第一篇：工程機械機電一體化技術的應用與發展

工程機械機電一體化技術的應用與發展

摘要：隨著經濟的發展，機電一體化技術也得到了快速發展,而機電一體化在工程機械中的應用與發展也促進了工程機械的不斷進步。本文主要對機電一體化技術以及其在工程機械中的應用與發展進行了分析研究。

關鍵詞：工程機械 機電一體化技術 應用 發展 引言

隨著科學技術以及新興科技突飛猛進的發展，極大地促進了學科之間的相互滲透、融合，同時也促進了工程建設領域的革新與創新。目前，機電一體化已經漸漸成為一種獨立的技術，在各行各業都有不同程度的應用。尤其是科學技術的發展，在很大程度上促進了機電一體化的進步與創新，并且在工程機械中得到了很好的應用。積極地采用機電一體化，將機械、電子技術和液壓技術進行了有效的結合，大大地提高了機械的多種功能，比如說，動力性能提升，燃油的經濟效益提高，安全性和可靠性大增，操作的精準度和舒適度都大幅度提高，機械的使用壽命也隨之延長。所以，研究工程機械機電一體化的應用與發展有著重大意義。

一、機電一體化技術的概述

機電一體化就是綜合地運用機械、計算機、微電子、電力電子、光學、接口等技術，對各個功能進行合理的配置，從而實現了高質量、多功能、低能耗的價值和功能。機電一體化也稱之為機械電子學,屬于一門新興的邊緣綜合科學, 機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、控制技術和

精密機械技術有機結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。主要是通過微電子技術的應用,把微電子技術引進到相關的動力功能、機械主功能、控制功能等方面,在軟件方面能夠使得機械裝置與電子裝置相互進行有機結合而形成有效的系統。而隨著科學技術的發展，機電一體化技術也得到了快速發展，并且處于不斷創新與進步之中。機電一體化技術逐漸走向了高智能化、微型化、網絡化、個性化和綠色化的趨勢。而機電一體化技術在工程機械中的應用,能夠使得各種性能方面都得以明顯改善,比如操作舒適性能夠得以有效提高;機械能耗能有效大幅度降低,明顯提高機械功效。可靠性不斷提高;不斷提高相應的作業精度和作業效率。

二、工程機械機電一體化技術的應用

機電一體化技術具有廣闊的發展前景和極高的應用價值，尤其是在工程機械中的應用更具廣泛性和有效性，機電一體化技術在工程機械中的應用主要表現在以下幾個方面：

1、機電一體化技術的在工程機械提高生產效率、節能降耗方面的應用

在傳統的工程機械中，能量的充分利用率和使用率比較低。比如說，液壓挖掘機其燃料的充分利用率僅僅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪費了。在能源資源高度緊張的今天，迫使機械工程的發展必須向著“節能降耗”的方向發展。比如說，小松公司生產的挖掘機能夠很好地達到節能降耗的目的，大約可以節省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制節能器的采用。日立公司生產的挖掘機，采用了“卡特電子效率”節能控制體系，通過對泵以及發動機的綜合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能夠達到98%左右，生產率也相應地得到了大幅度的提升。所以說工程機械中電子節能控制器的運用，大幅度提高挖掘機等大型工程機械設備的能量利用率，一定程度上發揮到了節能的作用。電子節能控制器操作比較簡單，對機械的磨損也相對減少，從而提高了工作的效率。

2、在自動化以及半自動化的作業全過程中的應用 工程機械全面地實現作業自動化以及半自動化水平，可以有效地降低操作人員的勞動強度，有效地提高生產效率，大大減少了因為操作人員的經驗不足或技術不到位對于操作精度的影響。比如說，三菱公司設計生產的挖掘機，有控制挖掘機軌跡系統的功能，相關的操作人員在控制板上將鏟斗的運動形狀和運動軌跡設定好之后，相應的微機操作系統就會根據不同角度的傳感器發出的信號，對動臂、鏟刀和斗桿的運動進行自動的控制，從而實現多種特定斷面溝槽、開口和斜坡的精準挖掘，有效地實現了挖掘操作的自動化水平。

