石河子大学
《机电一体化技术》
课程作业
题 目： 机电一体化系统在机械工程中的应用 姓 名： 田多林 学 院： 机电学院 专 业： 农业推广 农业机械化 班 级： 机电学院2013级在职研究生班 学 号： 2013305006
机电一体化系统在机械工程中的应用
（新疆农职院工程学院 田多林）
摘要：随着我国科学技术的不断革新与发展，作为集信息学、机械学、电子学等众多学科为一体的机电一体化技术得到了前所未有的发展，这一技术也被广泛的应用在了机械工程领域。正是这一技术的引用使机械工程的自动化或半自动化成为了可能，从而极大的增加了机械工程的精度和准确度。本文主要介绍了机电一体化的关键技术和在机械工程中的应用。
关键词：机电一体化系统；机械工程；应用
1.机电一体化系统概要
机电一体化是电子自动化与机械装置有效结合所构成的系统总称,主要是指机构的各项功能、信息处理、机械运用等方面引进电子技术。
机电一体化的迅速发展使它成为一门新兴学科,随着时代科学技术的不断发展,还将添加新的内容。它的基本特点可以说是:机电一体化是从整体的观念影响,运用机械传动技术、自动控制技术、电子信息技术、传感技术、电力技术、通信技术以及计算机编程技术等多种技术,根据优化组织目标指导系统功能目标的原则,合理布局各个单元,使各个单元功能化、有效化、简单化以及成熟化,从而使整个系统达到最好的效果。由此而产生的整个功能系统,就成为机电一体化的产品或机电一体化的系统。
“机电一体化”包含“技术”和“产品”两个方面的概念。机电一体化技术不是仅仅简单组合、拼凑机械技术和电力电子技术, 而是综合这些技术使其完美结合在一起的技术。机电一体化与简单的机械与自动化结合根本不同。机械工程技术从纯技术一直发展到机械电气化,都是属代替和放大的体力的传统机械技术,不能满足日益发展的社会现实需要,更制约机电一体化技术的发展。随后发展到成熟的机电一体化,其中的微型电路逐步取代机械构造,通信技术不断发展,能使各个部分有效结合在一起,还能完成以前很多不可能实现的任务,t匕如说实现检测处理信息、显示结果、控制与调节、故障与排除的自动化等等。机电一体化不是简单的代替机械的体力劳动的技术,而是使整个机械设备具备一定智能化的有效统一,判断机械电气化与机电一体化在功能上的本质区别就是看设备是否有
智能化的表现。
机电一体化技术是机械工程与电子自动化的结合,没有单一的自动化,也没有单一的机械工程技术,只有将二者有效结合起来才是成熟的机电一体化技术。机械自动化的基础是控制理论,所有的理论必须与现实的情况相结合才可以成为被我们利用的理论。
2.机电一体化系统在机械工程中的应用
随着我国经济的不断发展，现代工程施工的规模及难度也在不断的加大，这在某种程度上要求机械工程具备良好的性能，其自动化的程度也将直接影响到工程施工的质量及经济效益。现代机械工程应当具备以下性能：施工质量、精度高；生产效率、经济效益好；性能稳定，工作可靠安全等，为满足这些性能要求，因此我们在机械工程领域引进了机电一体化技术，其应用范围主要包括以下几个方面。
2.1监督控制作用
电子监控系统，作为机电一体化系统中的重要组成部分，其对机械工程的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等运行状体进行监控，在机械工作当中一旦出现异常，电子控制系统能立即的触发报警系统并且准确的找出故障的所在位置，进而减少相关事故的发生，与此同时，也方便工作人员及时的检修和排除故障，极大地提高了工作效率，降低了不必要的经济损失。
2.2节能降耗，提高生产效率
相对于传统的柴油机能源利用率低，电控系统能够充分有效的发挥柴油机的输出功率，使柴油能够尽量完全燃烧、净化排气。为减少柴油机的能量损失，采用电子控制技术，根据负荷条件自动调节柴油机的油门，以此来增大能源的利用率。例如：日本小松公司挖掘机采用新型的节能控制器（OLLS系统），燃气可节省23%，同时机械的使用功率的利用率可达到98%之高，而这主要得益于其采用的卡特电子效率控制系统。
3.3提高作业精度
在机械工程设备上引进电子控制系统，不仅可以使称量自动化，而且还可以使称量变得更为精确，从而有效的避免了人工称量效率低、误差大的特点，进而使得成品的作业精度得到明显的提高。例如：在商品混凝土广泛普及的今天，许
