機電一體化的關鍵技術范文

導語：如何才能寫好一篇機電一體化的關鍵技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】輸電線路；一體化管理；運行檢修；維護管理

1.引言

輸電線路是電網系統中的供電脈絡，承擔著向用戶供電的重要任務，一旦輸電線路出現故障就會引起電網系統故障，甚至產生連鎖反應導致整個電網癱瘓，因此輸電線路的安全運行變得極為重要。但是，隨著我國經濟建設的迅速發展和人民生活水平的不斷提高，對電力供應需求越來越大，促使電網建設快速發展。在電網建設快速發展的背景下，一方面電網規模越來越大、設備種類越來越多、運行情況越來越復雜，另一方面輸電線路檢修人員嚴懲緊缺。龐大的輸電線路檢修工作量與有限的檢修人員之間的矛盾，嚴重影響了輸電線路運行效率，如何提高輸電線路運行檢修能力，保障電網正常運行，成為當前電網運行維護的一個難題。運行、檢修一體化將運行、檢修、維護融為一體進行管理，有鏟的提高了輸電線路運營效率，被廣泛應用于電網運行維護中。

2.輸電線路運行檢修一體化管理的必要性和可行性

2.1 輸電線路運行檢修一體化管理的必要性

在上世紀五十年代初，我國輸電線路的檢修推行的是定期檢修制度，這種以時間周期作為基礎的輸電線路檢修制度，不論是檢修周期還是檢修項目，都需要依靠傳統經驗，而無法充分考慮到輸電線路的工作狀態、結構組成、設備質量、性能差異等，檢修工作死板，極容易造成檢修周期過短、檢修費用高、工作量大、可靠性低、影響正常供電等問題。隨著電力系統向大電網、高電壓、自動化、高參數方向發展，這種以時間周期為基礎的檢修方式已經完全不能滿足輸電線路運行檢修的需要，尤其是在“兩網”改造以后，電力系統技術含量不斷提高，部分設備并不需要常規檢修，如果依然采用定期檢修制度必然造成浪費，并影響正常供電，甚至因檢修不當形成故障隱患。在這種背景下，采用新的輸電線路運行檢修方式已經勢在必行。

2.2 輸電線路運行檢修一體化管理的可行性

在近年電力系統的迅速發展中，雖然存在檢修人員疲于應付，誤操作等現象，但整個輸電線路的運行和檢修技術正在不斷成熟，這為實行運行檢修一體化管理提供了技術基礎。此外，由于科學技術的發展，輸電線路相關設備以及檢修設備的技術含量不斷提高，包括如材料、工藝、性能、技術指標等，都比上個世紀有了更為可靠的發展。而傳感技術、識別技術、采集技術、抑制技術等技術的應用，更為運行檢修一體化管理的實現提供了可能。比如變壓器油色譜監測、避雷器泄露電流監測、有損功耗監測、電流互感器介損監測、遠紅外線成像監測等技術，都為輸電線路實時監測提供了更為可靠便捷的診斷手段。

3.輸電線路如何實施運行檢修一體化管理

3.1 建立運行檢修一體化管理系統

輸電線路運行檢修一體化管理，是一項系統性、全面性的工作，因此必須建立起一套完整可行的運行檢修一體化管理系統。對輸電線路的運行狀態和檢修計劃進行評估、優化，并從靜態、動態、基態等多個角度進行安全核定，通過智能專家分析系統，對輸電線路運行狀態和相關數據進行綜合分析，輔助建立檢修一體化工作相關策略，并進行檢修計劃可行性校驗。實際上，檢修計劃的校驗需要涉及多個電網模型，并要綜合分析電網模型、負荷數據、檢修申請、運行狀態、設備工況等多項數據進行匯總分析，以便在第一時間發現輸電線路存在的異常狀態，并有針對性的迅速作出檢修反應。

3.2 建立完善的設備信息檔案庫

隨著輸電線路規模越來越大，設備越來越復雜，輸電線路檢修管理難度越來越高，極容易產生混亂不清現象，要實現運行檢修一體化管理，建立完善的設備信息檔案庫成為解決這一問題的重要方法。設備信息檔案庫首先需要包括設備原始技術檔案，如出廠產數、試驗數據、運行參數、異常記錄、檢修記錄等。這些設備原始技術檔案數據，是對設備進行監測分析的比較基礎，只有在清晰準確的對比基礎上，才能更好的判斷出設備當前狀態。此外，還需要加強檢修計劃相關信息的管理，如檢修主體數據、檢修申請內容、檢修時間安排、檢修工作進展現狀、輸電線路負荷預測、基建擴建改建信息等，也需要納入數據庫中，以供系統匯總分析，評估和優化運行檢修計劃，提高輸電線路運行效率和供電安全。對于狀態良好的設備不必進行周期性檢修，對運行狀態不佳的設備著重進行隱患分析和嚴重性分析采用相應應對措施，對于難以確認狀態的設備根據設備重要程度采用加強監視、縮短試驗周期等方法進行觀察。

3.3 輸電線路運行檢修一體化管理的關鍵技術

輸電線路運行檢修一體化管理，是一種融入了故障檢修、狀態檢修、定期檢修于一體的先進的運行檢修制度，這種運行檢修制將輸電線路的運行和檢修集為一體，通過實時監測設備運行狀態，定位需檢修和不需檢修的設備，并以設備實際狀態安排檢修周期和檢修手段，能極好減少浪費、提高輸電線路供電效率。要提高輸電線路運行檢修一體化管理水平，需要提高系統智能數監測能力和方案優化分析水平，包括如狀態監測技術、數據庫分析技術、負荷預測技術、安全校驗技術、智能分析技術等。

4.結束語

輸電線路運行檢修一體化管理有利于提高輸電線路供電效率，降低運行檢修成本，保障輸電線路供電安全，有著極高的經濟效益和社會效益，在實際應用中應當積極探索，提高相關技術水平，構建更為完善的運行檢修一體化管理系統，提高故障響應能力和恢復速度，進一步提高電網安全運行水平。

參考文獻

[1]張輝,吳輝文.輸電線路運行檢修一體化管理探討[J].北京電力高等?？茖W校學報,2010（12）

[2]曾飛.對輸電線路運行維護管理的分析[J].科技風,2011（16）

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關鍵詞 虛擬原型 機電一體化 技術

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A

隨著全球經濟的增速發展，制造行業之間的競爭日趨激烈，競爭的核心已經轉移到以創新技術和高附加值為基礎的新產品的競爭。作為制造行業的企業，一方面為了企業的可持續性發展，提高產品在制造行業的競爭力，就必須解決其產品的“T（時間）”、“Q（產品質量）”、“C（成本）”、“S（售后服務）”、“E（環境）” 等難題。另一方面，隨著計算機技術以及相關高新技術的快速發展，全球性的市場競爭日益激烈，產品消費結構不斷向多元化方向發展，面對無法預測的市場需求以及用戶對產品的個性化需求，企業就必須盡快改變品種，更新設計，縮短新產品的研發的周期，提高產品的設計質量，降低產品的研發成本，進行創新設計，這樣才能夠應對快速多變的市場需求以及用戶的需求，進而使企業在激烈的競爭中立于不敗之地。

1虛擬原型技術的基本原理

虛擬原型技術是一種以CAX/DFX技術為基礎的并行設計思想，與傳統的串行設計思想相比，最大的優點在于它將多領域技術設計的不同功能的子系統有機的結合起來，通過一定的關系形成一個動態系統。從構成上看，虛擬原型是由不同工具開發的子模型組成的模型聯合體，主要包括：產品的CAD模型、外觀模型、功能和性能仿真模型以及電氣和控制模型等。借助于這種技術，工程師們可以通過計算機軟件建立機械模型，利用各學科等領域的理論在虛擬工況環境下分析產品關鍵性能指標，進一步進行可視化處理，并根據仿真的數據結果對系統進行完善和優化。通過虛擬原型技術，設計人員可以在實物樣機制造出來之前，通過計算機軟件在很大程度對產品的總體性能進行了解，從而縮短研制時間，降低系統研制成本，提高了產品的競爭力。

