兼容功能很好。我國研制開發(fā)的全數(shù)字化提升機(jī)，應(yīng)用雙處理器組成核心系統(tǒng)部分，性能可靠、先進(jìn)，具有較高的準(zhǔn)確性。

（五）在支護(hù)設(shè)備中的應(yīng)用

液壓支架是煤礦采煤工作中應(yīng)用的支護(hù)設(shè)備，目前正向電液控制方向發(fā)展，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合液壓控制，形成定壓雙向鄰架，能夠降低并減去對頂板、支架產(chǎn)生的沖擊荷載。應(yīng)用在煤礦開采工作中的電液控制支架，不但能實(shí)現(xiàn)1架/3s的最快速度，還可檢測支架的工作狀態(tài)。乳化液泵是提供液壓支護(hù)設(shè)備高壓液體的裝置，因此必須具備大流量供液能力及高壓，還應(yīng)結(jié)合用液量進(jìn)行自行調(diào)控。我國研制開發(fā)的智能型乳化液泵站系統(tǒng)包括智能型乳化液泵站供液、自動配液系統(tǒng)兩部分，可實(shí)現(xiàn)油箱、油位高度的自行檢測，自主配液；還能進(jìn)行乳化液濃度的在線自動檢測、調(diào)節(jié)，一旦發(fā)現(xiàn)濃度不符合規(guī)定值，會發(fā)出聲光警報(bào)；另外，具有定時(shí)反沖洗功能，控制、監(jiān)督實(shí)際用液量，遠(yuǎn)程傳輸功能良好。

三、礦山機(jī)電一體化的創(chuàng)新

（一）創(chuàng)新產(chǎn)品造型

客戶在選購產(chǎn)品時(shí)，首先關(guān)注的是產(chǎn)品外在形象，對產(chǎn)品造型加以創(chuàng)新，使其外觀得以優(yōu)化的同時(shí)而不影響其功能的正常發(fā)揮，這是產(chǎn)品造型創(chuàng)新的基本要求。要?jiǎng)?chuàng)造出新穎的產(chǎn)品造型，可以優(yōu)先選擇計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的方法，不僅設(shè)計(jì)成果可視，還能提高造型創(chuàng)新的效率。

（二）創(chuàng)新產(chǎn)品功能

利用機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品，功能創(chuàng)新主要側(cè)重于兩方面，一方面是對已有的產(chǎn)品進(jìn)行功能創(chuàng)新和完善，這是對產(chǎn)品已有功能的擴(kuò)充和延展，風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)?shù)?，甚至可以忽略，不需要投入過多的資金與技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的改造和完善；另一方面是從礦山開采的生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，根據(jù)需要進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)，使其功能能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，這一層面就需要企業(yè)投入相當(dāng)一部分資金與技術(shù)，換個(gè)角度分析，也是企業(yè)創(chuàng)新能力和研發(fā)技術(shù)的較量，成功開發(fā)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的新型機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，是企業(yè)快速、高效運(yùn)轉(zhuǎn)的強(qiáng)有力保障。

（三）創(chuàng)新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品創(chuàng)新的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容就是結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。機(jī)電一體化產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，通常體現(xiàn)在物理機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動方式、動力裝置以及周邊設(shè)備的搭接形式等方面的創(chuàng)新。

（四）創(chuàng)新產(chǎn)品材料

產(chǎn)品材料方面的創(chuàng)新大體分為：一是研發(fā)用于產(chǎn)品制造的新型材料，如納米材料、高分子聚合材料等；二是選用剛度強(qiáng)、重量和體積都偏小，并且具有抗震性、耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)良性能的材料。

（五）創(chuàng)新控制和傳感

一方面，機(jī)電產(chǎn)品性能直接影響著控制系統(tǒng)，如對執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移、速度及加速度的控制；另一方面，傳感技術(shù)和傳感儀器也是機(jī)電一體化的重要內(nèi)容，對傳感器的檢測技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，研發(fā)性能更加優(yōu)良的傳感器，甚至是供礦山開采的專用型傳感器，都是企業(yè)自主創(chuàng)新的制勝法寶。當(dāng)前，機(jī)電產(chǎn)品智能化尚處于低級階段，加快微處理器的研發(fā)進(jìn)度，使機(jī)電產(chǎn)品在模糊控制以及網(wǎng)絡(luò)控制等方面得到大幅度提升是機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)面臨的重要課題。

四、結(jié)束語

綜上所述，加強(qiáng)對機(jī)電一體化技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備應(yīng)用的研究分析，對于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：機(jī)電一體化技術(shù)及應(yīng)用.doc

第1章緒論

第一節(jié)機(jī)電一體化的定義

1、機(jī)電一體化是機(jī)電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品的統(tǒng)稱，并把柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等先進(jìn)制造技術(shù)的生產(chǎn)線和制造過程也包括在內(nèi)，發(fā)展了機(jī)電一體化的含義。

2、機(jī)電一體化包括六大共性關(guān)鍵技術(shù)：精密機(jī)械技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)。

3、名詞解釋：機(jī)電一體化產(chǎn)品

在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上應(yīng)用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生出來的新一代的機(jī)電產(chǎn)品。

第二節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素及相應(yīng)功能

1.機(jī)械本體機(jī)械本體包括機(jī)械傳動裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置。其主要功能是使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系安置在一定的位置上，并保持特定的關(guān)系。

2.動力部分功能是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。機(jī)電一體化的顯著特征之一，是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。

3.傳感檢測部分 功能是對系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，并裝換成可識別信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。其功能通常由專門的傳感器和儀器儀表完成。

