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摘要：结合笔者相关工作体会，文章首先阐述了机电一体化技术在工程机械中发挥的作用，随后主要就机电一体化在现代机械制造业中的应用进行了探讨，并对机电一体化今后的发展趋势进行了思考。
关键词：机电一体化；工程机械；智能；环保
中图分类号：F407文献标识码： A
前言：伴随科学技术的飞速发展，带动了不同学科间的相互渗透及共同发展，自从机械一体化技术出现以来，其已经有了长足的发展，并对传统的机械领域产生了翻天覆地的变化，使机械工程步入了“机电一体化”时代。机电一体化不是单纯将机械技术与计算机技术简单相加，机电一体化区别于机械电气化，有本质上的差异，机械电气化只是将电气的观念引入了机械领域，并没有给传统的机械领域带来根本性的改变，而机电一体化在将计算机技术引入机械领域之为传统机械赋予了许多新的功能，给传统机械创造创更广阔的发展空间。
一、机电一体化技术在工程机械中发挥的作用
（一）监控中的运用
工程机械中的电子监控可以对工程机械的发电机、传动系统、工作装置等的运行状态进行全面的监控，自动发现问题，给维修人员提供一定的信息，说明维修人员和机械使用员及时的发现问题和故障，并对设备进行检查和维修，保证机械的正常运行，极大地提高了工作效率，降低了维修费用，减少不必要的损失，也可以避免重大故障的发生。
（二）节能功能
在传统的工程机械使用中能量的利用率比较低，比如说液压挖掘机的能量利用率仅仅只有30%左右，工程机械中电子节能控制器的运用，大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率，一定程度上发挥到了节能的作用。电子节能控制器操作比较简单，对机械的磨损也相对减少，从而提高了工作的效率。
（三）使得称量变得更加的精确
在工程机械设备中使用电子控制系统可以将称量的过程自动化，对称量系统实现微机控制，使得称量更加精确，减少了误差，提高了工作效率，同时采用自动化称量系统还节约了人力，降低了施工人员的工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。
（四）机械操作的自动化能够降低劳动强度
在工程机械施工操作中引入机电一体化实现操作的自动化或者半自动化，这样大大降低了劳动强度，提高了工作效率，并且大大减少了因为操作者工作经验不足而造成的作业精度的影响。
二、机电一体化在现代机械制造业中的应用
（一）机电一体化技术应用于机床的创新
在机电一体化应用中，Z80-CPU各种应用软件较多，在我国机床数控方面应用比较普遍，因为它的系统开发较容易。我国的数控机床一般均采用经济型的光电隔离电路及Z80-CPU微机、微机I/O接口电路以及功率放大电路等。而且这类Z80-CPU及其配套的芯片普遍、廉价并且相对于其他的技术来说相对可靠、维修方便、通用性强。Z80系列有独特的I/O指令，而且I/O接口译码硬件也较简单，其微机运行时间也较短、重要的是其指令格式也相对较短，这样非常有利于缩短扫描现场机床工作状况的周期。
由于大部分的数控机床要求工作刀具或工作台必须精确按照沿坐标轴的运动，因此在这类机电一体化应用中，就必须要考虑采用具有插补功能的连续控制方式。滚珠丝杠摩擦损失小，副传动效率高，在整个操作中无爬行现象，运动平稳，给予适当预紧，采用氟塑贴面导轨，它具有耐磨性好，摩擦系数小，可消除低速运动的爬行现象，同时它的抗撕伤能力强、以及成本低等优点。反向时可以定位精度高、消除空间死区以及刚度好。可消除螺母和丝杠的螺纹间隙，因此一般数控机床的执行机构传动方式采用滚珠丝杠副传动。
（二）电子监控、故障自诊以及自动报警
电子监控、故障自診以及自动报警，也就是说对于工程机械的工作装置，传动系统、发动机、液压系统以及制动系统进行全面的监控，一旦在运行的过程中发生异常情况，就会自动地找出故障的位置并自动进行报警提示。机电一体化的发展和应用，大大地改善了操作人员的现实工作条件，全面提高了机械设备的工作效率。与此同时，简化了机械设备检查和维护的工作，相应地减少了维修费用，大大降低了维修停机的时间，对于提高机械设备的使用寿命有很大的作用和意义。
（三）降低功耗，提高生产率
一般的工程机械使用时功耗较高，但是生产效率确较低，例如传统的液压挖掘机不仅功耗较高，能量利用率不到30%，而且生产率较低。但是应用了机电一体化技术的工程机械利用先进的电子控制系统使机械的功耗大大降低，生产率明显提高，例如采用了卡特电子系统的液压挖掘机，功率利用率明显提高，从而使机器的生产率大大增加。又如将机电一体化技术应用于柴油发动机，由于电子调速器等的应用，使柴油发动机可以根据不同的工况选择不同的工作模式，降低了柴油发动机的功耗，增加了柴油发动机的工作效率。
（四）提高精度，增加良品率
机电一体化技术在工程机械中的应用，通过精密的电子控制系统，大大增加了工程机械作业的精度，使得整个生产过程的良品率大大提高。传统的机床加工的产品的精度很多时候是依靠操作人员的经验和操作的熟练程度，产品的良品较低。而应用的机电一体化技术的数控加工机床或者加工中心的加工精度显著提高，其可以根据控制系统的命令自动进行作业，并根据回馈系统的信号及时调整作业，产品良品率大大提高。比如最先进的数控金切机床的加工精度已经可以达到0.001mm左右，超精密数控机床的微细切削和磨削加工精度可达到0.05μm左右。