2虛擬原型的關鍵技術及發展應用

2.1虛擬原型的關鍵技術

雖然虛擬原型技術還處于發展的初期階段，還沒有形成一個完整的技術體系，但是一些關鍵技術已經得到廣泛認可。主要包括系統總體技術、支撐環境技術、虛擬現實技術、多領域協同仿真技術、一體化建模和信息/過程管理技術等。

2.1.1系統總體技術

系統總體技術從產品設計的全局出發，規定和協調子系統的運行和支持虛擬原型開發的各部分之間的關系，使各個部分組成一個有機的整體，實現信息、資源的共享，最終完成總體的設計?？傮w技術主要涉及規范化的標準、協議、集成技術和方法以及系統的運行模式等。

2.1.2支撐環境技術

虛擬原型支撐環境技術是一個支持并管理產品全生命周期虛擬化設計過程與性能評估的活動，支持分布異地的團隊采用協同 CAX/DFX 技術來開發和實施虛擬樣機工程的集成應用系統平臺。這種技術能提供相應數據、模型、CAX/DFX 設計工具等，而且還能支持復雜產品的設計活動。更重要的是這種技術還能支持虛擬原型開發設計過程中組織、過程和技術三個重要組成部分的有機結合，并對虛擬產品數據/模型以及項目進行管理和優化，支持不同工具，能夠將不同的應用系統集成。

2.1.3虛擬原型技術的發展應用

虛擬原型技術是有多學科技術支撐的一門新興綜合性技術，發展前景廣闊，市場巨大。虛擬原型技術面對產品設計的整個過程，使產品設計人員與用戶之間的相互聯系更加緊密，縮短研制的周期，降低技術的風險，提高產品的質量，降低了產品的成本，增強了企業的競爭力。在國內，由于虛擬原型技術在產品設計方面的絕對優勢，使設計人員對其越來越親睞，從各個關鍵技術的研究到開發模式研究亦逐漸形成一定的規模。這樣必將促進這一先進制造技術的推廣和應用，增強我國企業新產品的研發能力，提高我國企業在世界制造業中的地位。虛擬原型技術在一些較發達國家，如美國、德國、日本等已得到廣泛的應用，應用涉及到汽車制造業、工程機械、航空航天業、造船業、機械電子工業、國防工業、通用機械到人機工程學、生物力學、醫學以及工程咨詢等眾多領域。

3虛擬原型技術與機電一體化產品設計

虛擬原型技術是一種以先進建模技術、多領域仿真技術、信息管理技術、交互式用戶界面技術等為基礎的嶄新的產品開發的方法，與傳統的機電產品設計思想和方法比較具有很多的優點?？梢酝葡?，將虛擬原型技術融入到機電一體化產品的設計中將會使機電一體化技術得到進一步的發展，也將會產生一種先進的機電一體化設計技術。所以，對于兩者之間的關系我們可以從以下幾個方面進行分析和認識：

（1）從產品的開發設計的思想來看，傳統的機電一體化產品的設計通常是相對簡單規范化的串行開發過程，這種設計思想雖然是復雜的開發活動變得可理解、可管理，但是它沒有考慮到產品開發過程中各個環節之間的并行關系，導致產品開發周期長，開發成本高。前期的環節對后期的環節考慮少，導致設計返工次數很高，更重要的是沒有充分估計產品的可制造性，很難在早期發現并解決問題，尤其是對于復雜的產品設計。

（2）從今后產品設計發展趨勢來看，機電一體化產品設計屬于產品設計的范疇，虛擬原型技術必然可以應用到機電一體化產品的設計之中。機電一體化產品的設計基于多領域技術（計算機與信息技術、自動控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和機械技術等）融合、交互，數字化、虛擬化也是今后發展的趨勢。

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【關鍵詞】機電一體化；技術現狀；智能化趨勢

所謂的機電一體化技術，指的是結合應用機械技術和電子技術于一體，并且隨著計算機技術的發展和應用，機電一體化技術同時獲得前所未有的發展。 目前已經成為一門綜合性多學科交叉的系統技術，為傳統機械技術帶來根本性變革，并且向著智能化、環?；?、網絡化和微型化等更為先進的方向發展，向光電一體化技術方向邁進，應用范圍十分廣泛，已經顯著改善了人們的日常生活及生產方式，影響較為深遠。

一、機電一體化技術應用現狀

機電一體化技術，是運用系統綜合利用微電子、計算機網絡、自動化處理、傳感測控、信息變換、自動控制等方面的群體技術，通過把機械設備以及電子技術相結合，使得機械設備的信息處理方面、動力方面以及控制方面的功能進入智能化和自動化狀態的工程技術。雖然機電一體化在我國的研究和應用起步較晚，但我國自起步開始就不斷加大投入，以期彌補與他國的差距，目前已經在一些方面取得較大成就，諸如工業機器人制造、數控方面以及計算機系統集成制造等方面。

（一）工業機器人制造

目前，我國已將工業方面機器人的操作技術進行了優化，機器人的軟件及編程等設計技術和控制技術等關鍵技術得以解決，機器人的規模和應用范圍逐漸擴大化，相應的配套設備得以開發。

（二）數控技術

在數控技術方面，我國多年來一直借鑒外國先進經驗，同時堅持自主研發，目前產業形式已經成形。關鍵技術都已具有自我研發能力，生產能力已經形成，極大促進工業眾領域的發展，已為我國綜合實力的增強發揮巨大作用

（三）計算機現代集成制造

當前，我國已經從CIMS轉變為“現代集成制造和現代集成制造系統”。這一系統已經對原來CIM/CIMS的內涵進行了從廣度和深度上的擴展，是將人、管理和技術進行綜合集成后的結果。國內對該系統的應用已經較為廣泛，具有良好的經濟效益。

在計算機技術與集成電路等不斷發展的基礎上，機電一體化已經隨之向更高方面發展。機電一體化產品的應用已經十分廣泛，除日常生活之外，也應用到生產和其他各個方面。還有一些人聚焦到電子智能方面的深入研究上，使其向更加智能化這一目標邁進?？梢韵胍姡萍疾粩噙M步的今天，機電一體化技術必將達到更為先進的層次，取得的成果也會更多。

二、機電一體化技術的智能化趨勢

現代社會對科技的要求已逐漸向著智能化、模塊化、網絡化、微型化、環?；劝l展，這些方向都是未來的主流發展方向，機電一體化技術要作為機械工程領域的未來，勢必將無法避免與這些方向接軌。而作為引領未來科技主要求的智能化，是機電一體化的發展必須追隨的方向。

（一）微處理器的發展與人工智能

自上世紀九十年代后期，人工智能這一模塊已經引起人們的廣泛重視，各國紛紛將重點轉移至如何實現更高層次的人工智能化上來。所謂智能化描述的是機器的行為，它是將來自各學科的新思想和新知識充分整合，以控制理論作為基礎，使得機器具有能夠自主決策、簡單邏輯思維和判斷推理等能力。盡管機器不能夠具有和人等同的邏輯思維和判斷能力，但是在一些具有較高性能，運轉速度更快的微處理器的發展基礎上，令機器智能化實現略微低級的地步是可以實現的。

（二）計算機科技崛起與人工智能

現今社會計算機科技迅速崛起，并且日漸普及，數字化產品設計和生產具有良好的基礎，虛擬設計和超級計算機等技術已經十分先進。數字化結合到機電一體化當中時就需要其操作軟件達到更高條件，如：操作性強、可靠性高、具自我診斷維護能力等等。實現人工智能化之后，機電產品可具備一定智能，也就能夠實現遠程操作，自我診斷和自我修復這些功能也都是可以實現的。在這一方面，數控機床有異于傳統機床就在于實現機電一體化，例如智能I/O接口的設置、添加的人機之間對話功能以及智能更新的數據庫，其操作和使用等十分便利。

