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1、 机电一体化在工程机械中的应用 用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品2【学术论文】机电一体化在工程机械中的应用 姓名：职称 学校：时间 用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品3 目录【学术论文】.2【摘要】.4【关键词】：.4【正文】.4 一、概述.4 二、机电一体化的具体内容.6 1.机械技术.6 2.计算机与信息技术.6 3.系统技术.6 4.自动控制技术.7 5.传感检测技术.7 6.伺服传动技术.7 三、机电一体化发展时代.7 四、现代工程施工对工程机械要求.8 1.电子监控控制、自动报警及故障自诊.8 2.节能降耗，提高生产率.9
2、 3.提高作业精度.9 4.作业过程的自动化或半自动化.9 5.其他应用.9 五、机电一体化的发展趋势.10 1.智能化.10 2.模块化.10 3.网络化.11 4.微型化.11 5.环保化.11 六、机电一体化在现代工程机械中的应用.11 1.日趋成熟的 GPS技术.11 2.机电一体化技术在挖掘机上的运用.13 3.机电一体化技术在旋挖钻机上的运用.14 4.遥控技术在工程机械上的应用.15 5.小结.15 用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品4 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
3、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。【正文】一、概述 随着计算机及微处理技术的飞速发展，机电一体化在工程机械上的应用也越来越
4、广泛，尤其是在现代工程机械上的应用，从而促进了工程机械的智能化，提高了机械的工作效率和性能，使得工程机械的发展进入了一个新阶段。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品5 中国机电设计迈入 PLM 全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMEL VIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronics GmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMEL VIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用
5、户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。随着计算机及微处理技术的飞速发展，在工程机械上的应用也越来越广泛，促进了工程机械的智能化，提高了机械的工作效率和性能，使得工程机械的发展进入了一个新阶段。机电一体化械电子学主要研究目的是把机械技术与微电子技术和信息技术有机地结合为一体，实现整个系统的最优化。机械电子学可以充分发挥机械技术、微电子技术和信息技术的各自的长处和特点，促进机械产品的更新换代。机械电子学系统主要由机械主体、传感器、信息处理和执行机构等部分组成。较高级的系统不但有硬件，而且还有相应的软件,利用软件技术可以实现硬件难以实现的功能,使
6、机械系统增加柔性。典型的机械电子系统有数控机床、加工中心、工业机器人等。机械电子学技术除用于单个机器、设备或一般的生产系统的技术改造之外，还用于柔性制造系统、计算机集成制造系统、工厂自动化、办公自动化、家庭自动化等方面。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品6 二、机电一体化的具体内容 主要包括：机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术以及伺服传动技术。1.机械技术 机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技 机电一体化术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高
7、精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。2.计算机与信息技术 其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。3.系统技术 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品7 4.自动控制技术 其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设
