機電畢業(yè)論文

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1、煙臺職業(yè)學院 畢業(yè)論文 　　　　　　　題　　目：論機電一體化技術及其發(fā)展 姓　　名：秦玉磊　 系　　別：電氣工程系 ?！　I(yè)：機電一體化 班　　級：０９機電２班 指導教師：白靜 論機電一體化技術及其發(fā)展 機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產(chǎn)物，是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。機電一體化的核心技術20世紀7080年代為第二階段，可稱為蓬勃發(fā)展階機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，為械本體、傳感器、

2、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因機電一體化的發(fā)展奠定了技術基礎。大規(guī)模、超大規(guī)模集成此，為加速推進機電一體化的發(fā)展，必須從以下幾方面著手。 電路和微型計算機的迅猛發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展提供了．1機械本體技術充分的物質基礎。未來機電一體化產(chǎn)品，控進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。數(shù)控機床的定位精度已由制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的冗余度，有較強的柔一機電一體化概要般的0．01～0．02mm提高到0．008左右；亞性，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成自律分機電一體化是指在機構的主功能、動力功．05a配系統(tǒng)。在這系統(tǒng)中，微米級機床達到000rm左右；納米級機床各子系統(tǒng)是相互獨立工能、信息處理功能和控制功

3、能上引進電子技術，達到0．～0．01um；最小分辨率為lnm 作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)，同時具有本身的自律將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構(．的數(shù)控系統(tǒng)和機床已問世。性可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應。數(shù)控中兩軸以上插補技術大大提高，納米點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著級插補使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可以達到lu的息，在總的前提下，具有行動是可以改變的。 　　自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發(fā)圓度，插補前多程序預讀，大大提高了插補質這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力(柔性)，又不展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括量，并可進行自動拐角處理等。 因某

4、一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。 　 機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用。復合加工，新結構機床大量出現(xiàn)。如53．3智能化方向機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機軸5面體復合加工機床，5軸5聯(lián)動加工各類今后的機電一體化產(chǎn)品全息特征越來越技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、異形零件。同時派生出各種新穎的機床結構，包明顯。智能化水平越來越高。這主要得益于模糊接[j技術、信息變換技術以及軟件編程技術等括6軸虛擬軸機床，串并聯(lián)絞鏈機床等，采用特技術與信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)群體技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，殊機械結構，數(shù)控的特殊運算方式，特殊編程要展。 　　合理

5、配置與布局各功能單元，在多功能、高質求。 仿生物系統(tǒng)化方向量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價。使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此控機床如虎添翼。如內(nèi)冷轉頭由于使高壓冷大，并且往往在結構上處于靜態(tài)時不穩(wěn)定，但而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系卻液直接冷卻轉頭切削刃和排除切屑，在轉深在動態(tài)江作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品?？讜r大大提高效率。加工剛件切削速度能達 生物：當控制系統(tǒng)伏腦)停止工作時，生物便死因此，涵蓋產(chǎn)品0Oeri，0Oeri。 ，大腦)生物就很有活機電一體化技術 和10r／a

6、n加工鋁件能達50r／an亡而當控制系統(tǒng)(工作時，兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群。數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理。數(shù)控力。就目前情況看，機電一體化產(chǎn)品雖然有仿生體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機床的物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段很漫長技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、基本要求，它不僅是提高數(shù)控機床開動率、生產(chǎn)的道路要走。 　　拼湊，這是機電一體化與機械加電氣所形成的率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用3．5微型化方向機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、目前，利用半導體器件制造過程

7、中的蝕刻術由純技術發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，網(wǎng)絡制造、異地診斷、虛擬制造、并行工程等等技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)各種新技術都在數(shù)控機床基礎上發(fā)展起來，這件。當這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要再展列機電一體化后，其中的微電子裝置除可取必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。 區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多。自動機械與自動生產(chǎn)線子完全可以融合機體，執(zhí)行結構、傳感器、新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯在國民經(jīng)濟生產(chǎn)和生活中廣泛使用的各種CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種

8、自示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即自動機械、自動生產(chǎn)線及各種自動化設備，是當律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，前機電一體化技術應用的又一具體體現(xiàn)。 　　數(shù)控機床。目前我國是全世界機床擁期的水平。使用這些自動機和生產(chǎn)線的企業(yè)越有量最多的國家，但數(shù)控機床只占約5％。且大來越多，對維護和管理這些設備的相關人員的多數(shù)是普通數(shù)控。近些年來數(shù)控機床為適應加需求也越來越多。這個時期的特點是： 　　機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方(1mcarnc一詞首先在日本被普遍接受，大約到面考慮。現(xiàn)代機械產(chǎn)品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕20世

