機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

李鵬

摘 要：自從二十一世紀(jì)以來，機(jī)械工程領(lǐng)域得到了飛快發(fā)展，其中重點(diǎn)課題是機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不僅提高了機(jī)械工程的生產(chǎn)效率，同時(shí)也使機(jī)械工程發(fā)展的范圍越來越廣泛，從根本上改變了機(jī)械工程的面貌，使機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)性能更強(qiáng)、質(zhì)量更高。文章主要針對(duì)當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析并提出了未來的發(fā)展趨勢(shì)，希望能夠給相關(guān)人士一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；機(jī)械工程；發(fā)展

1 機(jī)電一體化的基本知識(shí)

1.1 機(jī)電一體化概念

機(jī)電一體化的概念，就是指在機(jī)械的功能設(shè)計(jì)和應(yīng)用里，在機(jī)械結(jié)構(gòu)的主功能、信息處理、功能控制等方面，將控制裝置安裝電子化集成和控制軟件等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，系統(tǒng)通過引進(jìn)電子技術(shù)，使裝置在程序預(yù)定的操作功能下，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及電力電子技術(shù)，再配合系統(tǒng)布局的各個(gè)功能單元里配置，完成機(jī)械系統(tǒng)智能性控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備多功能、高質(zhì)量、低能耗、環(huán)保和運(yùn)行可靠性高的效果。機(jī)電一體化技術(shù)就是將以上的技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的機(jī)械性能綜合技術(shù)應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)不是簡(jiǎn)單將機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)組合一下就完成的，是一個(gè)友好的復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)合技術(shù)過程。我們?nèi)绻苷_的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，就能在取代原有傳統(tǒng)機(jī)械的功能外，還會(huì)增加自動(dòng)檢測(cè)和處理信息、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷和保護(hù)等很多新功能。

1.2 機(jī)電一體化的特征

第一個(gè)特征是廣而強(qiáng)的應(yīng)用性。機(jī)電一體化技術(shù)是以機(jī)械為基礎(chǔ)來研究機(jī)電的過程并實(shí)現(xiàn)機(jī)電產(chǎn)品性能的一系列開發(fā)的技術(shù)，這種技術(shù)是不受任何行業(yè)、機(jī)械種類的限制，滲透到各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)和產(chǎn)品的應(yīng)用、開發(fā)技術(shù)中，它的應(yīng)用性因此廣而且強(qiáng)；第二個(gè)特征就是突出的系統(tǒng)化。機(jī)電一體化是將各種技術(shù)協(xié)同合作和集成應(yīng)用，產(chǎn)品和過程綜合在一起形成一個(gè)完整且功能完全的系統(tǒng)。它主要強(qiáng)調(diào)的是層次化和系統(tǒng)化；第三個(gè)特征就是整體的最優(yōu)化。整體最優(yōu)化主要是指機(jī)電一體化的附加值高、效率高、性能高，材料、能源省，消耗以及污染低，充分利用機(jī)電一體化的技術(shù)，綜合運(yùn)用，達(dá)到整體最優(yōu)化；第四個(gè)特征就是操作簡(jiǎn)單、清晰化。機(jī)電產(chǎn)品使用簡(jiǎn)單化對(duì)于那些不精通機(jī)電原理、技術(shù)知識(shí)的普通用戶來說，操作簡(jiǎn)便的特性能讓普通的用戶熟練使用機(jī)電產(chǎn)品強(qiáng)大的功能。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

工業(yè)革命的爆發(fā)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)也是機(jī)械工程技術(shù)發(fā)展的基本前提。機(jī)電一體化技術(shù)在二十世紀(jì)六十年代開始在機(jī)械工程領(lǐng)域逐漸使用，促進(jìn)了機(jī)械工程制造業(yè)的變革。信息技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅提高了機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，同時(shí)也提高了產(chǎn)品的科技含量，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程的可持續(xù)發(fā)展以及工業(yè)技術(shù)的高速前進(jìn)。

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)在改造機(jī)床上的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床是一個(gè)十分重要的機(jī)械工程設(shè)備。在數(shù)控機(jī)床工作的過程中對(duì)工作臺(tái)和機(jī)床上的刀具的運(yùn)行軌跡要求十分嚴(yán)格，偏差值必須在規(guī)定的范圍內(nèi)，這樣才能夠保證產(chǎn)品的精確性。為了加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床工作的效率，我們可以通過機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造。其中開環(huán)伺服系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，出現(xiàn)故障也較容易發(fā)現(xiàn)等特點(diǎn)，被廣泛使用。滾珠絲扛副具具有傳動(dòng)率高、摩擦損失小等特點(diǎn)，只需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整一下滾珠的方向，就可以消除空間的死區(qū)，減小數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)偏差的可能性。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，目前的數(shù)控機(jī)床把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用其中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息的自動(dòng)化處理，能夠根據(jù)產(chǎn)品的需求選擇技術(shù)和功能。如果數(shù)控機(jī)床的改動(dòng)比較大，那么盡可能在保留原來操作系統(tǒng)的前提下減少調(diào)整，這樣才能夠減少企業(yè)的成本投入，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)在包裝機(jī)械方面的應(yīng)用