4.執(zhí)行部分功能是根據(jù)控制和指令完成所要求的動作。執(zhí)行部分是運(yùn)動部件，一般采用機(jī)械、電磁、電液等機(jī)構(gòu)。它將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

5.驅(qū)動部分功能是在控制信息作用下，驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動作和功能。

6.控制與信息處理部分功能是將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號，通過輸出接口送往執(zhí)行部分，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的性能?？刂婆c信息處理單元一般由計(jì)算機(jī)、可編程控制器（PLC）、數(shù)控裝置以及邏輯電路A/D與的、D/A轉(zhuǎn)換、I/O接口和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等組成。

7.接口一是交換；二是放大；三是傳遞。機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及工作原理

第三節(jié)機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)（六大方面）

1．機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)

2．傳感檢測技術(shù)：是機(jī)電一體化系統(tǒng)的感覺器官

3．信息處理技術(shù)：包括信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策。機(jī)電一體化主要采用工業(yè)

4．自動控制5.伺服傳動技術(shù)6.系統(tǒng)總體技術(shù)

第2章機(jī)械傳動與支承技術(shù)機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本要素，主要用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、支承部件。

第一節(jié)機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立

1．機(jī)械移動系統(tǒng)

機(jī)械移動系統(tǒng)的基本元件是質(zhì)量、阻尼器和彈簧。

第二節(jié)機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性、影響機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳動鏈的動力學(xué)性能的因素：（1）負(fù)載的變化（2）傳動鏈慣性（3）傳動鏈固有頻率（4）間隙、摩擦、潤滑和溫升

2．機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性（公式—選擇）P22-23

(1)阻尼線性阻尼下的振動為實(shí)模態(tài)，非線性阻尼下的振動為復(fù)模態(tài)阻尼比§= C/2√mkc:粘性阻尼系數(shù)m—系統(tǒng)的質(zhì)量 k—系統(tǒng)的剛度（2）剛度對于伺服系統(tǒng)的失動

量來說，系統(tǒng)的剛度越大，失動量越小。對于伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性來說，剛度對開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，而對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）諧振頻率（4）間隙（1）齒輪傳動的齒側(cè)間隙的消除 1)剛性消隙法2）柔性消隙法 3）絲杠螺母間隙的調(diào)整墊片式調(diào)隙機(jī)構(gòu)、螺紋式調(diào)隙機(jī)構(gòu)、齒差式調(diào)隙機(jī)構(gòu)

第三節(jié)機(jī)械傳動裝置齒輪傳動使用最多的原因是：瞬時(shí)傳動比為常數(shù)、傳動精確、強(qiáng)度大、能承受重載、結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦力小、效率高。

諧波齒輪減速器原理若將鋼輪固定，外裝柔性軸承4的波發(fā)生器凸輪3裝入柔輪2中，是原形為圓環(huán)形的柔輪產(chǎn)生彈性變形，柔輪兩端的齒與鋼輪的齒完全脫開，長袖與短袖間的齒測逐漸齒入齒出。與一般齒輪傳動相比有下列特點(diǎn)(1)傳動比大單級50~500多級可達(dá)3000以上（2）承載能力大（3）傳動精度高（4）齒側(cè)間隙小（5）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕

第四節(jié)回轉(zhuǎn)運(yùn)動支承主要由滾動軸承、動壓軸承、靜壓軸承、磁軸承等承擔(dān)。直線運(yùn)動軸承主要是指直線運(yùn)動導(dǎo)軌副起作用是保證各零件之間的相對位置和相對運(yùn)動精度。機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的直線運(yùn)動支承有滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌液體和氣體靜壓導(dǎo)軌

第三章檢測技術(shù)

第一節(jié) 傳感器的性能（1）靜態(tài)特性指標(biāo)：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性。（2）動態(tài)特性傳感器的使用原則1）足夠容量2）與測量或控制系統(tǒng)的匹配性好，裝換靈敏度高3）精度適當(dāng)且穩(wěn)定性高4）反應(yīng)速度快，工作可靠性好5）適用性和適應(yīng)性強(qiáng)6）使用經(jīng)濟(jì)

第二節(jié)光柵 由標(biāo)尺光柵和指標(biāo)光柵組成。是位移監(jiān)測器，特點(diǎn)精確高、響應(yīng)速度快、和量程范圍大。P=0.001mm把摩爾條紋調(diào)大10mm則放大倍數(shù)相當(dāng)于1000倍

感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁傳感器原理制造的高精度檢測元件，直線式和圓盤式。分別檢測位移和轉(zhuǎn)角。

第三節(jié)光電式速度傳感器是由裝在被測軸上的帶縫隙圓盤、光電器件、和指示縫隙盤組成。

第四節(jié)接觸式位置傳感器1）由微動開關(guān)制成的位置傳感器2）二維矩陣是配置的位置傳感器。接近式位置傳感器按其工作原理主要分電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。

第五節(jié) 測量放大器需要電路具有橫高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。程控增益放大器經(jīng)過處理的模擬型號，在送入計(jì)算機(jī)處理前，必須進(jìn)行量化，及進(jìn)行模擬數(shù)字變換，變換后的數(shù)字信號才能為計(jì)算機(jī)接受處理。在計(jì)算機(jī)自動測控系統(tǒng)中往往不希望、有時(shí)也不能利用手動辦法來實(shí)現(xiàn)增益而希望利用計(jì)算機(jī)采用軟件控制來實(shí)現(xiàn)增益的自動變化。隔離放大器在有強(qiáng)電或電磁干擾的環(huán)境中為了防止電網(wǎng)電壓等對測量回路的損壞，其信號輸入通道采用隔離技術(shù)。能完成這種任務(wù)、具有這種功能的放大器。

