2022年机电一体化技术发展历程附趋势.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 中南高校网络训练学院专科毕业大作业学习中心:铁岭电高校习中心 专 业:机械电子工程同学姓名:学 号:评定成果:评阅老师:浅谈我国机电一体化技术进展历程及趋势一、机电一体化的基本概要 1 1.1 基本概要 2 1.2 机电产品的优越性2 9 9 1.3 机电产品的分类3 二、机电化产品的构成及特点4 三、机电一体化技术的进展历程及应用领域5 3.1 机电一体化技术的进展历程5 3.2 机电一体化技术的进展方向6 3.3 机电一体化技术的应用领域7 四、我国进展“ 机电一体化” 面临的形势和任务4.1 我国“ 机电一体化” 工作面临的形势4.2 我
2、国“ 机电一体化” 工作的任务10 五、机电一体化技术进展的趋势10 5.1 机电一体化产品的进展趋势10 5.2 进展机电一体化的计策12 5.3 机电一体化技术的进展前景13 终止语 14 内容提要: 在机械工程领域,由于微电子技术和运算机技术的快速进展及其向机械工 业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方 式及治理体系发生了庞大变化,使工业生产由“ 机械电气化” 迈入了“ 机电一体化” 为特 征的进展阶;机电一体化是一种复合技术,是机械技术、微电子技术与信息技术相互渗透 的产物,是机电工业进展的必定趋势;随着科学技术日益走向整体化、交叉化和数字化以
3、及微电子技术信息技术的快速进展,机电一体化技术的应用也越来越广泛;机电一体化技 术是跨学科技术,其进展趋势是光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型 化;其产品功能是通过其内部各组成部分功能的和谐和综合来共同实现的;文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要应用领域,并指出其进展趋势;关键词: 机电一体化;基本要素;进呈现状;进展趋势,一、机电一体化的基本概要名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.1 基本概要机电一体化进展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技 术的不但进展,仍将被给予新的内容
4、;但其基本特点可概括为:机电一体化是 从系统的观点动身,综合运用机械技术、微电子技术、自动掌握技术、运算机 技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以 及软件编程技术等群体技术,依据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与 布局各功能单元,在多功能、高质量、高牢靠性、低能耗的意义上实现特定功 能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术;由此而产生的功能系统,就成 为一个机电一体化系统或机电一体化产品;机电一体化是在以机械、电子技术和运算机科学为主的多门学科相互渗 透、相互结合过程中逐步形成和进展起来的一门新兴边缘技术学科,而机电一 体化产品是在机械产品的基础上,采纳微电子
5、技术和运算机技术生产出来的新 一代产品;机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合,它 是建立在机械技术、微电子技术、运算机和信息处理技术、自动掌握技术、电 力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术;1.2 机电产品的优越性与传统的机电产品相比,机电一体化产品具有下述优越性:1. 使用安全性和牢靠性提高 机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动爱护等功 能;在工作过程中,遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时,能自动实行 爱护措施,防止和削减人身和设备事故,显著提高设备的使用安全性;2. 生产才能和工作质量提高 机电一体化产品大都具有信息自动处理
6、和自动掌握功能,其掌握和检测的 灵敏度、精度以及范畴都有很大程度的提高,通过自动掌握系统可精确地保证 机械的执行机构依据设计的要求完成预定的动作,使之不受机械操作者主观因 素的影响,从而实现正确操作,保证正确的工作质量和产品的合格率;同时,由于机电一体化产品实现了工作的自动化,使得生产才能大大提高;例如,数名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 控机床对工件的加工稳固性大大提高,生产效率比一般机床提高 5 6 倍;3使用性能改善 机电一体化产品普遍采纳程序掌握和数字显示,操作按钮和手柄数量显著 削减,使得操作大大简化并且
7、便利、简洁;机电一体化产品的工作过程依据预 设的程序逐步由电子掌握系统指挥实现,系统可重复实现全部动作;高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻正确工 作程序,实现自动最优化操作;4. 具有复合功能并且适用面广 机电一体化产品跳出了机电产品的单技术和单功能限制,具有复合技术和 复合功能,使产品的功能水平和自动化程度大大提高;机电一体化产品一般具 有自动化掌握、自动补偿、自动校验、自动调剂、自动爱护和智能化等多种功 能,能应用于不同的场合和不同领域,满意用户需求的应变才能较强;例如,电子式空气断路器具有爱护特性可调、挑选性脱扣、正常通过电流与脱扣时电 流的测量、显示
