机电一体化技术的应用与发展前景05293

1、盐城生物工程高等职业技术学校机化电一体题目：机电一体化技术的应用与发展前姓名：朱成龙指导老师：李辉2013 年06月07日摘要：机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电 子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然 趋势。文章简述了机电一体化技术的基本结构组成和主要 应用领域,并指出其发展趋势。关键词：机械工业。机电一体化。数控。模块化现代科学技术的发展极大地推动了不同学科的交叉与渗透 引起了工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域 , 由于微电子技术和计算机技术的迅速发 展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化, 使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理 体系发生

2、了巨大变化 , 使工业生产由“机械电气化”迈入 了“机电一体化”为特征的发展阶段。、机电一体化的核心技术 机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本 体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此 为加速推进机电一体化的发展 , 必须从以下 几方面着手。（一）机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面 考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主 , 为了减轻 质量除了在结构上加以改进 , 还应考虑利用非金属复合材 料。只有机械本体减轻了重量 , 才有可能实现驱动系统的 小型化 , 进而在控制方面改善快速响应特性 , 减少能量消耗 提高效率。（二）传感技术 传感器

3、的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面 , 提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰 , 目前 有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说 , 目前主要发展非接触型检测技术。（三）信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（ 特别是微型计算机 ） 的普及应用紧密相连。为进一步发展机电 一体化 ,必须提高信息处理设备的可靠性 ,包括模 /数转换 设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性 , 进而提高 处理速度 , 并解决抗干扰及标准化问题。（四）驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用 , 但在快速响应和效率等 方面还存在一些问题。目前 , 正在积极发展内部装有编

4、码 器的电机以及控制专用组件 -传感器 -电机三位一体的伺服 驱动单元。（五）接口技术为了与计算机进行通信 , 必须使数据传递的格式标准化、 规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维 修, 而且可以简化设计。目前 , 技术人员正致力于开发低成 本、高速串行的接口 , 来解决信号电缆非接触化、光导纤 维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。（六）软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成 本, 提高生产维修的效率 ,要逐步推行软件标准化 ,包括程 序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推 行软件工程等。一、机电一体化的核心技术1. 机械技术：是机电一体化的基础，

5、机械技术的着眼点在 于如何与机电一体化技术相适应，利用其高、新技术来更 新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重 量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。2. 计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断 与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均 属于计算机信息处理技术。3. 系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全 局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功 能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系 统各部分有机连接的保证。4. 自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行 系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括 如高

6、精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校 正、补偿、再现、检索等。5. 传感检测技术：是系统的感受器官，是实现自动控制、 自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就 越高。6. 伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传 动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与 部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影 二、机电一体化技术的主要应用领域（一）数控机床数控机床及相应的数控技术经过 40年的发展 , 在结构、功 能、操作和控制精度上都有迅速提高 , 具体表现在 :1、总线式、模块化、紧凑型的结构 , 即采用多 c pu 、多主 总线的体系结构。2、开放性设计

7、, 即硬件体系结构和功能模块具有层次性、 兼容性、符合接口标准 , 能最大限度地提高用户的使用效、人益。3、w o p 技术和智能化。系统能提供面向车间的编程技术 和实现二、三维加工过程的动态仿真 , 并引入在线诊断、 模糊控制等智能机制。4、大容量存储器的应用和软件的模块化设计 , 不仅丰富了 数控功能 , 同时也加强了 c n c 系统的控制功能。5、能实现多过程、多通道控制 , 即具有一台机床同时完成 多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力 , 并将刀 具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中 去。6、系统的多级网络功能 , 加强了系统组合及构成复杂加工 系统的能力。7、以单

8、板、单片机作为控制机 , 加上专用芯片及模板组成 结构紧凑的数控装置。（二）计算机集成制造系统 （cims）c im s 的实现不是现有各 分散系统的简单组合 , 而是全局动态最优综合。它打破原 有部门之间的界线 , 以制造为基干来控制“物流”和“信 息流” , 实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实 验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使 各种生产要素之间的配置得到更好的优化 , 各种生产要素 的潜力可以得到更大的发挥。（三）柔性制造系统 （fms） 柔性制造系统是计算机化的制造 系统 , 主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬 运小车和自动化仓库等组成。它可以随机地、