第七節(jié)用軟件線性化處理的方法有：計(jì)算法、查表法、插值法。

第四章伺服傳動技術(shù)伺服的意思是伺候服侍，就是在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動元件，是機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動部件按照指令要求進(jìn)行運(yùn)動。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：控制器、功率放大器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、和檢測裝置。通常伺服電動機(jī)應(yīng)符合以下基本要求：具有寬廣而和平的調(diào)速范圍、具有較硬的機(jī)械特性和良好的調(diào)節(jié)特性、具有快速響應(yīng)特性、空載使動電壓小。步進(jìn)電動機(jī)是一種將脈沖信號裝換成位移角的執(zhí)行元件。對這種電動機(jī)施加一個(gè)脈沖后，其轉(zhuǎn)軸就裝過一個(gè)角度，稱第一步。脈沖數(shù)增加位移角隨之增加，脈沖頻率高裝速快，相序改變，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。

第二節(jié)直流伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：相敏放大器、位置調(diào)節(jié)器、速度放大器、pwm功率放大器、伺服電動機(jī)、減速器、位置檢測

脈寬調(diào)制型pwm功率放大器基本原理：利用開關(guān)功率器件作用，將直流電壓換成一定頻率的方波電壓，通過方波脈沖寬度調(diào)制，改變輸出電壓的平均值。

Pwm控制電路脈沖調(diào)制器、邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)、晶體管基極驅(qū)動器。

第三節(jié)異步電動機(jī)變頻調(diào)速器 6個(gè)功率開關(guān)、12個(gè)晶體管。

Spwm變頻調(diào)速系統(tǒng)：絕對值運(yùn)算器、函數(shù)發(fā)生器、邏輯控制器。

環(huán)節(jié)分配器：三相三拍、三相六拍、雙三拍

電液伺服系統(tǒng)是由電信號處理部分和液壓的功率輸出部分組成的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的輸入是電信號。電液位置伺服控制系統(tǒng)常用于機(jī)床工作臺的位置控制、機(jī)械手的定位、穩(wěn)定平臺水平位置控制等。電液速度伺服控制系統(tǒng)：若系統(tǒng)的輸出量為速度，將此速度反饋到輸入端，并與輸入量比較，就可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的速度控制。

第五章計(jì)算機(jī)控制技

1.直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）

這類系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和處理結(jié)果直接輸出作用于被控制對象，故稱為直接數(shù)字控制系統(tǒng) 2分布控制系統(tǒng)式

分布式綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù) 通信技術(shù)和控制技術(shù)，采用多層分級結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，從下而上的分為控制級，控制管理級和經(jīng)營管理級

3傳送的方式

無條件傳送 查詢式傳送 中斷式傳送D/A轉(zhuǎn)換器是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換位模擬量的電路DAC0883主要是有兩個(gè)8位寄存器和一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器組成的。使用兩個(gè)寄存器的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行兩次緩沖操作，使該器件的應(yīng)用有更大的靈活性。A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)值量的器件。實(shí)現(xiàn)的方法a逼近法b雙積分法。7 STD總線的技術(shù)特點(diǎn)a小板結(jié)構(gòu)b嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化c面向I/O設(shè)計(jì)d高可靠性STD總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

a Z80系列STD總線工業(yè)是最早開發(fā)的一種機(jī)型，特點(diǎn)可靠性高 價(jià)格便宜 普及面 等優(yōu)點(diǎn)，目前占有很大市場

b 單片機(jī)系列本身就是工業(yè)控制機(jī)，集成密度較高，作為控制應(yīng)用其功能比較齊全，可靠性和抗干擾能力強(qiáng)數(shù)值PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)

PID能夠較好的兼顧動態(tài)控制系能和穩(wěn)態(tài)控制系能

第六章簡單的機(jī)電一體化

1全自動洗衣機(jī)

工作時(shí)單面片機(jī)通過檢測待洗衣物的渾濁度 布質(zhì) 布量和水溫等作為模糊推理的輸入條件。

第七章工業(yè)機(jī)器人

1.工業(yè)機(jī)器人的組成 操作機(jī) 驅(qū)動系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 人工智能系統(tǒng)

2.工業(yè)機(jī)器人的分類 a按操作機(jī)坐標(biāo)形式分為 直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人 圓柱型 球坐 多

關(guān)節(jié)型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人b按控制方式分類 點(diǎn)位控制 連續(xù)軌道控制c 按驅(qū)動方式分類 氣動式 液壓式 電動式

3.手腕是由彎曲式關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動式關(guān)節(jié)組成。兩自由度腕關(guān)節(jié)來說有RR和BR兩個(gè)結(jié)構(gòu)，對于三個(gè)自由度 BBR BRR RBR RRR RBB五種表示p表示俯仰Y表示擺動R表轉(zhuǎn)動

4.手部很據(jù)其結(jié)構(gòu)和用途不同可以分為機(jī)械夾持器 專用工具和萬能手三類

5.機(jī)械夾持器分為 回轉(zhuǎn)式 移動式 內(nèi)撐式

6.研究工業(yè)機(jī)器人的目的是建立工業(yè)機(jī)器人個(gè)運(yùn)動構(gòu)建與手部在空間位置之間的關(guān)系，建

立機(jī)器人的手臂運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型，為控制工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動提供分析的方法和手段，為仿真研究手臂的運(yùn)動特性和設(shè)計(jì)控制器實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能提供依據(jù)。

7.工業(yè)機(jī)器人的力學(xué)分析分為靜態(tài)力學(xué)分析和動態(tài)力學(xué)分析。靜態(tài)力學(xué)是研究操作機(jī)在靜

