机电一体化技术在现代工程机械中的发展应用探讨

摘 要：机械电子学技术也被称为机电一体化学技术，是一门跨学科、具有高综合性的科学技术。机电一体化技术包含了电子技术、现代自动控制机械技术、现代电子计算机技术和现代信息技术等多门科学技术，同时也是一门独立交叉的学科。因此，为了大幅度的提高各领域中工程机械的使用性能，让机械技术、液压以及电子控制技术能够有效的结合，并且提高工程机械的可靠性、安全性、操作当中的舒适性、动力性和对燃油使用的经济性，需要加强对现代机电一体化在工程机械领域的普及和应用。综上所述，作者在文章中对工程机械中的机电一体化技术的发展和应用进行了进一步的探讨和研究。

关键词：工程机械；机电一体化；应用；发展

在当今的自动化技术发展中，机电一体化处于相对比较高级发展的阶段。现代机电一体化的明显特征是自动化技术，它的发展是以计算机产业为基础，另一方面，在生产实践中，自动化技术进一步的发展需要也促进了现代机电一体化的发展。所以，根据目前我国现代工程机械的发展趋势看来，在工程机械中机电的智能化发展和一体化发展将成为今后主流的发展趋势。

1 现代工程机械上，机电一体化的应用方式

1.1 机床中对机电一体化技术的应用与创新

对于机电一体化技术在实际的应用中，Z80-CPU的应用软件比较多，但是它的系统开发比较容易，所以比较普遍的用于我国数控机床方面的应用。而我国的数控机床大部分采用的是经济型光电隔离电路、微机I/O接口的电路以及Z80-CPU微机和功率放大的电路等。而Z80-CPU以及与其配套的芯片价格比较低，使用范围也比较广，与其他的技术相比来说，具有维修方便、可靠、通用性强等特点。I/O接口的译码硬件也比较简单、Z80系列的微机有其特有的I/O指令，并且微机的执行时间也比较短，最重要的是，指令格式也比较短，这样的特性对缩短扫描现场机床工作状况的周期十分有利。

在机电一体化应用于数控机床的过程中，因为多数的数控机床对工作刀具以及工作台的要求的比较高，要求工作台或工作刀具在工作中沿着坐标轴来移动，所以机电一体化应用于数控机床当中，需要考虑其连续控制方式需要具有插补功能。要求副传动具有高效率，滚珠丝杠摩擦带来的损失较小，在操作的过程中没有爬行的现象，能够给予适当的预紧、运动平稳，并采用氟塑贴面导轨，使其具有耐磨的特性，并且摩擦系数比较小。因此，可带来抗撕伤能力强、去除低速运动爬行的现象，以及降低其成本。在反向时可消除空间的死区，定位精度比较高以及刚度好。因此可消除丝杠螺纹和螺母之间的间隙，所以大部分的数控机床的执行机构的传动方式用的是滚珠丝杠副传动的方式。

1.2 将机电一体化应用于自动化作业和半自动化作业

工程机械在作业过程中的自动化和半自动化的实现，可以降低在作业过程中工作人员的劳动强度，并且让生产效率得到提高。另一方面，也能够减少工作人员因相关的经验不足而造成的负面影响。以三菱公司生产的挖掘机为例，能够对挖掘机轨迹系统进行有效的控制。在控制板上，工作人员设定好运动的轨迹和铲斗的运动形状之后，机器中的微机操作系统能够根据从不同角度传感器发出的信号，自动控制铲刀、动臂、斗杆的运动方式。在机器作业中，体现了挖掘机自动化的操作水平，还能对开口、斜坡、特定断面的沟槽进行精准的开挖作业。

1.3 现代机电一体化技术应用于其它领域

在化纤行业的机械工程中，现代机电一体化也可以得到适当的应用。例如在精密卷绕控制的系统中，高强度摩擦辊、变频器以及金属导纱器电机组成了其控制系统，另外还附加了传感器和测速控制器的组成。此种工程机械中，卷绕交叉角是可以变化的，并且卷绕筒子大部分采用了积极式的传动方式，并且导丝器和筒子的往复频率是有固定的比值。

另一边，国外的一些工程机械，例如推土机、装载机以及铲运机等，很大程度使得工程机械运作中的耗油量降低，并且简化了操作，还增加了经济效益，这是由于采用了相对电子控制的自动变速器，带来的改善。

2 工程机械中，现代机电一体化应用的发展方向

随着国外将机电一体化应用于机械工程以来，不仅带动了机械技术的革新，也为机械工程带来了进一步的发展。对传统的工程机械带来了较大程度的改变，并且提高的产品的性能。根据目前的发展看来，无论在国内还是国外，机械工程技术已经进入了发展的全新时期。同时在工程机械的发展中，电子控制系统也成为了其不可或缺的一部分。随着对机械产品的要求不断提高、社会的不断发展、科技的不断创新，对机电一体化的发展也提出了进一步的要求。

2.1 机电一体化应用发展的高性能化

机电一体化应用中的高性能化主要囊括以下几个方面：应用中的高可靠性、高效率模式、高精度模式以及高速模式。新一代的CNC系统已“四高”来满足生产需求为前提而诞生的，此种系统采用多CPU结构通过多总线连接而成的。由于这种系统采用的是精简指令集机，所以能够在同一时间实现多个任务操作系统并且进行相关的处理，所以该机器机电一体化的产品的高性能也得到了保证。

2.2 机电一体化在微型化的应用和发展

机电一体化的新兴发展方向是微型机电一体化，国外成为微电子机械系统，微型机电一体化系统在纳米尺度上也将机械技术和电子技术加以融合。因此，几何尺寸向微米、纳米发展都可以称作微型机电一体化产品。并且体积大小不超过1cm3的机电一体化产品。在信息、军事、生物医疗等方面的应用上，具有其他产品无法比拟的优越性能。因为其在使用中对能量的损耗小、及其体积小、运动方式灵活，所以在近几年和将来的发展趋势中是非常重要的技术。

2.3 机电一体化技术在应用和发展中的智能化

控制理论的基础体现了机电一体化的进步和发展，所以智能化技术也就成为了目前传统机械自动化技术和机电一体化技术的最主要的区别。智能化技术在实际使用中的区别表现在相关产品使用过程中的智能上。智能化技术通过融合了生理学、人工能、计算机科学而发展出的智能的新思想、新的方法、并且模拟人类智能。所以这样机械技术在目前的应用和研发中，具有非常丰富的发展潜力。

3 结束语

作者在文章中，对机电一体化的发展已经应用做了简单的概述。并且从机电一体化的智能化、微型化、高性能化的这几个方面详细描述了机电一体化的应用和发展方向，在提高使用效率的同时，也减少了能源的消耗，并且在使用中提供了更多的便利性，提高了作业的精度，并且在未来的发展中也是工程机械不可忽视的一部分。

参考文献

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作者简介：陈开朗（1982，6-），男，贵州省盘县，本科，助教，研究方向：高职机电一体化专业教学方向或机电一体化技术专业方向。