机械设计制造中机电一体化的应用研究
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作者:李智杰 赵中华
摘 要：机电一体化就是电子技术与机械装置构成系统的总称，近些年在我国各项科学技术快速发展背景下，依据系统化观点，要合理应用计算机技术、传感测控技术、电力电子技术等，对各个功能单元合理配置与控制，对系统多功能与高质量价值进行分析，促使机电系统工程技术能合理优化。通过硬件实现各类高新功能应用，使得硬件数控保障产品各项组成技术全面发展，实现微型计算机与微处理器能有效配合应用。这样便于机械制造过程中各类产品在结构与重复性基础上获取较大竞争力，机械装置软件通过数控功能应用价值来全面实现。
关键词：机械设计制造 机电一体化 应用
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）05（b）-0085-02
机电一体化是以微型计算机以及大规模集成电路为基础的微电子技术，属于社会发展新型技术，对全面推动社会多领域发展具有重要作用。其中在现代化工业生产领域中，机械设备利用价值更高。为了促使现代化工业生产效率能全面提升，要强化应用机械创新性研究，实现我国工业化全面发展。
1 机电一体化基本内涵
机电一体化属于综合性专业，其中融入了较多应用技术，比如信息技术、自动控制技术、机械技术、微电子技术、软件编程、传感技术等，属于新型技术形式。大规模集成微型计算机与电路，将其有效融入到工业领域发展中，能全面优化传统工业发展基本形式。在机电一体化技术应用中，能将机械设备主体、驱动单元、执行机构、传感测试原件、加工线路、传输电线、接口元件等全面配置，通过不同硬件设备有效连接能发挥出软件程序应用价值，使得多个组成部分能相互融合。机电一体化技术在具体应用中，逐步产生以微电子技术为主体，现代化高新技术的机电一体化系统。以此类系统为主体的机械产品就是机电一体化产品，能全面提升机械设备运行效率[1]。
2 控制系统各个功能元件应用原理与功能
单片机基于并行8255接口担负控制系统各类信号处理任务，接受系统主要对三相PWM波发生器要应用的控制信号进行处理，IPM通过模拟输入口能获取不同电流检测信号。模拟法电路对系统基本应用性能具有较大限制性，可以选用微处理器对完整的系统进行有效检测。目前在电动执行机构中大多都是选用差动变压器，但是由于电位器精度值有待提升，所以选用的位置传感器在精确度以及温度限制方面具有较大应用优势。通过电流互感器对三相电流进行有效检测，其中电子监控功能可以实现自动化报警与故障诊断，机械系统发生异常运行问题之后，能精确化判定故障发生主要位置，这样能对系统维护工作进行有效简化，对检修费用与消耗的时间量进行控制，保障设备停机维修时间能有效缩短，延长设备应用寿命。
选用卡特电子效率控制应用系统，能全面提升各类机械能量利用效率，借助发动机进行综合化控制，使得机械生产效率能全面提升。其次是合理应用微机控制电子称量系统，使得建筑设备能自动化应用。自动找平系统主要是应用超声波技术自动供料系统，使得各类机械产品能自动化调节运转，降低相关技术人员操作任务量。通过合理应用电子控制自动变速器，能借助外负荷变化情况对传统系统传动比进行有效优化，能发挥燃油经济特征，提升工程机械应用性能[2]。
3 机械设计制造中机电一体化的应用表现
3.1 机械一体化数控技术应用
机械设备在制造生产阶段，数控技术应用范围在逐步扩大，比如数控激光加工机床、数控齿轮机床等，都是应用不同技术工艺综合而成。各类应用设备性能的有效发挥，能使得各类机械实现智能化应用，比如旋转主轴头、自动换刀等，能提升生产加工智能化程度，强化工作效率。比如西门子880系统控制轴应用与发展，促使较多机械设备能有效实现数控，促使CAM以及CAD技术等朝着实用化方向全面发展，数控轴可以达到24轴。早期实时系统应用主要是发挥出各类简单技术应用价值，在数据技术长期发展过程中，能为其智能化发展提供重要保障。数控技术促使人工智能以及实时系统全面发展，使得CAM以及CAD能有效结合[3]。
3.2 机械一体化技术在动力部分的应用
在机械设备动力部分中合理应用机电一体化技术主要是为了对生产率进行控制，全面降低能耗问题。在传统工业发展中应用的各类设备能耗较大，生产效率较低，获取的综合效率较低。在机械设备设计与制造过程中，要对能源消耗问题进行全面控制。通过优化机电一体化技术应用对能源消耗问题进行控制，提升机械设备动力效率。比如液压机属于传统化的工业机械设备，此类设备产生的能耗较大，但是能量整体利用效率较低。从过去传统工程机械应用现状来看，液压机能量利用率为达到30%，其整体生产效率较低。在机械行业中合理应用机电一体化技术，要在液压挖掘机中补充安装电子调速器，促使机械设备运行过程中能对压力值以及转速等进行自动化调控，使得设备能耗问题有效控制。但是当前大多数机械设备都选用柴油，选用可以在柴油机中加设电子调速器，柴油机通过分析工作现状对运行模式进行调控，能提升柴油机运行效率[4]。