（三）人工智能理論的加入與人工智能

人工智能的進步和發展繼續進行過程中，以模糊控制理論、小波理論和神經網絡理論、灰色理論以及混沌與分岔等為代表的人工智能理論也已經糅合進機電一體化的進程中。光纖技術以及通訊技術的加入，微細加工的拓展，豐富了人工智能理論的內容，為機電一體化的人工智能增加了籌碼，開拓了更為廣闊的領域。

（四）人工智能化與綠色化

科技發展日新月異，帶給人的不是只有便利，產生的巨大變化當中也包含著對環境等的影響。機電一體化的受益對象是人，人的智能和情感等人性化體驗相對來說也極為重要，因此也要關注到人機關系，在色彩以及造型方面進行改進使人感覺到協調一致，滿足人的各類需求，達到更加舒適自然的目的。享受物質的同時，不可避免會對環境造成一些破壞性的效果，如：環境惡化，資源浪費。因此可持續發展策略應運而生。綠色產品的觀念要深入人心，機電一體化在達到智能化的過程當中，必須兼顧綠色化。

三、結語

機電一體化不可能單獨發展，它是多門科學技術多種學科交叉發展的整合和結晶。它是社會生產力達到一定水平之后必然出現的一種技術體系，目前已對人們的生產和生活的水平等的提高起到了極為重要的作用。有許多與其相關的科學技術也都得到了更多的發展，由此可見技術融合已經成為一種趨勢，隨著越來越多的研究深入，一定會出現更多的融合技術，使得技術領域更為便利和有效。在走向更高智能化的道路上，機電一體化的前景必然十分廣闊，帶來更高層次的社會進步。

作者簡介：張福，男，黑龍江省慶安縣，本科職稱實驗師職務教師，研究方向工業電氣自動化。

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【關鍵詞】機電一體化；技術；應用

1.引言

目前，我國工程機械正處于機電一體化的特殊發展時期，工程機械領域隨著機電一體化技術的引入，電子技術，自動控制，液壓技術等與機械技術結合起來，因為與高新技術的融合，這樣子提高了生產效率和機械性能。例如，機電一體化提高了機械的操作舒適性、燃油經濟性、作業效率、作業精度以及使用壽命等[1]。機電一體化是科技發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。它是機械工業發生變革的動力，使傳統的機械設計方法和概念發生了革命性的變化。

特別是電子技術和自動控制技術，在工程機械中得到了廣泛的采用。由于經濟水平的提高和科技的進步，對于工程機械的性能要求也越來越高，這促使以微處理器為核心的電子、控制裝置在工程機械中得到了越來越普遍的應用，電子控制裝置的結構也越來越復雜。

2.機電一體化技術的研究

2.1 機電一體化的概念

機電一體化就是指在結構的主要功能、信息處理功能、控制功能和動力功能上引入電子科學技術，將機械裝置與電子化設計、軟件相結合的系統的總稱。它是工程領域中不同種類的技術的綜合，是建立在微電子技術、信息處理技術、自動控制技術等一系列技術基礎上發展起來的一種高新技術。它能代替和放大體力，并且機電一體化中的微電子裝置不僅僅可以取代某些機械部件，還能擁有很多自己的功能。

2.2 機電一體化的關鍵技術

機電一體化包含軟件技術和硬件技術。硬件部分包含機械本體、信息處理單元、驅動單元以及傳感器，因此，加快機電一體化發展進度，可以從下面各方面著手：

（1）機械本體：為了減少機械產品的重量，不僅僅可以再結構上加以改進，還可以考慮使用非金屬復合材料來代替鋼鐵材料，這樣子減輕了機械本體的重量，增加了實現驅動系統的小型化的可能性，進而可以改善快速響應等特性，做到提高效率，降低功耗。

（2）信息處理技術：提高信息處理設備的可靠性可以進一步發展機電一體化。提高信息處理的可靠性包括提高A/D轉換設備的可靠性和分時處理中輸入/輸出的可靠性，提高處理速度。

（3）驅動：很多設備使用電機作為驅動裝置，但是它在快速響應和效率方面還有很多弱點，因此，需要開發新的電機，如開發內部裝有編碼器的電機或是開發控制專用組件-電機和傳感器三位一體的伺服驅動單元。

（4）傳感器：傳感器是獲取自然界中非電量元素的工具，它的可靠性、靈敏度和精確度都時刻影響著機械工程的效率，目前正在開發非接觸型檢測技術。

（5）軟件技術：硬件的發展促使需要配套的軟件一起發展，軟件的標準化可以減少軟件的研發成本，提高維修效率。軟件的標準化包括程序標準、軟件程序的固話以及程序的模塊化等。

2.3 機電一體化的優勢和發展趨勢

機電一體化產品于傳統產品相比，有很多優勢：（1）使用可靠性和安全性得到了提高。因為自動控制技術的引入，使得機電一體化產品在生產過程中具有自動監視、自動診斷和報警功能。在生產過程中，遇到過壓、過載等電力故障時，會自動啟用保護措施，減少生產安全事故的發生，設備的使用安全性得到了顯著的提高。（2）生產效率和質量得到了顯著提高。由于自動信息處理和自動控制技術的參與，機電一體化產品的靈敏度和精度都有了大幅度的提高，自動控制使得機械操作的執行完全按照預計步驟進行，而不受工作人員主觀因素的影響，保證了產品的質量，同時提高了產品的合格率和生產效率。（3）機電一體化產品實現了復合功能，可以在更多場合得到應用。由于生產技術的提高，機電一體化產品的功能水平大大提高，它們具備自動控制、自動補償以及智能化等多種功能，因此可以被應用于各種不同的場合，甚至是不同的領域，滿足需求應變力更強。（4）更易于維修。機電一體化產品可以通過軟件來實現工作方式的變換，以滿足不同用戶的需求，這些控制軟件的程序在不改變產品硬件的條件下，可以由多種方式植入機電一體化產品的控制系統。

為實現更高的生產效率，開發新一代的機電一體化產品，研究新一代的機電一體化系統，研究和設計各種穩定高效，性能優良的機器人和機電一體化設備是發展趨勢。隨著人們對制造模式的認識的轉變，由質量第一向響應市場需求的轉變，使得機電一體化在制造模式領域又開辟了一塊新天地。

3.機電一體化在工程器械上的應用

3.1 機電一體化和機械工程的關系

在機械工程中引進機電一體化技術，大大提高了機械的性能，而反過來，由于機械工程性能的改善，使得機電一體化產品的應用領域更加廣泛，兩者相輔相成，相互促進，共同發展，形成了一個良性發展的循環系統。

3.2 機電一體化對機械工程的積極作用

由于技術水平的發展，現代施工中對機械工程的性能要求也逐漸提高，為達到施工質量要求，在施工過程中使用的器械要求功效高但是同時要求能耗小，要求具有很好的自動化程度以及精度，這些器械使用方法要求簡單，操作安全，并且具有很長的使用壽命。在使用過程中，要求能自動監視，自動診斷，這樣有利于降低維修成本，減少施工事故的發生，保障生命和財產的安全。這時，機電一體化技術的引入就成了一件迫在眉睫的事情。它對工程機械發揮了積極的作用。

（1）降低了勞動強度。機電一體化產品和技術在工程機械領域的使用，大大降低了工作人員的勞動強度，而且還減少了由于操作人員缺乏經驗而造成對工程精度的影響。日本小松公司所生產的挖掘機配備運行軌跡控制系統能夠根據工作人員操作的鏟斗的運行軌跡，而自動感應角度信號，然后控制斗桿的運動軌跡，自動進行坡面的精確挖掘等動作，大大提高了生產效率。

