機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

李鵬

摘 要：自從二十一世紀以來，機械工程領(lǐng)域得到了飛快發(fā)展，其中重點課題是機電一體化技術(shù)。機電一體化技術(shù)的實現(xiàn)不僅提高了機械工程的生產(chǎn)效率，同時也使機械工程發(fā)展的范圍越來越廣泛，從根本上改變了機械工程的面貌，使機電產(chǎn)品生產(chǎn)性能更強、質(zhì)量更高。文章主要針對當前機電一體化技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用進行了分析并提出了未來的發(fā)展趨勢，希望能夠給相關(guān)人士一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：機電一體化；機械工程；發(fā)展

1 機電一體化的基本知識

1.1 機電一體化概念

機電一體化的概念，就是指在機械的功能設(shè)計和應(yīng)用里，在機械結(jié)構(gòu)的主功能、信息處理、功能控制等方面，將控制裝置安裝電子化集成和控制軟件等進行有機結(jié)合形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，系統(tǒng)通過引進電子技術(shù)，使裝置在程序預(yù)定的操作功能下，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及電力電子技術(shù)，再配合系統(tǒng)布局的各個功能單元里配置，完成機械系統(tǒng)智能性控制，實現(xiàn)機械設(shè)備多功能、高質(zhì)量、低能耗、環(huán)保和運行可靠性高的效果。機電一體化技術(shù)就是將以上的技術(shù)有機結(jié)合在一起來實現(xiàn)設(shè)備的機械性能綜合技術(shù)應(yīng)用，機電一體化技術(shù)不是簡單將機械技術(shù)和微電子技術(shù)組合一下就完成的，是一個友好的復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)合技術(shù)過程。我們?nèi)绻苷_的應(yīng)用機電一體化技術(shù)，就能在取代原有傳統(tǒng)機械的功能外，還會增加自動檢測和處理信息、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷和保護等很多新功能。

1.2 機電一體化的特征

第一個特征是廣而強的應(yīng)用性。機電一體化技術(shù)是以機械為基礎(chǔ)來研究機電的過程并實現(xiàn)機電產(chǎn)品性能的一系列開發(fā)的技術(shù)，這種技術(shù)是不受任何行業(yè)、機械種類的限制，滲透到各個專業(yè)系統(tǒng)和產(chǎn)品的應(yīng)用、開發(fā)技術(shù)中，它的應(yīng)用性因此廣而且強；第二個特征就是突出的系統(tǒng)化。機電一體化是將各種技術(shù)協(xié)同合作和集成應(yīng)用，產(chǎn)品和過程綜合在一起形成一個完整且功能完全的系統(tǒng)。它主要強調(diào)的是層次化和系統(tǒng)化；第三個特征就是整體的最優(yōu)化。整體最優(yōu)化主要是指機電一體化的附加值高、效率高、性能高，材料、能源省，消耗以及污染低，充分利用機電一體化的技術(shù)，綜合運用，達到整體最優(yōu)化；第四個特征就是操作簡單、清晰化。機電產(chǎn)品使用簡單化對于那些不精通機電原理、技術(shù)知識的普通用戶來說，操作簡便的特性能讓普通的用戶熟練使用機電產(chǎn)品強大的功能。

2 機電一體化技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用

工業(yè)革命的爆發(fā)對世界經(jīng)濟的發(fā)展起到巨大的推動作用，同時也是機械工程技術(shù)發(fā)展的基本前提。機電一體化技術(shù)在二十世紀六十年代開始在機械工程領(lǐng)域逐漸使用，促進了機械工程制造業(yè)的變革。信息技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅提高了機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，同時也提高了產(chǎn)品的科技含量，實現(xiàn)了機械工程的可持續(xù)發(fā)展以及工業(yè)技術(shù)的高速前進。

2.1 機電一體化技術(shù)在改造機床上的應(yīng)用

數(shù)控機床是一個十分重要的機械工程設(shè)備。在數(shù)控機床工作的過程中對工作臺和機床上的刀具的運行軌跡要求十分嚴格，偏差值必須在規(guī)定的范圍內(nèi)，這樣才能夠保證產(chǎn)品的精確性。為了加強數(shù)控機床工作的效率，我們可以通過機電一體化技術(shù)對其進行改造。其中開環(huán)伺服系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，出現(xiàn)故障也較容易發(fā)現(xiàn)等特點，被廣泛使用。滾珠絲扛副具具有傳動率高、摩擦損失小等特點，只需要適當?shù)恼{(diào)整一下滾珠的方向，就可以消除空間的死區(qū)，減小數(shù)控機床出現(xiàn)偏差的可能性。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，目前的數(shù)控機床把微機技術(shù)應(yīng)用其中，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)和信息的自動化處理，能夠根據(jù)產(chǎn)品的需求選擇技術(shù)和功能。如果數(shù)控機床的改動比較大，那么盡可能在保留原來操作系統(tǒng)的前提下減少調(diào)整，這樣才能夠減少企業(yè)的成本投入，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

