機電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機械中的發(fā)展應(yīng)用探討

摘 要：機械電子學(xué)技術(shù)也被稱為機電一體化學(xué)技術(shù)，是一門跨學(xué)科、具有高綜合性的科學(xué)技術(shù)。機電一體化技術(shù)包含了電子技術(shù)、現(xiàn)代自動控制機械技術(shù)、現(xiàn)代電子計算機技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)等多門科學(xué)技術(shù)，同時也是一門獨立交叉的學(xué)科。因此，為了大幅度的提高各領(lǐng)域中工程機械的使用性能，讓機械技術(shù)、液壓以及電子控制技術(shù)能夠有效的結(jié)合，并且提高工程機械的可靠性、安全性、操作當(dāng)中的舒適性、動力性和對燃油使用的經(jīng)濟性，需要加強對現(xiàn)代機電一體化在工程機械領(lǐng)域的普及和應(yīng)用。綜上所述，作者在文章中對工程機械中的機電一體化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進行了進一步的探討和研究。

關(guān)鍵詞：工程機械；機電一體化；應(yīng)用；發(fā)展

在當(dāng)今的自動化技術(shù)發(fā)展中，機電一體化處于相對比較高級發(fā)展的階段?，F(xiàn)代機電一體化的明顯特征是自動化技術(shù)，它的發(fā)展是以計算機產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)，另一方面，在生產(chǎn)實踐中，自動化技術(shù)進一步的發(fā)展需要也促進了現(xiàn)代機電一體化的發(fā)展。所以，根據(jù)目前我國現(xiàn)代工程機械的發(fā)展趨勢看來，在工程機械中機電的智能化發(fā)展和一體化發(fā)展將成為今后主流的發(fā)展趨勢。

1 現(xiàn)代工程機械上，機電一體化的應(yīng)用方式

1.1 機床中對機電一體化技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新

對于機電一體化技術(shù)在實際的應(yīng)用中，Z80-CPU的應(yīng)用軟件比較多，但是它的系統(tǒng)開發(fā)比較容易，所以比較普遍的用于我國數(shù)控機床方面的應(yīng)用。而我國的數(shù)控機床大部分采用的是經(jīng)濟型光電隔離電路、微機I/O接口的電路以及Z80-CPU微機和功率放大的電路等。而Z80-CPU以及與其配套的芯片價格比較低，使用范圍也比較廣，與其他的技術(shù)相比來說，具有維修方便、可靠、通用性強等特點。I/O接口的譯碼硬件也比較簡單、Z80系列的微機有其特有的I/O指令，并且微機的執(zhí)行時間也比較短，最重要的是，指令格式也比較短，這樣的特性對縮短掃描現(xiàn)場機床工作狀況的周期十分有利。

在機電一體化應(yīng)用于數(shù)控機床的過程中，因為多數(shù)的數(shù)控機床對工作刀具以及工作臺的要求的比較高，要求工作臺或工作刀具在工作中沿著坐標(biāo)軸來移動，所以機電一體化應(yīng)用于數(shù)控機床當(dāng)中，需要考慮其連續(xù)控制方式需要具有插補功能。要求副傳動具有高效率，滾珠絲杠摩擦帶來的損失較小，在操作的過程中沒有爬行的現(xiàn)象，能夠給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊、運動平穩(wěn)，并采用氟塑貼面導(dǎo)軌，使其具有耐磨的特性，并且摩擦系數(shù)比較小。因此，可帶來抗撕傷能力強、去除低速運動爬行的現(xiàn)象，以及降低其成本。在反向時可消除空間的死區(qū)，定位精度比較高以及剛度好。因此可消除絲杠螺紋和螺母之間的間隙，所以大部分的數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)的傳動方式用的是滾珠絲杠副傳動的方式。

1.2 將機電一體化應(yīng)用于自動化作業(yè)和半自動化作業(yè)

工程機械在作業(yè)過程中的自動化和半自動化的實現(xiàn)，可以降低在作業(yè)過程中工作人員的勞動強度，并且讓生產(chǎn)效率得到提高。另一方面，也能夠減少工作人員因相關(guān)的經(jīng)驗不足而造成的負(fù)面影響。以三菱公司生產(chǎn)的挖掘機為例，能夠?qū)ν诰驒C軌跡系統(tǒng)進行有效的控制。在控制板上，工作人員設(shè)定好運動的軌跡和鏟斗的運動形狀之后，機器中的微機操作系統(tǒng)能夠根據(jù)從不同角度傳感器發(fā)出的信號，自動控制鏟刀、動臂、斗桿的運動方式。在機器作業(yè)中，體現(xiàn)了挖掘機自動化的操作水平，還能對開口、斜坡、特定斷面的溝槽進行精準(zhǔn)的開挖作業(yè)。

