機電一體化的設(shè)計精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L格的5篇機電一體化的設(shè)計，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

（1）提高機電一體化設(shè)備的可靠性。機電一體化設(shè)備是保障工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)運行的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，隨著機電一體化技術(shù)研究的不斷深入，各類智能化、模塊化、現(xiàn)代化的機電設(shè)備不斷的更新?lián)Q代，但是作為企業(yè)采購設(shè)備的管理人員不能夠一味的追求機電一體化設(shè)備的現(xiàn)代化程度，重要的是應(yīng)該明確機械設(shè)備的使用環(huán)境，依據(jù)相關(guān)的選型設(shè)計數(shù)據(jù)選擇合適的機電設(shè)備，進而提高企業(yè)的生產(chǎn)運行穩(wěn)定性。由于機電一體化設(shè)備的工作環(huán)境以及操作者的操作熟練度等原因，同樣會導致機電一體化設(shè)備的損壞，因此提升操作者技術(shù)素質(zhì)以及責任意識應(yīng)該作為機電設(shè)備維護工作中的重點。（2）實現(xiàn)機電一體化設(shè)備的精細化管理。目前，機電一體化設(shè)備的現(xiàn)代化程度不斷提升，作為設(shè)備的管理者只有不斷更新管理理念，制定出現(xiàn)代化的管理措施，才能夠讓機電一體化設(shè)備維護工作發(fā)揮出實效。機電一體化設(shè)備的精細化管理就是要在機械設(shè)備管理制度中明確規(guī)定出機電一體化設(shè)備的維護時間以及維護方法，并需要對維護人員進行設(shè)定，同時設(shè)定相應(yīng)的設(shè)備維護檢查監(jiān)督部門，確保機電一體化設(shè)備能夠得以穩(wěn)定運行。此外，精細化管理體系的建立要以企業(yè)全體員工作為載體，即需要全員參與，最終確保機電設(shè)備能夠得到高效的管理及維護。（3）設(shè)備維修日志的制定。為了能夠?qū)C電設(shè)備維護進行跟蹤式管理，設(shè)備應(yīng)用企業(yè)應(yīng)該為每一個正常運行的設(shè)備監(jiān)理管理維修日志。工作人員對機電設(shè)備進行定期檢查維修后，應(yīng)認真記錄每次檢查的結(jié)果和保養(yǎng)維修的詳細步驟，并將檔案輸入總數(shù)據(jù)庫。這樣不僅可以為以后的管理和維修帶來方便，還能針對每臺設(shè)備的損壞程度制定出相應(yīng)的運行、保養(yǎng)和維修方案，從而達到延長設(shè)備使用壽命、降低維修成本、提高生產(chǎn)效率的目的。

（1）不斷總結(jié)更新機電設(shè)備管理維修中的技術(shù)。隨著機電一體化設(shè)備制造技術(shù)的不斷更新，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及功能也必將趨于完善，設(shè)備的管理維修技術(shù)也應(yīng)該發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，新時代背景下，企業(yè)應(yīng)該不斷對設(shè)備管理和維修技術(shù)進行總結(jié)更新，以滿足自身發(fā)展所需。企業(yè)可定期組織負責機電設(shè)備管理與維修的人員進行總結(jié)學習，使其相互探討研究，以更好地解決工作中出現(xiàn)的難題，從而達到提高企業(yè)生產(chǎn)效益的目的。（2）實現(xiàn)機電設(shè)備管理與維修的綠色化。如今，機電設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)走上了綠色化的道路。因此，不管是為了適應(yīng)機電設(shè)備發(fā)展所需，還是為了滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所需，企業(yè)都應(yīng)努力實現(xiàn)機電設(shè)備管理與維修的綠色化。設(shè)備維修的綠色化是指盡最大可能地合理利用資源，在實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效益最大化的同時，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生過大不良影響，其具體措施有盡可能地將報廢設(shè)備的可用零件進行循環(huán)利用、將維修廢棄物的排放量降至最低等。（3）充分利用現(xiàn)代技術(shù)分析法———計算機輔助診斷。計算機輔助診斷是一項現(xiàn)代高科技的技術(shù)分析法，它比其他技術(shù)分析法具有更多優(yōu)勢。但這同時也是一項技術(shù)含量較高的新型分析法，因而掌握起來有一定難度，所以企業(yè)應(yīng)該加強工作人員對該分析法的學習和培訓。