態(tài)條件下，手臂受力情況；動力學(xué)分析是研究操作機(jī)各主動關(guān)節(jié)驅(qū)動力與手臂的關(guān)系，從而得出工業(yè)機(jī)器人的動力學(xué)方程。

第八章柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

1．柔性制造系統(tǒng)的定義和適用范圍

FMS是指可變的 制動的化程度較高的制造系統(tǒng)，主要包括若干數(shù)控機(jī)床加工中心，用一套自動物料搬運(yùn)系統(tǒng)連接起來，由布級多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理與控制。

適用范圍：能解決單件 小批量生產(chǎn)的自動化問題，也能適應(yīng)大批量 多種產(chǎn)品的自動化問題，它把高柔性 高質(zhì)量 高效率結(jié)合起來，在當(dāng)前具有較強(qiáng)的生命力

2柔性制造系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)

組成：加工系統(tǒng) 物料系統(tǒng) 能量系統(tǒng) 信息系統(tǒng)。

第三篇：機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

摘要：現(xiàn)階段，隨著我國全面改革的深化，各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展都加快了步伐，機(jī)電一體化的技術(shù)層面也有了優(yōu)化，對生產(chǎn)領(lǐng)域起到了很大促進(jìn)作用。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了長時(shí)間積淀，發(fā)展至今已經(jīng)在應(yīng)用生產(chǎn)力層面得到了提高，對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了積極促進(jìn)作用。本文對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵字：機(jī)電一體化；技術(shù)；應(yīng)用 1機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

至今，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用主要在四個(gè)方面，分別是工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)和利用、數(shù)控機(jī)床應(yīng)用、分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生能夠在一定程度上代替人類，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，第一代機(jī)器人因?yàn)椴痪邆涓咧悄芑?，只能依?jù)簡單的程序執(zhí)行簡易的工作；第二代機(jī)器人可以依據(jù)內(nèi)部傳感器獲取、分析環(huán)境中的信息，做出具體的動作；第三代機(jī)器人可以在不同環(huán)境下工作。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用最成功的案例就屬數(shù)控機(jī)床，目前數(shù)控機(jī)床是一個(gè)機(jī)床是可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)任務(wù)的操控，讓提高工作效率在很大程度上得到提高。分布控制系統(tǒng)的安全和功能水平極高，隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)能夠在干生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)調(diào)度、處理等多種功能。

2機(jī)電一體化的應(yīng)用 2.1計(jì)算機(jī)的集成

計(jì)算機(jī)集成過程中的機(jī)電一體化，其意義主要是通過對各系統(tǒng)進(jìn)行整合的方式，達(dá)到將全局動態(tài)進(jìn)行綜合展示的目的，因此，可以說計(jì)算機(jī)的集成在一定程度上滿足了對產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和經(jīng)營等各個(gè)流程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的要求，為產(chǎn)品的開發(fā)提供了相應(yīng)的信息。隨著各企業(yè)對自身集成的程度進(jìn)行不斷提升，不同生產(chǎn)要素所具有的相關(guān)配置也得到了一定的優(yōu)化，這對于將生產(chǎn)要素的功效進(jìn)行最大化發(fā)揮具有非常重要的意義。

2.2數(shù)控機(jī)床

研究結(jié)果表明，機(jī)電一體化在對數(shù)控機(jī)床操控的精確度進(jìn)行提升過程中，起到了非常重要的作用，數(shù)控機(jī)床的模塊化結(jié)構(gòu)也正是依托于該技術(shù)而產(chǎn)生的，除此之外，數(shù)控機(jī)床所具有的智能化技術(shù)和軟件研制也無法離開機(jī)電一體化而獨(dú)自生存，上述研究成果的發(fā)表和應(yīng)用，不僅保證了數(shù)控機(jī)床功能性的有效提升，還在很大程度上為產(chǎn)品生產(chǎn)速度的提高提供了理論依據(jù)。

2.3工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人當(dāng)中可以細(xì)化成三個(gè)階段：①工業(yè)機(jī)器人能夠根據(jù)具體的規(guī)定要求對某一動作進(jìn)行重復(fù)性地操作，而且在適應(yīng)工作環(huán)境和對象變化方面能力偏弱；②工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)具備了傳感系統(tǒng)，可以及時(shí)獲取并處理與工作環(huán)境相關(guān)的狀況與信息。及時(shí)反饋，有效地控制動作。在此過程中，工業(yè)機(jī)器人也具備了低水平智能特征，可以達(dá)到實(shí)用化目標(biāo)；③工業(yè)機(jī)器人與時(shí)俱進(jìn)，呈現(xiàn)出智能化的發(fā)展趨勢，并且具備感知能力，而且形成了邏輯思維，可以判斷并決策，自身的環(huán)境適應(yīng)力與行動力已經(jīng)相對成熟。

2.4在汽車行業(yè)的應(yīng)用

2.4.1汽車的打火系統(tǒng)使用機(jī)電一體化技術(shù)

原來的汽車打火系統(tǒng)接收到的打火指令信號較弱，使用時(shí)間一長，打火會很困難，影響汽車的啟動，采用機(jī)電一體化技術(shù)通過數(shù)字模式增強(qiáng)打火信號，提升電路傳感能力，系統(tǒng)自動對空氣和燃料質(zhì)量之間進(jìn)行對比，減少它們的比例，使燃料的含量提升，打火容易很多，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的快速反應(yīng)。

2.4.2汽車的雷達(dá)系統(tǒng)使用了機(jī)電一體化技術(shù)