2.2 機電一體化技術(shù)在包裝機械方面的應(yīng)用

包裝機械是機械工程中的重要組成部分，其包括很多特別復(fù)雜的機構(gòu)，例如控制連桿、凸輪構(gòu)造等，傳統(tǒng)的部件連接方式主要采用控制電路，這就導(dǎo)致設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)過于繁瑣，不利于后期的設(shè)備維修，操作起來也不是很方便。把機電一體化技術(shù)應(yīng)用到包裝機械方面，能夠?qū)崿F(xiàn)微機控制設(shè)備，同時整個控制系統(tǒng)也形成模塊化管理。相比較過去的構(gòu)造模式，設(shè)備的整體變小，零件也更加精密，操作起來也更加簡單方便，而且節(jié)約資源，減少了企業(yè)的設(shè)備投入。

2.3 機電一體化在產(chǎn)品開發(fā)上的突出特點

隨著人們需求的不斷變化，產(chǎn)品開發(fā)必然向著智能化方向發(fā)展。把機電一體化技術(shù)應(yīng)用在產(chǎn)品開發(fā)上，不僅能夠使產(chǎn)品功能更加靈活多變，產(chǎn)品種類更加齊全，還能夠使用微電子技術(shù)實現(xiàn)某一種產(chǎn)品的特定功能，滿足市場上的特殊需求。機電一體化在產(chǎn)品開發(fā)上的突出特點就是實現(xiàn)了普通產(chǎn)品向智能化方向的轉(zhuǎn)變，提高了產(chǎn)品的科技含量，促進機械工程中產(chǎn)品的價值，這也提高了生產(chǎn)企業(yè)的競爭能力。

3 工程領(lǐng)域內(nèi)的機電一體化發(fā)展趨勢

機電一體化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)受到了國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注，近幾年機電一體化技術(shù)正朝著以下幾個方向發(fā)展。

（1）個性化。市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，為了滿足消費者不斷變化的需求，所有的產(chǎn)品都必須實現(xiàn)個性化的發(fā)展。特別是在當前的信息時代，機電一體化產(chǎn)品也必須根據(jù)自身的發(fā)展目標轉(zhuǎn)向個性化的發(fā)展方向，實現(xiàn)產(chǎn)品的精益求精。

（2）智能化。相比傳統(tǒng)機械的生產(chǎn)方式，機電一體化最顯著的特點就是智能化，這也是其他技術(shù)和產(chǎn)品不可比擬的。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機電一體化的智能化水平將會進一步提高，同時還會融入其他的智能化技術(shù)，進一步滿足機械工程的需要。

（3）高性能化。高性能是一個好的機械產(chǎn)品必須具備的特點，而機電一體化產(chǎn)品就具備優(yōu)良的高性能，其中尤為突出的就是產(chǎn)品的運行速度快、精度高、穩(wěn)定性強等方面，正是這些方面使機電產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)、多數(shù)據(jù)的操作，而且在產(chǎn)品發(fā)生問題時，維修人員能夠以最快的時間找到問題出現(xiàn)的原因并及時調(diào)整好。將來機電一體化產(chǎn)品的性能還能夠進一步優(yōu)化，在實際使用中得到認可和關(guān)注。

（4）綠色化。機電一體化技術(shù)在發(fā)展的過程中應(yīng)該結(jié)合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想，在突出產(chǎn)品特色的同時能夠?qū)崿F(xiàn)綠色化，把綠色化作為機電一體化產(chǎn)品的共性特征，減少對環(huán)境的污染程度，增加可回收性。綠色化也能夠體現(xiàn)出市場經(jīng)濟環(huán)境下機電一體化發(fā)展的必然趨勢。

（5）網(wǎng)絡(luò)化。信息技術(shù)的發(fā)展推進網(wǎng)絡(luò)化的普及，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)幾乎被應(yīng)用于各個行業(yè)。在機電一體化技術(shù)發(fā)展中，機械工程中涉及到的精密儀器和檢測設(shè)備也已經(jīng)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了對設(shè)備的遠程監(jiān)控，減少了人力，提高了工作的效率。在未來，所有的機電產(chǎn)品都會和網(wǎng)絡(luò)相連接，真正實現(xiàn)機電一體化。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化也是機電一體化技術(shù)面對外界環(huán)境所做出的必然轉(zhuǎn)變。

（6）機電液一體化。目前液壓傳動技術(shù)以其可靠性、安全性、平穩(wěn)性的優(yōu)勢受到了人們的廣泛關(guān)注，在不久的將來，一定會和機電一體化技術(shù)一起推進機械工程的改革進程，并運用到更加高精尖的領(lǐng)域中。

4 結(jié)束語

機械工程的發(fā)展是市場經(jīng)濟中的重要一環(huán)，機械工程的未來發(fā)展趨勢必然是機電一體化。隨著人們對機電一體化技術(shù)認識程度的逐漸加深，該技術(shù)的優(yōu)勢不斷凸顯，當前已經(jīng)被應(yīng)用到除機械工程外的其他領(lǐng)域中。我國的機械工程發(fā)展比較晚，在未來的發(fā)展中必須不斷借鑒國內(nèi)外先進的經(jīng)驗，并引進高科技的生產(chǎn)設(shè)備，不斷振興機械工業(yè)。

參考文獻

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