淺析機電一體化技術在機械工程中的應用與發(fā)展趨勢

肖耀宇

（金昌市理工中等專業(yè)學校，甘肅 金昌 737100）

機電一體化技術是一種將計算機、信息技術、機械工程和機械設計等多學科領域相結合的綜合集成技術。機電一體化技術在機械工程中主要應用于現代自動控制系統(tǒng)以及機械系統(tǒng)，在此基礎上，可以使機器的設計更加合理，從而使得產品具有高可靠性和安全性。因此，本文對機電一體化技術在機械工程領域中的應用和發(fā)展趨勢進行詳細分析，對促進機電一體化技術進一步完善與提升有著重要意義。

1 機電一體化技術的基本含義及其特征

1.1 機電一體化技術的基本含義

機電一體化技術（Electromachineintegrationte chnology）是指將電子信息技術和機械技術、自動控制與傳感監(jiān)測技術、計算機軟硬件與通信技術等有機地結合在一起，使它們成為一個具有統(tǒng)一規(guī)劃、綜合協(xié)調運行能力的完整系統(tǒng)。它是一門具有綜合功能的高科技新領域，為人類社會發(fā)展提供最新的科學技術成果，為國防建設提供強大的力量。從人類文明進程來看，機電一體化在工業(yè)和農業(yè)中得到廣泛應用。隨著信息產業(yè)的興起和信息化工程全面推進，機電一體化也在迅速發(fā)展。從世界經濟發(fā)展史來看，機電一體化在社會和經濟發(fā)展中起著重要作用。目前，全世界有60 多個國家和地區(qū)開展了機電一體化研究與應用活動。美國、日本等發(fā)達國家已將其列為國家戰(zhàn)略項目優(yōu)先開發(fā)研究領域，我國自20 世紀90 年代初開始機電領域科研攻關后，也相繼開展了一系列相關項目，機電一體化技術是21 世紀發(fā)展的主要方向。

1.2 機電一體化技術的特征

1.2.1 智能化

智能化系統(tǒng)能夠通過分析判斷對各項參數進行控制，并實現對設備進行監(jiān)控。為了能夠更好地提高機械工程的自動化、智能化水平，就需要使機電一體化系統(tǒng)的控制技術更加多樣化，使其能夠更好地滿足社會需求。在實際應用過程中，可以根據實際情況選擇合適的控制方式。比如，可以選擇計算機自動控制、專家系統(tǒng)等方式。智能化系統(tǒng)的應用能有效地提升機電一體化技術在機械工程中的應用價值，進而為企業(yè)發(fā)展提供良好的條件。

1.2.2 清潔化

清潔化是通過對生產過程中產生污染的環(huán)節(jié)進行清洗和控制，從而使生產過程中產生的污染最小化或最少化，并使排放出的污染物達到環(huán)境保護要求。機電一體化技術與清潔化生產技術相結合，可以將傳統(tǒng)意義上的“垃圾”進行徹底地、無害化地處理和利用，從而將其轉變成可以再利用且符合環(huán)保要求的產品。清潔化生產技術有許多不同品種，如化學和物理方法等。這些不同技術的結合不僅可以減少污染，還可提高工作效率和經濟效益。例如，在生產過程中進行清洗、控制污染并將其轉化為潔凈或無污染產品，可提高勞動效率5 ～10倍之多。因此，對機電一體化技術在清潔化生產中進行應用時，必須充分考慮。

2 機電一體化技術在機械工程中實際應用的探究

工業(yè)革命的出現極大地促進了全球經濟的發(fā)展，成了機械工程技術發(fā)展的基礎。20 世紀60 年代，機電一體化技術逐漸在機械工程中得到了廣泛的應用，并對我國的機械行業(yè)起到了很大的促進作用。在機械領域，由于采用了信息化技術，提高了機械的生產效率，使機械的技術水平得到了進一步的提升，使整個機械的技術水平得到了進一步的發(fā)展。

2.1 改造機床

機電一體化技術在機械工程領域具有廣闊的應用前景和價值，尤其是在機床改裝方面，更能推動各種工作的順利進行。

在實際工作中，數控機床是使用頻率最高的設備，而且在生產過程中，對產品的精確度要求很高，如果在使用過程中出現了問題，那么，將會對產品的質量造成很大的影響，因此，必須將機電一體化技術運用到機械工程中，它不僅可以改善現有機床的加工精度，而且還可以大大提高其工作效率，實現智能化。同時，合理的運用機電一體化技術，可以對原有的數控機床進行更好的優(yōu)化和完善，使其結構更加現代化，減少了刀具和工作臺的軌跡誤差。

