机电一体化理论在机械设计中的应用研究

王峰

摘要：机电一体化技术在机械设计制造中的应用使机械技术和电子技术的优势得到更好地融合。这种高新技术在工业技术创新中的有效应用，可以大幅度提升机械设备的生产效率，为国家的经济建设与发展提供更多的技术支持。

关键词：机电一体化理论；机械设计；应用

引言

机电一体化功能促进了机械行业的快速发展，取代了传统机械行业的形式和规模，进而使机械领域中的每个功能同时进步，并且达到标准化。这项技术的应用必然会更加促进社会的繁荣发展和更多收益，同时其在机械行业的地位也在逐步提高。

1机电一体化理论概述

机电一体化的应用方式指将与机械相关的技术和与电子相关的技术进行融合，成为一种全面性的、完整性的应用方式。如今，在我国，通讯速度以及软件系统发展正逐渐加强，机电一体化应用方式得到显著提高；应用方式的成长也有新的改进方向，智能和环保是这种应用技术的两大特色，也间接提高了这项技术的发展空间，对我国工业领域的繁荣发展发挥着重要作用。政府对机电一体化这项技术的认可度越来越高，并且在其成长过程中，结合其它新功能的应用，更增强了这项应用技术的功能体现以及意义体现。现在，我国机械行业在定期更新，其功能也逐渐倾向于自动化、智能化以及信息化等，在这项技术的持续更新过程中，其价值和功能非常明显。总之，机械领域与这项应用技术之间的联系已是密不可分。

根据其存在价值进行分析，机电一体化应用方式的成长方向，直接确定了机械工程行业的将来走向和必然之路。1960年以后，更多的电子相关技术出现在机械行业领域中。例如，自动化应用方式以及互联网应用方式，进而增强了机电一体化的创新性以及代表性，而且慢慢成长为具有全面性和专业性的领先应用方式。近些年，这项应用技术又得到了国家政府的指导和大力支持，创建了一项《我国机电一体化成长道路与措施》制度，确立了与之相对应的成长任务。

2机电一体化技术组成种类

2.1集成制造技术

此项技术主要是通过计算机的辅助来整合生产部门和设计部门的机械设计。通过模拟，让整个设计过程的测试工作提前顺利完成；提升了测试结果的精确性，减小误差，让每个部门的生产步骤可以提前得到模拟实现。机械设计中原材料和生产管理的统一整合，是将整个生产过程进行信息和自动化处理，这是一种机械和信息两种技术的完美结合，通过集成技术的辅助，让资源得到共享处理，并将技术设计的统一和整体性得到兼顾。

2.2总线技术

总线技术是控制施工现场的重要手段。不同仪器设备及操作仪表通过总线技术的统一操控，让生产现场中的仪器得到自动化控制。如今，传统的信号控制管理技术与现代化的生产模式已经无法适配，总线技术则完美替代了传统的信号控制，促使机械设备的各项信息可以进行双向传输，最大限度的提升了传输效率。传输中的信号消损幅度降到最小后，这种精确性的现场控制也让生产技术效率得到了高水平上的保障。

2.3交流传动技术

实际操作中，交流传动技术的承载和信息处理能力相比较其它技术来说拥有较强的适应性，同时在信号传输能力上也变得更为优质。让信号在传输过程中受到的干扰程度降到最低，保证信号传输过程的稳定，也让机械设计中的信息交流质量更高，促使产品设计获得优化。微电子以及电子技术的使用，让机械设备的稳定性变得更强，保障设计工作的质量达到机械生产要求。

3机电一体化在机械设计和制造中的应用

3.1　数控技术

数控技术广泛用于机械设备，例如：数控激光加工、数控齿轮、数控火焰切割等数控机床，均融合了多种工艺。上述设备的有效应用，为现代企业制造和机械设备提供了支持，可自动地完成换刀、转台、主轴头的旋转等操作，让工业生产的智能化程度越来越高，同时提升了生产效率。例如：德国西门子880系统控制轴的应用，推动了CAM、CAD技术朝向更加实用的方向发展，数控轴高达24轴。前期生产中，系统往往针对简单的技术，随着数控技术的应用频率加大，为智能化生产提供了可能。数控技术能够促进人工智能技术实时、系统的发展。