多的商品混凝土拌合站都在混凝土拌合设备上采用了微电控制的电子称量系统，并使计量过程实现了自动化，电子称量系统的引用，保证了混凝土的绝对配合比，极大的提高了混凝土的质量。此外，在沥青混凝土摊铺机上应用自动找平系统，使沥青摊铺机电一体化未来发展方向质量得到了明显的提高，路面的平整度可达到0.127m/3m。
4.4作业过程的自动化或半自动化
机械工程实现自动化或半自动化，不仅可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，还能有效的降低作业的安全系数。例如，日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统，操作人员在控制板上设定好铲斗的运动轨迹形状之后，微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号，自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动，实现各种形状和断面沟槽，斜面的准确开挖，从而使挖掘工作实现了自动化，同时也降低了人工开挖的危险性。
4.4.1自律分配化系统方向
当机电一体化发展到一定的程度，其执行和控制系统将获得足够的空间，具备很强的“柔性”，能够从容的面对突发事件，即被设计成“自律分配系统”，当这系统运行时，各子系统独立运行，互不影响，但其本身也具备足够的自律性，当外界环境发生变化时，他们也随之发生相应的变化以适应外界的变化。这一系统的特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总体的指令条件下，每个子系统的“行动”可以有所改变。这一特征，既避免了因为某一子系统的故障而使得整个系统瘫痪，在很大程度上增加了系统的柔性。
4.4.2全息系统化方向
所谓的全息，即指全方位呈现，在将来的机电一体化发展中，其“全息”的特点将会越来越明显，机电一体化将从不同的角度使得“指令”得以准确执行，智能化发展是一大趋势，而这一发展趋势则主要得益于信息技术和模糊技术的高度发展。
4.4.3光机电一体化方向
机械电子工程，是光机电一体化的别称，它是机械工程与自动化的一种，相对于传统的机电一体化技术，光机电一体化引进了光学技术，充分利用光学技术的特点，进一步改变优化机电一体化系统中的传感系统、信息处理系统、能源系
统等各子系统。
4.4.4模块化方向
在机电一体化的发展过程中，模块化始终是一项艰巨而又漫长的工程。机电一体化发展到今日，其产品种类和生产厂商繁多纷杂，研发和开发具备标准化电气接口、机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品是相困难的。然而，对于机电一体的模块化生产又是具备相当重要的意义的，这不仅能够降低机电一体化的生产、维修、维护的成本，还能有益于相关技术人员的培训。
4.4.5仿生物系统化方向
信息处理是机电一体化的一大核心，随着机电一体化的发展，其承载的信息处理的负荷也将越来越大，而其往往在结构上处于“静态”时不稳定，处于“动态”时，较稳定。仿生物系统化的应用能够是这一问题得到根本上的解决。
3.结语
综上所述，机电一体化系统在机械工程方面的应用越来越广泛，其使用价值也越来越高，机电一体化系统正逐步成为机械领域的发展方向，同时也为传统的机械行业带来了新的发展空间。在科学技术的各个分支高度发展以后，各分支之间的相互交融渗透是必不可少的，以机械技术、信息技术、电子技术为基础的机电一体化技术正是众多学科相互渗透融合的产物。
参考文献
[1]徐伟.机电一体化技术的概念、现状、发展及对策[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集(上)[C].2009年7):2-5.
[2]陈军科.基于机电一体化背景下的机械工程应用[J].工会博览―理论研究,2009,08(4):54-55.
[3]钟燕锋,王锦红,简志雄,黎川林.经济全球化背景下,机电一体化人才校企合作培养机制的探索与实践——以广东岭南职业技术学院为例[A].中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会―论文集[C].2010年.
[4]张寒松.浅析机电一体化技术的发展及其在钢铁行业中的应用[J].机械制造,2012,16(12):24-25.