對于機電一體化設(shè)備的選型設(shè)計，是設(shè)備選用、改造以及更新的重要環(huán)節(jié)。對于機電一體化設(shè)備的選用，應(yīng)該明確設(shè)備的工作環(huán)境以及生產(chǎn)需求，還應(yīng)該考慮到相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟條件以及實際情況，進而依據(jù)選型的基本理論選定出最適合的機電一體化設(shè)備保證所選設(shè)備達到最優(yōu)化和最合理配置。此外，為了更好地發(fā)揮機電設(shè)備的功用，企業(yè)必須加強對機電設(shè)備管理與維修的策略選擇和技術(shù)探討，以此來保證機電設(shè)備的完好率，降低事故的發(fā)生率，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，最終實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益最大化的目標。

本文作者：趙永德工作單位：遼源職業(yè)技術(shù)學院

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關(guān)鍵詞：機電一體化、控制系統(tǒng)、設(shè)計

中圖分類號：U415.521

1. 壓路機機電一體化設(shè)計的國內(nèi)外概述

1.1國外壓路機機電一體化技術(shù)的發(fā)展

國外很多公司的自動壓實控制系統(tǒng)的新型智能可變振幅的Variomatic振動壓路機是用兩個相對旋轉(zhuǎn)的偏心軸來振動壓實輪，雙軸布置使輪子振動力的大小和方向隨著被壓物料上振動加速度的變化而相應(yīng)的變化，用液壓系統(tǒng)來調(diào)整兩軸之間的角度，通過電子控制的方式自動地完成從垂直到水平方向的無級變化，用裝在輪上的加速度表來不間斷的顯示物料硬度隨壓實進程的變化。把通過加速度表獲得的數(shù)據(jù)輸送到壓路機上的計算機里，并保存到軟、硬盤中，計算機把這些數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置在計算機內(nèi)的參數(shù)進行比較。當反饋達到預(yù)定值時計算機發(fā)出指令，通過調(diào)整兩根軸的相對角度來調(diào)整振動方向和有效振幅，這樣可以對壓實力進行優(yōu)化，既減輕司機操作的工作量又改善壓實均勻度。

1.2國內(nèi)壓路機機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)壓路機廠家在機電自動調(diào)整方面取得了一定的成績，如湖南江麓機械廠研制的W1102DZ振動壓路機配備自動駕駛作業(yè)系統(tǒng)，很多壓路機也配置了聲光報警系統(tǒng)。雖然對關(guān)鍵參數(shù)實施了時時監(jiān)控，并且控制方式獨特、自成體系，安裝與維護簡單直觀，抗外界干擾能力強，但由于線束復雜，各功能單元之間的父子控制難以實現(xiàn)，傳感器資源利用率不高。

2.智能壓路機發(fā)動機及其工作原理

電子智能（ EDI） 發(fā)動機主要以尖端的電子技術(shù)為特征， 其卓越機械特性表現(xiàn)在燃油輸送特性、發(fā)動機管理功能和診斷等方面。作為高度集成化的系統(tǒng)與其它系統(tǒng)（ 如變速箱和冷卻系統(tǒng)） 相互作用， 先進的電子系統(tǒng)提供了不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速影響的更大的燃油噴射率、燃油正時控制和更高的噴射壓力， 同時還提高產(chǎn)品的性價比和環(huán)保性。電子智能發(fā)動機的核心單元是一個裝在發(fā)動機上的ECM， 這個是基于微處理器為的控制系統(tǒng)， 它的作用是利用自能發(fā)動機上的傳感器控制發(fā)動機的運行狀態(tài)及監(jiān)控發(fā)動機主要輸入輸出參數(shù)： 還用智能發(fā)動機轉(zhuǎn)速、凸輪軸位置、吸管壓力、油溫、油壓、致冷劑溫度等參數(shù)。因此， 智能控制系統(tǒng)監(jiān)控著發(fā)動機的主要工作特性并存儲了相關(guān)信息， 檢修時，通過一臺工業(yè)標準診斷儀，工作人員就可以查看發(fā)動機的歷史工作性能的， 進而對機器實施故障分析， 實現(xiàn)快速低成本的維修。根據(jù)ECM 電子控制模板就可以準確計算燃油噴射壓力、噴射速度和噴射時間， 然后通過液壓控制的電子系統(tǒng)控制噴射系統(tǒng)HEUI 進行動作。

