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机电一体化的应用及发展趋势


机电一体化的应用及发展趋势 摘要:随着科学技术的不断发展 ,学科的数字化 ,学科之间的整体 化、交叉化迅速深化,机电一体化技术应用越来越广泛,产品不断涌现, 产业也越来越成熟。本文通过对机电一体化基本概念的阐述 ,研究了 现阶段机电一体化产品的应用,并以数控机床为实例深入分析,最后提 出了关于机电一体化的若干发展趋势。 关键词:机电一体化 产品应用 数控机床 发展趋势 1 机电一

体化概述 1.1 基本概念 机电一体化的英文单词是 Mechatronics 。它分别取了机械技术 (Mechanics)的前半部分和电子技术(Electron-ics)的后半部分。通常,我 们认为机电一体化技术是机械技术、 电子技术、 信息技术的有机结合, 又称之为机械电子技术。 1.2 五要素和四原则 五要素 —— 机电一体化系统的硬件组成 : 指的是机电一体化系 统的五大组成要素,具体包括结构组成要素、动力组成要素、运动组 成要素、感知组成要素、智能组成要素。(1)结构组成要素:系统的框 架、支撑、定位、联接部件。(2)动力组成要素:为系统提供能量、动 力维护运行的部件。 (3)感知组成要素:对系统内外各种状况进行检测、 转换、传输、分析、处理,产生控制信息。(4)智能组成要素:将感知组 成要素传来的控制信息进行汇总、存储、分析、处理,发出指令。(5) 运动组成要素:根据智能组成要素发出的指令,完成既定的执行功能。 四原则 —— 机电一体化系统的运作规律 : 指的是五大组成要素 在互相作用时必须遵循的结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换 四大原则。(1)接口耦合:信息交换涉及到的两个环节,通过接口耦合来 解决信息模式不兼容而不能传递的问题。(2)能量转换:这也是两个环 节由于模式不兼容的问题导致无法直接进行能量转换。(3)信息控制: 智能组成要素完成信息的采集、传输、存储等操作。(4)运动传递:机 电一体化系统的各组成要素之间通过运动传递原则达到优化不同类 型运动的变换与传输。 2 机电一体化的应用 机电一体化的不断发展,实现了产品整体优化,也实现了产品质量 提升、生产效率提高。在新产品的生产和准备周期上 ,机电一体化也 有其巨大优势。 2.1 机电一体化在现代机械制造业中的应用 与建立在规模经济基础上,依靠规模、产量来争取竞争优势的传 统机械制造业不同,先进机械制造业强调以信息为主导。表一为传统 机械制造业与先进机械制造业的类比(如表 1)。 2.2 在饮料行业中的应用 机电一体化应于食品、饮料行业已经有很长的历史了。在包装机 械的开发设计和制造中,机电一体化技术发挥了非常大的作用,它的出 现使包装生产线的各项指标(如自动化水平、系统控制水平、生产能 力)得到了极大的提高 ,竞争力产生了质的飞越,远远超过同类传统的 机械设备,同时也使单机的自动化程度大大提高。 2.3 在钢铁企业中的应用 机电一体化技术在钢铁企业中的应用有很多。 在钢铁生产的全局 控制中,计算机集成制造系统(CIMS)发挥重要的作用。 CIMS 将生产管 理的各项宏观与微观过程与人有机地联系在一起 ,实现了生产要素的 统筹管理。在钢铁生产的传动环节 ,交流传动技术一出现就受到各大 厂家的青睐,它使矢量控制技术得以在实现。其于交流传动技术在调 速方面的巨大优势,它取代传统的直流传动指日可待。 3 机电一体化产品举例 以数控机床为例,阐述机电一体化产品的实际应用。 数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测 量等技术,是一种高效率、高精度、多功能的先进机床,与传统机床相 比

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