3、在控制柴油機上的應用

要想進一步深入發展柴油機技術, 應該要解決發動機排放質量與最低油耗間的矛盾。在電子技術發展十分迅速的今天,采用電子節能液壓泵系統能夠有效減小能耗, 還能自動控制冷風扇的轉速隨溫度的變化, 這樣的條件下, 電子控制自動變速,還包括根據負荷條件自動調節柴油機油門等內容都能得以實現, 能夠使得在各種變工況下的柴油機, 在滿足經濟指標和排放指標的最佳噴油時間的同時, 能夠實現凈化排氣、節約能源、提高效率。

4、機械操作的自動化能夠降低勞動強度

在工程機械施工操作中引入機電一體化實現操作的自動化或者半自動化，這樣大大降低了勞動強度，提高了工作效率，并且大大減少了因為操作者工作經驗不足而造成的作業精度的影響。

5、在工程作業精確度方面的應用

在工程機械設備中使用電子控制系統可以將稱量的過程自動化，對稱量系統實現微機控制，使得稱量更加精確。自動找平裝置的應用，大大提高了混凝土瀝青攤鋪機的工作效率和施工質量。自動供料系統（超聲波技術）的應用，完美地完成了混凝土瀝青攤鋪機對于供料的自動調節，全面提升了攤鋪的效果和質量。與此同時，鏟運機鏟斗刀、平地機刮刀以及推土機鏟刀的電子化操作控制，減少了誤差，提高了工作效率，同時還節約了人力，降低了施工人員的工作強度，高效、快捷，符合現代工程施工的要求。

6、電子監控、故障自診以及自動報警

電子監控、故障自診以及自動報警，也就是說對于工程機械的工作裝置，傳動系統、發動機、液壓系統以及制動系統進行全面的監控，一旦在運行的過程中發生異常情況，就會自動地找出故障的位置并自動進行報警提示。機電一體化的發展和應用，大大地改善了操作人員的現實工作條件，全面提高了機械設備的工作效率。與此同時，簡化了機械設備檢查和維護的工作，相應地減少了維修費用，大大降低了維修停機的時間，對于提高機械設備的使用壽命有很大的作用和意義。

三、工程機械機電一體化技術的發展

1、傳感技術的融合

目前,傳感器技術在現代工程機械上應用較為廣泛,比如,發動機可以通過機油壓

力傳感器、冷卻水溫度傳感器等來進行發動機的運轉狀態的檢測和控制;瀝青攤鋪機上的傳感器能夠實現攤鋪機在工作時實現自動找平且行走速度不變的特點,還能滿足攤鋪出來預定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技術的迅猛發展的今天,精度要求越來越高,可靠性和穩定性也能不斷提高,越來越廣的采集信息范圍也超著集成、多功能化和智能化方向發展,所以,未來在工程機械上將應用越來越多種類的傳感器。

2、工程機械機電一體化趨于計算機與信息處理技術的應用

計算機是實現信息處理的主體, 信息處理技術包括范圍應用比較廣, 主要包括 信息的輸入、識別、運算、變換、存儲及輸出等等方面。計算機技術范圍涉及到網絡與通信技術、硬件和軟件技術、數據庫技術等等方面。要想工程機械機電一體化技術發展不斷進步, 應該大力發展計算機應用及信息處理技術。

3、電子控制理論的指導性增強

工程機械現代化的重要標志就是以微電子為核心的高新技術, 通過其應用和推廣,在相關控制理論指導下,能夠滿足系統智能化設計的要求,完成相關的設計后的系統仿真等等。

結束語

綜上所述，機電一體化在工程機械中的應用發展是當前機械工業發展必然的趨勢，也是振興和發展機械工業的必經之路。隨著科學技術的不斷發展,工程機械機電一體化還會有著更多的創新與發展,未來工程機械機電一體化技術的應用將會融合機、電、光以及磁的綜合性能，更好地促進工程機械的發展。

