机械设计中的机电一体化问题初探

摘 要：随着社会经济的发展，机械在实际生产中的作用越显突出，在这样的背景环境，加强对机械设计中的机电一体化问题进行探究，明确机电一体化的重要性和实际应用，对于指导实践活动来说，具有重要意义。本文对机械设计中的机电一体化问题的探究，将注重分析机电一体化的含义，并就机械本体进行相应分析，为机电一体化技术效益、经济效益、社会效益分析打下坚实基础。

关键词：机械设计；机电一体化；机械本体

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.142

0 前言

机电一体化是大规模集成电路和微型计算机为代表的微电子技术，其在传统工业领域的渗透，使传统工业在生产效率以及生产质量等方面，得到了大幅度提升，是现代工业发展中的重要技术。机械设计中的机电一体化问题，对于当下我国工业化发展来说，起到了巨大的推动作用，对这一问题的研究，有利于促进我国工业化发展和进步。本文对机械设计中的机电一体化问题的研究，将注重对实际问题的分析，阐明了机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构等在机电一体化中的重要作用，对于指导实践活动来说，具有重要的理论意义。

1 机电一体化的内涵

机电一体化即微电子技术，是以大规模集成电路和微型计算机发展为背景的新兴技术，其在传统机械工业领域中得到了广泛应用，是现代化工业发展的基础技术手段。机电一体化通过综合利用机械技术、微电子技术、自动控制技术、电力电子技术、信息技术、编程技术，更好地实现了机械生产的标准化和信息化，实现了现代化机械生产的智能化和自动化生产目标。机电一体化这一技术，使机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构等进行合理布局，使各硬件元素之间的衔接口更加完美，保证了信息传输的安全性和可靠性。机械一体化技术，是以微电子技术为主导，以现代高新技术为支撑的机电一体化系统，是实现现代化工业机械生产的关键技术手段[1]。

2 机电一体化系统的重要组成部分

2.1 机械本体部分

机械本体部分，即机械支持机构，主要由机身、框架、机械联系等构成。随着机电一体化系统的发展和进步，机械本体的结构以及材料性能水平都得到了大幅度提升。同时，在进行实际生产过程中，机械本体更好地满足了现实需要，能够实现机械产品加工的节能性和可靠性目标，使加工零件更加美观、标准化。

2.2 动力部分

动力部分是机电一体化系统的主要生产部分，是进行机械生产的关键环节。根据系统控制，动力部分为系统提供动力和能量，以保证系统能够正常运转。动力部分在机电一体化设计过程中，注重以小的消耗获取更大的动能，是实现机械生产节能的关键部分[2]。

2.3 传感器

传感器是机电一体化系统中的信息传输部分，通过传感器内对数据信息的反应，能够更好地执行系统下达的相关命令，并根据命令，进行信号传输，实现机电一体化系统的自动化和智能化。传感器部分主要由专门的传感器和仪表构成，精度较高。

2.4 执行机构部分

执行机构能够对传输的信息进行有效的反应，根据信息进行动作执行。执行机构是机械生产中的运动部件，其主要由机械、电磁等部分构成。一般来说，执行机构部分的变化较大，在进行实际生产时，会根据实际情况，对执行机构进行有效的调整，以提高刚性、减轻重量为调整目标，保证执行机构的可靠性，更好地满足实际生产需要。

2.5 驱动部分

驱动部分也是信息接收部分，是对控制信息进行反应的单元，驱动部分接受信息后，会对执行机构进行驱动，按照信息要求，进行有针对性的动作。机电一体化系统在设计过程中，必须要保证驱动部分的高效率，这主要是因为驱动部分关系到了机械生产的效率性，只有驱动部分效率高，生产效率才会高。同时，驱动部分的可靠性要求更高。当下机电一体化系统应用的驱动部分，多以高性能步进驱动和直流伺服驱动为主。

2.6 信息处理部分

信息处理部分相当于机电一体化系统的大脑，它对各部分传回来的信息数据进行实际分析，并根据实际生产需要，对各个部分进行有效控制，更好地完成生产。信息处理部分是保证机电一体化系统有目的运行的关键，也是发挥机电一体化系统实际生产作用的核心部分。

3 机电一体化的效益

3.1 机电一体化的技术效益

机电一体化技术减少了机械传动部件数量，降低了机械磨损，保证机械生产能够顺利进行。这样一来，机械生产过程中，由于设备故障导致的停产问题得以有效解决。同时，机电一体化技术的应用，更好地提升了机械生产的精度，降低了机械部件校验的繁琐，使机械部件生产更具效率性。机电一体化的技术效益主要表现为：利用微型计算机进行零部件误差检验时，其精度能够由原来的0.025微米提高到0.01微米，极大地实现了高精度零部件的精度，对于促进工业机械化发展来说，意义重大[3]。

3.2 机电一体化的经济效益

机电一体化在应用于机械生产中，能够降低机械磨损性，减少机械维修时间。同时，机电一体化技术更好地实现了高精度生产，提升了产品合格率，降低了生产成本，有效地实现了经济效益。

3.3 机电一体化的社会效益

机电一体化应用于实际生产过程中，能够对机械生产出现的故障问题进行有效监控和预防，并在故障发生后，能够主动地采取保护措施。同时，机电一体化系统能够积极主动地进行系统参数修正，极大地提升了系统运行的安全性和可靠性。例如大型火力发电设备出现故障后，机电一体化能够对运行参数进行修正，并在第一时间采取有效措施保护，避免设备损坏对环境造成污染，以及影响到工作人员的人身安全，很好地实现了社会效益[4]。

4 结束语

综上所述，我们不难看出机电一体化在机械生产中的重要作用。对此，在机械设计中要注重机电一体化的实际应用，使其更好地发挥技术效益、经济效益、社会效益，以促进我国工业机械生产的发展和进步。

参考文献：

[1]胡凤英.机械设计基础“教、学、做”一体化教学模式初探[J]. 重庆文理学院学报（自然科学版），2012（02）：94-96+101.

[2]芦景英.煤矿工程机械中机电一体化的科学运用[J].河南科技，2012（22）：21-22.

[3]《中国教育技术装备》2014年总目录[J].中国教育技术装备，2015（01）：120-142.

作者简介：张建（1979-），男，江苏如东人，讲师，高级技师。endprint