機(jī)電一體化科技論文
機(jī)電一體化科技論文
機(jī)電一體化”就是將機(jī)械、電子與信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程整體最優(yōu)化的一種高新技術(shù)。下面小編給大家分享一些機(jī)電一體化科技論文,大家快來跟小編一起欣賞吧。
機(jī)電一體化科技論文篇一
機(jī)電一體化技術(shù)
摘要:隨著信息技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展迅速,“機(jī)電一體化”就是將機(jī)械、電子與信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)過程整體最優(yōu)化的一種高新技術(shù)。機(jī)電一體化是指在設(shè)備機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本特點(diǎn),分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化 核心技術(shù) 應(yīng)用領(lǐng)域 發(fā)展趨勢
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化,使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1、機(jī)電一體化的產(chǎn)生與應(yīng)用
20世紀(jì)60年代以來,人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后,刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持,20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時期。光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭角,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。我國從20世紀(jì)80年代開始開展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。
2、 核心技術(shù)
機(jī)電一體化的核心技術(shù)主要在于硬件和軟件。
2.1機(jī)械技術(shù)
機(jī)電一體化是以機(jī)械技術(shù)為基礎(chǔ),機(jī)械技術(shù)側(cè)重點(diǎn)是怎樣與機(jī)電一體化相適應(yīng),機(jī)電一體化是取其精華去其糟粕,利用各科學(xué)發(fā)展的高、新技術(shù)來更新自身概念。機(jī)械本體應(yīng)該從改善自身性能、減輕質(zhì)量和提高工作精度等幾個重要方面方面考慮,以此減少工作時能量消耗,提高工作效率。為了提高機(jī)械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性,機(jī)電一體化要具有高精度、快速響應(yīng)性、良好的穩(wěn)定性。
2.2信息處理技術(shù)
由于微電子學(xué)的迅速發(fā)展、信息處理技術(shù)的普及極大的促進(jìn)了機(jī)電一體化的發(fā)展。信息處理技術(shù)包括信息交換、信息存取、信息運(yùn)算和最終決策等,實(shí)現(xiàn)信息處理的工具是現(xiàn)在已經(jīng)普及的計算機(jī),所以計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與信息處理技術(shù)緊密相聯(lián)。要更好的發(fā)展機(jī)電一體化,必須提高信息處理設(shè)備的可靠性從而提高信息處理的速度同時解決信息處理的抗干擾問題。
2.3檢測技術(shù)
檢測與傳感技術(shù)指與傳感器及其信號檢測裝置相關(guān)的技術(shù)。由檢測技術(shù)自身的功能,傳感器的主要功能應(yīng)提高工作可靠性、工作的靈敏度和精確度等,并且要經(jīng)受各種嚴(yán)酷環(huán)境的考驗(yàn),因此必須提高其抗干擾能力。由此可見,發(fā)展檢測、傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化發(fā)展的必然趨勢。
2.4自動控制技術(shù)
在無人直接參與下,自動控制技術(shù)能通過控制裝置讓被控對象或過程的被控量能按照人們事先預(yù)定的規(guī)律變化的技術(shù)。自動控制技術(shù)應(yīng)用非常廣泛,主要由自動控制理論、機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計、仿生學(xué)中的系統(tǒng)仿真、工作時現(xiàn)場的調(diào)試、可靠運(yùn)行等從理論到實(shí)踐的整個過程。制動控制技術(shù)的難點(diǎn)在于自動控制理論的工程化與實(shí)用化,這是因?yàn)楸豢貙ο笈c理論的控制量 存在較大的差距,從而需要反復(fù)調(diào)試和修改,才能達(dá)到最佳效果?,F(xiàn)在微型機(jī)的應(yīng)用非常廣泛,自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為機(jī)電一體化中十分重要的一部分。
2.5驅(qū)動技術(shù)
驅(qū)動技術(shù)的主要研究對象是執(zhí)行元件及驅(qū)動裝置。驅(qū)動技術(shù)是執(zhí)行操作的技術(shù),對機(jī)電一體化產(chǎn)品的動態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)精度、控制質(zhì)量等都有決定性的作用。電機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用但其快速響應(yīng)和效率等方面還有一部分問題,驅(qū)動技術(shù)極大地促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。
2.6軟件技術(shù)
機(jī)電一體化的發(fā)展過程中僅僅發(fā)展硬件是不夠的,必須在發(fā)展硬件的同時發(fā)展軟件,但是軟件的更新速度太快,這樣就導(dǎo)致研制成本提高了,為了降低成本,應(yīng)該推行軟件標(biāo)準(zhǔn)化等措施。
3、機(jī)電一體化的應(yīng)用領(lǐng)域
3.1數(shù)控機(jī)床
經(jīng)過多年的發(fā)展數(shù)控機(jī)床已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,數(shù)控機(jī)床又稱數(shù)字控制機(jī)床,它是一種裝有程序控制系統(tǒng),通過數(shù)字化信息對機(jī)床的運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序,并將其譯碼,用代碼化的數(shù)字表示,通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號,控制機(jī)床的動作,按圖紙要求的形狀和尺寸,自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床主要由動力源、操作機(jī)構(gòu)、傳感器、電子控制單元、執(zhí)行器等組成。數(shù)控機(jī)床具有很高的柔性,能實(shí)現(xiàn)編程自動化,具有更高的可靠性以及強(qiáng)大的通信功能,還可以實(shí)現(xiàn)多種控制的功能。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展給機(jī)械領(lǐng)域的提高起到了促進(jìn)作用。
3.2機(jī)器人