9、紀80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認；質量除了在結構上加以改進，還應考慮利用非金屬復合材(2)機電一體化技術和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展；料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現(xiàn)驅動系統(tǒng)的小(3)各國均開始對機電一體化技術和產(chǎn)品給以很大的型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，提關注和支持。 　　傳感技術方向邁進的新階段，機電一體化進人深入發(fā)展時期。一方傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體擾，目前有采用光纖電纜傳感器

10、的趨勢。對外部信息傳感器化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計、分析來說，目前主要發(fā)展非接觸型檢測技術。 和集成方法，機電一體化的學科體系和發(fā)展趨勢都進行了深．3信息處理技術人研究。同時，由于人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備(特術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發(fā)展的別是微型計算機)的普及應用緊密相連。為進一步發(fā)展機廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性包括模／數(shù)轉換基礎和逐漸形成完整的科學體系。設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性(，) ，進而提高處現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展

11、，極大地推動了不同學科的交理速度，并解決抗干擾及標準化問題。 叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程．4驅動技術領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術結構、等方面還存在一些問題。目前，正在積極發(fā)展內(nèi)部裝有編碼產(chǎn)品機構、功能與構成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變器的電機以及控制專用組件一傳感器一電機三位一體的伺化，使工業(yè)生產(chǎn)由機械電氣化邁入了機電一體化為特服驅動單元。 征的發(fā)展階段。 　　接口技術機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新為了與計算機進行通信，必須使數(shù)據(jù)

12、傳遞的格式標準型學科，隨著科學技術的不斷發(fā)展還將被賦予新的內(nèi)容。 　　規(guī)格化。接口采用同一標準規(guī)格不僅有利于信息傳遞和但其基本特征可概括為：機電一體化是(，) 從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，維修，而且可以簡化設計。目前，技術人員正致力于開發(fā)低綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技成本、高速串行的接口，來解決信號電纜非接觸化、光導纖維術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息以及光藕器的大容量化、小型化、標準化等問題。 　　變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標．6軟件技術和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高軟件與硬件必須協(xié)調(diào)一致地發(fā)展。為了減

13、少軟件的研質量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整制成本，提高生產(chǎn)維修的效率，要逐步推行軟件標準化，包括個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則程序標準化、程序模塊化、軟件程序的固化、推行軟件工程成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。 　　機電一體化的發(fā)展前景等。 　　機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等機電一體化的發(fā)展概況機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、人期，人們自覺不自覺地利用

14、電子技術的初步成果來完善機械性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 　　產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機．1數(shù)字化械產(chǎn)品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰(zhàn)后微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不轉為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復起了積極的作用。那時研制和斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當時電子技術的發(fā)造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化廣

15、泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。 　　智能化即要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在 CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I／O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 　　模塊化由于機電體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的

16、電機體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 　　網(wǎng)絡化由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 　　人性化機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈(，) 重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這

17、些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。 　　微型化微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(MirlcrncMehnclSse，簡稱是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學研制間隙，引起動作失靈，影響工作性能或造成事故，還可能引起濾網(wǎng)堵塞，并可能使濾網(wǎng)完全喪失過濾作用，造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。 　?、诩铀僭p。污染顆粒在液壓缸內(nèi)會刮傷缸筒內(nèi)表面，加速密封件的損壞，使泄漏增大，引起推力不足或者動作不穩(wěn)定、爬行、速度下降、異常噪

18、聲等故障現(xiàn)象，嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 　?、奂铀儆鸵盒阅艿牧踊?。液壓油中的污染顆粒長期存在，會與油液發(fā)生一些反應，反應的生成物會腐蝕元件。 　　液壓油被污染的主要原因及解決措施。 　?、僮鳂I(yè)環(huán)境粉塵多，系統(tǒng)外部不清潔。液壓系統(tǒng)長期在粉塵污染嚴重的場地作業(yè)時，最好2個月過濾一次油液，大概半年更換一次進油濾油器。 　?、谠诩佑?、檢查油面和檢修作業(yè)時，雜質被帶人系統(tǒng)，通過被損壞的油封、密封環(huán)進入系統(tǒng)。 　　泄漏泄漏的危害。 　　液壓系統(tǒng)一旦發(fā)生泄漏，將會使系統(tǒng)壓力建立不起來。 　　液壓油泄漏還會造成環(huán)境污染，影響生產(chǎn)，甚至產(chǎn)生無法估計的嚴重后果。 　　泄漏產(chǎn)生的主要原因及解決

