機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化研究

摘要：本文通過對傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動化之間的區(qū)別進(jìn)行研究分析，進(jìn)而闡述現(xiàn)代機(jī)械的智能化特征和功能，進(jìn)而在一定程度上為機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動化指明發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造 自動化 發(fā)展趨勢

1 機(jī)械自動化的定義

對于現(xiàn)代機(jī)械的定義，由于研究的角度不同，進(jìn)而給出不同的定義。例如美國機(jī)械工程師協(xié)會，在1984年將其定義為：“現(xiàn)代機(jī)械就是通過計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的機(jī)械和（或）機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以完成機(jī)械力、運(yùn)動和能量流等動力學(xué)任務(wù)”。而國際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會將現(xiàn)代機(jī)械定義為：機(jī)電一體化是精密機(jī)械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中的協(xié)同結(jié)合。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化的設(shè)計(jì)原則

2.1 滿足機(jī)器的功能要求 機(jī)械自動化系統(tǒng)通過處理進(jìn)入系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息等，進(jìn)而在一定程度上輸出所需特性的物質(zhì)、能量與信息。

2.2 利用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新 基于物料搬運(yùn)、加工、能量轉(zhuǎn)換、信息處理等功能構(gòu)成原理，便于對各種機(jī)械自動化的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)或分析。

3 機(jī)械自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 鍋爐汽包水位控制

3.1.1 單沖量控制系統(tǒng)

汽包水位控制是通過對給水控制來實(shí)現(xiàn)的，單沖量控制系統(tǒng)如圖1所示：

3.1.2 雙沖量控制系統(tǒng)

引入蒸汽流量信號，購入雙沖量控制系統(tǒng)，如圖2所示：

3.1.3 三沖量控制系統(tǒng)

在實(shí)施方案方面，三沖量控制系統(tǒng)比較多，典型控制方案如圖3所示：

三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，如圖4所示：

加法器可以接在控制器之前或者之后，如圖5（a）、（b）所示：

3.2 冷卻器控制方案的研究

3.2.1 冷卻劑流量的控制

如圖6所示：

物料出口溫度與液位的串級控制方案，如圖7所示，對液位的上限進(jìn)行限制。或者采用選擇性控制方案，如圖8所示：

3.2.2 控制氣氨排量

4 機(jī)械自動化的優(yōu)勢

4.1 提高工作質(zhì)量 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定的動作，自動化控制系統(tǒng)提供了精確地保證，工作質(zhì)量和產(chǎn)品合格率得到有效地保證。

4.2 安全和可靠性高 機(jī)械自動化產(chǎn)品在工作過程中，由于使用電子元器件，可動構(gòu)件和磨損部件在機(jī)械產(chǎn)品中明顯減少，在一定程度上確保了靈敏度和可靠性。

4.3 調(diào)整和維修方便 借助被控對象的數(shù)學(xué)模型和外界參數(shù)的變化，高級機(jī)械自動化產(chǎn)品在一定程度上尋找最佳的工作程序，進(jìn)而對自動化操作進(jìn)行最優(yōu)化。

4.4 復(fù)合功能 自動化控制，以及自動補(bǔ)償、校驗(yàn)、調(diào)節(jié)、保護(hù)等，以及智能化是機(jī)械自動化產(chǎn)品必須具備的基本功能，通常情況下都能滿足用戶的需要。

4.5 改善勞動條件 機(jī)械自動化產(chǎn)品自動化程度高，工廠、辦公、農(nóng)業(yè)、交通等的自動化，以及家庭的自動化等，在一定程度上都可以實(shí)現(xiàn)。

4.6 節(jié)約能源 對于機(jī)械自動化產(chǎn)品來說，通過降低驅(qū)動機(jī)構(gòu)的能耗，通過調(diào)節(jié)控制，在一定程度上提高了能源的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

5 機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動化的發(fā)展方向

5.1 機(jī)電一體化 機(jī)械工業(yè)發(fā)展的唯一出路就是向著機(jī)電一體化的方向發(fā)展和延伸。

5.2 智能化 機(jī)械自動化產(chǎn)品具有低級智能或人的部分智能。

5.3 模塊化 電氣產(chǎn)品的模塊化在一定程度上為機(jī)械自動化企業(yè)指明方向。

5.4 網(wǎng)絡(luò)化 以計(jì)算機(jī)為中心，將各種家用電器利用家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，構(gòu)成計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，讓人民享受高科技帶來的便利和快樂。

5.5 微型化 微機(jī)械自動化具有不可比擬的優(yōu)勢。

5.6 綠色化 通常情況下，機(jī)械自動化產(chǎn)品的綠色化是指使用時不對環(huán)境構(gòu)成污染，報(bào)廢后能回收利用。

5.7 人性化 一方面人是機(jī)械自動化產(chǎn)品的最終使用者，另一方面結(jié)合生物機(jī)理、研制機(jī)械自動化產(chǎn)品。

6 結(jié)論

綜上所述，我們可知，機(jī)電一體化的發(fā)展從本質(zhì)上就是機(jī)械自動化的發(fā)展，為此，廣大設(shè)計(jì)人員需要對機(jī)械設(shè)計(jì)制造提高認(rèn)識，因?yàn)橹挥袡C(jī)械自動化設(shè)計(jì)制造才是未來的發(fā)展方向。

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