機電技術論文(2)
機電技術論文篇二
淺談機電一體化技術
摘要 : 本文著重介紹了機電一體化的基本概念并簡單列舉了機電一體化產(chǎn)品的種類及其構(gòu)成特點。且對比了機電一體化技術相比傳統(tǒng)機電產(chǎn)品在功能上的優(yōu)越性。
關鍵詞:機電一體化; 技術; 優(yōu)越性
Abstract: this paper introduces the basic concept of mechanical and electrical integration and simple lists the electromechanical integration product categories and its structure characteristics. And compared the electromechanical integration technology, compared with the traditional mechanical and electrical products in the superiority of the function.
Keywords: mechanical and electrical integration; Technology; superiority
中圖分類號：TH-39文獻標識碼： A 文章編號：
1 機電一體化的基本概念
機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結(jié)合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術學科, 而機電一體化產(chǎn)品是在機械產(chǎn)品的基礎上, 采用微電子技術和計算機技術生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合, 它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅(qū)動技術以及系統(tǒng)總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品相比, 機電一體化產(chǎn)品具有下述優(yōu)越性。
1.1 使用安全性和可靠性提高
機電一體化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中, 遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時, 能自動采取保護措施, 避免和減少人身和設備事故, 顯著提高設備的使用安全性。
1.2 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
機電一體化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能, 其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高, 通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設計的要求完成預定的動作, 使之不受機械操作者主觀因素的影響, 從而實現(xiàn)最佳操作, 保證最佳的工作質(zhì)量和產(chǎn)品的合格率。同時, 由于機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作的自動化, 使得生產(chǎn)能力大大提高。例如, 數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高, 生產(chǎn)效率比普通機床提高5~ 6倍。
1.3使用性能改善
機電一體化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示, 操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少, 使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預設的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn), 系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序, 實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。
1.4具有復合功能并且適用面廣
機電一體化產(chǎn)品跳出了機電產(chǎn)品的單技術和單功能限制, 具有復合技術和復合功能, 使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自動保護和智能化等多種功能, 能應用于不同的場合和不同領域, 滿足用戶需求的應變能力較強。例如, 電子式空氣斷路器具有保護特性可調(diào)、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能, 使其應用范圍大為擴大。
1.5調(diào)整和維護方便
機電一體化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時, 可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變, 以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中, 而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產(chǎn)品,可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序, 然后根據(jù)不同的工作對象, 只需給定一個代碼信號輸入, 即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產(chǎn)品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施, 使工作恢復正常。機電一體化技術和產(chǎn)品的應用范圍非常廣泛, 涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領域, 因此, 機電一體化產(chǎn)品的種類很多, 而且還在不斷地增加。按照機電一體化產(chǎn)品的功能,可以將其分成下述幾類: 數(shù)控機械類, 主要產(chǎn)品包括數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機等,這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為機械裝置; 電子設備類,主要產(chǎn)品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等, 這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為電子裝置; 機電結(jié)合類, 主要產(chǎn)品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機以及自動售貨機等, 這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為電子裝置和機械裝置的有機結(jié)合;電液伺服類, 主要產(chǎn)品為機電液一體化的伺服裝置, 如電子伺服萬能材料試驗機, 這類產(chǎn)品的特點是執(zhí)行機構(gòu)為液壓驅(qū)動的機械裝置, 控制機構(gòu)是接受電信號的液壓伺服閥;信息控制類, 主要產(chǎn)品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等, 這類產(chǎn)品的主要特點是執(zhí)行機構(gòu)的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外, 機電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機電技術的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。
2.機電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點
機電一體化產(chǎn)品的功能是通過其內(nèi)部各組成部分功能的協(xié)調(diào)和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看, 機電一體化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性, 而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能, 即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能, 而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術就構(gòu)成了機電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
2.1機械系統(tǒng)
機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎, 因此對機械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求, 需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產(chǎn)品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。
2.2 動力系統(tǒng)
動力系統(tǒng)為機電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能, 去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作以完成預定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電一體化產(chǎn)品以電能利用為主, 包括電源、電動機及驅(qū)動電路等。
2.3傳感與檢測系統(tǒng)
傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測定的物理量,同時利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進行測定, 為機電一體化產(chǎn)品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn), 對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。
2.4信息處理及控制系統(tǒng)
根據(jù)機電一體化產(chǎn)品的功能和性能要求, 信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息, 并對其進行相應的處理、運算和決策, 以對產(chǎn)品的運行施以按照要求的控制,實現(xiàn)控制功能。機電一體化產(chǎn)品中, 信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。
2.5執(zhí)行機構(gòu)
執(zhí)行機構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動作, 實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機構(gòu)一般是運動部件, 常采用機械、電液、氣動等機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)因機電一體化產(chǎn)品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機構(gòu)是實現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接執(zhí)行者, 其性能好壞決定著整個產(chǎn)品的性能, 因而是機電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機電一體化產(chǎn)品的五個組成部分在工作時相互協(xié)調(diào),共同完成所規(guī)定的目的功能。在結(jié)構(gòu)上, 各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結(jié)合在一起, 構(gòu)成一個內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。
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