8、和故障自动诊断等功能,使其应用范畴大为扩大;1.3 机电产品的分类机电一体化技术和产品的应用范畴特别广泛,涉及到工业生产过程的全部 领域,因此,机电一体化产品的种类很多,而且仍在不断地增加;依据机电一体化产品的功能,可以将其分成下述几类:1. 数控机械类 主要产品包括数控机床、机器人、发动机掌握系统以及全自动洗衣机等;这类产品的特点是执行机构为机械装置;2. 电子设备类 主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪 等;这类产品的特点是执行机构为电子装置;3. 机电结合类产品包括自动探伤机、外形自动识别装置、CT 扫描诊断机以及自动售货机等;这类产品的特点是执行机构为电子装
9、置和机械装置的有机结合;4. 电液伺服类名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 主要产品为机电液一体化的伺服装置,如电子伺服万能材料试验机;这类产品的特点是执行机构为液压驱动的机械装置,掌握机构是接受电信号的液 压伺服阀;5. 信息掌握类 包括传真机、磁盘储备器、磁带录像机、录音机、复印机等;这类产品的 主要特点是执行机构的动作由所接收的信息类信号来掌握;除此之外,机电一 体化产品仍可依据机电技术的结合程度分为功能附加型、功能替代型和机电融 合型三类;二、机电化产品的构成及特点 机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分
10、功能的和谐和综合来共同 实现的;从其结构来看,机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特 性,而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能,即主功 能、动力功能、检测功能、掌握功能和执行功能,而实现这些功能的各个组成 部分及其技术就构成了机电一体化产品的总体或系统;1机械系统 机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分;这部分是实现产 品功能 的 基础,因此对 机械结构提出了更 高的要求,需在结构、材料、工艺加工及几;2. 动力系统 动力系统为机电一体化产品供应能量和动力功能,去驱动执行机构工作以 完成预定的主功能;动力系统包括电、液、气等动力源;机电一体化产
11、品以电 能利用为主,包括电源、电动机及驱动电路等;3. 传感与检测系统 传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境 的各种参数转换成可以测定的物理量,同时利用检测系统的功能对这些物理量 进行测定,为机电一体化产品供应运行掌握所需的各种信息;传感与检测系统 的功能一般由测量仪器或外表来实现,对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等;4. 信息处理及掌握系统名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 依据机电一体化产品的功能和性能要求,信息处理及掌握系统接收传感与 检测系统反馈的信息,并对其进
12、行相应的处理、运算和决策,以对产品的运行 施以依据要求的掌握,实现掌握功能;机电一体化产品中,信息处理及掌握系 统主要是由运算机的软件和硬件以及相应的接口所组成;5. 执行机构执行机构在掌握信息的作用下完成要求的动作,实现产品的主功能;机电一体化产品的执行机构一般是运动部件,常采纳机械、电液、气动等机构;执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异;执行机构 是实现产品目的功能的直接执行者,其性能好坏打算着整个产品的性能,因而 是机电一体化产品中最重要的组成部分;机电一体化产品的五个组成部分在工 作时相互和谐,共同完成所规定的目的功能;在结构上,各组成部分通过各种 接口及其相应的
13、软件有机地结合在一起,构成一个内部匹协作理、外部效能最 佳的完整产品;三、机电一体化技术的进展历程及应用 领域 机电一体化技术是面对应用的跨学科的技术,它是机械技术、微电子技 术、信息技术和掌握技术等有机融合、相互渗透的结果;今日机电一体化技术 进展飞速,机电一体化产品更新日新月异;3.1 机电一体化技术的进展历程“ 机电一体化” 这个词是日本安川电机公司在上世纪60 岁月末作商业注册时最先创用的;当时及 70 岁月,人们始终把机电一体化看作是机械与电子的结 合;国内早期将“ 机电一体化技术” 与“ 机械电子学” 并用,近年来“ 机电一 体化” 更流行使用;80 岁月,信息技术崭露头角;微处理
14、机的性能提高,为更高级的机电一体 化产品所采纳,典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子 掌握系统等;微机作为关键技术引入了飞行器系统后,使机械电子系统在高 度掌握、排气掌握、振动掌握和保险气袋等方面获得广泛应用;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 信息技术促使机械系统在不同程度上利用数据库,连洗衣机和其他消费品 也用上了数据库驱动系统;这样,对机电一体化的系统设计方法的探究、成型 和系统集成以及并行工程设计和掌握的实施日显重要;此外,光学也进入了机 电一体化,产生了“ 光机电一体化” 的新领域;进入