參考文獻：

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第二篇：機電一體化技術在工程機械中的應用

沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

機電一體化技術在工程機械中的應用

摘要

在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段?，F代工程施工中,工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可以直接影響到施工工藝的好壞,而工程機械的電氣與電子控制系統部分質量與性能的優劣又直接影響到工程機械的動力性、經濟性、可靠性、施工質量、生產效率及使用壽命等。機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。今天機電一體化技術發展飛速，機電一體化產品更日新月異。在工程機械中的應用越來越廣泛。

關鍵詞：機電一體化 技術 工程機械 應用 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

目錄

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

一、機電一體化概要???????????????????????????? 2（1）機電一體化的發展階段??????????????????????? 3（2）工程機械核心技術——機電一體化 ??????????????? 4

二、現代工程機械技術 ?????????????????????????? 5（1）工程機械系統的基本結構 ?????????????????????

1、機械本體 ??????????????????????????????.2、動力部分 ??????????????????????????????

3、測試傳感部分 ???????????????????????????.4、執行機構 ??????????????????????????????

5、驅動部分 ??????????????????????????????

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

1、電子監控、自動報警及故障自診 ????????????????

2、節能降耗,提高生產率 ??????????????????????

3、柴油機的控制 ???????????????????????????

4、提高作業精度 ??????????????????????????? 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

5、作業過程的自動化或半自動化 ?????????????????

6、其他應用 ?????????????????????????????

三、機電一體化在工程機械中的應用 ????????????????（1）機電一體化和工程機械的關系 ?????????????????（2）機電一體化對工程機械功能的改進 ??????????????

四、結束語 ??????????????????????????????? 參考文獻

???????????????????????????????? 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

前言

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

一、機電一體化概要（1）機電一體化的發展階段

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，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。

20世紀60年代以來,人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后,刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展,為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期,機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

一體化技術和產品給以很大的關注和支持,20世紀90年代后期,開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化,微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳,出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化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展,還將被賦予新的內容。

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

機電一體化是當今自動化技術發展的最高階段。早期的自動化技術主要是借助凸輪、機械機構等實現的,這一時期的自動化實際上是機械自動化;隨著電子技術的發展,凸輪、機械機構逐漸被繼電器、接觸器、電磁開關等機構所取代,實現了電氣自動化,機械機構大大簡化,自動化水沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

平大為提高;機電一體化則是生產實踐對自動化技術進一步發展的需要,也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發展的必然產物,是以計算機為主要特征的自動化技術。如果說機械系統處理的對象是運動、力、物質和能量,電子系統處理的對象是信息和知識,則機電一體化系統不僅有處理能量和物質的功能,而且還有處理信息和知識的能力。機電一體化技術發展至今已成為一門有著自身體系的新型學科,其發展歷程可分為四個階段:

1、數控機床的問世是機電一體化發展的開始。

2、微電子技術為機電一體化帶來勃勃生機。

3、可編程序控制器的發展為機電一體化提供了堅強基礎。

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

1、機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、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、計算機與信息技術：其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3、系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4、自動控制技術：其范圍很廣，在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5、傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6、伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。

二、現代工程機械技術

（1）工程機械系統的基本結構

1、機械本體

系統所有功能元素的機械支持結構，包括機身、框架、機械聯接等。機械本體要在結構、材料、加工工藝性及幾何尺寸等方面適應產品高效、多功能、可靠和節能、小型輕量等要求。

2、動力部分

按照系統控制要求，為系統提供能量和動力，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 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

對系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，變成可識別信號，傳輸到信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。

4、執行機構

根據控制信息和指令，完成要求的動作。執行機構是運動部件，一般采用機械、電磁、電液等機構。

5、驅動部分

在控制信息作用下提供動力，驅動各種執行機構完成各種動作和功能。一方面要求驅動的高效率和快速響應特征，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環境的適應性和可靠性；另一方面，由于幾何尺寸的限制，動作范圍狹窄，還需考慮維修及標準化。

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行集中、儲存、分析、加工，根據信息處理結果，按照一定的程序和節奏發出相應指令，控制整個系統有目的地運行（2）工程機械的系統功能