（2）提高設備使用壽命。由于機電一體化產品集合了自動報警，監視以及故障自我診斷能力，可以針對工程機械的相應系統如傳動系統、制動系統以及發動機的當前工作狀態，進行監視，若發現異常情況，馬上進行自動警報并實現故障定位，降低工作人員的維修難度，縮短維修時間，達到延長設備使用壽命的目的。同時降低了生產事故的發生頻率，降低了生產成本。

（3）環?；?。機電一體化工程機械的使用，大大提高了能源的利用率，符合國家的節能減排倡議。因此對傳統機械設備進行節能改造具有很重要的意義。日本日立公司的挖掘機由于安裝了自動控制系統，實現了對發動機的控制，因此使得對能源的利用率達到了八分之九十八，大大降低了能耗，傳統的挖掘機的能源利用率大約為30%。

4.結束語

我國要想全面實現機電一體化技術還任重而道遠，用微電子技術改造傳統技術的工作量很大，很有難度，而用機電一體化技術來加速產品更新換代速度的呼聲很高，但是它的實現仍很有壓力。雖然我國的工業結構等已經經過幾番調整，但那時由于諸多阻擾因素，效果并不明顯。但是由于機電一體化技術的有優勢很明顯，它的出現并不是巧合，它是科技進步的產物，它促使機械工業發生戰略性改革，使傳統的機械設計方法和理念受到了挑戰，并影響著傳統機械發生革命性的變化，它是推動產業革新的必經之路。因此，加快培養機電一體化人才有非常重要的意義。企業只有注重優秀人才的培養，才能在競爭中占據優勢。

參考文獻：

[1]孫永利. 機電一體化在工程機械中的應用[J].農機使用與維修，2009（1）.

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關鍵詞：機電一體化機械設計工程自動化

中圖分類號：TH-39文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

進入20世紀60年代以來，微電子技術、信息技術、自動化技術得到了迅猛發展，以信息技術為中心，極大地提高勞動生產率和工作效率為重要目標。測量與控制技術、計算機技術和通信技術，三者結合在一起，構成完整的信息系統。在這種新技術革命的影響和沖擊下，機電業發生了深刻的變化。機電一體化的共性關鍵技術是；精密機械技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、白動控制技術以及系統總體技術。但是區分機電一體化或非機電一體化的機械系統，其核心是計算機控制的伺服控制系統，其他的都是與此匹配的重要部分現有機械產品的電子化必須采用系統科學的觀點和綜合集成的技巧，使機械、電子設備和軟件之間相互適應和匹配，發揮各自的優勢，才能促進工業產品和消費產品向自動化方向發展。

1 機械機電一體化技術及其應用

機電一體化系統的形式多種多樣，其功能也各不相同。一個較完善的機電一體化系統應包括以下幾個基本要素：機械本體、動力單元、傳感檢測單元、執行單元、驅動單元、控制及信息處理單元。隨著機電一體化產品技術性能、水平和功能的提高，機械本體需在機械結構、材料、加工工藝以及幾何尺寸等方面都應適應產品高效、多功能、可靠、節能、小型、輕量、美觀等要求。動力單元動力單元的功能是按照機電一體化系統的控制要求，為系統提供能量和動力以保證系統正常運行。機電一體化的顯著特征之一是用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出。與一般的同類型機械裝置相比，機電一體化系統中的機械部分精度要求更高，結構更簡單，功能更強大，性能更優越，同時還要有更好的可靠性、維護性和更新穎的結構。零部件要求模塊化、標準化、規格化，還有許多新的課題要加以研究和運用，如對結構進行優化設計，采用新型復合材料以使機械系統既減輕重量、縮小體積，同時又不降低機械的靜、動剛度，采用高精度導軌、精密滾珠絲杠、高精度主軸軸承和高精度齒輪等，以提高關鍵零部件的精度和可靠性；開發新型復合材料以提高刀具、磨具的質量；通過零部件的模塊化和標準化設計，提高其互換性和維護性等。因此機械技術的出發點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其他高新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上以及功能上的變革。

2 信息處理與自動控制技術及其應用

機電一體化系統中主要采用丁業控制機(包括可編程控制器，單、多回路調節器，單片微控制器，總線式丁業控制機，分布式計算機測控系統)進行信息處理。計算機應用及信息處理技術已成為促進機電一體化技術發展和變革的最重要因素。隨著社會和經濟發展，對信息交流的需求越來越大，這就需要信息傳輸，即通信技術，圍繞如何提高傳輸速度、減少誤碼率等進行的。為了共享資源、提供分布式功能和集中管理，可通過通信設備和線路，將不同地理位置具有獨立處理功能的多個計算機連接起來，運用功能完善的網絡軟件按照網絡協議進行數據通信，組成計算機網絡系統。計算機技術、通信技術和計算機網絡技術的發展為信息處理技術提供了技術保障。

控制與信息處理單元像是對其他要素和它們之間的連接進行有機的統一控制一樣，其功能是將來自傳感器的信息和各種命令進行集中處理，根據處理結果，按照一定的規則發出相應的控制信號，控制各要素或子系統連接成為一個有機整體，使各個功能環節有目的地協調一致運動，并達到預期的性能，從而形成機電一體化的系統工程。各子系統之間必須通過控制信息進行聯系才能協調統一的運動，進行有規則地物質和能量的交換和轉移。因此，控制與信息處理單元是機電一體化系統的核心單元，一般由計算機、可編程控制器、數控裝置以及各種邏輯電路等組成。信息處理技術包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策。自動控制技術包括高精度位置控制、速度控制、自適應控制、自校正等技術。自動控制就是依據自動控制原理對具體控制裝置或系統在設計之后進行系統仿真，現場調試，最后使研制的系統可靠地投入運行，尤其是計算機技術高速發展，使得自動控制技術與計算機技術的結合越趨密切，因此自動控制技術是機電一體化技術中十分重要的關鍵技術。

3 伺服驅動技術及其發展

電動機伺服驅動方式在數控系統中的運用非常廣泛，交直流伺服電動機驅動主要用在閉環伺服數控系統中。由于變頻技術的進步，交流伺服電動機驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發展。步進電動機驅動主要用在開環伺服數控系統中。對機電一體化系統的動態性能、控制質量和功能來說，伺服驅動技術具有決定性的作用。液壓伺服系統(如液壓馬達、脈沖液壓缸等)具有工作穩定、響應速度快、輸出力矩大等特點，特別是在低速運行時其性能更突出，但液壓系統需要增加液壓泵等動力源，設備復雜、體積大、維修難及污染環境；而電氣伺服系統(如步進電動機、直流伺服電動機等)具有控制靈活、費用較小、可靠性高等優點，但低速時輸出力矩不夠大。由于近年來變頻技術的進步，交流伺服驅動技術取得突破性進展，為機電一體化系統提供了高質量的伺服驅動單元，極大地促進了機電一體化技術的發展。

4 結論與展望

機電一體化技術需要很多部門、產業的配合和支持，才能取得滿意的結果。我們不僅要對機電一體化的各項相關技術進行全面深入的了解，還要能從系統工程的概念人手，通過系統總體設計來使各個相關技術形成有機的結合，并且要注意研究和解決技術融合過程中所產生的新問題，只有這樣才能滿足機電一體化高速發展的需要。機電一體化概論都很好，如果整個系統不能很好地協調，則它仍然不可能可靠地正常運行。隨著科技的進步和社會經濟的發展，機電一體化技術正在不斷地深人到各個領域，并且迅猛地向前推進，特別是制造工業對機電一體化技術提出了許多新的更高的要求。機電一體化的發展趨勢應為：在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向發展；在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發展；在層次上向系統化、復合集成化的方向發展。

參考文獻

[1] 謝佳. 略論機電一體化技術的發展[J]. 機電信息, 2011,(06) .