石河子大学
《机电一体化技术》
课程作业
题 目： 机电一体化系统在机械工程中的应用 姓 名： 田多林 学 院： 机电学院 专 业： 农业推广 农业机械化 班 级： 机电学院2013级在职研究生班 学 号： 2013305006
机电一体化系统在机械工程中的应用
（新疆农职院工程学院 田多林）
摘要：随着我国科学技术的不断革新与发展，作为集信息学、机械学、电子学等众多学科为一体的机电一体化技术得到了前所未有的发展，这一技术也被广泛的应用在了机械工程领域。正是这一技术的引用使机械工程的自动化或半自动化成为了可能，从而极大的增加了机械工程的精度和准确度。本文主要介绍了机电一体化的关键技术和在机械工程中的应用。
关键词：机电一体化系统；机械工程；应用
1.机电一体化系统概要
机电一体化是电子自动化与机械装置有效结合所构成的系统总称,主要是指机构的各项功能、信息处理、机械运用等方面引进电子技术。
机电一体化的迅速发展使它成为一门新兴学科,随着时代科学技术的不断发展,还将添加新的内容。它的基本特点可以说是:机电一体化是从整体的观念影响,运用机械传动技术、自动控制技术、电子信息技术、传感技术、电力技术、通信技术以及计算机编程技术等多种技术,根据优化组织目标指导系统功能目标的原则,合理布局各个单元,使各个单元功能化、有效化、简单化以及成熟化,从而使整个系统达到最好的效果。由此而产生的整个功能系统,就成为机电一体化的产品或机电一体化的系统。
“机电一体化”包含“技术”和“产品”两个方面的概念。机电一体化技术不是仅仅简单组合、拼凑机械技术和电力电子技术, 而是综合这些技术使其完美结合在一起的技术。机电一体化与简单的机械与自动化结合根本不同。机械工程技术从纯技术一直发展到机械电气化,都是属代替和放大的体力的传统机械技术,不能满足日益发展的社会现实需要,更制约机电一体化技术的发展。随后发展到成熟的机电一体化,其中的微型电路逐步取代机械构造,通信技术不断发展,能使各个部分有效结合在一起,还能完成以前很多不可能实现的任务,t匕如说实现检测处理信息、显示结果、控制与调节、故障与排除的自动化等等。机电一体化不是简单的代替机械的体力劳动的技术,而是使整个机械设备具备一定智能化的有效统一,判断机械电气化与机电一体化在功能上的本质区别就是看设备是否有
智能化的表现。
机电一体化技术是机械工程与电子自动化的结合,没有单一的自动化,也没有单一的机械工程技术,只有将二者有效结合起来才是成熟的机电一体化技术。机械自动化的基础是控制理论,所有的理论必须与现实的情况相结合才可以成为被我们利用的理论。
2.机电一体化系统在机械工程中的应用
随着我国经济的不断发展，现代工程施工的规模及难度也在不断的加大，这在某种程度上要求机械工程具备良好的性能，其自动化的程度也将直接影响到工程施工的质量及经济效益。现代机械工程应当具备以下性能：施工质量、精度高；生产效率、经济效益好；性能稳定，工作可靠安全等，为满足这些性能要求，因此我们在机械工程领域引进了机电一体化技术，其应用范围主要包括以下几个方面。
2.1监督控制作用
电子监控系统，作为机电一体化系统中的重要组成部分，其对机械工程的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等运行状体进行监控，在机械工作当中一旦出现异常，电子控制系统能立即的触发报警系统并且准确的找出故障的所在位置，进而减少相关事故的发生，与此同时，也方便工作人员及时的检修和排除故障，极大地提高了工作效率，降低了不必要的经济损失。
2.2节能降耗，提高生产效率
相对于传统的柴油机能源利用率低，电控系统能够充分有效的发挥柴油机的输出功率，使柴油能够尽量完全燃烧、净化排气。为减少柴油机的能量损失，采用电子控制技术，根据负荷条件自动调节柴油机的油门，以此来增大能源的利用率。例如：日本小松公司挖掘机采用新型的节能控制器（OLLS系统），燃气可节省23%，同时机械的使用功率的利用率可达到98%之高，而这主要得益于其采用的卡特电子效率控制系统。
3.3提高作业精度
在机械工程设备上引进电子控制系统，不仅可以使称量自动化，而且还可以使称量变得更为精确，从而有效的避免了人工称量效率低、误差大的特点，进而使得成品的作业精度得到明显的提高。例如：在商品混凝土广泛普及的今天，许