現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代引入機電一體化技術,使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合,可以極大地提高了工程機械的各種性能,如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性,操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及,電子控制技術已深入到工程機械的許多領域,如攤鋪機和平地機的自動找平,攤鋪機的自動供料,挖掘機的電子功率優化,柴油機的電子調速,裝載機、鏟運機變速箱的自動控制,工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展,對工程機械的性能要求不斷提高,電子控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜。電子控制系統已成為現代工程機械技術水平的一個重要依據。

現代工程施工要求工程機械具有以下性能生產效率高且能量損失小,節約能源;自動化程度高,施工質量好,精度高;性能穩定,工作可靠,安全,使用壽命長;具有較好的經濟性;高的技術價格比和低的制造與使用成本;操作簡單、輕便、勞動強度低,駕駛員的工作條件好,具有運行狀態監視、故障自診及自動報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修作業時間。

目前工程機械的電子控制系統主要實現如下功能:

1、電子監控、自動報警及故障自診

即對工程機械的發動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的運行狀態監控,工作中一旦出現異?，F象,能自動報警并準確地指出故障的部位,從而改善駕駛員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。

2、節能降耗,提高生產率 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

傳統工程機械的能量利用率較低,例如液壓挖掘機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械的發展必須著眼于節能。日本小松公司挖掘機采用新型節能控制器,具有良好的節能效果,燃料可節省23 %;日本日立公司挖掘機節能控制系統采用了卡特電子效率控制系統,通過對發動機和泵的綜合控制,使功率的利用率可達98 % ,同時生產率也大大提高。

3、柴油機的控制

采用電子調速器,電子油門控制裝置,自動停機裝置,自動升溫控制裝置等。

4、提高作業精度

為保證成品料的作業精度,現代瀝青及水泥混凝土拌和設備廣泛采用了微機控制的電子稱量系統,并使稱量過程實現了自動化。自動找平系統的應用,使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高。采有超聲波技術的自動供料系統,使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現了自動調節,進一步提高了攤鋪質量。推土機鏟刀、平地機刮刀、鏟運機鏟斗刀刃的電子控制,不僅提高了作業精度和作業效率,而且也減輕了操作人員的勞動強度。

5、作業過程的自動化或半自動化

工程機械實現自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產率,并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響,例如,日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統,操作者在控制板上設定好鏟沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

斗運動軌跡的形狀后,微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號,自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動,實現各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘,使挖掘作業實現了自動化。

6、其他應用

一些國外生產的推土機、裝載機、鏟運機等有了電子控制的自動變速器,其能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系統的傳動比,這不僅充分利用了發動機的功率,提高了燃油經濟性,而且也簡化了操作,降低了勞動強度。為有效地防止翻車和斷臂事故,提高作業的安全性,現代起重機上廣泛地采用了電子控制的力矩限制器。為實現無人駕駛,使工程機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業,某些國外工程機械上設置了無線遙控裝置。

電子系統的可靠性是現代工程機械非常重要的一項性能指標。由于工程機械一般露天作業,其直接受到烈日暴曬、雨霧、強風、塵埃等的侵襲,此外還受到強烈的振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾,工作環境非常惡劣,因此電子控制系統應滿足:能在-40～80 ℃的環境溫度下可靠、穩定地工作;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;較強的抗干擾能力,系統能在各種干擾下可靠地工作。

三、機電一體化在工程機械中的應用（1）機電一體化和工程機械的關系

現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代。引入機電一體化沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

技術，使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合, 可以極大地提高了工程機械的各種性能，如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置(系統)在現代工程機械中的應用已相當普及，電子控制技術已深入到工程機械的許多領域, 如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，拌利設備稱重計量過程的自動控制,挖掘機的電子功率優化，柴油機的電子調速，裝載機、鏟運機變速箱的自動控制，工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術的不斷發展,對工程機械的性能要求不斷提高，電子（微機）控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜。（2）機電一體化對工程機械功能的改進