[2] 李晶. 機電一體化技術應用之我見[J]. 價值工程, 2011,(03) .

[3] 梁國文. 機電一體化在工程機械上的應用與發展[J]. 建筑機械, 1999,(08) .

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【關鍵詞】機電一體化；技術；發展

機電一體化技術的運用對于電網企業發展有促進作用，保證電網信息輸出等模式更為準確和具備信息整體化。本文分析了機電一體化系統的結構和關鍵技術，并提出了其未來的發展方向。

1.機電一體化系統的結構要素

機電一體化系統的結構是實現機電一體化系統目的功能的“物質基礎”，主要是對輸入的能量、信息以及物質進行一系列的變換、傳遞和儲存。三項系統就能夠成為有效的機電一體化的系統，實現有效的數據化管理的整體。下面就針對機電一體化的結構要素進行全面分析。

1.1變換

電網管理中需要進行信息交換和傳輸的要素之間，由于信息的模式不同（數字量與模擬里、串行碼與并行碼、連續脈沖與序列脈沖等），無法直接實現信息或能量的交流，必須通過接口完成信息或能里的統一。采用機電一體化系統就能夠更好地實現變換措施的執行。變換系統應用能夠實現全面化的電網自動化管理，例如：PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據，檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。

1.2傳遞

對于模擬傳輸系統，遠動終端輸出的數字信號必須經過調制后，才能傳輸。對于數字傳輸系統，低速的遠動數據必須進經過數字復接設備，才能接到高速的數字通道。隨著通信技術的發展，數字傳輸系統所占分比重將不斷增加，信號傳輸的質量也將不斷提高。智能電網需要提供語音、數據、視頻圖像三網合一的信息傳輸業務，需要隨機接入的信息傳輸支持。根據相關技術標準，智能電網對信息傳輸系統的時延要求是：變電站內部小于1ms，其它小于500ms，同步時間偏差小于1ms。在實際運行過程中，電網友好型電器的頻率響應范圍是土5mHz，所以信息傳輸通道的頻率同步精度要小于1mHz。機電一體化系統在電網中的運用具有較好的傳輸功能，實時性好、可靠性高、數據流量大、信息擴充能力強、支持網絡傳輸等優點，將為正在穩步推進的調控一體化建設提供有力的通信保障；對加快智能電網的發展具有重要的意義。

1.3存儲

電網系統管理過程中需要不斷地存儲信息，保證對網絡供應情況進行全面地掌握，目前機電一體化技術通過系統級方式，對融合了機械、電子、控制系統和嵌入式軟件設計的電機系統，進行設計。提供面向機電一體化的設計工具，通過在整個設計過程中實現對電氣子系統之間的交互的仿真，并創建虛擬原型。使得電網建設的過程中能夠在系統設計之前就對網絡系統原型進行信息存儲，進行虛擬設計，確保系統執行的有效作用。電網一體化建設后能夠提供診斷報告的數據，保證對供電自動化系統的監督檢測提供有效數據，以便在供電過程中減少故障，為恢復供電，快速分析診斷事故原因提供有效依據。

2.機電一體化主流技術

2.1自動控制技術

電力行業運行人員在發現電壓越限時，憑經驗進行簡單的調整，不但勞動強度大，而且不能及時發現電壓和功率因數越限，造成電壓質量的降低，同時不利于降低網損。 建立了電網機電一體化的主體框架，運用實時網絡靈敏度分析技術，提出以電壓為核心的控制區域，對各物理參數進行周期性或隨機性的自動測量，并顯示、打印記錄的結果供操作人員觀測；對間接測量的參數和指標進行計算、存儲、分析判斷和處理，并將信息反饋到控制中心，制訂新的對策。

2.2傳感與檢測技術

機電一體化產品中，傳感器作為感受器官，將各種內、外部信息通過相應的信號檢測裝置反饋給控制及信息處理裝置。傳感器檢測的精度、靈敏度和可靠性將直接影響到機電一體化的性能。傳感器的發展對于促進信息和儀器儀表行業的發展起到關鍵作用：（1）采用高性能光電傳感器（包括：紅外、紫外）、光纖傳感器、磁傳感器、聲傳感器、力學量傳感器、溫度傳感器控制電網輸出情況；（2）新型陣列傳感器 （如：接觸力陣列傳感器）、多維傳感器 （如：多維位置傳感器、多維力傳感器等）、復合型 （非簡單組合） 傳感器等實現全面化的電網情況檢測。將所測得的各種參量如位移、位置、速度、加速度、力、溫度、酸度和其他形式的信號等轉換為統一規格的電信號輸入到信息處理系統中，并由此產生出相應的控制信號以決定執行機構的運動形式和動作幅度。

2.3執行與驅動技術

電網系統的執行部件在控制信息的作用下完成要求的動作，實現產品的主功能。執行機構因機電一體化產品的種類和作業對象不同而有較大的差異。執行機構是實現產品目的功能的直接執行者，其性能好壞決定著整個產品的性能，因而是機電一體化產品中重要的組成部分。執行系統所執行的驅動技術，能夠實現電子控制，檢測機電一體化系統工作過程中本身和外界環境有關參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據檢查到的信息向執行器發出相應的控制。根據電子控制單元的指令驅動機械部件的運動。執行器是運動部件，通常采用電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動等幾種方式。

3.機電一體化技術行業的發展

3.1微型化

機電一體化技術行業的發展會向著更為微型化的方面前進，微型化興起于20世紀80年代末，是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。微電子技術和軟件技術，發展難點在于微機械并不是簡單地將大尺寸的機械按比例縮小，由于結構的微型化，在材料、機構設計、摩擦特性、加工方法、測試與定位及驅動方式等方面都產生了一些特殊問題。目前在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

3.2綠色化

科學技術的發展給人們的生活帶來巨大變化，為了實現可持續發展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。機電一體化系統的設置也要全面推行綠色化的發展，實現低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品，保證使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。對于電網企業而言，電力設備的投入應該考慮到是否可以再生使用，確保電力輸出系統建設具備環保策略，實現更為低耗能的發展創新?？傊?，綠色化的發展就是要實現機電一體化系統自動化、無人化、更高附加值，大大推動其行業的決速發展。

綜上所述， 隨著世界科學技術的快速進步，傳統的電網設備搭載新的科技成果，能夠不斷地實現產業升級和發展，引入機電一體化技術使得傳統設備將具備更高的智能化，集合多種領先功能和人性化設計可實現更復雜的工藝和更加高效、人性化的操作。因此來講，在機電一體化主流技術的支持下，電網企業應該全面推廣機電一體化系統的投入，并保證系統發展向著更為微型化、綠色化的趨勢前進。

參考文獻：

[1]潘福鴻.基于精細化管理模式的煤礦機電設備管理優化[J]. 機電信息. 2012（30）.

[2]韓技業，劉思東，孫建軍. 淺談設備管理員的主要任務[J]. 山東煤炭科技. 2012（05）.