8、计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。5.传感检测技术 传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。6.伺服传动技术 包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。三、机电一体化发展时代 机电一体化技术，使机械、液压技术及电子控制技术等有机的结合在一起，大大提高了工程机械
9、的操稳性、可靠性、安全性等性能。目前电子控制技术已经在应用到现代工程机械的多个领域当中，电子控制技术的核心主要是其中的微处理器技术。随着工程强度和难度的要求变的越来越高，电子技术越来越多的应用在工程机械上，其电子模块的规模在逐渐变大、结构也日益的复用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品8 杂，相对的，这样高性能工程机械的价格也在不断上涨，因此在实际操作中，应最大效率的发挥机械的作用，提高经济性，使得机械的 高性能得到体现。工程机械中电子控制系统的性能优劣会直接影响到机械的动力性，操作性、可靠性，使用寿命等，从而影响到施工作业的工艺和精度，但是有些工艺必需依靠电子控制系
10、统来实现，这样也就迫切需要操作人员的能力的提高，以满足电子系统大量应用于工程机械的需要。四、现代工程施工对工程机械要求 工程机械的性能高主要是包括能效经济性，性能稳定行，工作可靠性，施工精确性，易操作性等等，另外还要求其具有运行状态监视、故障自诊和自动报警功能，能对故障的位置及时的发现，从而减少损害。1.电子监控控制、自动报警及故障自诊 在实际应用中，要求电子监控系统对机械的各个部门的工作状况实行实时监控，比如发动机的油耗、平整机的平整程度、液压臂的受力等，而且要求有控制机械的功能，如自动停机装置、叉车液压的升降和自动升温控制装置等，对于故障自诊断，系统要求能够及时对机械的异常现象进行检测，并
11、且能够及时的报警及指出发生故障的部位，从而减少停机维修作业维修成本和时间，来提高机器的工作效率。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品10 互反应之间的顺序都有着严格的要求，尤其在卫生方面，在这种情况下，就可以通过机械操作来保证药品的质量，对药品采用电子称重，来对原料用量的精确性进行保证。五、机电一体化的发展趋势 计算机微处理技术、自动控制技术等相关技术的发展对机电一体化的发展起到了极大的推动作用，主要体现在以下几个方面：1.智能化 智能化是机电一体化的重要目标之一，所谓智能化就是通过计算机来对机械进行模糊控制，对人的思维进行模拟，以达到机械智能化的效果，机器人就是其
12、中一个最大的应用，这其中需要多个学科的交叉，如计算机科学、人工智能、控制技术、模糊控制、心理生理学等等学科，通过这些学科的有机融合，不断提高机械的智能化程度，从而进一步减少人工的作业量。2.模块化 随着工业和科技不断的发展，每个领域的标准在不断的建立和完善，工程化的思想也在不断深入，工程化带来的巨大的成果也将逐渐体现出来，在制作标准化智能机械时就需要各项标准的制定，标准机械传动接口、电气设备接口、网络通信接口等的机电一体化产品单元如以便于各单位和配件的匹配，这些工作可能需要一个漫长的程，但工程机械系统的模块化是必然的发展趋势。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品11
13、 3.网络化 通信网络已经被应用到各个领域中，机电一体化的产品也在朝着网络化方向进行着发展，操作员可以通过网络来对工程机械的工作状况进行实时监控，并可以在必要的时候向机械发出指令，来达到对机械工作进行控制的目的，这样就提高了工作的安全性和可靠性。4.微型化 随着大规模电路的研究发展，微处理芯片将会变的越来越小，对微机电一体化产品体积小、耗能小等特点起了促进作用，更有利于机械产品在特殊的环境下进行工作，在一些多精密，要求高是行业中当中，微型化是必然的发展趋势。5.环保化 工业发展所带来的污染问题已经成为全球性的问题，人们对绿色产品的设计也在不断的研究当中，机电一体化对绿色环保有要求，从设计到生产
14、，再到产品的回收处理，都要求绿色设计的思想贯穿其中。六、机电一体化在现代工程机械中的应用 1.日趋成熟的 GPS 技术 数量众多的运用高精度 GPS 技术产品的展出，显示了该技术在工程机械上的应用日趋广泛，这也将成为现代化施工的一种趋势。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品13 2.机电一体化技术在挖掘机上的运用 机电一体化技术在挖掘机上的运用可以现代机械应用的亮点，几乎每个挖掘机的主机厂家都拥有在该技术领域内的相当水平。1)电控挖掘机 该技术是指在普通的液压先导式操作挖掘机的基础上，采用电液比例技术控制的挖掘机，相应的以电比例手柄取代液压先导手柄。其基本原理是首先