3.液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計

該液壓控制系統(tǒng)是由變量泵、安全閥、壓差傳感器及其電器控制部分組成。用壓差傳感器來檢測負載壓力， 用泵、閥控制器發(fā)出控制指令， 按照負載的大小調(diào)節(jié)液壓泵的排量， 使泵輸出壓力比工作負載壓力高出一不大的恒定值， 這樣是保證液壓泵輸出功率與負載相適應(yīng)， 提高效率。

2. 1 振動系統(tǒng)的雙頻雙幅調(diào)節(jié)

液壓控制系統(tǒng)的振動泵是由兩個電磁閥控制的， 其中，每個電磁閥對應(yīng)控制一個高壓油流方向， 這兩個電閥循環(huán)交替通電、斷電， 就能可改變高壓油流的方向。通過控制定量馬達的正反轉(zhuǎn)使振動軸上大小偏心塊相分別實現(xiàn)疊加和疊減， 疊加時泵的液壓油的排量小， 即出現(xiàn)高幅低頻； 疊減時泵的液壓油排量大， 即出現(xiàn)低幅高頻。

2. 2 對協(xié)調(diào)行走馬達進行功率分配。

該壓路機的行走系統(tǒng)由一個行走泵、三個行走馬達組成， 通過負荷傳感系統(tǒng)和速度傳感器完成對行走馬達的功率分配。為了擺脫前輪打滑的現(xiàn)象， 就在前輪設(shè)置一個小排量馬達，這樣， 馬達的扭矩只能發(fā)揮最大排量時的一半； 后輪兩馬達設(shè)置大排量， 其要發(fā)揮最大排量輸出扭矩驅(qū)動壓路機。同理，為了擺脫后輪打滑的狀況，后輪馬達設(shè)置小排量， 前輪馬達設(shè)置為大排量。利用電子控制程序的柔性結(jié)合電液伺服技術(shù)，最終實現(xiàn)液壓泵效率的合理分配。

2. 3 液壓控制系統(tǒng)中位軟啟動功能

該壓路機具有一套光電信號傳感模塊， 發(fā)動的機啟動是靠行走手柄放在中位來實現(xiàn)的，。這套保護裝置是防止壓路機帶載啟動造成對電機的沖擊。

2. 4 壓路機的自動滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)

為滿足大型工程施工的實際需求（ 要求爬坡能力超過50%） ， 壓路機的自動滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)在無滑轉(zhuǎn)軸和剎車閘的作用下避免單輪快速滑轉(zhuǎn)， 并通過傳感器檢測振動輪和橡膠驅(qū)動輪之間的滑轉(zhuǎn)， 通過調(diào)整液壓驅(qū)動系統(tǒng)液壓流量使牽引性能達到最佳狀態(tài)， 防止振動滾輪和橡膠驅(qū)動滾輪同時滑轉(zhuǎn)， 避免機器停頓或下陷。

2. 5 液壓控制系統(tǒng)污染檢測和主動維護功能

利用液壓系統(tǒng)對傳感器測出的各種信號進行處理， 用成熟的模糊邏輯原理進行合理的推理與分析，在有多個因素導致故障的情況下， 采用思維模擬技術(shù)， 確定故障誘發(fā)的因素。因為故障的復雜多樣性， 利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理診斷信號。 為了設(shè)計和諧的人機對話界面， 在設(shè)計時采用大量圖像分析、液晶顯示識別系統(tǒng)來輔助。、

4.目前最迫切的工作

推廣與應(yīng)用機電一體化技術(shù)首先改變傳統(tǒng)的設(shè)計觀念，一味的強調(diào)低成本競爭會把企業(yè)帶人死胡同。當然機械產(chǎn)品元件越少其可靠性會越高，但是這種可以犧牲產(chǎn)品多功能換來產(chǎn)品靠性喪失的開發(fā)不值得借鑒。國外公司正是看到了故障的存在性，才借助機電液一體化技術(shù)來減少故障、迅速發(fā)現(xiàn)并解決故障，也正是因為電子元件質(zhì)優(yōu)價廉，才使這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用得到延伸與發(fā)展。