它的應(yīng)用不僅使人們的生活更加方便，而且減少了危險(xiǎn)因素。生活中，汽車在倒車、行駛、停車的時(shí)候，我們雖然也會減速對周圍的環(huán)境進(jìn)行觀察，防止發(fā)生意外，但總會有視覺死角，在這種情況下，汽車的雷達(dá)系統(tǒng)檢測到障礙物就會自動發(fā)出警報(bào)，給駕駛員已提醒，有效的避免了事故的發(fā)生。

2.4.3汽車的制動系統(tǒng)使用了機(jī)電一體化技術(shù)

之前，汽車的制動是靠車后輪安裝的制動系統(tǒng)來完成的，是為了及時(shí)停車，保證安全，但是，隨著汽車行駛速度的提升，原來的制動作用已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代汽車的需要，因此，運(yùn)用了機(jī)電一體化技術(shù)，能夠減輕汽車質(zhì)量，提升車速，使得車輛在行駛狀態(tài)下遇到緊急情況也能夠?qū)崿F(xiàn)快速平穩(wěn)的制動，汽車的安全性更強(qiáng)，制動效果更好，防止了交通事故的發(fā)生。

3機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢 3.1智能化

在21世紀(jì)機(jī)電一體化的主要研究就是智能化，智能化主要針對的是機(jī)器行為，是基于控制理論，綜合運(yùn)用人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)等一些新技術(shù)，讓機(jī)器能夠具有人的基礎(chǔ)能力，例如判斷推理、羅輯思維和自主決策的能力，通過不斷的研究，最終可以達(dá)到更高的控制要求。研究出來的機(jī)電一體化產(chǎn)品雖然不具備和人一樣的能力，然而微處理器具備高速度和高性能的特點(diǎn)，這使機(jī)電一體化的產(chǎn)品能夠具備低級智能或者人的部分智能完全可以在未來實(shí)現(xiàn)。

3.2微型化

微型化主要針對的是外形尺寸為毫米，元件尺寸為微米的機(jī)電裝置，從在該理論指導(dǎo)誕生的技術(shù)被廣泛投入使用至今，人們對微電裝置的追求始終沒有停止，這是因?yàn)樵擃愌b置具有小巧、靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，在軍事和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)ζ溥M(jìn)行合理運(yùn)用，可以取得事半功倍的效果。

3.3綠色化發(fā)展趨勢

新形勢下，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的速度不斷加快，一定程度上完善了人們物質(zhì)生活質(zhì)量，同時(shí)也提高了居住環(huán)境的要求。因而，環(huán)境問題也逐漸成為了人們所關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，希望可以減少對于自然生態(tài)環(huán)境的破壞。為此，在實(shí)際發(fā)展的過程中，生產(chǎn)產(chǎn)品的綠色發(fā)展逐漸成為社會目標(biāo)。其中，綠色機(jī)電一體化技術(shù)備受關(guān)注與認(rèn)可，能夠?qū)⒆陨淼膬r(jià)值充分發(fā)揮出來，對城市生態(tài)環(huán)境予以全面保護(hù)，進(jìn)一步推動城市的建設(shè)與發(fā)展。

3.4網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢

隨著網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，一定程度上促進(jìn)人們生產(chǎn)與生活質(zhì)量的提升。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用不斷增加，而在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，也形成了多種多樣的高新技術(shù)，對人們生活產(chǎn)生了影響。對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用制造遠(yuǎn)程監(jiān)控終端設(shè)備，在各領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。而在家庭中，同樣可將機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。由此可見，必須要重視機(jī)電一體化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用。

結(jié)束語：綜上所述，機(jī)電一體化的發(fā)展中，技術(shù)的升級進(jìn)步對機(jī)電一體化設(shè)備的優(yōu)化起到了很大促進(jìn)作用。我國在機(jī)電一體化的發(fā)展中有了長足進(jìn)步，但是在發(fā)展中存在著諸多不足。從理論上對機(jī)電一體化的技術(shù)進(jìn)行研究分析，就能為實(shí)際機(jī)電一體化發(fā)展提供理論支持，帶動我國機(jī)電一體化領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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第四篇：機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

摘要

討論了機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化、綠色化這些方面的研究和發(fā)展對于改變整個(gè)機(jī)械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明機(jī)電一體化技術(shù)的智能化技術(shù)，分布式控制系統(tǒng)、開放式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)、交流傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；應(yīng)用；

一、機(jī)電一體化技術(shù)概述

進(jìn)入80年代以來，關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為全球性的課題，可以說，從軍事到經(jīng)濟(jì)、從生產(chǎn)到生活、從簡單的日用消費(fèi)品生產(chǎn)到復(fù)雜的社會生產(chǎn)和管理系統(tǒng).機(jī)電一體化技術(shù)幾乎達(dá)到無所不在、無孔不入的地步。然而，“什么是機(jī)電一體化?”，‘呼機(jī)電一體化技術(shù)都包括那些特征?”，“機(jī)電一體化技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r如何?”等問題卻很難令人回答，這一方面是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的研究不斷向深度持續(xù)發(fā)展，所采用的技術(shù)手段越來越先進(jìn)，無法通過定義來界定其發(fā)展?jié)摿?另一方面是因?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷向戶度持續(xù)發(fā)展，也無法通過定義來界定其應(yīng)用范圍。

二、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展

機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化

2.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。

2.2 智能化

即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

2.3 模塊化

由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

2.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

2.5 人性化

機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。

2.6 微型化

微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理研究方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等）。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。

2.8 帶源化

是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運(yùn)動的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

2.9 綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸自然，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。

