機(jī)械設(shè)計(jì)中的機(jī)電一體化問題初探

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械在實(shí)際生產(chǎn)中的作用越顯突出，在這樣的背景環(huán)境，加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)計(jì)中的機(jī)電一體化問題進(jìn)行探究，明確機(jī)電一體化的重要性和實(shí)際應(yīng)用，對于指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)來說，具有重要意義。本文對機(jī)械設(shè)計(jì)中的機(jī)電一體化問題的探究，將注重分析機(jī)電一體化的含義，并就機(jī)械本體進(jìn)行相應(yīng)分析，為機(jī)電一體化技術(shù)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益分析打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)電一體化；機(jī)械本體

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.142

0 前言

機(jī)電一體化是大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)為代表的微電子技術(shù)，其在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的滲透，使傳統(tǒng)工業(yè)在生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量等方面，得到了大幅度提升，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中的重要技術(shù)。機(jī)械設(shè)計(jì)中的機(jī)電一體化問題，對于當(dāng)下我國工業(yè)化發(fā)展來說，起到了巨大的推動(dòng)作用，對這一問題的研究，有利于促進(jìn)我國工業(yè)化發(fā)展和進(jìn)步。本文對機(jī)械設(shè)計(jì)中的機(jī)電一體化問題的研究，將注重對實(shí)際問題的分析，闡明了機(jī)械本體、動(dòng)力部分、測試傳感部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等在機(jī)電一體化中的重要作用，對于指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)來說，具有重要的理論意義。

1 機(jī)電一體化的內(nèi)涵

機(jī)電一體化即微電子技術(shù)，是以大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)發(fā)展為背景的新興技術(shù)，其在傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)手段。機(jī)電一體化通過綜合利用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息技術(shù)、編程技術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)了機(jī)械生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和信息化，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化生產(chǎn)目標(biāo)。機(jī)電一體化這一技術(shù)，使機(jī)械本體、動(dòng)力部分、測試傳感部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等進(jìn)行合理布局，使各硬件元素之間的銜接口更加完美，保證了信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴C(jī)械一體化技術(shù)，是以微電子技術(shù)為主導(dǎo)，以現(xiàn)代高新技術(shù)為支撐的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)手段[1]。

2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的重要組成部分

2.1 機(jī)械本體部分

機(jī)械本體部分，即機(jī)械支持機(jī)構(gòu)，主要由機(jī)身、框架、機(jī)械聯(lián)系等構(gòu)成。隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)械本體的結(jié)構(gòu)以及材料性能水平都得到了大幅度提升。同時(shí)，在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)過程中，機(jī)械本體更好地滿足了現(xiàn)實(shí)需要，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品加工的節(jié)能性和可靠性目標(biāo)，使加工零件更加美觀、標(biāo)準(zhǔn)化。

2.2 動(dòng)力部分

動(dòng)力部分是機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要生產(chǎn)部分，是進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)系統(tǒng)控制，動(dòng)力部分為系統(tǒng)提供動(dòng)力和能量，以保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。動(dòng)力部分在機(jī)電一體化設(shè)計(jì)過程中，注重以小的消耗獲取更大的動(dòng)能，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械生產(chǎn)節(jié)能的關(guān)鍵部分[2]。

2.3 傳感器

傳感器是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的信息傳輸部分，通過傳感器內(nèi)對數(shù)據(jù)信息的反應(yīng)，能夠更好地執(zhí)行系統(tǒng)下達(dá)的相關(guān)命令，并根據(jù)命令，進(jìn)行信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化。傳感器部分主要由專門的傳感器和儀表構(gòu)成，精度較高。

2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分

執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)鬏數(shù)男畔⑦M(jìn)行有效的反應(yīng)，根據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)作執(zhí)行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械生產(chǎn)中的運(yùn)動(dòng)部件，其主要由機(jī)械、電磁等部分構(gòu)成。一般來說，執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分的變化較大，在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的調(diào)整，以提高剛性、減輕重量為調(diào)整目標(biāo)，保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性，更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