在工程機械上運用傳感器技術是當前機電一體化技術最主要的技術手段和特征，傳感器技術是實現自動控制、自動調節的關鍵環節，也是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一，其水平高低在很大程度上影響和決定著系統的功能；其水平越高，系統的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統中，如果不能利用傳感檢測技術對被控對象的各項參數進行及時準確地檢測出并轉換成易于傳送和處理的信號，我們所需要的用于系統控制的信息就無法獲得，進而使整個系統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研究所和大學，始于20世紀80年代，與國外先進技術相比，我們還有較大差距，主要表現在： 沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

1、先進的計算、模擬和設計方法；

2、先進的微機械加工技術與設備；

3、先進的封裝技術與設備；

4、可靠性技術研究等方面。因此，必須加強技術研究和引進先進設備以提高整體水平。

傳感器技術今后的發展方向可有幾方面：

1、加速開發新型敏感材料：通過微電子、光電子、生物化學、信息處理等各種學科，各種新技術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傳感器。

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

3、向微型化發展：通過發展新的材料及加工技術實現傳感器微型化將是近十年研究的熱點。

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

5、向智能化數字化發展：隨著現代化的發展，傳感器的功能已突破傳統的功能，其輸出不再是一個單一的模擬信號（如0-10mV），而是經過微電腦處理好后的數字信號，有點甚至帶有控制功能，即智能傳感器。沈陽航空工業學院成人教育學院 畢設用紙

四、結束語

機電一體化的出現不是隨機出現的，而是一個時代的產物，文中敘述的這些發展方向是科技發展到一定階段的必然要求，更是一個必然結果。目前，因為科學技術的限制，其與一些相關技術的互融程度還是不是太明顯，但是隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢必將越來越明顯，因為它既是多項科學技術發展的結晶，又極大地推動了不同學科的交叉與滲透，其發展前景也將越來越光明，這必然會給世界帶來更大的技術力量。隨著科技的發展和電子技術的成熟和廣泛應用,機電一體化產品在國民經濟建設、企業的技術改造和電子產品的更新換代方面發揮著越來越重要的作用。機電一體化是許多科學技術發展的結晶,是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

參考文獻

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第三篇：機電一體化技術的應用

機電一體化技術的應用

摘要：現階段，隨著我國全面改革的深化，各個領域發展都加快了步伐，機電一體化的技術層面也有了優化，對生產領域起到了很大促進作用。機電一體化技術的發展經歷了長時間積淀，發展至今已經在應用生產力層面得到了提高，對我國的經濟發展起到了積極促進作用。本文對機電一體化技術的應用進行了簡要分析。

關鍵字：機電一體化；技術；應用 1機電一體化技術的發展現狀

至今，機電一體化技術的應用主要在四個方面，分別是工業機器人的開發和利用、數控機床應用、分布式控制系統應用。工業機器人的產生能夠在一定程度上代替人類，經歷了三個發展階段，第一代機器人因為不具備高智能化水平，只能依據簡單的程序執行簡易的工作；第二代機器人可以依據內部傳感器獲取、分析環境中的信息，做出具體的動作；第三代機器人可以在不同環境下工作。機電一體化技術的應用最成功的案例就屬數控機床，目前數控機床是一個機床是可以同時進行多個任務的操控，讓提高工作效率在很大程度上得到提高。分布控制系統的安全和功能水平極高，隨著測控技術的發展，分布式控制系統能夠在干生產過程中實現調度、處理等多種功能。

2機電一體化的應用 2.1計算機的集成

計算機集成過程中的機電一體化，其意義主要是通過對各系統進行整合的方式，達到將全局動態進行綜合展示的目的，因此，可以說計算機的集成在一定程度上滿足了對產品研制、生產和經營等各個流程進行有機結合的要求，為產品的開發提供了相應的信息。隨著各企業對自身集成的程度進行不斷提升，不同生產要素所具有的相關配置也得到了一定的優化，這對于將生產要素的功效進行最大化發揮具有非常重要的意義。

