机电一体化科技论文
机电一体化科技论文
机电一体化”就是将机械、电子与信息技术进行有机结合，以实现工业产品和生产过程整体最优化的一种高新技术。下面小编给大家分享一些机电一体化科技论文，大家快来跟小编一起欣赏吧。
机电一体化科技论文篇一
机电一体化技术
摘要：随着信息技术的发展，机电一体化技术发展迅速，“机电一体化”就是将机械、电子与信息技术进行有机结合，以实现工业产品和生产过程整体最优化的一种高新技术。机电一体化是指在设备机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化是现代科学技术发展的必然结果，本文简述了机电一体化技术的基本特点，分析了机电一体化技术的发展趋势。
关键词：机电一体化 核心技术 应用领域 发展趋势
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
1、机电一体化的产生与应用
20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后，刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期，机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持，20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。
2、 核心技术
机电一体化的核心技术主要在于硬件和软件。
2.1机械技术
机电一体化是以机械技术为基础，机械技术侧重点是怎样与机电一体化相适应，机电一体化是取其精华去其糟粕，利用各科学发展的高、新技术来更新自身概念。机械本体应该从改善自身性能、减轻质量和提高工作精度等几个重要方面方面考虑，以此减少工作时能量消耗，提高工作效率。为了提高机械系统的传动精度和工作稳定性，机电一体化要具有高精度、快速响应性、良好的稳定性。
2.2信息处理技术
由于微电子学的迅速发展、信息处理技术的普及极大的促进了机电一体化的发展。信息处理技术包括信息交换、信息存取、信息运算和最终决策等，实现信息处理的工具是现在已经普及的计算机，所以计算机技术的发展与信息处理技术紧密相联。要更好的发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性从而提高信息处理的速度同时解决信息处理的抗干扰问题。
2.3检测技术
检测与传感技术指与传感器及其信号检测装置相关的技术。由检测技术自身的功能，传感器的主要功能应提高工作可靠性、工作的灵敏度和精确度等，并且要经受各种严酷环境的考验，因此必须提高其抗干扰能力。由此可见，发展检测、传感器技术是机电一体化发展的必然趋势。
2.4自动控制技术
在无人直接参与下，自动控制技术能通过控制装置让被控对象或过程的被控量能按照人们事先预定的规律变化的技术。自动控制技术应用非常广泛，主要由自动控制理论、机械控制系统的设计、仿生学中的系统仿真、工作时现场的调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。制动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化，这是因为被控对象与理论的控制量 存在较大的差距，从而需要反复调试和修改，才能达到最佳效果。现在微型机的应用非常广泛，自动控制系统已经成为机电一体化中十分重要的一部分。
2.5驱动技术
驱动技术的主要研究对象是执行元件及驱动装置。驱动技术是执行操作的技术，对机电一体化产品的动态特性、稳态精度、控制质量等都有决定性的作用。电机作为驱动机构已被广泛应用但其快速响应和效率等方面还有一部分问题，驱动技术极大地促进了机电一体化技术的发展。
2.6软件技术
机电一体化的发展过程中仅仅发展硬件是不够的，必须在发展硬件的同时发展软件，但是软件的更新速度太快，这样就导致研制成本提高了，为了降低成本，应该推行软件标准化等措施。
3、机电一体化的应用领域
3.1数控机床
经过多年的发展数控机床已经得到了广泛的应用，数控机床又称数字控制机床，它是一种装有程序控制系统，通过数字化信息对机床的运动及加工过程进行控制的机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床主要由动力源、操作机构、传感器、电子控制单元、执行器等组成。数控机床具有很高的柔性，能实现编程自动化，具有更高的可靠性以及强大的通信功能，还可以实现多种控制的功能。数控机床的发展给机械领域的提高起到了促进作用。
3.2机器人
机器人是众所周知的一种高新技术产品，是典型的机电一体化产品。其最早是人们幻想出来可以听从人们的命令，任劳任怨的从事各种劳动。经过几十年的发展，机器人技术已经形成了综合性的科学。机器人主要由：机器手、操作机构、传感器、移动机构、控制装置、驱动器等部分组成，通过各部分之间相互协调，相互配合，机器人已经能灵活的代替人类很多活动，在焊接、装配、军事、空间、水下、农业、建筑、服务、娱乐等领域都有应用。机器人应经成为人类良好的助手和亲密的伙伴。
3.3现代温室设施
现代温室设施是实现作物优质、高效生产的重要设施，也是机电一体化设备应用较密集的地方。主要由：温室框架结构、覆盖材料、通风系统、灌溉施肥系统、二氧化碳施肥系统、室内喷雾/屋顶喷淋降温系统、遮阳/保温系统、加热系统、防虫系统、计算机控制系统及一些必要的生产工具等。可以通过这些设施和计算机系统有效的提供一个适宜的环境条件，为作为优产提供保障。
4、机电一体化的发展趋势
与其他科学一样，机电一体化技术也经历一个漫长的过程。现在机电一体化已经渗透到各个学科、领域。成为一门新兴的科学，为了适应各领域的需求机电一体化的主要发展趋势体现在智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人性化。机电一体化对机械工业也影响很大包括提高性能、扩展功能、简化结构、提高可靠性、节约能源、操作简单，可以说机电一体化的发展前景在未来的几十年里一片光芒。
5、结论
综上所述，机电一体化并不是独立的，而是各个学科相互渗透，相互融合的产物，也是科技发展的必然产物。随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
参考文献：
[1]朱思洪.机电一体化技术.北京：中国农业出版社，2004.
