机电一体化在工程机械中的应用

机电一体化在工程机械中的应用

摘要

机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化在工程机械上的应用打破了传统机械的设计，从而提高了机械的安全性、可靠性、经济性等，电子控制系统也提高了工程机械的工作效率及产品的工艺，使机械的优越性能得到最大的发挥。

关键词 :机电一体化；机械；电子控制

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息、技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术,是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。

Application of mechatronics in engineering

ABSTRACT

Also known as electrical mechanical integration of machinery and electronics,

English called mechatronics, which is composed of a front part of the latter part of a

combination of Mechanics and Electronics English mechanics and electronics.

Application of electrical mechanical integration in construction machinery broke the

traditional mechanical design, so as to improve the mechanical safety, reliability and

economy, the electronic control system also improves the work efficiency and the

process of construction machinery products, the superior performance of machinery

has been the biggest play

Keywords:mechanical;electronic control

Mechatronics is the mechanical technology, electrical and electronic technology,

microelectronics, information, technology, sensor technology, interface technology,

signal transformation technology organically, and integrated to practical application

integrated technology to. Is a modern automatic production equipment can almost say

that all mechanical and electrical integration of equipment.

一、机电一体化概述

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术。机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。

二、机电一体化和工程机械的关系

在工程机械领域引入机电一体化技术大大提高了机械性能，而工程机械性能的不断提高也使机电一体化应用更加广泛，两者相互影响，共同促进形成了一个良性发展的循环系统。

三、机电一体化技术在工程机械中的应用

总体上看，机电一体化技术在工程机械中主要有以下方面应用:

1.监控作用。工程机械的电子监控系统可以对机械设备进行监控，具有故障报警与自动诊断的功能，对机械设备及时进行检查，及时发现故障和问题，提醒操作人员注意排除和维修。一旦出现异常情况，电子监控系统可以迅速确定故障部位和原因，便于工作人员及时检修，极大地提高了工作效率，减少不必要的损失，也可以避免重大故障的发生。

2. 节能功能。传统的工程机械设备能量利用率较低，能源浪费比较严重。采取新型的电子节能控制器则可以大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率，达到较好的节能效果，不但节约了能源，还安全、环保。操作起来也比较简便，还可以减少机械磨损，提高工作效率。

3. 保证成品的作业精度。电子控制系统应用到工程机械设备上，可以使称量变得更为精确，使称量过程自动化，避免了人工测量误差较大的弱点，使成品的作业精度明显提高。电子自动测量还节约了人力资源，降低了施工人员的工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。 

4. 降低劳动强度。机电一体化技术的引入，使工程机械施工操作过程实现自动化或者半自动化。操作者可以更好地借助机械设备完成各种工作，劳动强度降低，工作效率却提高了，也减少了由于技术原因而导致的失误，实现了自动化、标准化的操作。工程质量和精度得到了充分保证，劳动力资源也可以得到更加合理的配置。

5. 工程机械的电子控制系统功能 。利用工程机械的机电一体化和智能化，生产效率高且能量损失小，节约能源;自动化程度高，施工质量好，精度高;性能稳定，工作可靠，安全，使用寿命长:具有较好的经济性;高的技术价格比和低的制造与使用成本;操作简单、轻便、劳动强度低，驾驶员的工作条件好，具有运行状态监视、故障自诊及自动报警功能(能及时准确地指出故障部位，减少停机维修作业时问。

6. 作业过程的自动化或半自动化。工程机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响，例如，日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统，操作者在控制板上设定好铲斗运动轨迹的形状后，微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号，自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动，实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘，使挖掘作业实现了自动化。

四、机电一体化技术发展展望

机电一体化是当今世界机械工业发展的主要趋向，它的应用与发展已引起工农业、科技、经济、军事等领域。展望机电一体化技术的未来，其发展趋势如下：

1.智能化。

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。智能化是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。

2.微型化。

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。

3.网络化趋势。 网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了翻天覆地的变化。机电一体化新产品一经研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术迅速发展起来，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。这也使机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。

4.系统化。

系统化的特点之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构，系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。系统化的特点之二是通信功能的大大加强，即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。

五、结束语

机电一体化是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

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