2.2數控機床

研究結果表明，機電一體化在對數控機床操控的精確度進行提升過程中，起到了非常重要的作用，數控機床的模塊化結構也正是依托于該技術而產生的，除此之外，數控機床所具有的智能化技術和軟件研制也無法離開機電一體化而獨自生存，上述研究成果的發表和應用，不僅保證了數控機床功能性的有效提升，還在很大程度上為產品生產速度的提高提供了理論依據。

2.3工業機器人中的應用

將機電一體化技術應用在工業機器人當中可以細化成三個階段：①工業機器人能夠根據具體的規定要求對某一動作進行重復性地操作，而且在適應工作環境和對象變化方面能力偏弱；②工業機器人已經具備了傳感系統，可以及時獲取并處理與工作環境相關的狀況與信息。及時反饋，有效地控制動作。在此過程中，工業機器人也具備了低水平智能特征，可以達到實用化目標；③工業機器人與時俱進，呈現出智能化的發展趨勢，并且具備感知能力，而且形成了邏輯思維，可以判斷并決策，自身的環境適應力與行動力已經相對成熟。

2.4在汽車行業的應用

2.4.1汽車的打火系統使用機電一體化技術

原來的汽車打火系統接收到的打火指令信號較弱，使用時間一長，打火會很困難，影響汽車的啟動，采用機電一體化技術通過數字模式增強打火信號，提升電路傳感能力，系統自動對空氣和燃料質量之間進行對比，減少它們的比例，使燃料的含量提升，打火容易很多，實現發動機的快速反應。

2.4.2汽車的雷達系統使用了機電一體化技術

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

2.4.3汽車的制動系統使用了機電一體化技術

之前，汽車的制動是靠車后輪安裝的制動系統來完成的，是為了及時停車，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難以滿足現代汽車的需要，因此，運用了機電一體化技術，能夠減輕汽車質量，提升車速，使得車輛在行駛狀態下遇到緊急情況也能夠實現快速平穩的制動，汽車的安全性更強，制動效果更好，防止了交通事故的發生。

3機電一體化技術的發展趨勢 3.1智能化

在21世紀機電一體化的主要研究就是智能化，智能化主要針對的是機器行為，是基于控制理論，綜合運用人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學等一些新技術，讓機器能夠具有人的基礎能力，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，最終可以達到更高的控制要求。研究出來的機電一體化產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，這使機電一體化的產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現。

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電裝置，從在該理論指導誕生的技術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，這是因為該類裝置具有小巧、靈活等諸多優點，因此，在軍事和醫療領域對其進行合理運用，可以取得事半功倍的效果。

3.3綠色化發展趨勢

新形勢下，科學技術發展的速度不斷加快，一定程度上完善了人們物質生活質量，同時也提高了居住環境的要求。因而，環境問題也逐漸成為了人們所關注的重點內容，希望可以減少對于自然生態環境的破壞。為此，在實際發展的過程中，生產產品的綠色發展逐漸成為社會目標。其中，綠色機電一體化技術備受關注與認可，能夠將自身的價值充分發揮出來，對城市生態環境予以全面保護，進一步推動城市的建設與發展。

3.4網絡化發展趨勢

隨著網絡化技術的發展與應用，一定程度上促進人們生產與生活質量的提升。網絡技術在工業生產和科學技術中的應用不斷增加，而在網絡技術發展的同時，也形成了多種多樣的高新技術，對人們生活產生了影響。對機電一體化技術的應用制造遠程監控終端設備，在各領域中廣泛應用。而在家庭中，同樣可將機電一體化技術的優勢充分發揮出來。由此可見，必須要重視機電一體化技術的網絡化應用。

結束語：綜上所述，機電一體化的發展中，技術的升級進步對機電一體化設備的優化起到了很大促進作用。我國在機電一體化的發展中有了長足進步，但是在發展中存在著諸多不足。從理論上對機電一體化的技術進行研究分析，就能為實際機電一體化發展提供理論支持，帶動我國機電一體化領域的可持續發展。

參考文獻：

[1]姜新嘉.淺析機電一體化技術的應用及發展趨勢[J].電子制作,2013,08:231.[2]孟慶春.機電一體化技術的應用與發展[J].科技情報開發與經濟,2012,01:115-116.[3]劉耀海.淺談機電一體化技術的應用與發展趨勢[J].信息系統工程,2012,10:89+95.

