機電一體化綜述范文

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第1篇

關鍵字：機電一體化；技術；發展

1 機電一體化的基本概念

機電一體化是以機械學、電子學和信息科學為主的多門技術學科在機電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。這里面包含了三重含義：首先，機電一體化是機械學、電子學與信息科學等學科相互融合而形成的學科；其次，機電一體化是一個發展中的概念，早期的機電一體化就像其字面所表述的那樣，主要強調機械與電子的結合，即將電子技術“溶入”到機械技術中而形成新的技術與產品。隨著機電一體化技術的發展，以計算機技術、通信技術和控制技術為特征的信息技術（即所謂的“3C”技術：Computer、Communication和 Control Technology）“滲透”到機械技術中，豐富了機電一體化的含義，現代的機電一體化不僅僅指機械、電子與信息技術的結合，還包括光（光學）機電一體化、機電氣（氣壓）一體化、機電液（液壓）一體化、機電儀（儀器儀表）一體化等；最后，機電一體化表達了技術之間相互結合的學術思想，強調各種技術在機電產品中的相互協調，以達到系統總體最優。換句話說，機電一體化是多種技術學科有機結合的產物，而不是它們的簡單疊加。

2 機電一體化的核心內容

機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，要了解機電一體化，必須從以下幾方面著手：

（一） 機械技術

機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來，來提高其各項性能，滿足更廣的需求。在機電一體化系統制造過程中，經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術，同時采用人工智能與專家系統等，形成新一代的機械制造技術。

（二） 計算機與信息技術

凡是能擴展人的信息功能的技術，都是信息技術。可以說，這就是信息技術的基本定義。它主要是指利用電子計算機和現代通信手段實現獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。

（三） 系統技術

系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統各部分有機連接的保證。

（四） 自動控制技術

自動控制技術是20世紀發展最快、影響最大的技術之一，也是21世紀最重要的高技術之一。今天，技術、生產、軍事、管理、生活等各個領域，都離不開自動控制技術。就定義而言，自動控制技術是控制論的技術實現應用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統，來完成某種控制任務，保證某個過程按照預想進行，或者實現某個預設的目標。

（五） 傳感檢測技術

傳感技術是把各種量轉變成可物理識別的信號進行輸出，檢測就是指人員對可是別的信號進行處理的過程。傳感檢測技術是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗，它是機電一體化系統達到高水平的保證。

3 機電一體化的發展趨勢

（一）綠色化

在人們越來越追求生活質量和生活品質的今天，綠色環保成為了人們生活關注的焦點，隨著社會進步和近年來人們對生態保護意識的重視和加強，綠色產品概念也將成為時展的必然！綠色理念倡導消費者在與自然協調發展的基礎上,從事科學合理的生活消費,提倡健康適度的消費心理,弘揚高尚的消費道德及行為規范,并通過改變消費方式來引導生產模式發生重大變革,進而調整產業經濟結構,促進生態產業發展的消費理念。機電一體化技術也順應了綠色理念，機電一體化產品在人們的生活使用時不會對環境造成污染或者污染遠遠小于傳統的產品，而且在產品報廢后，其零件還能被再利用和再加工，資源利用率得到了大幅度的提高，達到節約資源的目的。

（二）智能化

智能化是21世紀機電一體化發展的一個顯著特點，它由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用的智能集合,隨著信息技術的不斷發展，其技術含量及復雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業以及我們生活中的方方面面，同樣，機電一體化的智能化研究也在各個國家普遍開展。這里所提到的 “智能化”是指機器本身所具有的特性，它是在運用控制理論的基礎上，結合計算機技術、精細化制造、運籌學等新學科、新技術和新方法，通過使機器模仿人類所具有的一些能力，如思維、推理、決策等，可以在一個比較復雜的工作和困難的環境中代替人類去工作。

（三）網絡化

網絡技術的發展是計算機技術發展的里程碑，網絡技術的發展不僅推動了人類的科學技術的發展,同時給人們的學習,工作和生活帶來重大的改變，同時，也深刻的影響著機電一體化技術的發展。其中最重要的影響就是對機電一體化設備的網絡控制，控制的終端設備就是機電一體化產品。

（四）微型化

微型化也是機電一體化未來發展的趨勢之一，尤其是近10年來，由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代化學研究成果、基因層次的生物學研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網絡技術推廣應用成果等在內的一大批當代最新技術成果的競相問世，使得機電一體化領域朝著微型化有了質的發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活,可進入一般機械無法進入的空間，并易于進行精細操作，因此在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。因此在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。