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關鍵詞：工程機械；機電一體化；應用發展

近幾年來，在社會經濟飛速發展的背景下，工程機械行業所面臨的競爭壓力也變得越來越激烈。因此，對于工程機械行業來說，若是想要充分地提高行業的競爭力，那么就必須要注重提高工程機械行業中的科技含量。在科技技術飛速發展的背景下，各種先進技術都在社會中得到了應用，機電一體化就是其中之一。機電一體化在工程機械行業中的應用，不僅能夠提高工程機械的使用性能，還能夠有效地提高施工效率，減少施工成本。

1關于機電一體化的相關內容

1.1概述

機電一體化是一種將機械技術、信息技術以及微電子技術等技術進行有效結合的綜合性新型技術。機電一體化在工程機械中的應用，能夠提高工程機械的投入效果，也能夠提高機械設備的使用性能，從而促進經濟性的有效提升。而且，如果將機電一體化應用在工程機械制造過程中，還能夠自主檢測機械設備中的故障，實現對設備運行情況的實時動態檢測，提高設備的應用效果。

1.2在機械工程中的具體應用

（1）用于故障監控。在工程機械中，若是能夠合理地應用機電一體化技術，那么就能夠實現對整個系統運行的電子監控。當系統出現故障現象時，機電一體化技術就能夠及時發出警報，甚至還能夠自動清除故障，使得整個系統能夠及時恢復正常運行。這樣一來，就能夠減少因設備運行故障問題而帶來的損失和影響。（2）用于設備節能。在傳統的運行過程中，工程機械往往會出現嚴重的能源浪費現象，而造成這種能源浪費的原因，主要是因為機械設備在運行過程中并不是滿負荷運行。在很多時候，機械設備在運行過程中的運行效率并沒有達到額定功率。這樣一來，就會造成機械設備在運行過程中所做的無用功變大。而若是能夠合理地使用機電一體化技術，那么就能夠在機械設備運行的過程中根據設備的實際需求來調節運行效率，從而達到節能的作用。（3）用于精確稱量。在工程機械行業中，如何才能夠做到精確稱量，一直都是一個有待解決的重要問題。但是，隨著機電一體化在工程機械中的有效應用，這個問題也隨之解決。機電一體化中包含著電子控制系統，這個系統能夠對整個稱量過程進行微機控制，使得整個稱量操作都變得自動化。這樣一來，就可以減少人為誤差所帶來的影響，提高稱量結果的精準度。（4）用于降低工作強度。在傳統的機械工程工作中，工作強度非常大，而且工作量也非常大。因此，工作人員也常常面臨著非常高的要求。但是若是能夠合理地使用機電一體化技術，就能夠實現工程機械的自動化操作，或者是半自動化操作，能夠將之前的人力工作都利用先進的控制系統來代替。這樣一來，就能夠大大地減少工作人員的工作量和工作強度。與此同時，在實際的操作過程中，由于人力操作本身的原因，還有可能會對工作質量造成影響。而機電一體化技術的使用，就能夠充分地避免這種現象，這對于工作準確度的提高來說，也具有著非常重要的意義。

2關于機電一體化的未來發展

2.1更加微型化

對于機電一體化來說，微型機電一體化系統也是一個重要的發展方向。而且，這還是電子技術與機械技術在納米尺度基礎上進行有效融合而產生的物質。微型機電一體化產品，一般是指幾何尺寸非常小，可用微米、納米等來進行概括，其體積一般不超過1立方厘米的產品，是一種非常先進的機電一體化產品。而且，其在生物醫療領域、軍事領域等方面的有效應用，也具有著不可比擬的重要意義。由于微型機電一體化產品的耗能小、體積小，而且使用起來非常靈活，因此，這也將會成為未來的一種關鍵技術。

2.2更加網絡化

由于機電一體化在工程機械中的使用具有著非常重要的意義。所以在未來，一旦有新的機電一體化產品被研制出來，只要功能獨特、質量過關，那么就能夠在全球范圍內暢銷。而且，由于網絡技術現在已經在社會的各個區域內普及，在網絡基礎上產生的各種遠程控制設備、監控設備也得到了非常廣泛的應用。由此看來，各種家用電器網絡化的發展也已經開始。由此可以知道，在未來，機電一體化也將會朝著網絡化的方向發展。

2.3更加環?；?/p>

環保，是一個非常重要的主題，也是人類在發展過程中不可忽視的、永恒不變的主題。如今，社會上的發展、變化，都需要秉承著環保的原則。因此，機電一體化技術的發展，也需要符合環保的主題。而且，機電一體化的環?；l展，不僅符合人類發展的基本原則，還是機電一體化技術在新時代下的一種重要發展趨勢。

2.4更加個性化

從本質上來說，不同種類、型號的工程機械，對于機電一體化的要求也存在差異。這種現象也就意味著，機電一體化也將會朝著個性化的方向進行發展。只有機電一體化本身具有個性化的特點，才能夠充分地滿足不同種類、型號的工程機械的需求。

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關鍵詞：機電一體化；建模；仿真；虛擬原型

中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914x（2014）26-01-01

引言

機電一體化技術一般指的是電子、機械和信息技術結合的一種新型技術，最早在上世紀70年代在西方被提出來，其本質是機械技術通過運用信息化技術不和電子技術而達到效能最優的狀態。而目目前機電一體化的建模與方式技術是最新的研究熱點，本文針對這個熱點展開探究。

一、機電一體化技術概述

第一，我國機電一體化技術的發展與現狀。我國機電一體化技術大體經歷了自發初級階段、蓬勃發展階段和智能化發展新階段等三個階段。初級階段機械產品只是通過簡單的電子技術進行了產品優化，到了發展階段則利用了當時興起的計算機、通信和控制技術，機電結合更為靈活，到了智能發展階段，機電一體化技術更多地吸收了激光、模糊、信息和神經網絡技術等其他學科成果，逐漸形成獨立的技術體系。第二，機電一體化的相關技術。機電一體化主要涉及機械技術、檢測與傳感器技術、信息處理技術、伺服驅動技術、接口技術、監控與診斷技術、柔性制造系統技術等技術。第三，機電一體化技術的發展趨勢。目前機電一體化主要朝著智能化、集成模塊化、光機電一體化、信息網絡化、系統化技術方向發展，朝著技術產品能功能多樣、效率優化、智能運行、穩定性強的理念發展，力求讓技術產品向輕盈、超薄、細微、小巧等時尚化方向發展。

二、虛擬原型技術與機電一體化

（一）虛擬原型技術

該技術是在CAX技術、DFX技術、物理樣機設計技術的基礎上發展起來的，并且在發展過程中吸收了信息技術、仿真技術和先進制造技術，讓機電產品的設計智能化和靈巧化，生產效率高效而穩定，最終讓產品開發形成一套從設計到仿真，從分析到復雜的系統化開發體系。1，基本原理。該技術以CAX技術為基本技術基礎，和以前的串行設計技術比起來，該技術實現了多功能系統的集成化結合。人們可以通過該虛擬模型技術建立機械模型，通過仿真環境得到真實實驗參數，并依據實驗參數對產品進一步優化，降低開發成本，縮短周期，提升競爭力。2，系統結構。該技術通常以某種可以輸入多種產品參數的三維實體數字化模型結構的形式出現，該模型是可變的，動態的，人們可以依據開發和設計需要不斷輸入新的參數，并得到新的模型結構，根據模型結構來優化產品設計。3，技術優勢。該技術具有能全面反映實驗產品的初始信息、為整個產品的開發過程提供模型支撐等優勢，該技術的運用為制造業的發展注入了新的活力。4，關鍵技術及發展應用。虛擬原型技術的關鍵技術主要有系統總體技術、支撐環境技術、虛擬現實技術、協同仿真技術、一體化建模、過程管理技術、模型技術等多方面的技術，作為一門融合了多個學科技術的新型綜合技術體系，其發展前景十分廣闊。

（二）虛擬原型技術與機電一體化

虛擬原型技術是一種新型的以多領域仿真技術、先進建模技術、信息管理技術以及交互式用戶界面技術為基礎的綜合性技術體系，與傳統的機電產品開發設計和生產技術相比起來，其原理和實際運行效率都有很大的幾部。因此，如果能將虛擬原型技術有機地融入到機電產品的設計和開發中，將會有效促進機電產品開發效率的提高，并且進一步發展機電一體化技術。虛擬原型技術與機電一體化技術是相互促進的關系，虛擬原型技術最終將會促進機電一體化產品設計的高效和智能化發展，而機電產品技術的發展在解決生產難題的過程中，客觀上又會帶動虛擬原型技術的發展。下面本文將進一步闡釋這種相輔相成的關系。