第四篇：機電一體化的應用與發展

重慶工業職業技術學院畢業論文

機電一體化的應用與發展

黃金程

摘要：現代機電一體化是一門綜合技術，是機械與微電子技術、信息技術互相滲透融合的產物，是機電工業發展的必然趨勢，是現代科學技術的發展極大地推動了不同學科的交叉與滲透，引起了工程領域的技術改造與革命。本文簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域，并提出其發展趨勢。

關鍵詞：機電一體化，應用，數控

機電一體化是機械、電子、信息科學三者有機結合形成的機械和微電子復合技術，是在工業產品和過程設計與制造中，機械工程和電子與智能計算機的協同集成。采用這種技術開發機電一體化產品，已成為當今機電領域的新潮流和振興機電工業的必由之路。推廣電子技術對傳統產業進行改造，是提高生產和管理技術、促進機電一體化產品的開發、加快產品結構調整的重要措施。因此，世界各國都在大力推廣機電一體化技術。

一．機電一體化的核心技術

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面著手。

1）機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、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?，F代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提高效率。

2）計算機與信息技術：機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/ 數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性，進而提高處理速度，并解決抗干擾及標準化問題。其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。

3）系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出

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發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。

4）自動控制技術：在控制理論指導下，進行系統設計，設計后的系統仿真，現場調試，控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。

5）傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。

6）伺服傳動技術：包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。電機作為驅動機構已被廣采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前，正在積極發展內部裝有編碼器的電機以及控制專用組件-傳感器-電機三位一體的伺服驅動單元。

二．機電一體化技術的主要應用領域——數控機床

數控機床及相應的數控技術經過40 年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現在：

1．采用多CPU、多主總線的體系結構。

2．開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。

3．WOP 技術和智能化，系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。

4．大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數控功能，同時也加強了CNC 系統的控制功能。

5．能實現多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。

6．系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構成復雜加工系統的能力。7．以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。

三、機電一體化的主要發展方向 世紀90 年代后期，各主要發達國家開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭角；另一方面，對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經

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網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展廣闊天地。未來機電一體化的主要發展方向有：

1.智能化：所謂智能化系統是指一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，智能化也是是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，它能進行諸如分析、推理、判斷、構思和決策等智能活動，人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。21 世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向，近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件，有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力，從而取代制造工程中人的部分腦力勞動，以求得到更高的控制目標。

2.網絡化：20 世紀90 年代，網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

3.微型化：微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術，是機電一體化的一個新的發展方向。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。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

4.綠色化：綠色化工業的發達使人們物質豐富、生活舒適的同時也使資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是綠色產品應運而生。綠色化是時代的趨勢。而機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。這是現在機械制造工業中可持續發展的形式。

5.系統化：其特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。特征之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系當然，機電一體化的發展不是孤立的，與機電一體化相關的技術還有很多，并隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。

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機電一體化技術在工程機械中的應用將越來越廣泛，地位也越來越重要，設備使用和管理“以人為本”的原則也說明，作為工程施工中工程機械的使用、維修的管理人員，應盡快了解和掌握這門技術，更好地融入科技含量越來越濃厚的現代工程施工中。

參考文獻：

[1] 李運華.機電控制[M].北京航空航天大學出版社, 2003.[2] 芮延年等.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社, 2004.[3] 王中杰,余章雄,柴天佑.智能控制綜述[J].基礎自動化, 2006.[4] 章浩,張西良,周士沖等.機電一體化技術的發展與應用[J].農機化研究,2006.[5] 梁俊彥,李玉翔等.機電一體化技術的發展及應用[J].科技資訊, 2007.