9、实时地、按 量地按照装配部门的要求 , 生产其能力范围内的任何工 件 , 特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零 件的批量生产。（四）工业机器人第 1代机器人亦称示教再现机器人 , 它们只能根据示教进行 重复运动 , 对工作环境和作业对象的变化缺乏适应性和灵 活性。第 2代机器人带有各种先进的传感元件 , 能获取作业 环境和操作对象的简单信息 , 通过计算机处理、分析 , 做出 一定的判断 , 对动作进行反馈控制 , 表现出低级智能 , 已开 始走向实用化。第 3代机器人即智能机器人 , 具有多种感知 功能, 可进行复杂的逻辑思维、判断和决策 , 在作业环境中 独立行动 , 与第 5代

10、计算机关系密切。三、机电一体化技术的发展前景 纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向 机电一体化将朝着以下几个方向发展。（一）智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一 , 也是 21世纪机电一体化的发展方向。近几年 , 处理器速度 的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化 为嵌入智能控制算法创造了条件 , 有力地推动着机电一体 化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟 人类智能 , 具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决 策能力 , 从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。（二）系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放 式和模式化

11、的总线结构。系统可以灵活组态, 进行任意的剪裁和组合 , 同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理 表现特征之二是通信功能大大加强 ,一般除 r s232 等常用 通信方式外 , 实现远程及多系统通信联网需要的局部网络 正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关 系, 如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显 得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良 的构造研究某种新型机体 , 使其向着生物系统化方向发 展。（三）微型化 微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术 和软件技术 , 是机电一体化的一个新的发展方向。国外称 微电子机械系统的几何尺寸一般不超过 1cm

12、3, 并正向微M纳M级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积 小、耗能小、运动灵活等特点 , 可进入一般机械无法进入 的空间并易于进行精细操作 , 故在生物医学、航空航天、 信息技术、工农业乃至国防等领域 , 都有广阔的应用前 景。目前 ,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术 , 在实验 室中已制造出亚微 M级的机械元件。（四）模块化模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势 , 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、信 息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事, 它需要制订一系列标准 , 以便各部件、单元的匹配和接口。

13、 机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品 同时也可以不断扩大生产规模。（五）网络化网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响, 使其朝着 网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多 , 面向网络 的方式也不同。由于网络的普及 , 基于网络的各种远程控 制和监视技术方兴未艾 , 而远程控制的终端设备本身就是 机电一体化产品。（六）绿色化 工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减 少 , 生态环境受到严重污染 , 于是绿色产品应运而生。绿色 化是时代的趋势 , 其目标是使产品从设计、制造、包装、 运输、使用到报废处理的整个生命周期中 , 对生态环境无 危害或危害极小 , 资源利用

14、率极高。机电一体化产品的绿 色化主要是指使用时不污染生态环境 , 报废时能回收利 用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。综上所述 ,机电一体化是众多科学技术发展的结晶 , 是社会 生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生 战略性的变革 , 使传统的机械设计方法和设计概念发生着 革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品, 不仅是改造传统机械设备的要求 , 而且是推动机械产品更新 换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。 二、机电一体化的发展进程1. 数控机床问世：自从 1952年美国第 1台数控铣床问世至 今已 50个年头。我国数控机床制造业在 80年代曾有过高速 发展

15、阶段，尤其是在 1999年后，国家向国防工业及关键民 用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派 繁荣。2. 微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于 1965 年，经过 30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装 业共同发展的产业结构。3. 可编程序控制器(PLC)的应用于工业：上世纪 60年代 后期，美国汽车制造业开发一种 ModularDigitalController( MODICO)取代继电控制盘。MODICO是世界上第一种投入商业生产的PLC.7 0年代是PLC崛起，并首先在汽车工业获得大量应用。80年代是它走向成熟，全面采用微电子及微处理器技术。90年代又开始了 PL