三、机电一体化发展趋势
（一）智能化
智慧化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智慧化就是重要应用之一。这里所说的智慧化是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智慧是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智慧,则是完全可能而且必要的。
（二）模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元,是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智慧调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发新产品,同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的,还需要制定各项标准,以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突,近期很难制定出国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。
（三）环保化
工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然,绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
（四）系统化
系统化的主要表现特征就是系统体系结构进一步采用开放式与模式化的总体结构。系统能够灵活组态,并进行任意剪裁与组合,同时寻求实现多子系统协调控制及综合管理，特征之二是可以使通信功能极大增强。
参考文献
[1]岳鸣飞，马福喜.机电一体化在工程机械上的应用与发展[J].内蒙古煤炭经济，2013，（9）.
[2]陈飞凰.浅谈机电一体化在工程机械上的应用[J].科学之友，2012，（2）.
[3]刘伟.浅谈机电一体化在工程机械中的应用[J].黑龙江科技信息，2013，（15）.
关键词：机电一体化；工程机械；智能；环保
中图分类号：F407文献标识码： A
前言：伴随科学技术的飞速发展，带动了不同学科间的相互渗透及共同发展，自从机械一体化技术出现以来，其已经有了长足的发展，并对传统的机械领域产生了翻天覆地的变化，使机械工程步入了“机电一体化”时代。机电一体化不是单纯将机械技术与计算机技术简单相加，机电一体化区别于机械电气化，有本质上的差异，机械电气化只是将电气的观念引入了机械领域，并没有给传统的机械领域带来根本性的改变，而机电一体化在将计算机技术引入机械领域之为传统机械赋予了许多新的功能，给传统机械创造创更广阔的发展空间。
一、机电一体化技术在工程机械中发挥的作用
（一）监控中的运用
工程机械中的电子监控可以对工程机械的发电机、传动系统、工作装置等的运行状态进行全面的监控，自动发现问题，给维修人员提供一定的信息，说明维修人员和机械使用员及时的发现问题和故障，并对设备进行检查和维修，保证机械的正常运行，极大地提高了工作效率，降低了维修费用，减少不必要的损失，也可以避免重大故障的发生。
（二）节能功能
在传统的工程机械使用中能量的利用率比较低，比如说液压挖掘机的能量利用率仅仅只有30%左右，工程机械中电子节能控制器的运用，大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率，一定程度上发挥到了节能的作用。电子节能控制器操作比较简单，对机械的磨损也相对减少，从而提高了工作的效率。
（三）使得称量变得更加的精确
在工程机械设备中使用电子控制系统可以将称量的过程自动化，对称量系统实现微机控制，使得称量更加精确，减少了误差，提高了工作效率，同时采用自动化称量系统还节约了人力，降低了施工人员的工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。
（四）机械操作的自动化能够降低劳动强度
在工程机械施工操作中引入机电一体化实现操作的自动化或者半自动化，这样大大降低了劳动强度，提高了工作效率，并且大大减少了因为操作者工作经验不足而造成的作业精度的影响。
二、机电一体化在现代机械制造业中的应用
（一）机电一体化技术应用于机床的创新
在机电一体化应用中，Z80-CPU各种应用软件较多，在我国机床数控方面应用比较普遍，因为它的系统开发较容易。我国的数控机床一般均采用经济型的光电隔离电路及Z80-CPU微机、微机I/O接口电路以及功率放大电路等。而且这类Z80-CPU及其配套的芯片普遍、廉价并且相对于其他的技术来说相对可靠、维修方便、通用性强。Z80系列有独特的I/O指令，而且I/O接口译码硬件也较简单，其微机运行时间也较短、重要的是其指令格式也相对较短，这样非常有利于缩短扫描现场机床工作状况的周期。