機(jī)器人是眾所周知的一種高新技術(shù)產(chǎn)品,是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。其最早是人們幻想出來可以聽從人們的命令,任勞任怨的從事各種勞動。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)形成了綜合性的科學(xué)。機(jī)器人主要由:機(jī)器手、操作機(jī)構(gòu)、傳感器、移動機(jī)構(gòu)、控制裝置、驅(qū)動器等部分組成,通過各部分之間相互協(xié)調(diào),相互配合,機(jī)器人已經(jīng)能靈活的代替人類很多活動,在焊接、裝配、軍事、空間、水下、農(nóng)業(yè)、建筑、服務(wù)、娛樂等領(lǐng)域都有應(yīng)用。機(jī)器人應(yīng)經(jīng)成為人類良好的助手和親密的伙伴。
3.3現(xiàn)代溫室設(shè)施
現(xiàn)代溫室設(shè)施是實(shí)現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)的重要設(shè)施,也是機(jī)電一體化設(shè)備應(yīng)用較密集的地方。主要由:溫室框架結(jié)構(gòu)、覆蓋材料、通風(fēng)系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)、二氧化碳施肥系統(tǒng)、室內(nèi)噴霧/屋頂噴淋降溫系統(tǒng)、遮陽/保溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、防蟲系統(tǒng)、計算機(jī)控制系統(tǒng)及一些必要的生產(chǎn)工具等??梢酝ㄟ^這些設(shè)施和計算機(jī)系統(tǒng)有效的提供一個適宜的環(huán)境條件,為作為優(yōu)產(chǎn)提供保障。
4、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢
與其他科學(xué)一樣,機(jī)電一體化技術(shù)也經(jīng)歷一個漫長的過程?,F(xiàn)在機(jī)電一體化已經(jīng)滲透到各個學(xué)科、領(lǐng)域。成為一門新興的科學(xué),為了適應(yīng)各領(lǐng)域的需求機(jī)電一體化的主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)在智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化、人性化。機(jī)電一體化對機(jī)械工業(yè)也影響很大包括提高性能、擴(kuò)展功能、簡化結(jié)構(gòu)、提高可靠性、節(jié)約能源、操作簡單,可以說機(jī)電一體化的發(fā)展前景在未來的幾十年里一片光芒。
5、結(jié)論
綜上所述,機(jī)電一體化并不是獨(dú)立的,而是各個學(xué)科相互滲透,相互融合的產(chǎn)物,也是科技發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。
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機(jī)電一體化科技論文篇二
淺談機(jī)電一體化技術(shù)
摘要 : 本文著重介紹了機(jī)電一體化的基本概念并簡單列舉了機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類及其構(gòu)成特點(diǎn)。且對比了機(jī)電一體化技術(shù)相比傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品在功能上的優(yōu)越性。
關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化; 技術(shù); 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(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
1 機(jī)電一體化的基本概念
機(jī)電一體化是在以機(jī)械、電子技術(shù)和計算機(jī)科學(xué)為主的多門學(xué)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(shù)學(xué)科, 而機(jī)電一體化產(chǎn)品是在機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上, 采用微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。機(jī)電一體化技術(shù)同時也是工程領(lǐng)域不同種類技術(shù)的綜合及集合, 它是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)以及系統(tǒng)總體技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比, 機(jī)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(jī)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(hù)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(hù)措施, 避免和減少人身和設(shè)備事故, 顯著提高設(shè)備的使用安全性。
1.2 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高
機(jī)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(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作, 使之不受機(jī)械操作者主觀因素的影響, 從而實(shí)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(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)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(jī)床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高, 生產(chǎn)效率比普通機(jī)床提高5~ 6倍。
1.3使用性能改善
機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實(shí)現(xiàn), 系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動作。高級的機(jī)電一體化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳工作程序, 實(shí)現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。
1.4具有復(fù)合功能并且適用面廣
機(jī)電一體化產(chǎn)品跳出了機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能限制, 具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能, 使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補(bǔ)償、自動校驗(yàn)、自動調(diào)節(jié)、自動保護(hù)和智能化等多種功能, 能應(yīng)用于不同的場合和不同領(lǐng)域, 滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。例如, 電子式空氣斷路器具有保護(hù)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(yīng)用范圍大為擴(kuò)大。