16、C的第三个发展时期。90年代后期进入了第四阶 段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、 高速串口；采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实 上的标准；从而使 PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台 的系统，正随着计算技术、通信技术和编程技术的发展， 趋向于建立同一硬件平台，运用同一个操作系统、同一个 编程系统，执行不同的 DCS和PLC功能。这就是真正意义 上的 EIC 三电一体化。4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现：以激 光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技 术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细

17、加工 和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术 自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对 于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。三、机电一体化向智能化迈进20世纪 90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技 术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术 等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭 露头角，出现了光机电一体化和微机电一体化等新支；另 一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方 法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研 究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术 等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的 广

18、阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电 一体化的主要发展方向有：1. 智能化：是 21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展 方向，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、生理学和混沌动力学等 新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻 辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。2. 网络化： 20世纪 90年代，计算机技术等的突出成就是网 络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独 到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产 品无疑将朝着网络化方向发展。3. 微型化：兴起于 20世纪 80年代末，指的是机电一体化向 微

19、型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械 系统（MEM），泛指几何尺寸不超过 1立方厘M的机电一 体化产品，并向微 M纳M级发展。微机电一体化产品体 积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方 面具有不可比拟的优势。4. 绿色化：机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不 污染生态环境，报废后能回收利用。绿色产品在其设计、 制造、使用和销毁的生命过程中，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 途。5. 系统化：其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用 开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进

20、行任 意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管 理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格 化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与 人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情 感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层 境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制 各种机电一体化产品。关键词】：技术现状 工作原理 运行维护一、电动机技术发展及现状电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发 展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的 不断提高。从 19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作 为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电

21、机的 基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行 性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且 随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机 的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具 有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，已成为电机学 科的一个独立分支。它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很 多。电机常用的分类方法主要有两种：一种是按功能用途 分，可分为发电机、电动机，、压器和控制电机四大类。 电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各 种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机 械，也是最主要的用电设备，各种电动机消耗的电能占全 国总发电量

22、的 60%70%。另一种分类方法是按照电机的结构 或转速分类 , 可分为变压器和旋转电机 . 根据电源电流的不 同旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类 . 交流电机又 分为同步电机和异步电机 .在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过 程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转， 可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有 控制简单、调节性能好、耗损小、经济，能实现远距离控 制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用 电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力 拖动系统和交流电力拖动系统两大类。纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并 存于各个

23、生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是 唯一的一种电力拖动方式， 19世纪末期，由于研制出了经 济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了 广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加 工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制 动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方 面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电 力拖动在技术上难以实现这些要求，所以 20世纪以来，在 可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几 乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要虽然直 流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具 有电刷与换向器（又称整流子），

24、使得他的故障率较高， 电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及 尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量 的发展也受到了限制。所以，在 20世纪 60年代以后，随着 电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流 调速系统得以实现。尤其是 70年代以来，大规模集成电路 和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创 造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全 可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具

25、有调速性能优良，维修费用低等优点，因此它今后将广泛 应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力 拖动而成为电力拖动的主流。经历了 100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成 熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效 使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电 子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转 换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。一批 巨无霸 电机、一批 光怪陆奇 电机将同时展现在世人眼前。二、电动机工作原理 目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：1、三相异步电动机。 2、单相交流电动机。第一种多用

26、在工业 上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机 为例介绍其基本工作原理。 （公文有约）由旋转磁场理论分析可知，如果定子对称三相绕组被 施以对称的三相电压，就有对称的三相电流流过，并且会 在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个磁场的转速 n1 称为同步转速，它与电网的频率 f1 及电机的磁极对数 p 的 关系为：n1=60 f1/p 转向与三相绕组的排列以及三相电流的相序有关，图 中U V、W相以顺时针方向排列，当定子绕组中通人U、V、W相序的三相电流时，定子旋转磁场为顺时针转向。由 于转子是静止的，转子与旋转磁场之间有相对运动，转子 导体因切割定子磁场而产生感应电动势，因转子绕组自