[2]三浦宏文.机电一体化实用手册.北京：科学出版社，2007.
[3]李运华.机电控制.北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[4]章浩，张西良，周士冲.机电一体化技术的发展与应用.农机化研究，2006(7).
机电一体化科技论文篇二
浅谈机电一体化技术
摘要 : 本文着重介绍了机电一体化的基本概念并简单列举了机电一体化产品的种类及其构成特点。且对比了机电一体化技术相比传统机电产品在功能上的优越性。
关键词:机电一体化; 技术; 优越性
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
中图分类号：TH-39文献标识码： A 文章编号：
1 机电一体化的基本概念
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科, 而机电一体化产品是在机械产品的基础上, 采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合, 它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比, 机电一体化产品具有下述优越性。
1.1 使用安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中, 遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时, 能自动采取保护措施, 避免和减少人身和设备事故, 显著提高设备的使用安全性。
1.2 生产能力和工作质量提高
机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能, 其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高, 通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作, 使之不受机械操作者主观因素的影响, 从而实现最佳操作, 保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时, 由于机电一体化产品实现了工作的自动化, 使得生产能力大大提高。例如, 数控机床对工件的加工稳定性大大提高, 生产效率比普通机床提高5~ 6倍。
1.3使用性能改善
机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示, 操作按钮和手柄数量显著减少, 使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现, 系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序, 实现自动最优化操作。
1.4具有复合功能并且适用面广
机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制, 具有复合技术和复合功能, 使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能, 能应用于不同的场合和不同领域, 满足用户需求的应变能力较强。例如, 电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流的测量、显示和故障自动诊断等功能, 使其应用范围大为扩大。
1.5调整和维护方便
机电一体化产品在安装调试时, 可通过改变控制程序来实现工作方式的改变, 以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品的控制系统中, 而不需要改变产品中的任何部件或零件。对于具有存储功能的机电一体化产品,可以事先存入若干套不同的执行程序, 然后根据不同的工作对象, 只需给定一个代码信号输入, 即可按指定的预定程序进行自动工作。机电一体化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施, 使工作恢复正常。机电一体化技术和产品的应用范围非常广泛, 涉及到工业生产过程的所有领域, 因此, 机电一体化产品的种类很多, 而且还在不断地增加。按照机电一体化产品的功能,可以将其分成下述几类: 数控机械类, 主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等,这类产品的特点是执行机构为机械装置; 电子设备类,主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等, 这类产品的特点是执行机构为电子装置; 机电结合类, 主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等, 这类产品的特点是执行机构为电子装置和机械装置的有机结合;电液伺服类, 主要产品为机电液一体化的伺服装置, 如电子伺服万能材料试验机, 这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置, 控制机构是接受电信号的液压伺服阀;信息控制类, 主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等, 这类产品的主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来控制。除此之外, 机电一体化产品还可根据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。
2.机电一体化产品的构成及特点
机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看, 机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性, 而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能, 即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能, 而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统。
2.1机械系统
机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础, 因此对机械结构提出了更高的要求, 需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。
2.2 动力系统
动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能, 去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主, 包括电源、电动机及驱动电路等。
2.3传感与检测系统
传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量,同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定, 为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现, 对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。
2.4信息处理及控制系统
根据机电一体化产品的功能和性能要求, 信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息, 并对其进行相应的处理、运算和决策, 以对产品的运行施以按照要求的控制,实现控制功能。机电一体化产品中, 信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件以及相应的接口所组成。
2.5执行机构
执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作, 实现产品的主功能。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件, 常采用机械、电液、气动等机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者, 其性能好坏决定着整个产品的性能, 因而是机电一体化产品中最重要的组成部分。机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调,共同完成所规定的目的功能。在结构上, 各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起, 构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。
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