再者，要合理利用該技術(shù)則離不開同行的之間的合作、引進、吸收和開發(fā)。例如英格索蘭、卡特彼勒兩家公司合作，選用瑞土專業(yè)電子儀器公司開發(fā)的計算機軟件和控制系統(tǒng)，作為連續(xù)壓實控制的壓實數(shù)據(jù)系統(tǒng)（CDS）以及處理CCC的PC軟件程序。把這些壓路機制造公司沒有能力開發(fā)的技術(shù)要用有限的資金去引進，在學習、消化和吸收之與國內(nèi)其它公司聯(lián)合進行技術(shù)開發(fā)，利益共享。

小結(jié)

在科技高速發(fā)展和用戶需求日趨主題化、個性化和多樣化的時代背景下，產(chǎn)品技術(shù)含量的高低和功能的多樣性與企業(yè)的利潤和生存的聯(lián)系越來越密切。跨國公司為了適應(yīng)市場降低成本，實施制造本地化及采購全球化戰(zhàn)略，促使制造業(yè)競爭越來越激烈。本文正是通過對壓路機機電一體化設(shè)計的研究，來找到提高機械產(chǎn)品的智能化水平，占領(lǐng)市場，讓用戶滿意的有效途徑。

參考文獻

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關(guān)鍵詞: 機電一體化;設(shè)計方法;步驟

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是多個學科的交叉和綜合,涉及的學科和技術(shù)非常廣泛,其技術(shù)發(fā)展迅速,水平越來越高。由于機電一體化產(chǎn)品覆蓋面很廣,在系統(tǒng)的構(gòu)成上,有著不同的層次,但在系統(tǒng)設(shè)計方面有著相同的規(guī)律。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)論的觀點,運用現(xiàn)代設(shè)計的方法構(gòu)造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、賦予產(chǎn)品性能并進行產(chǎn)品設(shè)計的過程。

整個開發(fā)設(shè)計過程按步驟可劃分為四個階段:

1 設(shè)計籌劃階段

1)在籌劃階段中要對設(shè)計目標進行機理分析,對客戶的要求進行理論性抽象,以確定產(chǎn)品的性能、規(guī)格、參數(shù)。在這個階段,因為用戶需求往往是面向產(chǎn)品的使用目的,并不全是設(shè)計的技術(shù)參數(shù),所以需要對用戶的需求進行抽象,要在分析對象工作原理的基礎(chǔ)上,澄清用戶需求的目地、原因和具體內(nèi)容,經(jīng)過理論分析和邏輯推理,提煉出問題的本質(zhì)和解決問題的途徑,并用工程語言描述設(shè)計要求,最終形成產(chǎn)品的規(guī)格和參數(shù)。對于加工機械而言,它包括如下幾個方面:

① 運動參數(shù):表征機器工作部件的運動軌跡和行程、速度和加速度。

② 動力參數(shù):表征機器為完成加工動作應(yīng)輸出的力(或力矩)和功率。

③ 品質(zhì)參數(shù):表征機器工作的運動精度、動力精度、穩(wěn)定性、靈敏度和可靠性。

④ 環(huán)境參數(shù):表征機器工作的環(huán)境,如溫度、濕度、輸入電源。

⑤ 結(jié)構(gòu)參數(shù):表征機器空間幾何尺寸、結(jié)構(gòu)、外觀造型。

⑥ 界面參數(shù):表征機器的人機對話方式和功能。

2)在這個階段中要根據(jù)設(shè)計參數(shù)的需求,開展技術(shù)性分析,制定系統(tǒng)整體設(shè)計方案,劃分出構(gòu)成系統(tǒng)的各功能要素和功能模塊,然后對各類方案進行可行性研究對比,核定最佳總體設(shè)計方案、各個模塊設(shè)計的目標與相關(guān)人員的配備。系統(tǒng)設(shè)計方案文件的內(nèi)容包括:

① 系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標、原理圖及文字說明。

② 控制策略及方案。

③ 各功能模塊的性能要求,模塊實現(xiàn)的初步方案及輸出輸入邏輯關(guān)系的參數(shù)指標。

④ 方案比較和選擇的初步確定。

⑤ 為保證系統(tǒng)性能指標所采取的技術(shù)措施。

⑥ 抗干擾及可靠性設(shè)計策略。

⑦ 外觀造型方案及機械主體方案。

⑧ 經(jīng)費和進度計劃的安排。

2 理論設(shè)計階段

首先,根據(jù)系統(tǒng)的主功能要求和構(gòu)成系統(tǒng)的功能要素進行系統(tǒng)要素進行主功能分解,劃分出功能模塊,畫出機器工作時序圖和機器傳動原理簡圖;對于有過程控制要求的系統(tǒng)應(yīng)建立各要素的數(shù)學模型,確定控制算法;計算出各功能模塊之間接口的輸入、輸出參數(shù),確定接口設(shè)計的任務(wù)分配。應(yīng)當說明的是,系統(tǒng)設(shè)計過程中的接口設(shè)計是對接口輸入輸出參數(shù)或機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計,而功能模塊設(shè)計中的接口設(shè)計則是遵照系統(tǒng)設(shè)計制定的接口參數(shù)進行細部設(shè)計,實現(xiàn)接口的技術(shù)物理效應(yīng),兩者在設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計分工上是不同的。不同類型的接口,其設(shè)計要求有所不同。傳感器是機電一體化系統(tǒng)的感覺器官,它從待測對象那里獲得反映待測對象特征與狀態(tài)的信息,監(jiān)視監(jiān)測整個設(shè)備的工作過程,傳感器接口要求傳感器與被測對象機械量信號源應(yīng)有直接關(guān)系,保證標度轉(zhuǎn)換及數(shù)學建模快速、準確、可靠,傳感器與機械本體之間聯(lián)接簡潔、牢固,靈敏度高、動態(tài)性能好,抗機械諧波干擾性強,正確反映待測對象的被測參數(shù)。變送接口要滿足傳感器模塊的輸出信號與微機前向通道電氣參數(shù)的匹配及遠距離信號傳輸?shù)囊?接口信號的傳輸要精確,可靠性強,抗干擾能力強,噪音容限較低;傳感器的輸出阻抗要與接口的輸入阻抗相配合;接口輸出的電平要與微機的電平一致;為方便微機進行信號處理,接口輸入信號和輸出信號之間的關(guān)系須是線性關(guān)系。驅(qū)動接口要能滿足接口的輸入端與微機系統(tǒng)的后向通道在電平上保持一致,接口的輸出端與功率驅(qū)動模塊的輸入端之間電平匹配的同時,阻抗也要匹配。其次,為防止功率設(shè)備的強電回路反竄入微機系統(tǒng),接口必須采取有效的抵抗干擾措施。傳動接口是一個機械接口,要求它的聯(lián)接結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧,具有較高的傳動精度和定位精度,安裝、維修、調(diào)整簡單方便,傳動效率高,剛度好,相應(yīng)快。

其次,以功能模塊為單元,依據(jù)以上接口設(shè)計參數(shù)的要求對信號檢測與轉(zhuǎn)換、機械傳動與工作機構(gòu)、控制微機、功率驅(qū)動及執(zhí)行元件等進行各個功能模塊的選型、組配、設(shè)計。在此階段的設(shè)計工作量較大,既包括機械、電氣、電子、控制與計算機軟件等系統(tǒng)的設(shè)計,又包括總裝圖、零件圖的具體模塊選型、組配。一方面不僅要求在機械系統(tǒng)設(shè)計時選擇的機械系統(tǒng)參數(shù)要與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配,同時也要求在進行控制系統(tǒng)設(shè)計時,要根據(jù)機械系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)參數(shù)來選擇及確定相關(guān)電氣參數(shù),綜合應(yīng)用微電子技術(shù)與機械技術(shù),讓兩項技術(shù)互相結(jié)合、互相協(xié)調(diào)、互相補充,把機電一體化的優(yōu)越性充分體現(xiàn)出來。為提高工效,應(yīng)該盡量應(yīng)用各種cad、PRO/E等輔助工具;整個設(shè)計應(yīng)盡量采用通用的模塊和接口,以利于整體匹配,利于后期進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

最后,以技術(shù)文件的方式對完整的系統(tǒng)設(shè)計采取整體技術(shù)經(jīng)濟指標分析,設(shè)計目標考核與系統(tǒng)優(yōu)化,擇優(yōu)選擇出綜合性能指標最優(yōu)的方案。

其中,系統(tǒng)功能分解應(yīng)綜合運用機械技術(shù)和電子技術(shù)各自的優(yōu)勢,努力使系統(tǒng)構(gòu)成簡單化、模塊化。經(jīng)常用到的設(shè)計策略有如下幾種:

① 用電子裝置替代機械傳動,縮減機械傳動裝置,簡化機械結(jié)構(gòu),減小尺寸,減輕重量,增強系統(tǒng)運動精度和控制靈活性。

② 在選擇功能模塊時要選用標準模塊,通用模塊,防止重復設(shè)計低水平的功能模塊,采用可靠的高水平模塊,以利于減少設(shè)計與開發(fā)的周期。

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關(guān)鍵詞:汽車;檢測設(shè)備;機電一體化;設(shè)計

汽車檢測通常是對車輛的動力性、經(jīng)濟性以及安全性等各個方面進行檢測，通過對這些方面的檢測，確定汽車現(xiàn)象的技術(shù)狀況以及工作能力等。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的汽車檢測設(shè)備已經(jīng)不能夠滿足汽車在正常行駛狀態(tài)下的檢測要求，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新型的技術(shù)，實現(xiàn)了檢測設(shè)備的機電一體化，對于汽車故障診斷和車輛檢測中具有非常重要的作用。

一、汽車檢測設(shè)備

機電一體化設(shè)計的必要性分析汽車行駛中常用的檢測設(shè)備主要應(yīng)用于發(fā)動機性能檢測、故障診斷、整車檢測以及電氣試驗等方面，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的汽車檢測設(shè)備中，通常應(yīng)用的檢測設(shè)備只能夠檢測汽車的低速行駛狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)，例如，常見的機械式側(cè)滑試驗臺以及指針式側(cè)滑試驗臺，應(yīng)用這兩種設(shè)備對汽車的性能進行檢測時，必須要求汽車的行駛速度保持在4千米/小時，要求車速緩慢通過檢測平臺才能夠順利的完成檢測。側(cè)滑量的檢測結(jié)果往往是由機械轉(zhuǎn)動的指針他通過擺動的方式來顯示的。還有一種檢測設(shè)備是汽車制動試驗臺，采用這種設(shè)備對汽車的車輪動力進行檢測時，由于受到測力彈簧的限制，要求受檢汽車的車速控制在0．15千米/小時，甚至還低于0．15千米/小時，車輛制動的檢測結(jié)果由指針擺動顯示出來，車輛自身沒有制動功能。汽車在正常行駛條件下，速度保持在30—80千米/小時的范圍，甚至還會出現(xiàn)比上限高的數(shù)據(jù)，為了檢測汽車正常行駛狀態(tài)下的某些性能，傳統(tǒng)的汽車檢測設(shè)備是不能夠滿足要求的。

二、汽車檢測設(shè)備機電一體化設(shè)計及相關(guān)問題分析

(一)汽車檢測設(shè)備機電一體化的相關(guān)設(shè)計

在汽車檢測設(shè)備機電一體化設(shè)計中，為了減少機械傳動環(huán)節(jié)，應(yīng)該在傳統(tǒng)檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上強化設(shè)計方法，傳感器的選擇最好是反應(yīng)速度較快并且高精度的傳感器，設(shè)計方法采用電子計算機和機械裝置結(jié)合的方法，通過這種形式設(shè)計的汽車檢測設(shè)備，才能夠確保汽車高速行駛的安全性，同時還能為工況形式的真實性提供可能。

1、計算機控制下的汽車制動檢測儀設(shè)計制動裝置是汽車運行過程中經(jīng)常使用的裝置，汽車不同車輪制動力的變化往往是在較短的時間內(nèi)完成的。所以，在汽車制動檢測儀設(shè)計過程中，取消了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的測力彈簧、傳力杠桿等，然后采用電子計算機來處理檢測傳感器的信號。

2、計算機控制下的汽車側(cè)滑檢測儀設(shè)計在汽車行駛過程中，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為組成汽車整體的一個重要系統(tǒng)，具有極為重要的作用。高速行駛中的汽車車輪會發(fā)生較大的變化，同低速行駛中的汽車比較，高速行駛汽車的車輪側(cè)滑量以及車軸側(cè)滑量較大。對于高速行駛汽車的側(cè)滑儀進行設(shè)計時，可以取消傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的齒輪齒條傳動，同時取消連桿傳動，進而增強儀器的檢測速度。此外，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)當中的自整角發(fā)動電機無法滿足現(xiàn)代汽車行駛中發(fā)動電機運行要求，可以選擇反應(yīng)速度較快的高精度位移傳感器取代傳統(tǒng)的發(fā)動電機，為了保證傳感器的信號穩(wěn)定性，采用電子計算機來處理檢測傳感器的信號。