多的商品混凝土拌合站都在混凝土拌合设备上采用了微电控制的电子称量系统，并使计量过程实现了自动化，电子称量系统的引用，保证了混凝土的绝对配合比，极大的提高了混凝土的质量。此外，在沥青混凝土摊铺机上应用自动找平系统，使沥青摊铺机电一体化未来发展方向质量得到了明显的提高，路面的平整度可达到0.127m/3m。
4.4作业过程的自动化或半自动化
机械工程实现自动化或半自动化，不仅可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，还能有效的降低作业的安全系数。例如，日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统，操作人员在控制板上设定好铲斗的运动轨迹形状之后，微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号，自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动，实现各种形状和断面沟槽，斜面的准确开挖，从而使挖掘工作实现了自动化，同时也降低了人工开挖的危险性。
4.4.1自律分配化系统方向
当机电一体化发展到一定的程度，其执行和控制系统将获得足够的空间，具备很强的“柔性”，能够从容的面对突发事件，即被设计成“自律分配系统”，当这系统运行时，各子系统独立运行，互不影响，但其本身也具备足够的自律性，当外界环境发生变化时，他们也随之发生相应的变化以适应外界的变化。这一系统的特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总体的指令条件下，每个子系统的“行动”可以有所改变。这一特征，既避免了因为某一子系统的故障而使得整个系统瘫痪，在很大程度上增加了系统的柔性。
4.4.2全息系统化方向
所谓的全息，即指全方位呈现，在将来的机电一体化发展中，其“全息”的特点将会越来越明显，机电一体化将从不同的角度使得“指令”得以准确执行，智能化发展是一大趋势，而这一发展趋势则主要得益于信息技术和模糊技术的高度发展。
4.4.3光机电一体化方向
机械电子工程，是光机电一体化的别称，它是机械工程与自动化的一种，相对于传统的机电一体化技术，光机电一体化引进了光学技术，充分利用光学技术的特点，进一步改变优化机电一体化系统中的传感系统、信息处理系统、能源系
统等各子系统。
4.4.4模块化方向
在机电一体化的发展过程中，模块化始终是一项艰巨而又漫长的工程。机电一体化发展到今日，其产品种类和生产厂商繁多纷杂，研发和开发具备标准化电气接口、机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品是相困难的。然而，对于机电一体的模块化生产又是具备相当重要的意义的，这不仅能够降低机电一体化的生产、维修、维护的成本，还能有益于相关技术人员的培训。
4.4.5仿生物系统化方向
信息处理是机电一体化的一大核心，随着机电一体化的发展，其承载的信息处理的负荷也将越来越大，而其往往在结构上处于“静态”时不稳定，处于“动态”时，较稳定。仿生物系统化的应用能够是这一问题得到根本上的解决。
3.结语
综上所述，机电一体化系统在机械工程方面的应用越来越广泛，其使用价值也越来越高，机电一体化系统正逐步成为机械领域的发展方向，同时也为传统的机械行业带来了新的发展空间。在科学技术的各个分支高度发展以后，各分支之间的相互交融渗透是必不可少的，以机械技术、信息技术、电子技术为基础的机电一体化技术正是众多学科相互渗透融合的产物。
参考文献
[1]徐伟.机电一体化技术的概念、现状、发展及对策[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集(上)[C].2009年7):2-5.
[2]陈军科.基于机电一体化背景下的机械工程应用[J].工会博览―理论研究,2009,08(4):54-55.
[3]钟燕锋,王锦红,简志雄,黎川林.经济全球化背景下,机电一体化人才校企合作培养机制的探索与实践——以广东岭南职业技术学院为例[A].中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会―论文集[C].2010年.
[4]张寒松.浅析机电一体化技术的发展及其在钢铁行业中的应用[J].机械制造,2012,16(12):24-25.