探究機電一體化系統在機械工程中的應用

寇錄峰

摘? ?要：工程機械由于機電一體化技術的誕生產生了從未有過的大型改革，對工程機械的傳統加工生產模式以及設計的方法理念做出了徹底改變，使工程機械的工作效率得到了大幅提高，對使用的性能以及精密度等方面都起到了巨大的作用。目前，對于機電一體化的研究已經有了良好的開端，在這樣一種好的形式之下，在工程機械的應用中加強對機電一體化的研究，對于技術的創新有著相當重要的實踐指導意義。

關鍵詞：機電一體化;工程機械;自動化

1? ? 機電一體化系統概述

1.1? 機電一體化的定義

“機電一體化是在機械主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。”機電一體化是將機械技術、微電子技術、信息技術等多門技術學科在系統工程的基礎上相互滲透、有機結合而形成和發展起來的一門新的邊緣技術學科。

1.1.1? 機電一體化的內容

機電一體化包含了技術和產品兩方面的內容，首先是指機電一體化技術，其次是指機電一體化產品。

1.1.2? 機電一體化的特點

相比傳統應用產品，機電一體化產品具備較多的應用優勢，其最顯著的應用特點在于具備多功能、高效率、高智能、高可靠性等特征，同時又具有輕、薄、細、小、巧的優點，其目的是不斷滿足人們生產生活的多樣性和省時、省力、方便的需求。

1.2? 機電一體化系統的基本組成

傳統的機械產品主要是解決物質流和能量流的問題，而機電一體化產品除了解決物質流和能量流以外，還要解決信息流的問題。機電一體化系統的主要功能就是對輸入的物質、能量與信息（所謂工業三大要素）按照要求進行處理，輸出具有所需特性的物質、能量與信息。

機電一體化在機械工程中的應用范圍非常廣泛，隨著機電一體化發展進程的推進，應用范圍也逐漸擴展，在發展過程中特征明顯。首先，在實際的機械工程實踐中，機電一體化呈現出綜合性特點，它是多學科的融合，所包含的技術種類較多，作為多學科綜合的技術種類，應用范圍廣泛，涉及領域較多。其次，機電一體化的核心技術是把學科理論加以綜合和加工，提煉出符合本專業技術的學科特點。在技術應用中，綜合采用機械整合和控件原理，具有學科邏輯性，可系統地完成機械工程任務。最后，機電一體化是從技術理論中發展而來，具有完善的技術模型構建和引導，具有豐富相關的技術理論資源。

2? ? 在機械工程中的應用

2.1? 在包裝機械中的應用

在機械工程中，包裝機械屬于基礎性的工作內容，將機電一體化系統應用在包裝機械生產中，可有效規避包裝機械電力控制的局限性，提升包裝機械設備生產統一性，降低實際維護難度及成本。而且技術在實際應用過程中，能夠最大限度提高現有資源的利用效率，減少包裝機械設備占地面積，簡化包裝設備運維流程，切實提升生產期間的經濟效益。

2.2? 在機床改造中的應用

在科學技術快速發展的背景下，所生產的機械零件精準度也在逐漸提升，與此同時，由于機械工程中的機械改造環節對精準度要求較高，系統運行及工作臺運行軌跡均需通過嚴格控制實現。將機電一體化系統應用在機床改造過程中，可以借助完善的應用程序來梳理整個機械設備零件的生產過程，明確每一個應用環節中需要重點關注的質量問題和相應的操作要求，從而切實提升機床運行期間的轉動效率，確保機床運行精度滿足實際加工需求。另外，將機電一體化系統應用在機床改造過程中，能夠在全面分析現有完整度之后，對不足之處進行針對性改進，這樣還可避免改造環節對機床原結構的影響，控制機床改造成本。

2.3? 在紡織機械中的應用

在機械工程中，紡織機械也屬于重點應用對象，將機電一體化系統應用在紡織機械生產中，可通過主動傳輸模式，確保繞線架與導軌之間的頻率固定。在紡織機械系統實際運行期間，可利用速度傳感器將信號發送到Tensor處理器（Tensor Processing Unit，TPU）數據中，在結構中完成數據信息的基礎處理之后，將數據包傳遞到總控制系統中，由總系統對數據包進行更加細致的分析，從而明確生產最佳繞組比，提升數據傳輸期間的精準性及全面性。

2.4? 電子油門控制裝置的應用分析

權威環保部門最新指出的氣候問題中，社會的高速發展對環境的污染越來越嚴重，氣候的改變是環保問題，通過媒體的宣傳，從而在現代發展理念的思想中，社會群眾的環保意識不斷地增強。而機電一體化技術在機械工程中的良好應用可以高效地改變社會群眾的生活方式，也能夠通過結合相關技術，對目前的環境情況加以改善。例如說：社會的各個領域對柴油的需求是旺盛的，而柴油裝置會給環境帶來相當嚴重的污染，國家環保部門也意識到了這一問題，所以出臺了相關管理政策，希望能夠減少各工業領域對于柴油的依賴，降低柴油的需求，所有對環境產生不利影響的領域正在隨著政策的引導，得以控制。權威的科學技術專家提出，通過對電子油門裝置的合理利用，可以有效地控制污染物質的排放問題。