(二)汽車檢測設(shè)備機電一體化設(shè)計中需要注意的細節(jié)

1、檢測信號的截取問題在汽車側(cè)滑檢測儀和汽車制動檢測儀設(shè)計中，可以在檢測設(shè)備中直接截取側(cè)滑檢測板以及平臺機架之間的位移信號，也可以截取汽車制動反轉(zhuǎn)矩的力信號，以此降低檢測誤差。在設(shè)置傳感器安裝位置時，需要充分考慮到檢測誤差問題。在設(shè)置側(cè)滑檢測儀時，為了減小傳動誤差，避免通過齒輪制動的方式將側(cè)滑檢測板和平臺機架的位移量輸入普通傳感器中，可以選擇高精度的傳感器輸入。

2、零點示值的誤差問題分析在汽車檢測設(shè)備當中輸入檢測信號，檢測信號就會受到多種因素的影響，導致檢測設(shè)備標定時的零點示值出現(xiàn)誤差。主要的影響因素有機械裝置的制造公差、裝配精度誤差、傳感器輸出信號的波動允差等。對于這種誤差問題，需要從計算機設(shè)計和機械裝置兩個方面盡可能的去克服。一些設(shè)備生產(chǎn)廠家為了解決這一問題，往往會在檢測設(shè)備上設(shè)置標定按鍵，這種設(shè)置方法顯然是不合理的。標定時的工作狀態(tài)應(yīng)該同工作時的狀態(tài)保持一致，而不是在計算機處理程序上進行區(qū)別。

結(jié)束語:

篇5

關(guān)鍵詞:機電一體化 系統(tǒng) 目標 實現(xiàn)

中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(b)-0106-01

機電一體化起源于上世紀八十年代的日本,它融合了機械、自動控制、伺服傳動、電子、信息處理、傳感檢測、系統(tǒng)總體等多種技術(shù),并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。它不是上述技術(shù)的簡單疊加,而是在從系統(tǒng)理論出發(fā)根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標,對各組成部分及其間的信息處理,接口耦合,運動傳遞,物質(zhì)運動,能量變換進行研究,組成有機的系統(tǒng),集成各種技術(shù),并在系統(tǒng)軟件程序和微電子的有序控制信號的作用下,使物質(zhì)和能量形成有規(guī)律運動的軌跡,在多功能性、高精度、高安全性、高可靠性、低能耗等諸多方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能融合成最優(yōu)效果的系統(tǒng)工程技術(shù)。

1 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的目標

機電一體化系統(tǒng)的總體目標就是中和利用機械、電子、信息、控制等各種相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢,使系統(tǒng)的效果最優(yōu)化,從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟和社會效益。具體可以分為以下幾條。

1.1 提高系統(tǒng)的精度

機電一體化系統(tǒng)采用了大量的電子裝置來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械傳動裝置,消除了原來的機械損耗、彈性形變所引起的誤差,簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),采用電子裝置實現(xiàn)自動檢測和控制,從而縮小了動態(tài)誤差,使工作精度得到大幅度的提升。

1.2 增強系統(tǒng)的功能

由于采用了多種新型的技術(shù),從而使傳統(tǒng)的機械裝置擁有了電氣產(chǎn)品的功能,比如系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展,在自動控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學和動力學等新思想、新方法,模擬人類的功能,使它具有自動判斷、邏輯推理、自主決策等能力,以求獲得更高的控制性能。使原來的機械裝置,擁有了人工智能的功能。

1.3 提高系統(tǒng)的安全行和可靠性

機電一體化系統(tǒng)由于采用了多種新型的技術(shù),從而使系統(tǒng)具有自動檢測的功能,當運行的設(shè)備中出現(xiàn)潛藏的故障時,系統(tǒng)可以實時進行在線檢測和修復,從而提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1.4 降低能耗、節(jié)約能源

機電一體化系統(tǒng)采用了一些低能耗的電子裝置,有些裝置的材料是可以重復利用的,這些綠色材料在使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后還能回收利用。這些低能耗的裝置在使用的過程中節(jié)約了能源,符合現(xiàn)在建設(shè)資源節(jié)約型社會的要求。