由于大部分的数控机床要求工作刀具或工作台必须精确按照沿坐标轴的运动，因此在这类机电一体化应用中，就必须要考虑采用具有插补功能的连续控制方式。滚珠丝杠摩擦损失小，副传动效率高，在整个操作中无爬行现象，运动平稳，给予适当预紧，采用氟塑贴面导轨，它具有耐磨性好，摩擦系数小，可消除低速运动的爬行现象，同时它的抗撕伤能力强、以及成本低等优点。反向时可以定位精度高、消除空间死区以及刚度好。可消除螺母和丝杠的螺纹间隙，因此一般数控机床的执行机构传动方式采用滚珠丝杠副传动。
（二）电子监控、故障自诊以及自动报警
电子监控、故障自診以及自动报警，也就是说对于工程机械的工作装置，传动系统、发动机、液压系统以及制动系统进行全面的监控，一旦在运行的过程中发生异常情况，就会自动地找出故障的位置并自动进行报警提示。机电一体化的发展和应用，大大地改善了操作人员的现实工作条件，全面提高了机械设备的工作效率。与此同时，简化了机械设备检查和维护的工作，相应地减少了维修费用，大大降低了维修停机的时间，对于提高机械设备的使用寿命有很大的作用和意义。
（三）降低功耗，提高生产率
一般的工程机械使用时功耗较高，但是生产效率确较低，例如传统的液压挖掘机不仅功耗较高，能量利用率不到30%，而且生产率较低。但是应用了机电一体化技术的工程机械利用先进的电子控制系统使机械的功耗大大降低，生产率明显提高，例如采用了卡特电子系统的液压挖掘机，功率利用率明显提高，从而使机器的生产率大大增加。又如将机电一体化技术应用于柴油发动机，由于电子调速器等的应用，使柴油发动机可以根据不同的工况选择不同的工作模式，降低了柴油发动机的功耗，增加了柴油发动机的工作效率。
（四）提高精度，增加良品率
机电一体化技术在工程机械中的应用，通过精密的电子控制系统，大大增加了工程机械作业的精度，使得整个生产过程的良品率大大提高。传统的机床加工的产品的精度很多时候是依靠操作人员的经验和操作的熟练程度，产品的良品较低。而应用的机电一体化技术的数控加工机床或者加工中心的加工精度显著提高，其可以根据控制系统的命令自动进行作业，并根据回馈系统的信号及时调整作业，产品良品率大大提高。比如最先进的数控金切机床的加工精度已经可以达到0.001mm左右，超精密数控机床的微细切削和磨削加工精度可达到0.05μm左右。
三、机电一体化发展趋势
（一）智能化
智慧化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智慧化就是重要应用之一。这里所说的智慧化是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学等新思想、新方法,使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智慧是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理使机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智慧,则是完全可能而且必要的。
（二）模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元,是一项十分复杂但又非常重要的事情。如研制集减速、智慧调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成操作的机械装置等。有了这些标准单元就可迅速开发新产品,同时也可以扩大生产规模。为了达到以上目的,还需要制定各项标准,以便于各部件、单元的匹配。由于利益冲突,近期很难制定出国际或国内这方面的标准,但可以通过组建一些大企业逐渐形成。
（三）环保化
工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面,物质丰富,生活舒适;另一方面,资源减少,生态环境受到严重污染。于是,人们呼吁保护环境资源,回归自然,绿色产品概念在这种呼声下应运而生,绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中,符合特定的环境保护和人类健康的要求,对生态环境无害或危害极少,资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品,具有远大的发展前景。机电一体化产品的绿色化主要是使用时不污染生态环境,报废后能回收利用。
（四）系统化
系统化的主要表现特征就是系统体系结构进一步采用开放式与模式化的总体结构。系统能够灵活组态,并进行任意剪裁与组合,同时寻求实现多子系统协调控制及综合管理，特征之二是可以使通信功能极大增强。
参考文献
[1]岳鸣飞，马福喜.机电一体化在工程机械上的应用与发展[J].内蒙古煤炭经济，2013，（9）.
[2]陈飞凰.浅谈机电一体化在工程机械上的应用[J].科学之友，2012，（2）.
[3]刘伟.浅谈机电一体化在工程机械中的应用[J].黑龙江科技信息，2013，（15）.