包裝機(jī)械是機(jī)械工程中的重要組成部分，其包括很多特別復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，例如控制連桿、凸輪構(gòu)造等，傳統(tǒng)的部件連接方式主要采用控制電路，這就導(dǎo)致設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)過于繁瑣，不利于后期的設(shè)備維修，操作起來也不是很方便。把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到包裝機(jī)械方面，能夠?qū)崿F(xiàn)微機(jī)控制設(shè)備，同時(shí)整個(gè)控制系統(tǒng)也形成模塊化管理。相比較過去的構(gòu)造模式，設(shè)備的整體變小，零件也更加精密，操作起來也更加簡(jiǎn)單方便，而且節(jié)約資源，減少了企業(yè)的設(shè)備投入。

2.3 機(jī)電一體化在產(chǎn)品開發(fā)上的突出特點(diǎn)

隨著人們需求的不斷變化，產(chǎn)品開發(fā)必然向著智能化方向發(fā)展。把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在產(chǎn)品開發(fā)上，不僅能夠使產(chǎn)品功能更加靈活多變，產(chǎn)品種類更加齊全，還能夠使用微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)某一種產(chǎn)品的特定功能，滿足市場(chǎng)上的特殊需求。機(jī)電一體化在產(chǎn)品開發(fā)上的突出特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了普通產(chǎn)品向智能化方向的轉(zhuǎn)變，提高了產(chǎn)品的科技含量，促進(jìn)機(jī)械工程中產(chǎn)品的價(jià)值，這也提高了生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

3 工程領(lǐng)域內(nèi)的機(jī)電一體化發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)受到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注，近幾年機(jī)電一體化技術(shù)正朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

（1）個(gè)性化。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為了滿足消費(fèi)者不斷變化的需求，所有的產(chǎn)品都必須實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的發(fā)展。特別是在當(dāng)前的信息時(shí)代，機(jī)電一體化產(chǎn)品也必須根據(jù)自身的發(fā)展目標(biāo)轉(zhuǎn)向個(gè)性化的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精益求精。

（2）智能化。相比傳統(tǒng)機(jī)械的生產(chǎn)方式，機(jī)電一體化最顯著的特點(diǎn)就是智能化，這也是其他技術(shù)和產(chǎn)品不可比擬的。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化的智能化水平將會(huì)進(jìn)一步提高，同時(shí)還會(huì)融入其他的智能化技術(shù)，進(jìn)一步滿足機(jī)械工程的需要。

（3）高性能化。高性能是一個(gè)好的機(jī)械產(chǎn)品必須具備的特點(diǎn)，而機(jī)電一體化產(chǎn)品就具備優(yōu)良的高性能，其中尤為突出的就是產(chǎn)品的運(yùn)行速度快、精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等方面，正是這些方面使機(jī)電產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)、多數(shù)據(jù)的操作，而且在產(chǎn)品發(fā)生問題時(shí)，維修人員能夠以最快的時(shí)間找到問題出現(xiàn)的原因并及時(shí)調(diào)整好。將來機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能還能夠進(jìn)一步優(yōu)化，在實(shí)際使用中得到認(rèn)可和關(guān)注。

（4）綠色化。機(jī)電一體化技術(shù)在發(fā)展的過程中應(yīng)該結(jié)合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想，在突出產(chǎn)品特色的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)綠色化，把綠色化作為機(jī)電一體化產(chǎn)品的共性特征，減少對(duì)環(huán)境的污染程度，增加可回收性。綠色化也能夠體現(xiàn)出市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下機(jī)電一體化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

（5）網(wǎng)絡(luò)化。信息技術(shù)的發(fā)展推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化的普及，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)幾乎被應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展中，機(jī)械工程中涉及到的精密儀器和檢測(cè)設(shè)備也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，減少了人力，提高了工作的效率。在未來，所有的機(jī)電產(chǎn)品都會(huì)和網(wǎng)絡(luò)相連接，真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化也是機(jī)電一體化技術(shù)面對(duì)外界環(huán)境所做出的必然轉(zhuǎn)變。

（6）機(jī)電液一體化。目前液壓傳動(dòng)技術(shù)以其可靠性、安全性、平穩(wěn)性的優(yōu)勢(shì)受到了人們的廣泛關(guān)注，在不久的將來，一定會(huì)和機(jī)電一體化技術(shù)一起推進(jìn)機(jī)械工程的改革進(jìn)程，并運(yùn)用到更加高精尖的領(lǐng)域中。

4 結(jié)束語

機(jī)械工程的發(fā)展是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的重要一環(huán)，機(jī)械工程的未來發(fā)展趨勢(shì)必然是機(jī)電一體化。隨著人們對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)認(rèn)識(shí)程度的逐漸加深，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不斷凸顯，當(dāng)前已經(jīng)被應(yīng)用到除機(jī)械工程外的其他領(lǐng)域中。我國(guó)的機(jī)械工程發(fā)展比較晚，在未來的發(fā)展中必須不斷借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，并引進(jìn)高科技的生產(chǎn)設(shè)備，不斷振興機(jī)械工業(yè)。

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