1.5 提高效率、降低成本

由于使用了機電一體化系統(tǒng),在產(chǎn)品的研發(fā)過程中,縮短了準備時間,減少了產(chǎn)品的開發(fā)時間,使不合格產(chǎn)品的數(shù)量大大減少,提高了生產(chǎn)效率,降低了成本。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,機電一體化系統(tǒng)可以使用計算機、數(shù)控機床等輔助設(shè)備,把人們從一些復雜、危險的勞動環(huán)境中解放出來,同時生產(chǎn)過程又可以實現(xiàn)過程控制,提高了生產(chǎn)效率。

1.6 簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的產(chǎn)品大都采用笨重的電氣結(jié)構(gòu)和機械變速裝置,這不但阻礙了生產(chǎn)的效率,而且也增加了系統(tǒng)的體積和重量,在使用和維護的過程中帶來了諸多的不便。現(xiàn)在采用微電子和集成電路構(gòu)成的系統(tǒng),不但大幅提高了生產(chǎn)的效率,還減小了系統(tǒng)的體積,簡化了結(jié)構(gòu),減輕了重量。

1.7 降低了產(chǎn)品的價格

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展,新型的電力電子器件層出不窮,新的生產(chǎn)工藝不斷出現(xiàn),而且電子器件的價格也在不斷地下降,電子器件日益平民化,極大地擴展了使用的范圍。而且功能越來越完善,維護越來越方便,使用壽命在不斷地延長。所有這些因素相加導致產(chǎn)品的價格在不斷地下降,從而反過來擴大其應(yīng)用范圍。

1.8 增加特殊的應(yīng)用功能

隨著用戶對產(chǎn)品要求的多樣性,系統(tǒng)可以通過軟件編程或者是數(shù)控加工中心等來實現(xiàn)客戶的產(chǎn)品的特殊要求,生產(chǎn)出個性化的產(chǎn)品,使其滿足用戶的要求及不同現(xiàn)場的需求。系統(tǒng)對這些功能的實現(xiàn),形成了控制系統(tǒng)的智能化的發(fā)展趨勢。

2 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的實現(xiàn)方法

2.1 機電互補法

機電互補法也就是我們常說的取代法,這種方法的特點是:為了逆補傳統(tǒng)機械裝置或者子系統(tǒng)的不足,而采用新型的電子元件來代替機械裝置。該方法就是改造舊產(chǎn)品、開發(fā)新產(chǎn)品或?qū)υ到y(tǒng)進行技術(shù)改造常用的方法,也是改造傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的常用方法。比如用電氣調(diào)速系統(tǒng)取代機械式變速結(jié)構(gòu)等。

2.2 融合法

融合法就是將具有一定功能的部件或者子系統(tǒng)按照他們的功能有機的融合在一起,構(gòu)成一些具有更高性能的系統(tǒng)。比如激光打印機的激光掃描鏡,它就是電機的轉(zhuǎn)子軸,這是執(zhí)行元件和執(zhí)行機構(gòu)融合的一個具體實例。機電一體化系統(tǒng)強調(diào)技術(shù)的融合和學科的交叉作用,各單元相互輔助、相互促進、相互提高,使整體的功能遠大于各單元的簡單相加。

2.3 組合法

組合法就是將融合法所形成的標準功能部件或者子系統(tǒng),按照功能分類,采用搭積木的方式組合成各種機電一體化系統(tǒng)。機電一體化產(chǎn)品的種類繁多,生產(chǎn)廠家眾多,他們的產(chǎn)品也就五花八門,導致使用時不能通用,無形中浪費了大量的資源,因此,研制和開發(fā)具有標準機械接口、電氣接口、通信接口、控制接口的機電一體化系統(tǒng)單元子系統(tǒng)就顯得尤為重要。比如研制集減速、智能調(diào)速、電機控制于一身的動力單元模塊,具有遙感、圖像處理、路徑識別等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置。利用這些標準單元模塊就可以迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品,同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這樣可以節(jié)約生產(chǎn)的成本,也便于后期的維修和護理。

3 結(jié)語

綜上所述,機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是一項非常復雜的工程,不是單一部門能夠獨自完成的,它需要眾多行業(yè)合作才能實現(xiàn)。在設(shè)計系統(tǒng)時,應(yīng)根據(jù)機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點來確定電氣參數(shù),綜合運用多學科知識,充分體現(xiàn)機電一體化的優(yōu)越性。

參考文獻

[1] 武藤一夫.機電一體化[M].北京:科學出版社,2007.