机电一体化技术在机械领域的应用

机电一体化技术在机械领域的应用

第一作者：李世兴 第二作者：张起瑞

  220503199307041519    230710199812030016

摘要：机电一体化从20世纪60年代发展到现在，是有规律、有体系的学科。近年来，机械、电力电子、自动控制、信息通信等技术发展迅速且应用广泛，以此为契机机电一体化技术也在不断地改进。21世纪的机电一体化技术，与机械、电子、信息通讯等技术密不可分，该技术的应用使工厂和机器有了“智能”，也会在未来的实践发展过程里产生越来越大的影响。

关键词：机电一体化技术；机械领域；应用

引言:在微电子和信息技术发展到一定程度的基础上，机电一体化技术逐渐进入机械制造业，并与机电一体化技术相结合。它集机械本体、传感与测试技术、控制单元、动力与驱动、信息与通信技术、软硬件于一体，应用于实际生产和开发。机电一体化从20世纪60年代发展到现在，是一门有规律且系统的学科。近年来，机械、电力电子、自动控制、信息通信等技术发展迅速且应用广泛，以此为契机机电一体化技术也在不断地改进。

一 机械工程中运用机电一体化系统的重要性

1.1发展趋势

机电一体化已经成为我国发展的必然趋势，机械领域在快速发展的今天也带动了技术的革新。对于机械生产而言，对机械设备的需求量不断提升。因此合理利用机电一体化技术可以提升生产效率，保证生产质量，有利于我国的大规模生产。

1.2机械生产的过程中作用，

机械设备的应用可以代替传统的人工劳作，不仅提升了效率，还能有效降低对劳动力的需求。在机械的制造过程中，随着机电一体化技术的不断发展，有效改善了机械生产环境，通过对生产流程进行优化，可以选择更好的生产技术，提升制造的精度，提升机械生产标准，加快机械化生产进程。

1.3重视机械生产质量

就机械生产的机械设备而言，由于人们对生产的效率和质量越来越重视，因此机械设备的功能也越来越丰富。传统的机械企业制造，需要经过烦琐的流程，具体包括对各类零件的加工以及设备框架的制作和组装工作。这些工作将会消耗大量的人力和物力，也为企业的制造工作增加了成本，不利于企业经济效益的提升。使用机电一体化技术，不仅可以简化生产流程，还能进一步满足机械生产的需求，推动设备的创新。

二 机电一体化技术的核心要素

2.1机械本体

机械本体是系统的实体本体，即系统实现各功能所需要的物理机械实体结构，通常含有框架，支架，联结的转轴等。如果把整个机电一体化系统看做是一个人的话，机械本体好比人体的骨骼部分。这个部分构成了系统本身，有框架、有关节、有支撑。当需要生产或加工时，信息处理即职能部分的处理结果就以实体化的形式最终反映在机械本体的运动上。所以，机械本体的质量同样关系到被加工部件的质量，效率等。为了提高系统执行的效率，响应速度，精度和稳定性等，机械本体的材料性能应满足轻便，不易发生形变，节能美观等要求。以此来改善其综合性能和减少能耗。

2.2传感测试

通过各种测试部件和传感器的检测，获取所需要的系统内部和外部的各种数据。然后把这些数据加工翻译成信息处理部分可以识别的信息，再传输给信息处理部分。传感测试部分就像人体的眼睛、鼻子、耳朵、皮肤，它们分别使人类具有了视觉、嗅觉、听觉和触觉，把人们所看到的、闻到的、听到的、摸到的反馈给大脑。传感测试部分所提供的数据也直接关系到整个系统的运行，只有提供准确可靠的数据，系统的执行结果才会如预设的可靠。对于传感测试而言，应该利用现有的技术进一步提升其精度。比如，镜头的更高光感度，更灵敏的方向感知等。

