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機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢
資源天下 2013/2/4 10:15:09
摘要
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞: 機(jī)電一體化 現(xiàn)狀 制造技術(shù) 發(fā)展趨勢
引言
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。
機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。
一、機(jī)電一體化的核心技術(shù)
機(jī)電一體化包括軟件和硬件兩方面技術(shù)。硬件是由機(jī)械本體、傳感器、信息處理單元和驅(qū)動單元等部分組成。因此，為加速推進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手：
（一） 精密機(jī)械技術(shù)
機(jī)電一體化產(chǎn)品對精密機(jī)械提出的新要求有：減輕重量、縮小體積、提高精度、提高剛度、改善動態(tài)性能等。減輕重量、縮小體積不能降低機(jī)械的剛度,除考慮靜態(tài)、動態(tài)的剛度及熱變形的問題外，還要提高導(dǎo)軌面的剛度。因此，在設(shè)計時，要考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)。為便于維修，要使零件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。
（二） 檢測傳感技術(shù)
檢測傳感器屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的檢測傳感元件。檢測傳感器的對象有溫度、流量、壓力、位移、速度、加速度、力和力矩等物理量以及物品的幾何參數(shù)等，其檢測精度直接影響機(jī)電一體化產(chǎn)品的性能。因此，要求檢測傳感器具有高精度、高靈敏度和高可靠性。檢測傳感器集機(jī)、光、電、聲、信息等各種技術(shù)之大成，從其傳感機(jī)理、元器件結(jié)構(gòu)設(shè)計到制造工藝等都有需要研究和解決的問題。沒有精度、質(zhì)量、品種和數(shù)量能滿足要求且廉價的檢測傳感元器件，就不能將機(jī)電一體化技術(shù)推向前進(jìn)。
（三） 信息處理技術(shù)
信息技術(shù)包括信息的輸入、變換、運算、存儲和輸出技術(shù)。信息處理的硬件包括輸入／輸出設(shè)備、顯示器、磁盤、計算機(jī)、可編程邏輯控制器和數(shù)控裝置等。信息處理是否正確及時，直接影響機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的質(zhì)量和效率，因而成為機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的關(guān)鍵技術(shù)。
（四） 伺服驅(qū)動技術(shù)
伺服驅(qū)動技術(shù)主要是指執(zhí)行元件中的一些技術(shù)問題。伺服驅(qū)動包括電動、氣動、液動等各種類型。伺服驅(qū)動技術(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對機(jī)電轉(zhuǎn)換部件（如電磁螺線管、電動機(jī)、液壓馬達(dá)等）執(zhí)行元件的精度要求更高、可靠性更好、響應(yīng)速度更快；對直流伺服電機(jī)，要求控制性能更好、速度和扭矩特性更穩(wěn)定；交流調(diào)速系統(tǒng)的難點變頻調(diào)速、電子逆變技術(shù)、矢量變換技術(shù)等。
（五） 接口技術(shù)
為了與計算機(jī)進(jìn)行通信，必須使數(shù)據(jù)傳遞的格式標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化。接口采用同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不僅有利于信息傳遞和維修，而且可以簡化設(shè)計。目前，技術(shù)人員正致力于開發(fā)低成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導(dǎo)纖維以及光藕器的大容量化、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等問題。
（六） 自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)包括高精度（未完，下一頁）
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