在實際工作中，通過采用計算機技術，可以實現對各類數據和信息的自動處理，從而降低了工作人員的勞動強度。DPS 芯片是計算機技術中廣泛應用的一種，它能極大地提高機床抗干擾能力，提高機械工程的經濟效益和社會效益。隨著社會的飛速發(fā)展，我國機械工業(yè)逐步走向了半自動化，使工人的工作強度和工作的難度大大降低。因此，合理地運用自動化技術，可以從根本上降低機械工程中出現的各類非正常現象，提高產品的加工精度。比如，在挖掘機制造過程中，通過對挖掘機軌跡控制系統(tǒng)的合理選取，并按要求預先設定好的軌跡，再通過計算機技術實現智能化控制，可以降低人力勞動強度，提高工作的精確度。

2.2 運輸機械

隨著社會的快速發(fā)展，機電一體化技術也逐步被應用到了煤礦的流水線上，各大企業(yè)不再像以前那樣挖礦、運煤，而是用機械代替人工操作，工人可以在控制室里，通過屏幕看到地下的情況，然后下達各種命令，將各種煤炭安全地運送到地面。礦井機電一體化后，煤炭運輸方式發(fā)生了變化，根據礦井地形、物料特性，采用液壓輸送方式，提高運輸效率，降低運輸過程中出現的不穩(wěn)定性。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)

機電一體化技術在實際應用中有很多優(yōu)點，尤其是它在安全控制、維修等方面表現出較強的優(yōu)勢，因此，在監(jiān)控系統(tǒng)有著廣闊的應用前景。同時，通過監(jiān)控系統(tǒng)，可以檢測出各種可能出現的故障，方便維護人員的工作，降低勞動強度。此外，本系統(tǒng)具有報警功能，能有效地解決故障，防止發(fā)生嚴重的經濟損失，延長機器的使用壽命，減少投資，增加經濟效益。

2.4 電子油門控制技術的應用

隨著市場環(huán)境的持續(xù)發(fā)展和改變，人民的生活水準日益提高，對科技產品的總體需求也在不斷提升，從性能到品質都要盡量符合現實需求。與此同時，社會各界對環(huán)境保護的認識不斷提高，生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展已成為社會發(fā)展的主流。采用機電一體化技術，可以對汽車油門進行科學合理地控制，可以有效地解決傳統(tǒng)汽車柴油機燃油消耗大、排放污染大等問題，使控制系統(tǒng)的總體效果和性能得到明顯提高，可以有效地減少污染問題，有利于實現可持續(xù)發(fā)展目標。將這種技術運用于機械工程，可以有效地提高工程的效率和質量，保證工程的安全、穩(wěn)定。

2.5 在紡織、包裝等機械方面的應用

紡織機械是現代紡織工業(yè)的基礎，包括棉紡、麻紡和化纖三個主要品種。我國在“八五”期間就開始進行技術改造，引進了一些機電一體化設備，包括自動絡筒機、梳棉所需的自動喂紗器、自動清梳聯(lián)生產線等。由于這些設備具有機電一體化特點，所以它們與其他機械相結合可構成完整的紡織機械系統(tǒng)。將機電一體化技術應用于紡織工業(yè)，對紡織生產進行監(jiān)控和控制。例如，采用PLC、變頻器等對紡紗工序、后整理工序及其他輔助工序進行有效地監(jiān)控和控制。包裝機械是指各種需要進行包裝或分裝物料以及供儲運或其他操作場所使用的機械，主要有卷筒機、充填設備等。這些機械的結構復雜、運行可靠和工作效率高是機電一體化設備的主要特征。將各種功能部件集成到機器系統(tǒng)中，使各種功能部件在運動過程中相互協(xié)調，達到良好效果，例如，采用伺服系統(tǒng)控制帶式輸送機的運轉，使帶式輸送機實現無人值守。

2.6 在柴油機項目優(yōu)化中的應用

柴油機是一種十分重要的工程機械，提高其使用性能和穩(wěn)定性，對于我國的社會和經濟發(fā)展具有十分重要的作用。目前，環(huán)境污染是一個迫切需要解決的問題，而采用機電一體化技術，可以使其達到自動化運行，并能提高其時效性和穩(wěn)定性，從而逐步提高經濟效益和管理效益。同時，該技術還能降低生產過程中的污染，改善整個行業(yè)的經營狀況，為我國機械行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展打下了良好的基礎。