15、采集电手柄的动作信号，然后利用控制器进行运算，最后输出相应的 PWM 值控制比例阀。结合布置于机器上的传感器，电控挖掘机还可以实现某些自动或者半自动功能。2)具有辅助挖掘系统的挖掘机 为提高作业效率，近几年来，辅助操作系统逐步得到各主机厂的重视。严格来说，高精度 GPS技术的运用也属于辅助操作的范畴，现举2 个例子加以说明：Prolec公司开发的挖掘机辅助挖掘系统、约翰迪尔60D型挖掘机均采用了 Leica 公司开发的整套辅助挖掘系统。这 2 套系统的基本工作原理类似：主要利用安装在挖掘机工作装置上的角度或者倾角传感器，实时检测挖掘机的工作状态；利用系统中的仪表显示工作装置的轨迹及铲斗末端坐标
16、。在进行精细作业时，可以在仪表中输入要完成的工作面的形状，操作者可以按照提示进行工作，直到完成预定的形状。尤其是在挖掘复杂形状的工作面和平整作业中，该系统可以提高工作效率和精度。如果配合激光技术，还可以利用安装在斗杆上的红外接收装置，挖掘规定深度的基坑。该类技术在提高精度的同时，也节约了人工成本。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品14 3)运用在挖掘机上的监控系统 在挖掘机，尤其是 20T以上的挖掘机上，采用高品质液晶彩色显示屏，在国内外得到广泛的认可。现以 2款比较先进的仪表加以分析：Trimble公司为挖掘机开发的 CB430 型仪表，小松的中挖仪表。其中Tr
17、imble以动画的形式实时显示挖掘机的运动轨迹，并提供坐标，而且显示屏的按钮可以实现视角的切换。小松的仪表界面分为 2部分:一部分显示整机的工作参数，另一部分可以单屏和双屏的形式显示车体尾部安装的摄像头采集到的图像。2套操作仪表整体效果好，显示/监控系统界面直观简洁、标识准确易懂，便于操作。在仪表方面，国内厂家均已采用，但国外仪表的高品质性，值得国内挖掘机厂家学习。4)自动怠速系统在小型挖掘机上的应用 在美国市场，发动机排放要求非常严格，只有符合Tire3标准的发动机才能在美国市场销售。因此进入美国市场的中挖多数都采用了电控发动机，无论在可控性还是节能性方面都较机械式发动机有很大的改善。但由于
18、成本问题，在 10t 以下的小型挖掘机上，机械式发动机还是被广泛采用。因此，在节能方面，国外挖掘机厂家采用了不同的技术。3.机电一体化技术在旋挖钻机上的运用 旋挖钻机是近几年来在国内被广泛采用的一种重要的工程机械，其应用主要集中在大型桩基础施工中。而在国外，旋挖钻机使用时间比较长，且发展也较成熟。主要的国外厂家有:宝峨、Soilmec、IMT、Mait、用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品15 Casagrande、Junttan 等，我国有三一、山河智能等。旋挖钻机因其施工工艺较为复杂，且在施工过程中对精度要求较高，因此很多公司都开发了自动控制功能以提高施工效率和
19、精度。最为常见的有 2种功能:钻桅自动调垂直功能和钻孔工程中自动回位功能。硬件方面，有些厂家采用了建筑工程机械的通用控制器、仪表，也有些厂家为提高自身竞争力，定制开发了具有公司特色的控制器、仪表。其中宝峨就定制了自己的控制系统，司机室内除了具有显示仪表外，还配有图像监视屏和具有宝峨特色的报警面板。4.遥控技术在工程机械上的应用 随着工程机械功能的扩展，遥控技术的应用环境越来越广。很多时候应用遥控技术是出于对操作手的保护和操作的便利性。例如在水泥混凝土泵车上已经广泛采用该技术。除了常见的应用机型外，山猫的一款滑移装载机上也开发了遥控功能，同时展出的还有遥控技术在一些小型多功能产品上的延用。该机型
20、是在小型挖掘机的底盘上更换成钻机的工作装置，而工作装置是可以遥控的。现场还展出了运用遥控技术的叉车产品，展出产品的品牌有：Maniton、纽荷兰等。5.小结 总之，机电一体化技术已经在工程机械中被广泛的应用，可以说现代化的自动化设备都属于机电一体化的范畴，并且，工程机械中的机电一体化技术被应用的程度也会越来越深，越来越复杂，从而对机械设备设计制造人员及实际操作人员的能力提高提出了更多的要求。用心整理的精品 word文档，下载即可编辑！精心整理，用心做精品16 为此，国内的一些大学、工程机械生产厂家和研究院所已经充分认识到其重要性，但多数还停留在实验室阶段。因此，在机电一体化技术的成熟性、可靠性和市场化的道路上，还需很长的一段路要走。参考文献：1张新杰.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势J.机械与电子.2009（11）2胡倩.机电一体化技术的发展与思考J.科技咨询.2006（3）3李思怡.工程机械中机电一体化的应用J.化学工业出版社.2008（6）4张静.机电一体化系统设计J.机械工业出版社.2008（5）5王楠.现代机床设备M.北京理工大学出版社.2007（9）