三、機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面： 3.1 智能化控制技術(shù)(IC)由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

3.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計(jì)算機(jī)指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。ＤCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。ＤCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性，是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

3.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測量與控制一體化。

3.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機(jī)自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。

3.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

3.6 交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大

總結(jié)

綜上所述, 經(jīng)過20多年的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界最熱門、最重要的技術(shù)發(fā)展方向之一，并影響到幾乎全部的工業(yè)行業(yè)。我國從80年代初對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品開始予以重視，先后在國家科技攻關(guān)計(jì)劃、863高科技計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金中列專項(xiàng)對機(jī)電一體技術(shù)加以研究，并取得了一系列重大科技成果。199。年，國家將用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)列為“八五”及本世紀(jì)后十年發(fā)展全民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略技術(shù)措施，機(jī)電一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用已取得相當(dāng)進(jìn)展。

第五篇：機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

摘要

在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段?，F(xiàn)代工程施工中,工程機(jī)械的性能、自動化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可以直接影響到施工工藝的好壞,而工程機(jī)械的電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量與性能的優(yōu)劣又直接影響到工程機(jī)械的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。機(jī)電一體化技術(shù)是面向應(yīng)用的跨學(xué)科技術(shù)，是機(jī)械、微電子、信息和控制技術(shù)等有機(jī)融合、相互滲透的結(jié)果。今天機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展飛速，機(jī)電一體化產(chǎn)品更日新月異。在工程機(jī)械中的應(yīng)用越來越廣泛。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化 技術(shù) 工程機(jī)械 應(yīng)用 沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

目錄

前言 ????????????????????????????????????? 1

一、機(jī)電一體化概要???????????????????????????? 2（1）機(jī)電一體化的發(fā)展階段??????????????????????? 3（2）工程機(jī)械核心技術(shù)——機(jī)電一體化 ??????????????? 4

二、現(xiàn)代工程機(jī)械技術(shù) ?????????????????????????? 5（1）工程機(jī)械系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) ?????????????????????

1、機(jī)械本體 ??????????????????????????????.2、動力部分 ??????????????????????????????

3、測試傳感部分 ???????????????????????????.4、執(zhí)行機(jī)構(gòu) ??????????????????????????????

5、驅(qū)動部分 ??????????????????????????????

6、控制及信息處理單元 ???????????????????????（2）工程機(jī)械的系統(tǒng)功能 ???????????????????????

1、電子監(jiān)控、自動報(bào)警及故障自診 ????????????????

2、節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)率 ??????????????????????

3、柴油機(jī)的控制 ???????????????????????????

4、提高作業(yè)精度 ??????????????????????????? 沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

5、作業(yè)過程的自動化或半自動化 ?????????????????

6、其他應(yīng)用 ?????????????????????????????

三、機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用 ????????????????（1）機(jī)電一體化和工程機(jī)械的關(guān)系 ?????????????????（2）機(jī)電一體化對工程機(jī)械功能的改進(jìn) ??????????????

四、結(jié)束語 ??????????????????????????????? 參考文獻(xiàn)

???????????????????????????????? 沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

前言

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué),是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)從上世紀(jì)70 年代中期開始在國外工程機(jī)械上得到應(yīng)用。80 年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起,推動了工程機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展,特別是隨著微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在工程機(jī)械上的應(yīng)用,從根本上改變了工程機(jī)械的面貌,極大促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高,使工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。以微機(jī)或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)目前在國外工程機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及,并已成高性能工程機(jī)械不可缺少的組成部分。工程機(jī)械的機(jī)電一體化和智能化將是今后的發(fā)展方向。

一、機(jī)電一體化概要（1）機(jī)電一體化的發(fā)展階段

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

20世紀(jì)60年代以來,人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后,刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對機(jī)電沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持,20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時(shí)期。光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。我國從20世紀(jì)80年代開始開展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。

機(jī)電一體化產(chǎn)品和技術(shù)可分為機(jī)械、電子和軟件三大部分。模塊化技術(shù)是這三者的共同技術(shù)。模塊化技術(shù)可以減少產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)成本，提高不同產(chǎn)品間的零部件通用化程度，提高產(chǎn)品的可裝配性、可維修性和可擴(kuò)展性等。融合機(jī)械、電子和軟件三大部分的機(jī)電一體化模塊代表了未來產(chǎn)品的發(fā)展方向，具有高度自主性、良好的協(xié)調(diào)性和自組織性的特點(diǎn)?？傊?，模塊化設(shè)計(jì)與制造是機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本方法和發(fā)展趨勢。隨著微處理器性能價(jià)格比的迅速提高和微機(jī)械電子（MEMS）技術(shù)的飛速發(fā)展，各種機(jī)電一體化模塊將越來越多地出現(xiàn)在市場上。利用這些模塊，可以迅速方便地設(shè)計(jì)和制造出各種新的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

機(jī)電一體化是當(dāng)今自動化技術(shù)發(fā)展的最高階段。早期的自動化技術(shù)主要是借助凸輪、機(jī)械機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)的,這一時(shí)期的自動化實(shí)際上是機(jī)械自動化;隨著電子技術(shù)的發(fā)展,凸輪、機(jī)械機(jī)構(gòu)逐漸被繼電器、接觸器、電磁開關(guān)等機(jī)構(gòu)所取代,實(shí)現(xiàn)了電氣自動化,機(jī)械機(jī)構(gòu)大大簡化,自動化水沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