第2篇

    模具結構特點:(1)常規的三板模結構,1模2腔,側澆口進料。(2)無拉料桿和推桿裝置,在彈簧力的作用下通過澆口推板將主流道凝料從定模板上推出,模具結構簡單。(3)模具工作可靠,操作方便,自動化程度高。(4)脫螺紋機構的主要零件有:電機、鏈輪、鏈條、推力軸承、深溝球軸承、接近開關、中間繼電器、時間繼電器等。模具的工作過程為:模具合模、注射、保壓、冷卻過程結束后,模具開模,動模開始向后運動,澆口推板18在彈簧17的作用下,將主流道凝料和塑件從動模上推出。動、定模開模到一定距離,注塑機頂桿通過動模座板16的頂出孔進入模具,使接近開關22受到感應,并發信號給中間繼電器19,啟動電機26。

    電機通過主動鏈輪24、鏈條14帶動從動鏈輪8旋轉,螺紋型芯7在推力軸承5和深溝球軸承6的配合下作旋轉運動。塑件與型芯在相對旋轉運動的作用下實現自動脫模。當時間繼電器20到時后自動斷電,電機停止運轉,型芯同時停止旋轉,模具的一個工作循環過程結束。

    模具中采用的機電一體化控制系統包括電器控制、機械傳動和動力元件三大部分。電器控制部分功能上包括:信號采集、信號傳遞和信號控制;機械傳動的類型有:齒輪傳動、鏈傳動、蝸桿傳動、螺旋傳動以及常用機構等。動力元件有:電機、液壓泵和氣壓泵。下面主要對電器控制元件的功能和作用進行介紹。

    信號采集元件信號采集元件可分為:接近開關(見圖5)、光電開關(見圖6)、信號傳感器等。圖4模具中使用接近開關作為信號采集元件。接近開關是一種無需與運動部件進行機械接觸而可以操作的位置開關,當物體接近開關的感應面到動作距離時,不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作,從而觸發交流或直流電器工作或給計算機裝置提供控制指令。光電開關是利用被檢測物對光束的遮擋、吸收或反射,檢測物體有或無。物體不限于金屬,所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發射器上轉換為光信號發出,接收器再根據接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。

    信號傳遞元件圖模具中采用中間繼電器(見圖7)作為信號傳遞元件。中間繼電器是用來傳遞信號或同時控制多個電路,也可直接用它來控制小容量電機或其他電氣執行元件。繼電器的工作原理是:當某一輸入信號(如電壓、電流、溫度、速度、壓力等)達到預定數值時,使它動作,以改變控制電路的工作狀態,從而實現既定的控制或保護的目的。在此過程中,繼電器主要起傳遞信號的作用。

第3篇

【關鍵詞】機電一體化；煤礦生產；監測監控；礦井運輸；采煤機

1 機電一體化技術的概述

“機電一體化”（Mechatronics）是集機械、電子、計算機和信息技術等多種技術有機結合的一門交叉綜合技術。機電一體化是在機械的主功能、動力功能和控制功能上引進計算機和電子技術，將機械裝置和電子設備以及軟件等緊密結合起來，相互滲透，相互融合而形成的一門新興的綜合技術。它的本質不僅是單純地利用電子技術來簡化或替代機械，更重要的是將機械系統、微電子和計算機技術、信息技術組成了最佳系統。

機電一體化技術具有下述優勢：提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。機電一體化產品均具有自動監視、報警、診斷等功能，大大簡化了操作步驟并且簡單、方便；適用面廣、生產能力強、工作質量高。機電一體化產品的各種自動功能適用于不同的場合和領域，應變能力強，很大程度提高了控制和檢測的靈敏度和精度；具有復合功能、調整和維護方便。機電一體化產品具有復合技術和復合功能，它的它的自動化檢驗和自動監視功能可對工作過程中出現的故障自動采取措施，使工作恢復正常。

2 機電一體化技術的發展歷程和趨勢

總體說來，機電一體化技術經歷了四個發展階段：準備階段，計算機的出現標準著機電一體化技術的產生。上個世紀六十年代，日本首先提出這個名詞，但是限于當時的技術水平，該技術無法得到廣泛的推廣和應用；起步階段，信息技術，微電子技術的發展成熟和第四代電子產品的商品化是機電一體化這一設想變成了現實，在這一時期，機電一體化的影響不斷擴大，并取得了較大發展；發展時期，進入八十年代，機電一體化技術已為全世界學者所囑目，機電一體化技術和產品已像雨后春筍般出現；蓬勃發展時期，九十年代至今，各種新技術出現并取得突破性的發展，日新月異的變化使機電一體化技術和產品擴展到人們生活的各個領域。

我國制造的機電一體化產品都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點，機電一體化產品的廣泛應用減輕了勞動強度，提高了生產力水平，創造了巨大的經濟和社會效益。然而，我國的機電一體化技術與發達國家相比差距還很大，其未來的發展趨勢是：開發有自主知識產權的核心技術，研究具有自主知識產權的核心裝置；增加產品的通信功能，以適應綜合自動化的需要；開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等；機器人仍然是機電一體化技術今后研究的重點之一。

