機電一體化技術在機械工程上的應用及展望

宮道陽 中國電建集團山東電力建設有限公司

1 機電一體化的基本概念論述

1.1 機電一體化的基本概念

機電一體化技術從大的領域來說屬于機械領域，其定義版本較多，其中一種較為權威的定義表述如下：機電一體化一般是指在機械的設計與功能擴展中，應用機械特有的主要功能、信息處理、功能控制等，把機械系統的控制中心進行集成化，并且與安裝在計算上的上位機軟件實現雙向通信，一般來說，機電一體化技術也是一門交叉學科技術，涉及到的主要技術有通信技術，機械技術，微電子技術，電力電子技術等，機電一體化技術的核心功能就是把以上技術結合起來，形成一個整體并內嵌入機械系統中。

1.2 第一個特征是廣而強的應用性

機電一體化技術是以機械為基礎來研究機電的過程并實現機電產品性能的一系列開發的技術，這種技術是不受任何行業、機械種類的限制，滲透到各個專業系統和產品的應用、開發技術中，它的應用性因此廣而且強；第二個特征就是突出的系統化。機電一體化是將各種技術協同合作和集成應用，產品和過程綜合在一起形成一個完整且功能完全的系統。它主要強調的是層次化和系統化；第三個特征就是整體的最優化。整體最優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，綜合運用，達到整體最優化；第四個特征就是操作簡單、清晰化。機電產品使用簡單化對于那些不精通機電原理、技術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品強大的功能。

2 機電一體化技術在機械工程中的應用

2.1 機電一體化技術在改造機床上的應用

數控機床是一個十分重要的機械工程設備。在數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，偏差值必須在規定的范圍內，這樣才能夠保證產品的精確性。為了加強數控機床工作的效率，我們可以通過機電一體化技術對其進行改造。其中開環伺服系統具有結構簡單，操作簡便，出現故障也較容易發現等特點，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，只需要適當的調整一下滾珠的方向，就可以消除空間的死區，減小數控機床出現偏差的可能性。隨著信息技術的發展，目前的數控機床把微機技術應用其中，實現對數據和信息的自動化處理，能夠根據產品的需求選擇技術和功能。如果數控機床的改動比較大，那么盡可能在保留原來操作系統的前提下減少調整，這樣才能夠減少企業的成本投入，提高企業的生產效益。

2.2 機電一體化技術在包裝機械方面的應用

包裝機械是機械工程中的重要組成部分，其包括很多特別復雜的機構，例如控制連桿、凸輪構造等，傳統的部件連接方式主要采用控制電路，這就導致設備的整體結構過于繁瑣，不利于后期的設備維修，操作起來也不是很方便。把機電一體化技術應用到包裝機械方面，能夠實現微機控制設備，同時整個控制系統也形成模塊化管理。相比較過去的構造模式，設備的整體變小，零件也更加精密，操作起來也更加簡單方便，而且節約資源，減少了企業的設備投入。

2.3 機電一體化在產品開發上的突出特點

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

3 機電一體化技術在機械工程領域應用的的發展趨勢

3.1 機電一體化技術朝著微型方向發展

就當前機電一體化技術的發展方向上看，機電一體化技術正朝著微型機電一體化系統方向發展，微型機電一體化指的是在幾何尺寸面積為納米的情況下進行生產工作。微型機電一體化技術在某種程度上講是由納米程度上的電子技術和機械技術融合的結果。這種技術在社會生產中表現出體積小、能耗低運動靈活的特點，是一項十分關鍵的技術。這項技術的實現將會使工業產品的質量得到進一步提高，時間產本得到進一步縮減，達到事倍功半的效果。

3.2 機電一體化技術朝著智能化方向發展

一般而言，談到未來機電一體化技術的發展方向，人們大多會想到智能化技術方面。就現在機電一體化技術在控制理論基礎方面做出的貢獻體現的都是傳統機械控制化技術。智能機電一體化技術相較于傳統機電一體化技術其綜合了人工智能、計算機科學、生理學以及其他一系列有關智能相關的技術，智能機電一體化技術正處于不斷的探索之中，并將在不遠的將來得到運用，例如在對人類智能進行模擬方面。智能機電一體化技術在未來一定會有廣闊的發展空間。智能機電一體化化技術的應用將會使機械工業的生產更加具備智能特點，將會進一步減少企業對人工的需求，從而降低人工成本。

3.3 機電一體化技術朝著高性能方向發展

關于目前機電一體化技術朝著高性能方向發展，主要體現了機電一體化技術的高效性、可靠性、以及高精度高速度的特點。這些特性充分滿足了新型CNC系統中多個中央處理器結構且利用總線進行連接的方式。同時這個系統采用精簡指令集機，可以讓多個操作系統同時進行工作，處理多個工作任務。利用這種機電一體化技術生產產品不僅節約了生產時間而且生產出來的產品也具有更高的性能。高性能的機電一體化技術的運用將會再一次提高工業生產的效率，節約企業的時間成本，為企業創造更大的利潤。

4 結語

在我國工業的發展過程中，機械工程是其中非常重要的一個環節，并且也可以說機電一體化也已經代表了機械工程在未來一段時間內的發展趨勢。當前人們對于機電一體化的技術已經有了越來越深刻的認識，并且已經立即和其他產業形成了融合，不斷推動生產力的發展。總體上來說，雖然我國機電一體化技術現在的發展速度非常快，但是由于我國起步較晚，所以目前仍然處于一個較低的水平，需要積極借鑒外界的經驗，并且結合自身的實際情況來引進技術、設備，這樣才能發展出合適我國實際情況的機電一體化技術。