平大為提高;機(jī)電一體化則是生產(chǎn)實(shí)踐對自動化技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的需要,也是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)等發(fā)展的必然產(chǎn)物,是以計(jì)算機(jī)為主要特征的自動化技術(shù)。如果說機(jī)械系統(tǒng)處理的對象是運(yùn)動、力、物質(zhì)和能量,電子系統(tǒng)處理的對象是信息和知識,則機(jī)電一體化系統(tǒng)不僅有處理能量和物質(zhì)的功能,而且還有處理信息和知識的能力。機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展至今已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,其發(fā)展歷程可分為四個(gè)階段:

1、數(shù)控機(jī)床的問世是機(jī)電一體化發(fā)展的開始。

2、微電子技術(shù)為機(jī)電一體化帶來勃勃生機(jī)。

3、可編程序控制器的發(fā)展為機(jī)電一體化提供了堅(jiān)強(qiáng)基礎(chǔ)。

4、激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)使機(jī)電一體化躍上新臺階。（2）工程機(jī)械核心技術(shù)——機(jī)電一體化

1、機(jī)械技術(shù)：是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，機(jī)械技術(shù)的著眼點(diǎn)在于如何與機(jī)電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其高、新技術(shù)來更新概念，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。

2、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)：其中信息交換、存取、運(yùn)算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)。

3、系統(tǒng)技術(shù)：即以整體概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個(gè)重要方面，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機(jī)連接的保證。

4、自動控制技術(shù)：其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補(bǔ)償、再現(xiàn)、檢索等。

5、傳感檢測技術(shù)：是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動化程序就越高。

6、伺服傳動技術(shù)：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。

二、現(xiàn)代工程機(jī)械技術(shù)

（1）工程機(jī)械系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1、機(jī)械本體

系統(tǒng)所有功能元素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身、框架、機(jī)械聯(lián)接等。機(jī)械本體要在結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性及幾何尺寸等方面適應(yīng)產(chǎn)品高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型輕量等要求。

2、動力部分

按照系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力，用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出

3、測試傳感部分 沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

對系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，變成可識別信號，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。

4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

根據(jù)控制信息和指令，完成要求的動作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是運(yùn)動部件，一般采用機(jī)械、電磁、電液等機(jī)構(gòu)。

5、驅(qū)動部分

在控制信息作用下提供動力，驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動作和功能。一方面要求驅(qū)動的高效率和快速響應(yīng)特征，同時(shí)要求對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性；另一方面，由于幾何尺寸的限制，動作范圍狹窄，還需考慮維修及標(biāo)準(zhǔn)化。

6、控制及信息處理單元

將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、儲存、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地運(yùn)行（2）工程機(jī)械的系統(tǒng)功能

現(xiàn)代工程機(jī)械正處在一個(gè)機(jī)電一體化的發(fā)展時(shí)代引入機(jī)電一體化技術(shù),使機(jī)械、液壓技術(shù)和電子控制技術(shù)等有機(jī)的結(jié)合,可以極大地提高了工程機(jī)械的各種性能,如動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性,操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命等。目前以微機(jī)或微處理器為沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

核心的電子控制裝置在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用已相當(dāng)普及,電子控制技術(shù)已深入到工程機(jī)械的許多領(lǐng)域,如攤鋪機(jī)和平地機(jī)的自動找平,攤鋪機(jī)的自動供料,挖掘機(jī)的電子功率優(yōu)化,柴油機(jī)的電子調(diào)速,裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)變速箱的自動控制,工程機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)控與故障自診等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對工程機(jī)械的性能要求不斷提高,電子控制裝置在工程機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛,結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜。電子控制系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工程機(jī)械技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。

現(xiàn)代工程施工要求工程機(jī)械具有以下性能生產(chǎn)效率高且能量損失小,節(jié)約能源;自動化程度高,施工質(zhì)量好,精度高;性能穩(wěn)定,工作可靠,安全,使用壽命長;具有較好的經(jīng)濟(jì)性;高的技術(shù)價(jià)格比和低的制造與使用成本;操作簡單、輕便、勞動強(qiáng)度低,駕駛員的工作條件好,具有運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、故障自診及自動報(bào)警功能,能及時(shí)準(zhǔn)確地指出故障部位,減少停機(jī)維修作業(yè)時(shí)間。

目前工程機(jī)械的電子控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能:

1、電子監(jiān)控、自動報(bào)警及故障自診

即對工程機(jī)械的發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控,工作中一旦出現(xiàn)異常現(xiàn)象,能自動報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位,從而改善駕駛員的工作條件,提高機(jī)器的工作效率,簡化設(shè)備維護(hù)檢查工作,降低使用維修費(fèi)用,縮短停機(jī)維修時(shí)間,延長設(shè)備的使用壽命。

2、節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)率 沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

傳統(tǒng)工程機(jī)械的能量利用率較低,例如液壓挖掘機(jī)的燃料能量利用率僅為30 %左右,如此低的能量利用率迫使工程機(jī)械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本小松公司挖掘機(jī)采用新型節(jié)能控制器,具有良好的節(jié)能效果,燃料可節(jié)省23 %;日本日立公司挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng),通過對發(fā)動機(jī)和泵的綜合控制,使功率的利用率可達(dá)98 % ,同時(shí)生產(chǎn)率也大大提高。

3、柴油機(jī)的控制

采用電子調(diào)速器,電子油門控制裝置,自動停機(jī)裝置,自動升溫控制裝置等。

4、提高作業(yè)精度

為保證成品料的作業(yè)精度,現(xiàn)代瀝青及水泥混凝土拌和設(shè)備廣泛采用了微機(jī)控制的電子稱量系統(tǒng),并使稱量過程實(shí)現(xiàn)了自動化。自動找平系統(tǒng)的應(yīng)用,使瀝青混凝土攤鋪機(jī)的施工質(zhì)量有了較大的提高。采有超聲波技術(shù)的自動供料系統(tǒng),使瀝青混凝土攤鋪機(jī)的供料實(shí)現(xiàn)了自動調(diào)節(jié),進(jìn)一步提高了攤鋪質(zhì)量。推土機(jī)鏟刀、平地機(jī)刮刀、鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀刃的電子控制,不僅提高了作業(yè)精度和作業(yè)效率,而且也減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度。

