機械設計制造中機電一體化的應用研究

周敬

河北省產品質量監督檢驗研究院

摘要：本文首先分析了機電一體化技術應用優勢，接下來詳細闡述了機電一體化技術組成種類，最后對機電一體化在機械設計中的應用做具體論述，希望通過本文的分析研究，給行業內人士以借鑒和啟發。

關鍵詞：機械設計制造;機電一體化;實際應用

工業在國家經濟發展中占據重要地位，而機電一體化是應用于現代工廠的重要技術，融合了多種新興技術，例如：微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感技術、編程技術等，集成了大規模的電路與計算機系統功能，促進傳統工業的轉型與升級，其應用全面提升了整體機械設計與制造的效率、質量

一、機電一體化技術應用優勢

作為現代工業自動生產設備運行的重要技術支撐，機電一體化技術實現了機械技術、電工電子技術、信息技術、傳感器技術、信號變換技術等諸多內容的系統綜合。從應用過程來看，其具有以下方面的突出優勢。其一，較強的生產能力。與傳統工業生產方式相比，機電一體化技術在現代信息技術的支撐下，其實現了操作流程的高精度、高靈敏度、自動化控制，其使得產品生產的效率更高，質量更加規范，因而社會應用價值十分大。其二，安全性能較高。機電一體化技術下，工程機械的生產過程具備了動態化的監視和報警功能，這種異常信息及時檢查和自動保護的落實，使得操作人員、操作設備損傷的程度和頻次得以有效控制，有效的提升了設備運行的安全性。其三，機電一體化技術擁有較為強大的應用性能。一方面，在控制系統下，其相關工作狀態可以進行數字顯示，并且智能化、電子化的操作設備取代了傳統的手柄應用，有效的縮減了操作任務量，確保了操作的方便性。其四，應用范圍十分廣闊。具體而言，復合技術是機電一體化技術應用的基礎，在其控制下，其可以充分的應用于每個領域，實現現代工業生產效率和質量的全面提升。

二、機電一體化技術組成種類

（一）集成制造技術

此項技術主要是通過計算機的輔助整合生產部門設計部門的機械設計，通過模擬，讓整個設計過程的測試工作順利完成。提升測試結果的精確性，減小誤差，讓每個部門的生產步驟可以提前得到模擬實現。機械設計中原材料和生產管理的統一整合，是將整個生產過程進行信息和自動化處理，這是一種機械和信息兩種技術的完美結合，通過集成技術的輔助，讓資源得到共享處理，并將技術設計的統一和整體性得到兼顧。

（二）交流傳動技術

實際操作中交流傳動技術的承載和信息處理能力相比較其他技術來說擁有較強的適應性，同時在信號傳輸能力上也變得更為優質。讓信號在傳輸過程中受到的干擾程度降到最低，保證信號傳輸過程的穩定，也讓機械設計中的信息交流質量更高，促使產品設計獲得優化。微電子以及電子技術的使用，讓機械設備的穩定性變得更強，保障設計工作的質量達到機械生產要求。

三、機電一體化在機械設計中的應用

（一）動力設計

機電一體化在機械設備動力設計中的有效應用，旨在節約能源，提高生產效率。以往的工業生產中，機械設備在運行過程中需要大量的能耗，生產的效率整體偏低，制約了企業的發展。一般情況下，在機械設備的設計、制造期間，一定要仔細地分析能耗問題。而機電一體化技術的應用，能夠有效地降低能源消耗，提升設備的動力水平。以液壓機為例，它是一種較為傳統的工業設備，需要較高的能耗，能量的利用率偏低。在以往的工程設備中，液壓機的生產率非常低，能量的利用率不超過1/3。而在機械設備制造領域，應用機電一體化技術后，在液壓挖掘機內裝有電子調速裝置，可讓相關的設備按照實際情況自動地調節壓力、轉速等工藝參數，從而降低設備的能源消耗。此外，大部分機械設備應用柴油，可在柴油機上安裝電子調速裝置，柴油機能夠適時調整工作方式，以達到提升效率的目的。

（二）監控系統

在機械設備運行的時候，極易發生某些緊急問題，例如：設備突然發生故障、原料供應不足等。此時，機械設備應當及時采取應對措施，如：停止運行，以免增加安全隱患。為了讓機械設備及時做出相應的反應動作，一定要不斷地優化監控系統，從而實時監測機械設備的運行狀態，及時查出故障，自動解決某些問題。機電一體化技術的作用主要體現在自動報警和故障診斷和處理系統的設計上。利用自動報警技術，故障診斷和處理技術，可以實現對工程機械傳感和液壓系統的有效監控。萬一機械設備產生異常現象，系統均會自動地查找故障部位，且初步地確認故障方位、種類，及時發現警報信號，讓工作人員第一時間采取必要的檢修措施。監控系統的故障警報工作原理：在監控系統內部安裝一套標準化的有關機械設備的本體構造以及各個組件參數的裝置。機械設備在日常運行中，可把各個元件的詳細情況傳輸于信息系統，通過監控系統對其有效地監督與控制，且與正常的參數對比。若存在較大的差異，則會第一時間發出警報，以免故障的影響蔓延。機電一體化技術在機械制造中的應用提升了設備的工作效率，控制了機械設備損壞的概率，提高了機械設備的使用性能。

（三）機電一體化在傳感器設計中的應用

傳感器在機械設計中屬于信息傳輸中主要的構成元件，在機械設計中非常重要。不同的機械設計應用的傳感器型號也存在一定的差異性，主要表現在數據傳輸速度和質量要求上。傳統的傳感器裝置因為技術水平較低，在機械設備的檢測過程中無法滿足數據反饋和傳輸上的技術要求，這也就直接造成了機械運行過程中的狀態無法達到穩定的效果，甚至會產生較大的判斷誤差。獲得機電一體化技術的輔助后，計算機技術可以讓傳感器設計得到全面優化，從整體上提升數據分析質量。這里值得一提的是，計算機技術可在實際操作過程中對數據進行實時監控，促使這些數據可以直接輸入到軟件公式中，為機械設計水平的提高提供應有的保障。顯然機械設計各個部件的精度提升，為提高設備運作水平以及增加使用壽命創造有利條件。

四、結語：

總之，在機械制造行業發展過程中，應當以有利于加強機械制造的自動化、數字化以及智能化為目標，加強計算機數字控制、計算機集成制造、柔性制造以及敏捷制造等機電一體化技術在機械制造行業的有效應用，對生產設備和產品質量進行有效控制，合理配置各種資源，提高工作效率，降低企業成本，同時不斷提高機械制造企業的應變能力，增加顧客對產品的滿意度，為企業爭取更多的經濟效益，促進機械制造行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]陳輝，王磊.機電一體化技術的現狀及發展趨勢[J].機械，2008（07）.

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