15、90 岁月,通信技术进入了机电一体化,机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的运算机掌握的网络化机电一体化日益普 及;有些机电一体化机械可两用,有的在性能上更是多用途的,特别是微传感 器和执行器技术的进展,和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一 体化微型化方法的结合,开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新 分支“ 微机电一体化” ;虽然微加工方法尚未成熟,但将逐步成为集成掌握系 统的一个组成部分;之后,机电一体化随着自动化技术的进展而日益进展,稳 步进入了 21 世纪;3.2 机电一体化技术的进展方向以微电子技术、软件技术、运算机技术及通信技术为核心而引发的数
16、字 化、网络化、综合化、个性化信息技术革命,不仅深刻地影响着全球的科技、经济、社会和军事的进展,而且也深刻影响着机电一体化的进展趋势;专家预 测,机电一体化技术将向以下几个方向进展:1. 光机电一体化方向 一般机电一体化系统是由传感系统、能源(动力)系统、信息处理系统、机械结构等部件组成;引进光学技术,利用光学技术的先天特点,就能有效地 改进机电一体化系统的传感系统、能源系统和信息处理系统;2. 柔性化方向 将来机电一体化产品,掌握和执行系统有足够的“ 冗余度” ,有较强的“ 柔性” ,能较好地应对突发大事,被设计成“ 自律安排系统” ;在这系统 中,各子系统是相互独立工作的,子系统为总系统服
17、务,同时具有本身的“ 自 律性” ,可依据不同环境条件做出不同反应;其特点是子系统可产生本身的信 息并附加所给信息,在总的前提下,具有“ 行动” 是可以转变的;这样,既明显地增加了系统的才能(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统;名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3. 智能化方向 今后的机电一体化产品“ 全息” 特点越来越明显,智能化水平越来越高;这主要得益于模糊技术与信息技术(特别是软件及芯片技术)的进展;4. 仿生物系统化方向 今后的机电一体扮装置对信息的依靠性很大,并且往往在结构上处于“ 静 态” 时
18、不稳固,但在动态(工作)时却是稳固的;这有点类似于活的生物:当 掌握系统(大脑)停止工作时,生物便“ 死亡” ,而当掌握系统(大脑)工作 时,生物就很有活力;就目前情形看,机电一体化产品虽然有仿生物系统化方 向进展的趋势,但仍有一段很漫长的道路要走;5. 微型化方向 目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在试验室中已制造出亚微 M 级的机械元件;当这一成果用于实际产品时,就没有必要再区分机械部分和 掌握器部分了;那时,机械和电子完全可以“ 融合” 机体,执行结构、传感 器、 CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件;这种微型化是机 电一体化的重要进展方向;3.3 机电一体化技术的
19、应用领域1. 在现代机械制造业中的应用 传统机械制造业是建立在规模经济的基础上,靠企业规模、生产批量、产 品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高 质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技 能来猎取的;先进的机械制造业是以信息为主导,采纳先进生产模式、先进制 造系统、先进制造技术和先进组织治理形式的全新的机械制造业,其特点是全 球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保和谐的绿色制造;现代制造业集成了 现代科学技术的进展,充分利用电子运算机技术,使制造技术提高到新的高 度;近年来,制造工程领域的新技术相继产生,如运算机数字掌握、现代集成 制造系
20、统、柔性制造技术、灵敏制造、虚拟制造、并行工程等;2. 在饮料行业中的应用 机电一体化技术是当今进展最快、应用前景最为广泛的技术之一;机电一名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用;不仅使单 机的自动化程度大大提高,而且使整条包装生产线的自动化掌握水平、生产能 力得到很大提高,使其竞争才能远远超过传统的机械掌握的同类设备;可以大 大改善食品饮料包装生产设备产品的质量,提高其国内、国际竞争才能;3. 在钢铁企业中的应用 运算机集成制造系统 CIMS 钢铁企业的 CI
21、MS是将人与生产经营、生产 治理以及过程掌握连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整 个生产过程全局和过程一体化掌握; 现场总线技术 FBT 现场总线技术是连接设置在现场的外表与设置在控 制室内的掌握设备之间的数字式、双向、多站通信链路;采纳现场总线技术取 代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场外表装置与更高一级的 掌握系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送; 沟通传动技术随着电力电子技术和微电子技术的进展,沟通调速技术的进展特别快速;由于沟通传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由沟通 传动全面取代直流传动,数字技术的进展,使复杂的矢量掌握技术有用化得以 实现,沟通调速
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- 2022 机电 一体化 技术发展 历程 趋势
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