2.5? 機械工程運行狀態下對數控技術應用

數控技術是機電一體化技術的基本技術之一，應合理地使用數控技術，通過對機械工程操作中產生高效的工作效能，數控技術的作用非常顯著，這種技術能夠有效地提高機械的工作效率，推動機電一體化技術在社會各個技術領域的廣泛應用，也是機電一體化技術最基本的發展根據。在對數控技術進行應用的過程中，數控技術的工作原理是對關聯的電子信息通過傳輸的方式，總終端設備接收數據，為系統的操作提供實際的參數，它能夠運用自身的技術優勢與傳統的機電技術巧妙地結合在一個系統技術里，將數據分析結果傳輸到總終端設備中，幫助分析數據，為機械提供操縱根據。在技術領域中，通過分析數控技術在相關的機械設備的應用情況，結合其自身性能的特點，得出數控技術的應用已經能夠有效地提高機械的自動化操縱能力，對技術的運行也有了一定的提高。

2.6? 柔性制造系統

柔性制造系統的含義是通過現代智能微電腦的技術應用，使機械設備能夠產生自動化技術操縱的工作性能，自動化技術與數控技術的有機結合，對機械產品的加工、運行狀態下的管理以及對信息技術系統的穩定性有一定的影響，其是技術相結合的一個重要指標，是優化各種技術障礙的智能終端技術。最大的特點就是能夠使機械的控制系統實現自動化的監控工作狀態，提高機械的工作效能的同時也為生產空間的限制提供有力的技術支持，提升了機械的生產能力，也為運輸系統提供了管理的平臺效應，控制了生產成本，增加了生產企業的效益。

3? ? 相關作用及啟示

3.1? 功能增強并且應用廣泛

機電一體化產品最顯著的特點就是突破了原來傳統機電產品的單技術和單功能的局限性，將多種技術與功能集成于一體，使其功能更加強大，而且能適應不同的場合和不同的領域，滿足用戶需求的應變能力較強。

3.2? 精度大大提高

機電一體化技術簡化了機構，減少了傳動部件，從而使機械磨損、配合及受力變形等所引起的誤差大大減少，從而有效提升了整個結構運行的可靠性，同時，由于采用計算機檢測與控制技術補償和校正因各種干擾造成的動態誤差，從而達到單純用機械技術所無法實現的工作精度。

3.3? 安全性和可靠性提高

機電一體化產品一般具有自動監控、報警、自動診斷、自動保護、安全聯鎖控制等功能。這些功能可以避免人身傷害和設備事故，即使發生了一些突發事故，也可以在第一時間對其進行控制，避免了事故負面影響的擴大，從而提高了設備的安全性和可靠性。

3.4? 改善操作

機電一體化產品采用計算機程序控制和數字顯示，具有良好的人機界面，減少了操作按鈕及手柄，改善了設備的操作性能。并且該技術的應用，使得整個生產過程對于人為操作的依賴性逐漸降低，可以借助程序自主完成生產操作。這樣也減少了操作人員的培訓時間，從而大大簡化操作。

3.5? 提高柔性

柔性即可以利用軟件來改變機器的工作程序，以滿足不同的需要。例如，工業機器人具有較大的運動自由度，手爪部分可以換用不同的工具，通過改變控制程序改變運動軌跡和運動姿態，以適應不同的作業要求。

3.6? 生產能力和工作質量提高

在傳統作業模式下，機械設備的生產流程主要依靠人力來進行調整，機械設備的生產質量在很大程度上會受到人為操作能力的影響。基于虛擬原型的機電一體化設計建模與仿真技術研究，可以使整個生產流程更加程序化，在智能化發展背景下，還可以實現生產參數的動態調整，從而有效提升生產能力與工作質量。

4? ? 結語

機電一體化是整個現代化機械工業發展的必然趨勢，是各種技術綜合在一起的結果，更是工業化發展的必經之路，它被應用在工程機械中，更大程度地推動了我國機械工業的發展以及進步。現階段，機電一體化現階段的發展水平比較低下，但是其作用和影響力是相當大的。因此，我國應該對機電一體化技術以及其應用和創新不斷加強，從而推動我國機械工業的快速發展。

[參考文獻]

[1]李洪忠，梁振清.機電液一體化技術在工程機械上的應用研究[J].山東農機，2014（7）：11-13.

[2]張彬.論機電一體化技術在現代工程機械中的應用與發展[J].現代商貿工業，2012（5）：180.

[3]申寧，李國銘.論機電一體化的發展及在工程機械中的應用[J].企業技術開發，2012（11）：90-91.

[4]胡建偉.論機電一體化在工程機械制造中的應用[J].裝備制造技術，2016（3）：286-287.

[5]戴忠順.機電一體化技術在機械制造業中的應用分析[J].南方農機，2019（1）：174.