2.3控制及信息单元

控制及信息单元部分可以把来自各种测试部件、传感器收集的数据和来自机器外部的指令信息进行存储和分析。对这些信息分析加工并产生结果，最后再按这些分析的结果发出行动指令，从而使系统有序地运转。如果没有控制及信息处理，那整个系统就如同一堆生硬的机械，和传统机械没有太大区别。正因为有该部分对内部和外部的各种数据进行计算分析，再把结果转换成指令分配给各部分才使传统机械化向自动化和智能化方靠拢。当人体的大脑接收到一些信息后，根据信息进行思考，最后得出结论，再把这个结论转化控制人们的行为。该部分所做出的处理和判断也会影响到整个系统，其运行速率，在传输过程中是否会受到干扰等。因此，要提高数据处理的速度，统一接口和数据格式，增强抗干扰能力等，做到高速、标准、可靠。

2.4动力与驱动

这一部分是系统的动力源，根据系统的需求，满足整个系统可以维持正常运转所需要的动力和能耗供给。就如人体的心脏，给系统提供了所需要的动力。驱动就是在上级指示的命令下，使各部分完成指示的运作。考虑到是否绿色环保，应该尽量使用较小的能量完成比较大的输出，使能量利用效率更高。

2.5执行机构

在职能组成要素中处理的输出结果发出相应指示，执行机构则依据该指示来完成指定的内容。这个部分如人体的手脚等身体部位，在接收到大脑做出的指示后，通过灵活的配合来完成指示的动作。执行机构在选材上，应该考虑不易发生形变，质量较小的。而在和部件的联结轴处，也应该使用阻尼合适的。以此来进一步提高整体稳定性。

三 机电一体化技术在机械领域的应用

3.1 数控机床

大型机械设备、航空和国防用品中的一些零件，以及复印机和光刻机等小型设备所需的一些零件，要求精度高，形状复杂，加工难度大。普通技术无法满足这一需求。数控机床的出现为解决这些问题带来了希望，可以高精度、高效率地加工零件。另外，数控机床具有很高的灵活性，可以加工结构复杂的精密零件。数控装置包括控制操作和显示，是数控机床的核心部件之一。伺服机构是数控机床的运动组成和动力组成要素，有执行部件和驱动装置。辅助控制装置主要是PLC，具有灵活，快速响应，修改程序的特点和功能。检测装置可以把机床各个轴的位移量和运动参数检测，并反馈给数控装置。机床本体是机床的主体，即机械本体，可以完成对工件的各种加工操作，还包括床身，支撑部分等。

3.2 传感技术

在整个数据信息传输过程中，传感器技术起着至关重要的作用，可以最大限度地避免环境干扰对制造设备的影响。在传感器技术中，我们需要依靠无线传感器将数据和信号实时传输给后台的计算机操作员，并根据预先计划的程序对信号进行合成和处理。智能制造最大限度地保证了信号传感器的稳定性，提高信号传输的精准性。因此，传感器技术已经在智能制造领域广泛应用，有效减少信号传输的壁垒，改善产品加工流程，优化整体信息流交互，促进制造企业的快速发展。

3.3 智能机器人

智能机器人的引入不仅提高了企业的有效效率，保证了产品质量，而且技术人员可以根据生产需要对机器人进行编程，加强对机器人大脑的控制，提高产品质量，促进企业经济效益的提高。将智能机器人与机械工程技术相结合，优化和提高机器人的性能，不仅是科学技术的发展，而且对相关行业和企业的发展具有深远的意义。比如，在传统生产过程中都是依靠人工劳力进行生产，这不仅需要大量资金投入，还存在极高的失误率和安全问题。但是结合机械工程技术，只需要设置好程序，机器人就能自行开展工作，特别是在一些高危行业中，智能机器人已经完全替代人工操作，不仅节约成本，而且失误率低，全面提升生产安全性。

结语

综上所述，机械工程机电一体化技术的应用，顺应我国现代发展的大趋势。长期以来我国的机械设备生产效率较低，质量和精度相对于发达国家还有很大差距，随着机电一体化技术的进一步应用，技术的优势将会逐渐显现出来，设备也将得到不断地改进和创新，推动我国科学技术的长远发展。

参考文献：

［1］赵力．浅谈机电一体化技术在机械工程领域的应用及展望［J］．南方农机，2023，51(05):217．

［2］袁颖．机电一体化技术在机械工程领域的应用及展望［J］．湖北农机化，2023(12):12．