3.3 在传感器方面的应用
在机电一体化系统中传感器是信息传输重要组成部分，将系统中各类型号传递到不同组成元件中，启动元件稳定运行。在传感器数据传输基础上，能保障信息数据安全快速传递，能对传递过程中各类错误发生概率进行控制。在传递过程中，传感器系统要集成通讯系统，还要和执行系统有效融合。信号在传递过程中，到达指定位置之后，可以自动化启动元件，达到各项动作指令基本要求。例如在各类切削机械应用中，机电一体化技术有效应用能全面提升传感器检测敏感度。对运行机械设备有效检测过程中，要重点做好温度、回转系统、驱动系统、轴承检测。比如某机械在运行过程中，获取运行阶段实时检测数据。正常情况下切削功率计算公式是p=P×N×K，其中P与N、K分别表示主电机运行功率、主传动系统总功率、进给系统功率系数。如果此类机械主电机功率值为11kW，N与K的取值设为0.8与0.96。借助传感器应用能将各类数据传递到指令中心。其次，针对被加工工件精度值、机床基本状态等，数据也能有效传递到机械控制系统中，對机械设备应用进行全面监控[5]。 3.4 在監控系统中的有效应用
机械设备在长期应用中会发生较多突发问题，比如设备应用故障以及原材料供应不足等问题。发生此类突发问题之后，需要及时对问题进行处理，停止机械设备运行，避免出现更多安全隐患。当前为了保障机械设备能有效应用不同故障，需要强化监控系统建立，通过监控系统及时发现各项故障，对部分故障问题进行集中控制。机电一体化技术在监控系统中有效应用，主要是集中在故障诊断系统以及自动化报警系统设计中。基于自动化报警系统以及故障判定系统，能对工程机械传感系统与液压系统全面监控。发现机械设备存在故障问题之后，需要对故障位置进行判定，分析故障主要类型，及时进行报警。监控系统故障警报是在监控系统中建立完善的设备本体结构，对各个组成部分进行参数设定。机械设备在运行过程中要将不同元件实际情况传递到信息中心，系统获取信息之后对其进行监控，和各类参数进行有效对比。发现差异性问题之后要及时进行响应，避免故障问题逐步扩大。将机电一体化技术应用到机械制造中，能提升设备应用效率，减缓人员操作任务量，对设备损坏几率进行控制，延长设备应用周期[6]。
3.5 液压技术的应用
液压技术主要是选取科学技术含量较高的水压系统，将计算机技术与控制技术能有效结合，实现机械制造集成化、网络化、自动化、智能化方向全面发展。液压技术应用具有诸多应用价值，能在机械制造行业中广泛应用，在工程机械、农业机械、装配机械方面具有较大应用成就。液压技术在工程机械中对各类器件应用效率具有要求，在变速调速中各类传动方式应用需要满足工程机械行走驱动应用要求。工程机械行走系统中应用机械传动，电力传动以及液压传动方式说明此项科学技术具有重要推动作用。正常状态下机械传动发动机平均负荷值较低，所以正常情况下仅仅能进行有级变速，要配置动力换挡式机械变速器，对动力参数压力值与参数流量进行控制。
4 结语
机电一体化在机械设备设计制造中应用具有重要作用，在设备设计制造过程中，机电一体化主要集中体现在动力部分、机械本体部分、传感部分等。在机械设备设计制造过程中，要强化机电一体化技术应用，提升机械设备应用效率。
参考文献
[1] 李诗军.论机械设计制造中机电一体化的应用[J].科学与信息化，2017（22）：85-86.
[2] 刘盛.机械设计制造中机电一体化的应用分析[J].现代制造技术与装备，2017（2）：26，37.
[3] 董涛.机械设计制造中机电一体化的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2017（16）：642.
[4] 雷杨.机电一体化在机械设计制造中的应用浅析[J].建筑工程技术与设计，2017（21）：3809.
[5] 王哲，张冲，李阔，等.机械设计制造及其自动化的发展趋势[J].南方农机，2017，48（4）：111.
[6] 包铭铭，马阁阁，黄润珏，等.试论机械设计制造及其自动化的发展方向[J].军民两用技术与产品，2018（4）：113.
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