第五篇：基于機電一體化背景下的工程機械應用

一、機電一體化在工程機械中應用

機電一體化是當今自動化技術發展的最高階段。早期的自動化技術主要是借助凸輪、機械機構等實現的,這一時期的自動化實際上是機械自動化;隨著電子技術的發展,凸輪、機械機構逐漸被繼電器、接觸器、電磁開關等機構所取代,實現了電氣自動化,機械機構大大簡化,自動化水平大為提高;機電一體化則是生產實

踐對自動化技術進一步發展的需要,也是微電子技術、計算機技術、信息技術、控制技術和精密機械技術等發展的必然產物,是以計算機為主要特征的自動化技術。如果說機械系統處理的對象是運動、力、物質和能量,電子系統處理的對象是信息和知識,則機電一體化系統不僅有處理能量和物質的功能,而且還有處理信息和知識的能力。機電一體化技術發展至今已成為一門有著自身體系的新型學科,其發展歷程可分為4個階段:

①數控機床的問世是機電一體化發展的開始;

②微電子技術為機電一體化帶來勃勃生機;

③可編程序控制器的發展為機電一體化提供了堅強基礎;

④激光技術、模糊技術、信息技術使機電一體化躍上新臺階。機電一體化技術的發展初期,人們的目的是利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能,那時研制和開發還處于萌芽狀態,而且由于當時電子技術水平不高,機械技術與電子技術的結合還不廣泛和深入。其后計算機技術、控制技術、通信技術、大規模集成電路的發展,為機電一體化的發展奠定了技術和物質基礎。

二、機電一體化的發展趨勢

1、個性化。在知識經濟時代,求新、求異、追求個性是消費需求的一個特征,而柔性化為產品個性化創造了技術條件。所以,在信息時代,機電一體化產品將呈現個性化趨勢。與此相適應,機電一體化產品的生產模式及觀念也在發生改變。因此精益生產、敏捷制造、智能制造、虛擬制造等得以相繼出現。

2、高性能化。高性能化一般包含高速、高精度、高效率、高可靠性。新一代cnc系統就是以此“四高”為滿足生產而誕生的。它采用多cpu結構,以多總線連接,進行高速數據傳遞;采用精簡指令集機,實時多任務操作系統并行處理;設置多重緩沖器,故障診斷、自動檢錯、糾錯、系統自動恢復等技術保證該機電一體化產品具有高性能。

3、智能化。人工智能可使機器具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,雖然機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能,但依賴高性能、高速的微處理器可使其具有低級智能或人的部分智能,從而達到更精確的控制目標。機電一體化的發展和進步體現在其產品的智能上,智能化是機電一體化技術與傳統機械自動化技術的主要區別之一。它是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、心理學、生理學、運籌學、計算機科學等新思想、新方法,模擬人類智能,對診斷過程、人-機接口、自動編程和加工過程等問題進行分析、判斷、推理、構思和決策,以取代或延伸制造工程中人的部分腦力勞動,并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承和發展,以求得到更高的控制目標。

4、微型化。微型機電一體化系統是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物,是機電一體化的一個新發展方向,微型機電一體化產品,泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品,并向微米、納米級發展,其體積小、耗能小、運動靈活,微機電一體化產品的加工采用精細加工技術,目前已可運用蝕刻技術在實驗室制造出亞微米級的機械元件,當將這一成果真正應用到實際產品時,其機械部分和電子元件即可完全集成在一起,組成一種體積很小的自律元件。在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優越性,是近年和將來十大關鍵技術之一。

5、綠色化。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境,報廢時能回收利用。工業的發展,使得資源減少,生態環境受到嚴重污染。因此綠色化成了時代的趨勢,產品的綠色化成了適應未來發展的一大特色。

6、系統化。系統化要求系統體系結構采用開放式和模式化的總線結構,系統可以靈活組態,進行任意剪裁和組合,同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。其中,仿生物系統化就是根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體,引導機電一體化產品向著生物系統化方向發展。

7、網絡化。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球,由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品,現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已形成優勢,利用家庭網絡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,能使人們待在家里就可分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此,其產品無疑將朝著網絡化方向發展。

8、柔性化。機電一體化產品的控制和執行系統具有足夠的“冗余度”,即有較強的“柔性”。

結