1.3 現(xiàn)代機電一體化技術(shù)應(yīng)用于其它領(lǐng)域

在化纖行業(yè)的機械工程中，現(xiàn)代機電一體化也可以得到適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。例如在精密卷繞控制的系統(tǒng)中，高強度摩擦輥、變頻器以及金屬導(dǎo)紗器電機組成了其控制系統(tǒng)，另外還附加了傳感器和測速控制器的組成。此種工程機械中，卷繞交叉角是可以變化的，并且卷繞筒子大部分采用了積極式的傳動方式，并且導(dǎo)絲器和筒子的往復(fù)頻率是有固定的比值。

另一邊，國外的一些工程機械，例如推土機、裝載機以及鏟運機等，很大程度使得工程機械運作中的耗油量降低，并且簡化了操作，還增加了經(jīng)濟效益，這是由于采用了相對電子控制的自動變速器，帶來的改善。

2 工程機械中，現(xiàn)代機電一體化應(yīng)用的發(fā)展方向

隨著國外將機電一體化應(yīng)用于機械工程以來，不僅帶動了機械技術(shù)的革新，也為機械工程帶來了進一步的發(fā)展。對傳統(tǒng)的工程機械帶來了較大程度的改變，并且提高的產(chǎn)品的性能。根據(jù)目前的發(fā)展看來，無論在國內(nèi)還是國外，機械工程技術(shù)已經(jīng)進入了發(fā)展的全新時期。同時在工程機械的發(fā)展中，電子控制系統(tǒng)也成為了其不可或缺的一部分。隨著對機械產(chǎn)品的要求不斷提高、社會的不斷發(fā)展、科技的不斷創(chuàng)新，對機電一體化的發(fā)展也提出了進一步的要求。

2.1 機電一體化應(yīng)用發(fā)展的高性能化

機電一體化應(yīng)用中的高性能化主要囊括以下幾個方面：應(yīng)用中的高可靠性、高效率模式、高精度模式以及高速模式。新一代的CNC系統(tǒng)已“四高”來滿足生產(chǎn)需求為前提而誕生的，此種系統(tǒng)采用多CPU結(jié)構(gòu)通過多總線連接而成的。由于這種系統(tǒng)采用的是精簡指令集機，所以能夠在同一時間實現(xiàn)多個任務(wù)操作系統(tǒng)并且進行相關(guān)的處理，所以該機器機電一體化的產(chǎn)品的高性能也得到了保證。

2.2 機電一體化在微型化的應(yīng)用和發(fā)展

機電一體化的新興發(fā)展方向是微型機電一體化，國外成為微電子機械系統(tǒng)，微型機電一體化系統(tǒng)在納米尺度上也將機械技術(shù)和電子技術(shù)加以融合。因此，幾何尺寸向微米、納米發(fā)展都可以稱作微型機電一體化產(chǎn)品。并且體積大小不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品。在信息、軍事、生物醫(yī)療等方面的應(yīng)用上，具有其他產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)越性能。因為其在使用中對能量的損耗小、及其體積小、運動方式靈活，所以在近幾年和將來的發(fā)展趨勢中是非常重要的技術(shù)。

2.3 機電一體化技術(shù)在應(yīng)用和發(fā)展中的智能化

控制理論的基礎(chǔ)體現(xiàn)了機電一體化的進步和發(fā)展，所以智能化技術(shù)也就成為了目前傳統(tǒng)機械自動化技術(shù)和機電一體化技術(shù)的最主要的區(qū)別。智能化技術(shù)在實際使用中的區(qū)別表現(xiàn)在相關(guān)產(chǎn)品使用過程中的智能上。智能化技術(shù)通過融合了生理學(xué)、人工能、計算機科學(xué)而發(fā)展出的智能的新思想、新的方法、并且模擬人類智能。所以這樣機械技術(shù)在目前的應(yīng)用和研發(fā)中，具有非常豐富的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3 結(jié)束語

作者在文章中，對機電一體化的發(fā)展已經(jīng)應(yīng)用做了簡單的概述。并且從機電一體化的智能化、微型化、高性能化的這幾個方面詳細(xì)描述了機電一體化的應(yīng)用和發(fā)展方向，在提高使用效率的同時，也減少了能源的消耗，并且在使用中提供了更多的便利性，提高了作業(yè)的精度，并且在未來的發(fā)展中也是工程機械不可忽視的一部分。

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作者簡介：陳開朗（1982，6-），男，貴州省盤縣，本科，助教，研究方向：高職機電一體化專業(yè)教學(xué)方向或機電一體化技術(shù)專業(yè)方向。