机械设计制造中机电一体化的应用研究

机械设计制造中机电一体化的应用研究

高玉锋

370725199008143779

摘要：随着现代科技水平的进步，智能化技术被广泛应用在机械领域中。我国社会经济的发展和科学技术的进步，人们生产制造的理念发生了很大的变化，同时，对机械产品也有了更高的要求，对机械设备的机电技术提出了更高的挑战。而机电一体化作为一种对机械设计制造生产效率和质量有着直接影响的技术，能够实现对信息化技术、机械加工技术、电力电子技术的有机融合，已经成为机械制造领域一个重要的研究方向。本文就对机电一体化技术进行了系统分析，并在此基础上对机电一体化技术在机械设计制造领域内的具体应用进行了探讨。

关键词：机械设计制造；机电一体化；应用研究

引言

机电一体化又称机械电子工程，是机械技术与电子信息技术的有机结合，主要包括机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等，在目前机械生产、医疗保健、航空航天、军事领域等方面得到了广泛应用，还用于柔性制造系统、计算机集成制造系统、工厂自动化、办公自动化、家庭自动化等方面。

机电一体化技术在机械工程领域应用广泛，如数控机床、加工中心、工业机器人等。机电一体化技术在机械工程领域的应用可以简化机械生产流程，减少驱动部件，减少机械磨损与生产误差，提高工作精度；另一方面，机电一体化技术在实际生产应用中具有实时监控、自动报警、诊断分析及安全联锁等功能。极大地提高了机械生产的安全性与可靠性，提高机械工程生产领域的生产效率与工作质量。

1机电一体化系统与智能控制相关理论概述

机电一体化系统是由多种先进技术集于一体的高新科技产物，主要包括机械结构、动力源、传感器、控制装置、执行器，构造精密，集成度高，在企业生产中应用范围较为广泛。机电一体化系统各部分结构功能为：机身和零部件由机械构成，不易遭到外力破坏；动力装置为系统运行提供能源，维持各个构件的高速运转；传感器可以收集系统内外环境参数，并转变为各个构件可以识别的控制信息；控制装置会对输入指令进行分析处理，向其他构件发出控制指令；执行器会严格执行控制指令，控制不同装置进行精准操作，高效完成产品的生产加工。

智能控制是与人工控制形成鲜明对比的新型控制模式，模仿人的思维方式，向控制系统下达命令，深入到复杂恶劣的环境下作业，打破人工控制局限性，达到高效精准的控制目标，已经成为产品生产加工中不可或缺的关键技术。

应用智能控制可以避免生产环境中的有毒有害、易燃易爆物质或者生产工艺操作不当对人体健康和生命安全造成威胁，对于各种突发性状况能够妥善应对，减少了不必要的损失，深受广大企业青睐。可以预见的是随着智能控制技术的逐渐发展成熟，势必会在更多领域中取代人工控制，控制机械完成人力不可及的任务，引领产业朝着现代化、智能化的方向全面迈进。

2机电一体化在机械设计制造中的应用

2.1工业生产自动化，保障产品生产制造的安全性

现代机电一体化工程技术的应用范围不仅仅是用于生产加工某个单一工业品的机械装置中，并且还应用于工业加工的柔性制造系统、计算机集成制造系统、生产自动化、办公自动化、家庭自动化、社会服务自动化等各个方面，基于机电一体化工程技术加工下的产品多具有功能强大、体积轻巧、安全可靠性高、保密程度高等特点，此外其连接的“互联网”基础下的大数据、区块链、云计算等高新技术，更加使得工业生产制造中实现了真正的“物物相连”。在产品加工流程的内部设置中，构建了专属企业的内部数据信息网络，从而实现了机电产品数据信息能够及时、正确、无干扰的上传“云端”，监督管理人员通过分析这一数据信息的相关联性，从而与过去时期的日报、月报、季报、年报等信息汇总表进行纵向对比参照，从而能够调整机电一体化工程技术的参数设置，从而实现内部生产的自动化目标。