1.5調(diào)整和維護(hù)方便
機(jī)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(shí)現(xiàn)工作方式的改變, 以適應(yīng)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(jī)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(jī)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(yù)定程序進(jìn)行自動工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品的自動化檢驗(yàn)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(fù)正常。機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用范圍非常廣泛, 涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程的所有領(lǐng)域, 因此, 機(jī)電一體化產(chǎn)品的種類很多, 而且還在不斷地增加。按照機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能,可以將其分成下述幾類: 數(shù)控機(jī)械類, 主要產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機(jī)等,這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為機(jī)械裝置; 電子設(shè)備類,主要產(chǎn)品包括電火花加工機(jī)床、線切割機(jī)、超聲波加工機(jī)以及激光測量儀等, 這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置; 機(jī)電結(jié)合類, 主要產(chǎn)品包括自動探傷機(jī)、形狀自動識別裝置、CT 掃描診斷機(jī)以及自動售貨機(jī)等, 這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子裝置和機(jī)械裝置的有機(jī)結(jié)合;電液伺服類, 主要產(chǎn)品為機(jī)電液一體化的伺服裝置, 如電子伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī), 這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動的機(jī)械裝置, 控制機(jī)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(jī)、磁盤存儲器、磁帶錄像機(jī)、錄音機(jī)、復(fù)印機(jī)等, 這類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外, 機(jī)電一體化產(chǎn)品還可根據(jù)機(jī)電技術(shù)的結(jié)合程度分為功能附加型、功能替代型和機(jī)電融合型三類。
2.機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成及特點(diǎn)
機(jī)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(shí)現(xiàn)的。從其結(jié)構(gòu)來看, 機(jī)電一體化產(chǎn)品具有自動化、智能化和多功能的特性, 而實(shí)現(xiàn)這種多功能一般需要機(jī)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(shí)現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術(shù)就構(gòu)成了機(jī)電一體化產(chǎn)品的總體或系統(tǒng)。
2.1機(jī)械系統(tǒng)
機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、框架、機(jī)械傳動和聯(lián)接等機(jī)械部分。這部分是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的基礎(chǔ), 因此對機(jī)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(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動力功能, 去驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機(jī)電一體化產(chǎn)品以電能利用為主, 包括電源、電動機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)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(jìn)行測定, 為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)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(shí)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(jī)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(jìn)行相應(yīng)的處理、運(yùn)算和決策, 以對產(chǎn)品的運(yùn)行施以按照要求的控制,實(shí)現(xiàn)控制功能。機(jī)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(jī)的軟件和硬件以及相應(yīng)的接口所組成。
2.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)
執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制信息的作用下完成要求的動作, 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。機(jī)電一體化產(chǎn)品的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般是運(yùn)動部件, 常采用機(jī)械、電液、氣動等機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)因機(jī)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(jī)構(gòu)是實(shí)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(jī)電一體化產(chǎn)品中最重要的組成部分。機(jī)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(yīng)的軟件有機(jī)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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