27、身 闭合，转子绕组内便有电流流通。转子有功电流与转子感 应电动势同相位，其方向可由 右手发电机定则 确定。载 有有功分量电流的转子绕组在定子旋转磁场作用下，将产 生电磁力F，其方向由左手电动机定则确定。电磁力对转 轴形成一个电磁转距，其作用方向与旋转磁场方向一致， 拖着转子顺着旋转磁场的旋转方向旋转，将输入的电能变 成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载，则机械 负载随着电动机的旋转而旋转，电动机对机械负载做了功 综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理 是：（1） 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋 转磁场。2） 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流；3） 转子载流导体在磁场

28、中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机转子转动。 三：电动机的运行维护（一）电动机启动前的准备 为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好 下述准备：（ 1） 检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电 压过高或过低，都不宜启动。（ 2） 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是 否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。（ 3） 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无 熔断或损伤。（ 4） 电动机接线板上接头有无松动或氧化。（ 5） 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是 否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。（ 6） 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动 是否灵活

29、。（ 7） 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线 有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。（ 8） 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、 油垢等。（ 9） 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。10） 对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观察滑环的火花是否发生异 常现象。滑环上碳刷是否要更换。 （此文 来源公文有 约）（二）启动时应注意的问题（ 1） 接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电 源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否 则将会烧毁电动机和发生危险。（ 2） 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机 械的工作情况，以及线路上的电流表和电压

30、表的指示，若 有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启 动。（ 3） 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动 机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位 置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造 成设备和人身事故。（ 4） 同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由 大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太 大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或 使开关设备跳闸。（ 5） 启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切 断电源，将三相电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。（三）电动机运行中的监视 电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和

31、感觉 器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或避免故 障的发生。1 监视电动机的温度 电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不 应超出允许的限度。如果电动机负载过大，使用环境温度 过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允 许限度，导致绕组过热烧毁，因此电动机温度的高低是反 映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动 机是否过热，可以用以下方法：（ 1） 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的 感觉，说明电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回 来，说明电动机已经过热。（ 2） 在电动机外壳上滴 23滴水，如果只冒热气没有 声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽

32、化同时伴 有 咝咝 声，说明电动机已经过热。（ 3） 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计 测量。发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排 除故障后再行使用。2 监视电动机的电流一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流 进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。 应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但 也经常用钳形表测量。3 监视电动机的电压电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对 其三相电源、压进行监视。电动机的电源电压过高、过低 或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良 后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故 障后再使用。

33、4 注意电动机的振动、响声和气味电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响 声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查 修理。5 注意传动装置的检查电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松 动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停 车上紧或进行调整。6 注意轴承的工作情况电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声 音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。7 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火 花电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火 花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放 电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以

34、纠正。（四）电动机的定期检查和保养 为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使 用，运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保 养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要 检查和保养工程如下：（ 1） 及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使 用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。（ 2） 经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。（ 3） 定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较 潮湿更应经常测量。（ 4） 定期用煤油清洗轴承并更换新油（一般半年更 换一次），换油时不应上满，一般占油腔的 1/21/3 ，否 则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有清洗 干净的杂质，从另一面挤出来。（

35、 5） 定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等6） 绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的干燥是非常重要 的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的 存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障 即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相 碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及 人身安全。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻， 还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。（ 7） 除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运 行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电动机进行一 次彻底、全面的检查、维护，增补电动机

36、缺少、磨损的元 件，彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况， 清洗轴承并检查其磨损情况。二、机电一体化的发展进程1. 数控机床问世：自从 1952年美国第 1台数控铣床问世至今 已 50个年头。我国数控机床制造业在 80年代曾有过高速发 展阶段，尤其是在 1999年后，国家向国防工业及关键民用 工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁 荣。2. 微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于1965年，经过 30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。3. 可编程序控制器（PLC）的应用于工业：上世纪 60年代后 期，美国汽车制造业开发一种 Modular D