三、基于虛擬原型機電一體化的控制仿真設計

第一，概述。以虛擬原型是機電一體化產品的基礎，虛擬原型技術對機電產品開發設計、電氣、控制等各方面的的數據模擬和測試都起到縮短周期、提高研發效率和節約開發成本的作用。聯合仿真設計主要由三個部分組成：首先是機械模型的建構，其次是LabVIEW軟件同機械模型與有機融合；最后是協同仿真的過程，機電產品實現綜合評定和性能測試。第二，機械特性的仿真設計。機械特性仿真設計主要包括對機械的零部件特性、機械結構、機械動力狀態、機械運行狀態等仿真設計的分析。對機械零部件和結構的特性分析主要采用有限元分析。有效元分析主要通過Solidworks Simulation網絡軟件機械零件和機構力學的模擬分析，一般要分析機械材料的強度、應力和安全性能，為機電產品的結構的尺寸、材料搭配以及傳動系型號選擇提供模擬參數的參考；SolidWorks 與LabVIEW軟件的結合為機械動力學提供仿真設計環境，該軟件對力的運動各種元素進行分析研究，提供準確的機械性能和動力分析參數；機械運動的仿真設計為機電產品的運動參數、碰撞偵測參數和運動軌設計參數等提供科學的參數分析，為機電產品的機械結構和零部件的幾何數據確定等提供支持。

第三，機械動力學仿真設計。機械動力學仿真設計一般指的是指在運動條件下給機電產品的部分零件，在不同的引力、壓力和力矩條件下得出機械運動的性能參數，該仿真設計一般需要SolidWorks軟件的支持。仿真設計所提供的模型能夠對產品在運動條件下進行各部分參數的測試，并最后通過仿真參數進行控制變量分析，最后得出機電產品的在現實運行狀態各部分零件和機構性能的表現；并且依據系能表現，對機電產品中機械結構和零部件幾何參數進一步進行優化設計，直至模擬的運動條件下機電產品各部分指標能達到預期。

第四，機械運動仿真設計。一般來機械運動仿真設計主要是逼真模擬機電產品在運動狀態下的各部分性能的表現狀況。高度仿真模擬可借助于SolidWorks提供的動畫仿真環境實現。在動畫仿真模擬環境中，工程師可以依據其動畫表現進行性能參數測試，另一方面也便于生產方向客戶展示其良好的運行性能。SolidWorks軟件可以提供動畫模擬仿真、基本運動模擬仿真、Motion模擬仿真。動畫模擬仿真主要是展現機電裝配體的運動性能，操作人員可以通過添加馬達插件，然后定義軟件驅動裝配體的各個零部件運動?；具\動模擬仿真與動畫模擬仿真略有區別，它是通過對機電裝配體上增添馬達插件并定義運動，定義其中的引力和彈簧等基本物理參數來測試裝配體運動性能。Motio運動仿真主要通過SolidWorks Motion 插件來實現，該仿真形式主要對裝配的零件和結構進行在力、阻力以及摩擦力等力的作用下所表現的性能狀況測試，測試相對更為精確。

四、結語

機電一體化技術是機械、電子和信息技術的有機結合，是一門不斷在融合新興的計算機技術、智能技術、生物技術和網絡技術的獨立的綜合性技術體系，而虛擬原型技術有利于降低機電產品開發的周期和成本，提高機電產品設計和生產的效益，虛擬原型技術的建模與仿真技術能通過虛擬數字模型的建立來代替真實的產品測試工作，提高產品開發的效率，縮短周期并節約成本，機電一體化技術在不斷利用現代技術的基礎上將進一步發展。

參考文獻

[1] 陳海霞，劉霞. 虛擬樣機技術在數控機床設計中的應用[J]. 機械制造與自動化. 2011（03）

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關鍵詞：煤礦機電一體化應用

一、概述

煤礦機電一體化產品是把各項高新技術融于一體的高科技產品，其主要技術包括：微電子、計算機、自動控制、人工智能、傳感產品可靠性等等，這些都是科技高速發展的熱門技術。在煤礦企業中，開始利用機電一體化技術對煤炭系統進行改造舊設備和開發新產品，并取得了巨大的成功，這讓人們清楚地意識到，機電一體化技術和產品的發展是實現高效、安全、機械化采煤和煤礦機電產品更新換代的重要途徑。

二、煤礦機電一體化技術產品的應用

2.1礦井運輸提升產品的應用在煤礦生產中，因為現代化煤礦發展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，那么隨之對井下、井上的運輸和提升系統的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式，主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家，高性能、高可靠性的磁阻電機在煤礦提升系統中也得以應用。還有德國自主研發的內裝式交——交變頻調速提升機，它采用機電一體化技術把電機和滾筒做成一體，這樣的融合技術不論在機械結構設計方面還是在電氣控制系統方面在世界上都處于領先地位。

在我國，大多數煤礦井下生產已經實現了皮帶化，采用大巷強力帶式運輸機運輸的方式也非常普遍。另外，計算機控制系統發展也非常迅速，它們具有很多種及時故障診斷和自我保護等功能，如應用過程中的軸承溫度、倒轉、跑偏及斷帶等故障，可能在某些方面沒有面面俱到，在使用上還不能滿足一些功能，但是從發展的角度看問題，這的確是一個很好的開始。目前，我國直徑在兩米以上的提升機有1700多臺，其中90%為交流提升機，并且均是采用轉差功率消耗型的轉子串電阻調速，電控系統部分絕大多數仍采用繼電器——接觸器系統，只有一小部分采用可控制編程器。直流提升機多數為發電機拖動，雖有部分可控硅供電系統，也均為模擬量控制。而PLC可編程控制器使用比較簡單，程序設計起來也比較容易，不需要一些復雜的輸入輸出接口裝置，抵抗外界的干擾能力也很強，因此，它能在環境比較惡劣的情況下進行長時間工作。

2.2綜合機械化采煤1970年，我國自主設計制造裝配了第一套綜合機械化采煤工作面，并在大同礦務局進行試驗使用，一直試驗使用到80年代后期，這項技術的使用標志著我國的煤礦綜合機械化采煤有了重大的突破性發展，推動了煤礦自動化的發展進程，同樣，采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引；液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置，實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

2.3礦井安全生產監控系統從多數煤礦使用監控系統的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關鍵技術也實施多次再設計改進措施，但仍然沒有得到預期的效果，因此這些在實際現場應用率不是很高。在國外，由于計算機網絡軟硬件技術發展很快，運行速度和質量也在不斷提高，傳輸介質由同軸電纜發展到光纜，信息媒體由字符發展到聲像，煤礦的安全監控系統有了很大的發展，他們的機電一體化技術在監控系統上的應用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產監控系統是煤炭行業內部機電一體化技術推廣應用最快的產品，一些高校、科研所和企業正在研究和生產煤礦安全生產監控系統。

三、對我國煤礦機電一體化技術的思考

在20世紀，我國煤礦機電一體化技術(產品)取得了較大的發展，機電一體化技術應用到了煤礦每個環節，但相對國外先進煤礦還是比較落后的。因此，要讓我國煤礦機電一體化技術達到世界先進技術水平，必須掌握信息時代機電一體化技術的特點和相關技術發展的動態。:

應提高我國煤礦機電一體化產品的規范化、標準化、系列化和通用化的程度；以計算機為機電一體化的核心裝置，因為計算機運算和存貯能力非常強，且體積和功耗小，更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品，在設計煤礦機電一體化產品時，應盡可能的選用功能強大的嵌入式計算機，從而保證工作性能更可靠；對于新開發的煤礦機電一體化產品應具有通信功能，同時，要選用很好的開放性和高可靠性的通信模塊，方便與控制網絡進行連接通信控制；煤礦機電一體化產品需要達到智能化發展水平，能判斷機電設備和周圍環境的狀態，使設備能自動適應環境并以最優的狀態工作，同時能快速地對所采集的參數進行分析，從而對故障進行診斷，再根據這些診斷結果對以后工作過程中的故障進行預測；要對礦用傳感器進行深入研究和開發，提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命，同時考慮傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在比較惡劣的工作環境下進行信號的測量，并保證其測量準確度，并具有自校正、自診斷、狀態識別和自我調節等功能；要關注國內外高新技術的發展，將那些適于煤礦井下工作環境的高新技術用于煤礦機電一體化產品，從而提高煤礦現代化，達到煤礦自動化生產。

四、結束語

煤礦機電一體化技術是煤礦綜合自動化的發展基礎，更是煤礦企業信息化建設的重要支撐技術，煤礦機電一體化技術在采、掘、運、裝備等方面的應用和推廣，大力地推動我國煤礦綜合生產力，同時，為實現安全、高效、潔凈、結構優化的現代化、高科技煤炭工業生產打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]李建勇.機電一體化技術[M].北京:科學出版社.2004.

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[關鍵詞]機電一體化；煤礦機電

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）23-0024-01

隨著煤礦規模的逐漸擴大，以往的機械電氣模式已經不能滿足正常生產的要求。隨著現代科學的發展，各學科之間的交叉應用，機電一體化在煤礦中的應用取得了很大的成果。

機電一體化技術就是機械、計算機、信息處理和自動控制技術綜合運用的復合技術。90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向促進了煤礦機電產品的性能，使煤礦機械進入了一個飛躍的發展時期。

1.機電一體化在煤礦中的應用

1.1 綜合機械化采煤的應用

采煤機也由液壓牽引開始轉向電牽引；液壓支架的控制系統也逐漸向計算機化發展，以計算機為核心，采用電液控制，移架自動化得以實現。另外，對工作面刮板運輸機也進行了微機監控裝置的配置，實現計算機自動化控制。機電一體化技術在綜合機械化采煤中的應用，使設備動作趨于協調，且安全性、可靠性大為提高，操作性能更加完善，為煤炭企業帶來了更高的經濟效益。

電牽引采煤機是機電一體化技術在采煤機的一個典型應用。與液壓牽引相比，它具有一下特點：（1）良好的牽引特性：可以在采煤機前進時提供牽引力，使其克服阻力移動，也可以在采煤機下滑時進行發電制動，向電網反饋電能。（2）可用于大傾角煤層：牽引電動機軸端裝有停機時防止機器下滑的制動器，因為它的設計制動力矩為電動機額定轉矩的1.6-2.0倍，所以電牽引采煤機可用在40-50度傾角的煤層，而不需要其它防滑裝置。（3）運行可靠，使用壽命長，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動機的電刷和整流子有磨損外，其它元件均無磨損，因此工作可靠，故障少，壽命長，維修工作量小。（4）反應靈敏，動態特性好：電控系統能及時調整各種參數，防止采煤機超載運行。（5）結構簡單、效率高：電牽引采煤機機械傳動結構簡單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99%，而液壓采煤機的效率只有65%-70%左右。

1.2 礦井運輸提升產品的應用

在煤礦生產中，因為現代化煤礦發展的需要，對煤礦機械化采煤提出更高的要求，那么隨之對井下、井上的運輸和提升系統的要求也就越來越高。如今，對于國外一些采煤技術比較先進的國家，煤礦井下大巷的運輸系統大多是采用帶式運輸機，他們基本上是采用直流式交流變頻裝置驅動方式，主要以電力電子器件為核心。在英國和意大利等國家，高性能、高可靠性的磁阻電機在煤礦提升系統中也得以應用。還有德國自主研發的內裝式變頻調速提升機，它采用機電一體化技術把電機和滾筒做成一體，這樣的融合技術不論在機械結構設計方面還是在電氣控制系統方面在世界上都處于領先地位。

礦井提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設備。全數字化交直流提升機，尤其是內裝式提升機，從結構上將滾筒和驅動合為一體，機械結構大大簡化，充分體現了（機電一體化）機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合應用。

1.3 礦井安全生產監控系統

礦井在生產中由于其覆蓋面較大較廣，只通過人工的監控不能達到最佳的監控效果。事實證明，經過高科技高技術的監控系統，很大程度上預防了一定量事故的發生。檢測人員從以往的地下監測可以轉移到地面或者工作室監測，從以前的單點監測該為現在的多點同時實時監測，效果提高顯著。

然而，從多數煤礦使用監控系統的效果來看，還存在一些問題，但是主要問題是傳感器的不足，并且使用過程中，其穩定性相對較差，使用壽命不足，一些研究所和使用單位在這方面進行了大量的研究，對一些關鍵技術也實施多次再設計改進措施，但仍然沒有得到預期的效果，因此這些在實際現場應用率不是很高。在國外，由于計算機網絡軟硬件技術發展很快，運行速度和質量也在不斷提高，傳輸介質由同軸電纜發展到光纜，信息媒體由字符發展到聲像，煤礦的安全監控系統有了很大的發展，他們的機電一體化技術在監控系統上的應用已有了非常高的水平。我國煤礦安全生產監控系統是煤炭行業內部機電一體化技術推廣應用最快的產品，一些高校、科研所和企業正在研究和生產煤礦安全生產監控系統。

1.4 其他煤礦機電一體化在煤礦中的應用

液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面的支護設備，目前正向電液控制方向發展，將計算機技術與液壓控制有機結合，實現定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。

乳化液泵站是為液壓支護設備提供高壓液體的裝置.要求其具有高壓、大流量的供液能力.并能根據工作面液壓支護設備的用液量自動調節供液量。我國生產的智能型乳化液泵站系統由智能型乳化液泵站自動配液系統和智能型乳化液泵站供液系統兩部分組成。具有自動檢測油箱油位高度，自動配液，高、低液位自動控制，在線檢測乳化液濃度，自動校正乳化液濃度，當濃度達不到設定值時聲、光報警，定時自動反沖洗，能夠監控實際用液量，具有遠距離傳輸功能，采用液晶顯示器，具有實時顯示乳化液濃度、液位、油位、流量計量、自動配液狀態功能。

2.煤礦機電一體化技術應用的發展趨勢

我國自行設計制造的煤礦機電一體化設備都具有智能化、程序化、信息化的特點，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優點。這些設備在煤炭生產中的廣泛應用，不僅減輕了-操作人員的勞動強度，而且極大地提高了煤礦的生產水平和能力.創造了巨大的經濟效益和社會效益。但是，我國的煤礦機電一體化技術與發達國家相比，還有一定的差距，因此還有很多的工作需要繼續研究，其未來的發展應該從以下方面進行提高。

2.1 提高智能化水平

要提高煤礦機電一體化產品智能化水平，能判斷機電設備和周圍環境的狀態，使設備能自動工作在最優的狀況下，同時能快速地對所采集的參數進行分析，對故障進行診斷，以至對故障進行預測。

2.2 重視開發傳感器

重視礦用傳感器的研究和開發工作，在進一步提高礦用傳感器的可靠性和使用壽命的同時，要特別注意傳感器的數字化、集成化、智能化和多維化，使礦用傳感器在井下惡劣的環境下能準確測量被測信號，并具有自校正、自診斷、狀態識別和自我調節等功能。

2.3 選用功能強大的裝置

作為機電一體化的核心裝置計算機（或PLC），運算、存貯越來越強大，其體積和功耗越來越小，因此更加適合于工作空間狹小的煤礦機電一體化產品。因此，在設計煤礦機電一體化產品時，應選用功能強大的PLC或嵌入式計算機，使其頭腦更發達。

2.4 具備通信功能