3 機電一體化技術在煤礦生產中的應用狀況

3.1 在煤礦帶式輸送機中的應用

帶式輸送機是我國煤礦井下輸送系統主要運輸設備，具有長距離連續輸送、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等特點。因此，近幾年來帶式輸送機已成為機電一體化技術的研究重點。由于煤炭產量的不斷提高，長距離、大運量、高帶速的帶式輸送機成為井下煤炭運輸的主要設備，且多為大功率、多電機驅動，通常需要中壓供電，因此對電機的驅動控制提出更高要求，主要有以下幾點：

（1）啟動電流要小，減少對電網的無功沖擊，減少對機械設備的強烈沖擊；

（2）電機的啟動力矩要大，可重載啟動；

（3）多電機驅動時的功率平衡及各電機的速度同步精度要高；

（4）起、制動過程要平穩，避免膠帶和滾筒之間的打滑；

（5）驅動控制方式有利于節能降耗；

（6）使用方便、維護成本低，系統的運營效益高。

采用調壓式軟啟動器、液力禍合器、CST可控軟啟動器中的任意一種啟動皮帶機，雖能解決或部分解決膠帶機軟啟、軟停問題，但實際使用中存在諸多問題，如調壓式軟啟動器受其控制原理的限制，重載時往往不能啟動、不具備調速功能；采用液力禍合器，電動機必須空載啟動，啟動電流大，對機械設備有沖擊、多驅動電機的功率平衡不好解決、傳動效率較低，調速范圍窄，低速時能量損耗大；CST通過調節油膜間距實現軟啟動，但沒有調速功能，不能實現過程控制，且油價昂貴，維護費用高等缺點。

可見，帶式輸送機運輸中還存在諸多問題，有關機電一體化在帶式輸送機中的應用問題，尚需進一步研究。

3.2 在礦井安全生產監測監控系統中的應用

礦井安全生產監控系統是最能體現煤礦機電一體化的技術之一。我國監測監控技術應用較晚，，20世紀80年代初，原國家煤炭部組織了對國外煤礦監控技術進行大規模的考察和引進工作，此舉大大促進了國內監控技術的發展。先后從波蘭、法國、德國、英國和美國等引進了一批安全監控系統（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200），在部分煤礦中應用；在引進的同時，通過消化、吸收并結合我國煤礦的實際情況，研制出KJ2，KJ4等系統并通過了鑒定。20世紀90年代以來，緊跟世界監測監控系統的發展潮流，我國自行研制開發出了一批具有世界先進水平的監控系統，如煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90系統、煤炭科學研究總院常州自動化研究所的KJ95系統等，它們的主要特點是：測控分站的智能化水平進一步提高；具有網絡連接功能；系統軟件采用了Windows操作系統。同時，在“以風定產，先抽后采，監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下，規定了我國各大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。自此，大大小小的系統生產廠家如雨后春筍般的不斷出現，不僅為各煤礦提供了更多的選擇機會，且促進了各廠家在市場競爭條件下不斷提高產品質量和服務意識。經過多年的實踐表明，安全監測監控系統為煤礦安全生產和管理起到了十分重要的作用。

對我國現有煤礦監測監控系統及配套傳感器等設備的現場應用效果進行綜合評價，煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學研究總院撫順分院的KJF2000 和北京瑞賽公司的KJ4， KJ2000 等系統無論在軟硬件功能、穩定性和可靠性、專業技術服務能力、企業性質和生產規模等方面基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。

3.3 在采煤機上的應用

1970 年，我國自主設計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面，并在大同礦務局進行試驗使用，一直試驗使用到80 年代后期，這項技術的使用標志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發展，推動了煤礦自動化的發展進程，同樣，采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引；液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置， 實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

4 煤礦機械中機電一體化技術應用的意義

4.1 提高勞動效率

機電一體化產品的應用使過去落后的生產方式得到極大的改變，大量新型自動化電子設備的使用徹底轉變了煤礦的作業模式，明顯降低了工人的勞動強度，大幅提升了勞動生產率，極大地提高了勞動效率。

4.2 提高了礦山開采的經濟效益

機電一體化不僅是機械設備上的一次全新的進步，同時也給煤礦帶來了前所未有的進步，一方面采煤量有了很大程度的提高，其次，煤礦工人的勞動強度適當得到了減輕；再次，機電一體化在煤礦中的應用，降低了礦山的開采費用，使煤礦的經濟效益得到了增加，同時還帶動了相關產業的發展，在很大程度上推進了地方經濟的進步。

4.3 提高了安全的煤礦開采工作環境

煤礦工作本身就是一個高危險性的工種，每年煤礦的事故都會有所發生，煤礦的工作安全性時刻危及著人們的生命財產的安全，機電一體化技術在煤礦中的應用，在很大程度上降低了事故的發生率，不僅在一定程度上提高了工作效率，還在安全方面有了很大的保障。

參考文獻：