此外，机电一体化工程技术的广泛应用，也提升了相关产品生产、制造的安全性，例如在我国数控机床加工、内燃机集成制造等领域，此项技术能够在生产目标以及策略的规划前，合理地制定相关产品的原材料供给、费用分配以及人力配给等方面，从而不仅优化了内部生产资源的分配策略，并且提升了产品加工、装置、销售等过程的技术含量。在机电一体化工程技术的把关下，工业体系的内部数据信息网络对于产品零部件以及设备的精密程度进行合理化解读，从而提升了数控机床、内燃机集成制造等具体应用领域的稳固性，也能够保障产品在生产加工过程中的安全性、可靠性、高效性。

2.2动力设计

机电一体化技术在机械设备动力装置中的应用，其主要目的是对动力设备生产效率进行管控，已实现节约成本、降低能耗。由于传统机械制造领域内的动力设备往往都具有较大的功耗，且生产效率较低，因而其综合生产能效不高。而随着社会的进步，对机械设计制造过程中所消耗能源进行管控已经成为当下的发展趋势，其不仅关系着企业的生产成本，同时，也和生态环境保护密切相关，而在进行动力设计时，应用机电一体化技术就可以有效地解决能源消耗管控问题，并提升设备的动力效率。例如，传统的液压机，诸如此类设备工作期间所产生的能耗就很大，但其能量利用率却仅仅维持在30%左右，大部分能量都白白浪费掉了，而在液压机中引入机电一体化技术，就可以对其安装电子调速器，以便对液压机工作过程中的压力、转速等参数进行实时控制，以便大大降低液压机的能耗。

2.3在交流伺服系统中的应用

交流伺服系统在同步和异步电动机中的应用分为不同类型，无论哪种系统运行都较为复杂，在多种因素的影响下，伺服特性会有所降低，机电一体化设备无法正常运行，严重制约企业生产效率和质量的提升。高性能伺服控制需要精准反馈转子位置，否则会对矢量控制方法的控制效果产生不良效应，现有技术手段难以达成这一目标，即使运用无位置传感器仍然无法适应所有伺服控制场景，国内交流伺服系统生产厂商很难拓宽海外市场。提高伺服特性的有效途径就是研发高动态的伺服电机，构建精度较高的数学模型，以便随时对机电一体化设备运行参数予以调整，保持交流伺服系统运行的稳定性与可靠性。

2.4监控系统

在机械设计制造过程中，监控系统主要用于对车间连续性生产进行实时监控，以保证设备正常运行。由于在实际生产过程中，机械设备不可避免会出现各种问题，而监控系统的存在则可以有效应对设备出现的故障，以将对生产所造成损失降低最低。而机电一体化由于其先进的性能，在对设备故障进行诊断和设备监测方面都具有明显优势，它能够做到对设备故障进行动态监测，并具有故障预警和排查功能，以方便人们在第一时间对出现故障进行排除。

结语

新常态下，机电一体化系统与智能控制的结合应用一定程度上促进了机械制造行业的创新发展，有利于满足企业精细化生产管理要求，达成提质增效目标。基于此，加强对相关技术的研究，探索机电一体化系统与智能控制技术深度融合的可行路径，使之能够更好的服务于产业结构升级，提高行业的国际竞争力。

参考文献

[1]陈智俊,林丽华.机电一体化技术在智能制造中的应用分析[J].农机使用与维修,2022(4):71-73.

[2]周玲.化工机械设计制造中机电一体化的应用研究[J].数码设计(下),2020,9(4):82-83.

[3]程尤亚,王明月.机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究[J].南方农机,2020,51(20):141-142.

[4]黄芸.机械制造的智能化技术与机电一体化的融合研究[J].南方农机,2022,53(3):108-110.

[5]练正胜.机械设计制造中机电一体化的应用研究[J].世界有色金属,2020(19):227-228.

[6]王灵珠.基于机电一体化数控技术在机械制造中的实践研究[J].科技创新与生产力,2022(1):119-121.