5、作業(yè)過程的自動化或半自動化

工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)率,并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足對作業(yè)精度的影響,例如,日本三菱公司的挖掘機(jī)設(shè)有挖掘軌跡控制系統(tǒng),操作者在控制板上設(shè)定好鏟沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

斗運(yùn)動軌跡的形狀后,微機(jī)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各種角度傳感器的信號,自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運(yùn)動,實(shí)現(xiàn)各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘,使挖掘作業(yè)實(shí)現(xiàn)了自動化。

6、其他應(yīng)用

一些國外生產(chǎn)的推土機(jī)、裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等有了電子控制的自動變速器,其能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動改變傳動系統(tǒng)的傳動比,這不僅充分利用了發(fā)動機(jī)的功率,提高了燃油經(jīng)濟(jì)性,而且也簡化了操作,降低了勞動強(qiáng)度。為有效地防止翻車和斷臂事故,提高作業(yè)的安全性,現(xiàn)代起重機(jī)上廣泛地采用了電子控制的力矩限制器。為實(shí)現(xiàn)無人駕駛,使工程機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè),某些國外工程機(jī)械上設(shè)置了無線遙控裝置。

電子系統(tǒng)的可靠性是現(xiàn)代工程機(jī)械非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于工程機(jī)械一般露天作業(yè),其直接受到烈日暴曬、雨霧、強(qiáng)風(fēng)、塵埃等的侵襲,此外還受到強(qiáng)烈的振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環(huán)境非常惡劣,因此電子控制系統(tǒng)應(yīng)滿足:能在-40～80 ℃的環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作;抗老化,具有較長的使用壽命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,較好的耐沖擊和抗振性能;較強(qiáng)的抗干擾能力,系統(tǒng)能在各種干擾下可靠地工作。

三、機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用（1）機(jī)電一體化和工程機(jī)械的關(guān)系

現(xiàn)代工程機(jī)械正處在一個(gè)機(jī)電一體化的發(fā)展時(shí)代。引入機(jī)電一體化沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

技術(shù)，使機(jī)械、液壓技術(shù)和電子控制技術(shù)等有機(jī)的結(jié)合, 可以極大地提高了工程機(jī)械的各種性能，如動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命等。目前以微機(jī)或微處理器為核心的電子控制裝置(系統(tǒng))在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用已相當(dāng)普及，電子控制技術(shù)已深入到工程機(jī)械的許多領(lǐng)域, 如攤鋪機(jī)和平地機(jī)的自動找平，攤鋪機(jī)的自動供料，拌利設(shè)備稱重計(jì)量過程的自動控制,挖掘機(jī)的電子功率優(yōu)化，柴油機(jī)的電子調(diào)速，裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)變速箱的自動控制，工程機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)控與故障自診等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對工程機(jī)械的性能要求不斷提高，電子（微機(jī)）控制裝置在工程機(jī)械上的應(yīng)用將更加廣泛，結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜。（2）機(jī)電一體化對工程機(jī)械功能的改進(jìn)

在工程機(jī)械上運(yùn)用傳感器技術(shù)是當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)最主要的技術(shù)手段和特征，傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能；其水平越高，系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統(tǒng)控制的信息就無法獲得，進(jìn)而使整個(gè)系統(tǒng)就無法正常有效的工作。

我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué)，始于20世紀(jì)80年代，與國外先進(jìn)技術(shù)相比，我們還有較大差距，主要表現(xiàn)在： 沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

1、先進(jìn)的計(jì)算、模擬和設(shè)計(jì)方法；

2、先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)與設(shè)備；

3、先進(jìn)的封裝技術(shù)與設(shè)備；

4、可靠性技術(shù)研究等方面。因此，必須加強(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備以提高整體水平。

傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面：

1、加速開發(fā)新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科，各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用，可望研制出一批基于新型敏感材料的先進(jìn)傳感器。

2、向高精度發(fā)展：研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。

3、向微型化發(fā)展：通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點(diǎn)。

4、向微功耗及無源化發(fā)展：傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化，工作時(shí)離不開電源，開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。

5、向智能化數(shù)字化發(fā)展：隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號（如0-10mV），而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號，有點(diǎn)甚至帶有控制功能，即智能傳感器。沈陽航空工業(yè)學(xué)院成人教育學(xué)院 畢設(shè)用紙

四、結(jié)束語

機(jī)電一體化的出現(xiàn)不是隨機(jī)出現(xiàn)的，而是一個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物，文中敘述的這些發(fā)展方向是科技發(fā)展到一定階段的必然要求，更是一個(gè)必然結(jié)果。目前，因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的限制，其與一些相關(guān)技術(shù)的互融程度還是不是太明顯，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢必將越來越明顯，因?yàn)樗仁嵌囗?xiàng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，又極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，其發(fā)展前景也將越來越光明，這必然會給世界帶來更大的技術(shù)力量。隨著科技的發(fā)展和電子技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用,機(jī)電一體化產(chǎn)品在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、企業(yè)的技術(shù)改造和電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代方面發(fā)揮著越來越重要的作用。機(jī)電一體化是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，機(jī)電一體化的發(fā)展不是孤立的，與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。

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