19、措施。 　　①設計因素。由于設計中密封結構選用不合理，密封件的選用不合乎規(guī)范；另外，由于工程機械的使用環(huán)境中具有塵埃和雜質和沒有選用合適的防塵密封，致使塵埃等污物進人系統(tǒng)破壞密封而產(chǎn)生泄漏。應在選用和設計密封件的時候，考慮液壓油與密封材料的相容型式、負載情況、極限壓力、工作速度高低、環(huán)境溫度的變化等，選擇合理的密封件，當在惡劣的環(huán)境下工作時，要選用合適的防塵密封。 　　②制造和裝配因素。所有的液壓元件及密封部件都有嚴格的尺寸公差、表面處理、表面光潔度及形位公差等要求。 　　出第一個醫(yī)用微探針，年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在 MEMS工藝、材料以及微觀機

20、理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種 MEMS器件和系統(tǒng)如各種微型傳感器(壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器)(，) ，各種微構件(微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等)。 　　集成化集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。 　　帶源化是指機電一體化產(chǎn)品自

21、身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。 　　帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 　　綠色化科學技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。 　　綜上所述

22、，機電一體化技術是眾多科學技術發(fā)展的結晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它促使機械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性的變革，使傳統(tǒng)的機械設計方法和設計概念發(fā)生著革命性的變化。大力發(fā)展新一代機電一體化產(chǎn)品，不僅是改造傳統(tǒng)機械設備的要求，而且是推動機械產(chǎn)品更新?lián)Q代和開辟新領域、發(fā)展與振興機械工業(yè)的必由之路。 　　由于在制造過程中超差，使得密封件就會有變形、劃傷、壓死或壓不實等現(xiàn)象發(fā)生，使其失去密封功能：液壓元件在裝配中的野蠻操作，過度用力將使零件產(chǎn)生變形，特別是用銅棒等敲打缸體、密封法蘭等。這些原因都可以破壞密封而產(chǎn)生泄漏。應在設計和加工環(huán)節(jié)中要充分注意密封部件的設計和加工，另外要選擇正確的裝配方法。 　

23、　③零部件損傷。密封件是由耐油橡膠等材料制成的，由于長時間使用發(fā)生的老化、龜裂、損傷等都會引起系統(tǒng)泄漏。 　　如果零件在工作過程中受碰撞而損傷，會劃傷密封元件造成泄漏。要選擇合適的密封件，延長其老化時間，并注意對密封件的保護，避免其被別的部件劃傷。 　　故障診斷時應遵循的一般原則當發(fā)生故障時要根據(jù)不同機型的特點，充分利用設備自身的監(jiān)控系統(tǒng)，具體問題具體分析，掌握有效的故障分析方法。在診斷時應遵循由外到內(nèi)、由易到難、由簡單到復雜的原則進行，挖掘機液壓傳動系統(tǒng)故障診斷的順序是：查問資料(挖掘機使用說明書及運行、維修記錄等)了解故障發(fā)生前后的設備工作情況外部檢查試車觀察(故障現(xiàn)象、車上儀表)內(nèi)部系統(tǒng)檢查(參照系統(tǒng)原理圖)儀器檢查系統(tǒng)參數(shù)(流量、溫度等)邏輯分析判斷 調(diào)整、拆檢、修理 試車 故障總結記錄。挖掘機的故障有許多種，如遇較復雜的綜合故障，應仔細分析故障現(xiàn)象，列出可能的原因逐一排除。 　　結語;液壓控制系統(tǒng)在挖掘機中的應用之所以能取得如此廣泛的重視主要是因為挖掘機采用液壓控制系統(tǒng)以后，將對產(chǎn)品的很多性(，) 能帶來極大的提高，降低了能耗，提高了控制性能，適應主機越來越復雜的工作要求。但同時要注意的是液壓傳動是一個多元件組成的復雜系統(tǒng)，其保養(yǎng)維修難度比機械傳動大得多，因此正確判斷和排除挖掘機的液壓傳動系統(tǒng)故障，是挖掘機高效安全工作的重要保障。