3.2动力设计

机电一体化在机械设备动力设计中的有效应用，旨在节约能源，提高生产效率。以往的工业生产中，机械设备在运行过程中需要大量的能耗，生产的效率整体偏低，制约了企业的发展。一般情况下，在机械设备的设计、制造期间，一定要仔细地分析能耗问题。而机电一体化技术的应用，能够有效地降低能源消耗，提升设备的动力水平。以液压机为例，它是一种较为传统的工业设备，需要较高的能耗，能量的利用率偏低。在以往的工程设备中，液压机的生产率非常低，能量的利用率不超过1/3。而当应用机电一体化技术后，在机械设备制造领域的液压挖掘机内装有电子调速装置，可让相关的设备按照实际情况自动地调节压力、转速等工艺参数，从而降低设备的能源消耗。此外，大部分机械设备应用柴油，可在柴油机上安装电子调速装置，柴油机能够适时调整工作方式，以达到提升效率的目的。

3.3传感器

在机电一体化技术中，传感器是重要的信息传输装置，可把各类系统的不同信号有效地传输于各个元器件，且启动元器件展开相应的工作。利用传感器技术进行信息的传输，让数据更安全、快捷地得到传递，增强了数据传输的准确性，极大地减小了数据传输的误差。在此期间，传感器系统不仅需要依托于集成化的通讯技术，还要实现与执行系统的融合，让信号传输于某个指定的位置，并自启元件，完成动作指令。例如：在一些切削机械中，机电一体化的应用可提升传感器检测的敏感度。对于运行中的机械设备，检测的时候可以要求对轴承、驱动系统、温度、回转系统等加以实时检测；另外，所制造装置的精度等可以及时传递到机械控制系统，从而对机械设备进行实时性地监控。

3.4　监控系统

在机械设备运行的时候，极易发生某些紧急问题。例如：设备突然发生故障、原料供应不足等。此时，机械设备应当及时采取应对措施，如：停止运行，以免增加安全隐患。为了让机械设备及时做出相应的反应动作，一定要不断地优化监控系统，从而实时监测机械设备的运行状态；及时查出故障，自动解决某些问题。机电一体化技术的作用主要体现在自动报警和故障诊断和处理系统的设计上。利用自动报警技术、故障诊断和处理技术，可以实现对工程机械传感和液压系统的有效监控。万一机械设备产生异常现象，系统均会自动地查找故障部位，且初步地确认故障方位、种类，及时发现警报信号，让工作人员第一时间采取必要的检修措施。监控系统的故障警报工作原理：在监控系统内部安装一套标准化的有关机械设备的本体构造以及各个组件参数的装置。机械设备在日常运行中，可把各个元件的详细情况传输于信息系统，通过监控系统对其有效地监督与控制，且与正常的参数对比，若存在较大的差异，则会第一时间发出警报，以免故障的影响蔓延。机电一体化技术在机械制造中的应用提升了设备的工作效率，控制了机械设备损坏的概率，提高了机械设备的使用性能。

4 机电一体化技术在国内外的未来展望

4.1 自动化

现阶段，我国在技术方面主要重视的是其自动化功能，机电一体化作为一项全面性的功能，自动化的实现也是其发展的必经之路。自动化功能的出现，使得整个生产过程相一致，也就是说同步发展，一些设备的运转可以不需要借助人力指挥，就能够顺利实施。自动化功能的出现，增强了制造领域的准确性，具有自动化功能的监控体系，使得整个生产过程中的每个环节以及每个设备，都能够单独地进行与实施；遇到突发状况，自动按照已经设置好的程序进行解决。

4.2 网络互联

智能化以及自动化的发展，为机电一体化应用方式提供了目标和方向，由于互联网具有先进性和开放的特点，工作者可以使用电子设备每时每刻对信息进行远程操控和传输。这项技术的应用所体现的准备性与安全性也在增强，工作者能够采取互联网技术远距离操控机械设备；或者每个部门的工作人员共同参与，没有了时间或者空间的约束。因此，机电一体化应用技术具有划时代的意义。

结束语

机电一体化应用方式在我国的制造领域处于领先位置，同时也是其发展的必经之路。机电一体化应用方式在我国各个行业中都占有非常重要的地位，对这项技术进行深入分析和探索，再与其它技术功能进行有效结合，会极大促进我国制作领域的发展。因此，这项技术的应用具有划时代的意义。

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