3 機電一體化技術在機械工程中的發(fā)展趨勢

目前，在相關的實踐中，機電一體化已可以應用于各種機電產品的開發(fā)，并逐漸擴大現有的技術。這主要是因為機電一體化有助于降低整體能源消耗，同時，也有助于提高工藝精度和顯著優(yōu)化產品質量。機電一體化技術在今后的發(fā)展中也將呈現以下幾個基本趨勢。

3.1 擁有更加全面統(tǒng)一的管理平臺

機電一體化技術在不斷探索和提升自己技術的同時，首先，要針對目前存在的問題做出相應的調整和修正，特別是機電一體化技術，必須在一個更完整、更統(tǒng)一的平臺上進行管理與維護，以確保整體技術體系的穩(wěn)定與安全。通過搭建統(tǒng)一、綜合的管理平臺，使各有關工作人員在機械工程生產中，可以隨時進行技術問題的溝通，并及時地調整技術應用和操作的正確性，同時，也可以將自己的技術經驗分享給相關的員工，讓他們能夠根據自己的需求，進行智能化、一體化的應用，從而推動整個機械制造業(yè)的發(fā)展，讓整個工程的生產更加智能化。

3.2 實現數據傳輸的網絡化

隨著機電一體化產品應用領域日趨廣泛和復雜化，對其可靠性要求也越來越高，這就對提高系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間數據的可靠傳輸提出了新的要求。為了適應這種要求，一種全新的、具有網絡功能的工業(yè)以太網交換機應運而生。這種網絡交換機基于局域網架構，以高可靠性和高安全性為前提條件設計，具有傳輸速度快、穩(wěn)定性好以及可擴展性強等特。在機電一體化系統(tǒng)中，利用這種網絡傳輸技術，可以方便地將企業(yè)內、企業(yè)間生產現場所產生的各種數據實時傳輸至以太網交換機進行處理和存儲。

3.3 朝著綠色化的方向發(fā)展

隨著我國工業(yè)化的迅速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴重，生態(tài)問題日益凸顯。

目前，世界上很多國家都在逐步實現納米技術和機電一體化設備的有機結合，利用各種先進的技術，縮小了機械設備的體積，降低了能源消耗，避免了資源的浪費和污染。同時，由于其輕便、低碳環(huán)保等優(yōu)點，在實際應用中可以實現循環(huán)再利用，這與我們國家的可持續(xù)發(fā)展思想是一致的。

3.4 逐步實現針對性地智能化、可持續(xù)化發(fā)展

隨著社會的發(fā)展，我國的科學技術也在不斷地發(fā)展，同時也需要將各種現代技術與機械技術相結合，使其朝著智能化的方向發(fā)展。產品的智能化是實現機電一體化智能化發(fā)展的前提和保障，這與傳統(tǒng)的機械技術有很大的不同，所以必須堅持以控制理論為基礎，將生理學、人工智能、心理學相結合，再通過人工智能來實現自動化診斷和產品加工。但不可否認的是，目前的智能化機電一體化技術還處在摸索階段，還沒有得到很好地實施，因此，在今后的機械工程發(fā)展中，必須加強對智能機電一體化技術的研發(fā)。

3.5 機電一體化技術在機械工程中的集成化

隨著科技的發(fā)展，機電一體化技術也逐漸應用到機械工程當中。通過集成化，機電一體化技術能夠很好地提高機械設備操作人員的效率和安全生產，為企業(yè)帶來了極大的經濟效益。在現代工程領域中進行設計時，要結合實際情況進行選擇，要根據相關工作人員的意見或者是結合實際情況選擇合適的設計方案，進行機電一體化設計，使企業(yè)能夠更好地提高機械設備使用效率。工作人員要將自己所需要使用的機械設備和工具等都安裝好，在安裝過程中，對各種零部件做好保護措施，避免在安裝過程中出現損壞情況。由上可以看出，機電一體化技術在機械工程中得到了廣泛的應用和發(fā)展，也使得機電一體化技術實現了跨越式發(fā)展。

4 結語

機電一體化技術作為機械工程的重要組成部分，其在我國機械工程中的應用與發(fā)展是非常重要的，并且也對相關人員提出了更高的要求。機電一體化技術是一項新興技術，它的出現和發(fā)展對機械工程有了新的認識，同時，也給我國機械工業(yè)帶來了機遇和挑戰(zhàn)。機電一體化技術正處于起步階段，雖然對機電一體化技術研究得還不夠充分，但是從國內外一些著名企業(yè)對其進行的實踐證明可以看出，機電一體化技術在我國機械工程中具有十分廣闊且巨大的應用前景。目前，我國對于這一項新技術還存在很多不足，但是，在未來的幾年里，它必然會得到快速發(fā)展，并向自動化、智能化方向發(fā)展。