2.5 驅(qū)動(dòng)部分

驅(qū)動(dòng)部分也是信息接收部分，是對控制信息進(jìn)行反應(yīng)的單元，驅(qū)動(dòng)部分接受信息后，會(huì)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，按照信息要求，進(jìn)行有針對性的動(dòng)作。機(jī)電一體化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，必須要保證驅(qū)動(dòng)部分的高效率，這主要是因?yàn)轵?qū)動(dòng)部分關(guān)系到了機(jī)械生產(chǎn)的效率性，只有驅(qū)動(dòng)部分效率高，生產(chǎn)效率才會(huì)高。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)部分的可靠性要求更高。當(dāng)下機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)部分，多以高性能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)和直流伺服驅(qū)動(dòng)為主。

2.6 信息處理部分

信息處理部分相當(dāng)于機(jī)電一體化系統(tǒng)的大腦，它對各部分傳回來的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際分析，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，對各個(gè)部分進(jìn)行有效控制，更好地完成生產(chǎn)。信息處理部分是保證機(jī)電一體化系統(tǒng)有目的運(yùn)行的關(guān)鍵，也是發(fā)揮機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)作用的核心部分。

3 機(jī)電一體化的效益

3.1 機(jī)電一體化的技術(shù)效益

機(jī)電一體化技術(shù)減少了機(jī)械傳動(dòng)部件數(shù)量，降低了機(jī)械磨損，保證機(jī)械生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行。這樣一來，機(jī)械生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備故障導(dǎo)致的停產(chǎn)問題得以有效解決。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，更好地提升了機(jī)械生產(chǎn)的精度，降低了機(jī)械部件校驗(yàn)的繁瑣，使機(jī)械部件生產(chǎn)更具效率性。機(jī)電一體化的技術(shù)效益主要表現(xiàn)為：利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行零部件誤差檢驗(yàn)時(shí)，其精度能夠由原來的0.025微米提高到0.01微米，極大地實(shí)現(xiàn)了高精度零部件的精度，對于促進(jìn)工業(yè)機(jī)械化發(fā)展來說，意義重大[3]。

3.2 機(jī)電一體化的經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)電一體化在應(yīng)用于機(jī)械生產(chǎn)中，能夠降低機(jī)械磨損性，減少機(jī)械維修時(shí)間。同時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)更好地實(shí)現(xiàn)了高精度生產(chǎn)，提升了產(chǎn)品合格率，降低了生產(chǎn)成本，有效地實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 機(jī)電一體化的社會(huì)效益

機(jī)電一體化應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程中，能夠?qū)C(jī)械生產(chǎn)出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行有效監(jiān)控和預(yù)防，并在故障發(fā)生后，能夠主動(dòng)地采取保護(hù)措施。同時(shí)，機(jī)電一體化系統(tǒng)能夠積極主動(dòng)地進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)修正，極大地提升了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。例如大型火力發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)故障后，機(jī)電一體化能夠?qū)\(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修正，并在第一時(shí)間采取有效措施保護(hù)，避免設(shè)備損壞對環(huán)境造成污染，以及影響到工作人員的人身安全，很好地實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，我們不難看出機(jī)電一體化在機(jī)械生產(chǎn)中的重要作用。對此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中要注重機(jī)電一體化的實(shí)際應(yīng)用，使其更好地發(fā)揮技術(shù)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，以促進(jìn)我國工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡鳳英.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式初探[J]. 重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（02）：94-96+101.

[2]蘆景英.煤礦工程機(jī)械中機(jī)電一體化的科學(xué)運(yùn)用[J].河南科技，2012（22）：21-22.

[3]《中國教育技術(shù)裝備》2014年總目錄[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（01）：120-142.

作者簡介：張建（1979-），男，江蘇如東人，講師，高級技師。endprint