機電一體化的特點及發(fā)展趨勢

時間：2022-10-08 20:36:34 機電一體化畢業(yè)論文我要投稿

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機電一體化的特點及發(fā)展趨勢

　　機電一體化的特點及發(fā)展趨勢

機電一體化的特點及發(fā)展趨勢

　　摘要：現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

　　由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、產(chǎn)品機構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，導致了工程領域的技術革命與改造，在機械工程領域，極大地推動了不同學科的交叉與滲透。

　　關鍵詞：機電一體化技術產(chǎn)品制造技術發(fā)展趨勢

　　1.機電一體化的基本概念

　　根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標。

　　機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發(fā)展。

　　由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)

　　機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。

　　機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，合理配置與布局各功能單元，還將被賦予新的內(nèi)容。

　　并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱，是綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值。

　　具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

　　即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，還能賦予許多新的功能。

　　其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，但是發(fā)展到機電一體化后。

　　“機電一體化”涵蓋“技術”和“產(chǎn)品”兩個方面，其主要功能依然是代替和放大的體力，機械工程技術有純技術發(fā)展到機械電氣化，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。

　　而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊，這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。

　　因此，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術。

　　2.機電一體化的優(yōu)越性

　　(1)顯著提高設備的使用安全性。

　　在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，使用安全性和可靠性提高，機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。

　　避免和減少人身和設備事故。

　　能自動采取保護措施。

　　(2)保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。

　　通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響。

　　生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高，由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化，數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，使得生產(chǎn)能力大大提高。

　　機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，同時。

　　生產(chǎn)效率比普通機床提高5～6倍。

　　(3)機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示。

　　使得操作大大簡化并且方便、簡單，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少。

　　機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預設的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，使用性能改善。

　　系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作，高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序。

　　實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。

　　(4)機電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護和智能化等多種功能。

　　使其應用范圍大為擴大，具有復合技術和復合功能，例如。

　　滿足用戶需求的應變能力較強，能應用于不同的場合和不同領域，。

　　機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單技術和單功能限制，電子式空氣斷路器具有保護特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。

　　具有復合功能并且適用面廣。

　　(5)機電一體化產(chǎn)品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施。

　　這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。

　　即可按指定的預定程序進行自動工作，使工作恢復正常，對于具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，然后根據(jù)不同的工作對象。

　　調(diào)整和維護方便，機電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時。

　　只需給定一個代碼信號輸入，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。

　　3.機電一體化產(chǎn)品的構成及特點

　　(1)機械系統(tǒng)。

　　這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求，機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。

　　因此對機械結構提出了更高的要求。

　　(2)動力系統(tǒng)。

　　驅動執(zhí)行機構工作以完成預定的主功能，機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主。

　　動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能。

　　動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源，包括電源、電動機及驅動電路等。

　　(3)傳感與檢測系統(tǒng)。

　　為機電一體化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息，同時利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進行測定。

　　傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉換成可以測定的物理量，傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn)，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。

　　(4)信息處理及控制系統(tǒng)。

　　信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息，機電一體化產(chǎn)品中。

　　并對其進行相應的處理、運算和決策，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成，根據(jù)機電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求，以對產(chǎn)品的運行施以按照要求的控制，實現(xiàn)控制功能。

　　(5)執(zhí)行機構。

　　執(zhí)行機構因機電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。

　　機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構，其性能好壞決定著整個產(chǎn)品的性能。

　　因而是機電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分，機電一體化產(chǎn)品的五個組成部分在工作時相互協(xié)調(diào)。

　　在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，執(zhí)行機構是實現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者。

　　共同完成所規(guī)定的目的功能。

　　實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能，。

　　執(zhí)行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，構成一個內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。

　　4.機電一體化的發(fā)展趨勢

　　(1)智能化。

　　使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能。

　　機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用，智能化是21世紀機電一體化技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，誠然。

　　則是完全可能而又必要的，以求得到更高的控制目標，這里所說的”智能化”是對機器行為的描述。

　　是不可能的，也是不必要的，模擬人類智能，但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，是在控制理論的基礎上。

　　吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視。

　　使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力。

　　(2)模塊化。

　　研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。

　　如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，可利用標準單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模，這樣。

　　這需要制定各項標準，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元。

　　由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，規(guī)�；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

　　由于利益沖突，顯然，模塊化是一項重要而艱巨的工程。

　　以及各種能完成典型操作的機械裝置，以便各部件、單元的匹配和接口。

　　無論是對生產(chǎn)標準機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，從電氣產(chǎn)品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定。

　　(3)網(wǎng)絡化。

　　20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網(wǎng)絡技術。

　　網(wǎng)絡技術的興起和飛速發(fā)展給科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。

　　各種網(wǎng)絡將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。

　　機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。

　　由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

　　現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術是家用電器網(wǎng)絡化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system，CIAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。

　　因此，機電一體化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

　　(4)微型化。

　　指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。

　　國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，并向微米、納米級發(fā)展，即超精密技術，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術。

　　微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，微型化興起于20世紀80年代末。

　　它包括光刻技術和蝕刻技術兩類，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品。

　　微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。

　　(5)綠色化。

　　人們呼吁保護環(huán)境資源。

　　資源利用率極高，另一方面，于是。

　　工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化，設計綠色的機電一體化產(chǎn)品。

　　生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染，綠色化是時代的趨勢，具有遠大的發(fā)展前途，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少。