37、igitalController（MODICON取代继电控制盘。 MODICO是世界上第一种投 入商业生产的PLC.70年代是PLC崛起，并首先在汽车工业 获得大量应用。 80年代是它走向成熟，全面采用微电子及 微处理器技术。90年代又开始了 PLC的第三个发展时期。 90年代后期进入了第四阶段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放 的通信接口，如以太网、高速串口；采用各种相关的国际 工业标准和一系列的事实上的标准；从而使PLC和DCS这些原来处于不同硬件平台的系统，正随着计算技术、通信 技术和编程技术的发展，趋向于建立同一硬件平台，运用 同一个操作系统

38、、同一个编程系统，执行不同的DCS和PLC功能。这就是真正意义上的 EIC 三电一体化。4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术的出现：以激 光技术为首的光电子技术是未来信息技术发展的关键技 术，它集中了固体物理、波导光学、材料科学、微细加工 和半导体科学技术的科研成就，成为电子技术与光子技术 自然结合与扩展、具有强烈应用背景的新兴交叉学科，对 于国家经济、科技和国防都具有重要的战略意义。三、机电一体化向智能化迈进20世纪 90年代后期，各主要发达国家开始了机电一体化技 术向智能化方向迈进的新阶段。一方面，光学、通信技术 等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭 露头角，出现了光机

39、电一体化和微机电一体化等新支；另 一方面，对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方 法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研 究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术 等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的 广阔天地，也为产业化发展提供了坚实的基础。未来机电 一体化的主要发展方向有：1. 智能化：是 21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展 方向，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、生理学和混沌动力学等 新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻 辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。2. 网络化： 20世

40、纪 90年代，计算机技术等的突出成就是网 络技术。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独 到，质量可靠，很快就会畅销全球。因此，机电一体化产 品无疑将朝着网络化方向发展。3. 微型化：兴起于 20世纪 80年代末，指的是机电一体化向 微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械 系统（MEM），泛指几何尺寸不超过 1立方厘M的机电一体 化产品，并向微 M纳M级发展。微机电一体化产品体积 小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面 具有不可比拟的优势。4. 绿色化：机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不 污染生态环境，报废后能回收利用。绿色产品在其设计、 制造、使用和销毁的生

41、命过程中，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 途。5. 系统化：其表现特征之一就是系统体系结构进一步采用 开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任 意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管 理。表现特征之二是通信功能的大大加强，特别是“人格 化”发展引人注目，即未来的机电一体化更加注重产品与 人的关系。一是如何赋予机电一体化产品人的智能、情 感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层 境界就是人机一体化。另一层含义是模仿生物机理，研制 各种现代科学技术的不断发展，极大地推动了不

42、同学科的交叉 与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机 械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结 构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了 巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一 体化”为特征的发展阶段。一、机电一体化概要机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功 能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计 及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学 科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但 其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点

43、出发， 综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机 技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技 术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系 统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单 元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现 特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由 此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电 一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方 面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合 的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其它 新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气 所形成的机械

44、电气化在概念上的根本区别。机械工程技术 有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能 依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其 中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还 能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动 显示记录、自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一 体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头 脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化 在功能上的本质区别。二、机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为 3个阶段。 20世纪 60年代以 前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人 们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果

45、来完善机械产品 的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械 产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后 转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制 和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的 发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不 可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。20世纪 7080年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一 时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电 一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电 路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了 充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics

46、 -词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪 80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品 得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品 给以很大的关注和支持。20世纪 90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向 迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面， 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在 机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一 体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计、 分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进 行了深入研究。同时，由于人工智能技术、神经网络技术 及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术

47、开 辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一 步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。我国是从 20世纪 80年代初才开始在这方面研究和应用。国 务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和 2010年发展纲要时充分考 虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向 . 三、机电一体 化的发展趋势 机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息 等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技 术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如 下：3.1 智能化 智能化是 21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方 向。人工智能在机电一体化建设者的

48、研究日益得到重视， 机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的 “智能化”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、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类 智能，使它具有判断推理、逻辑思维、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 与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但 是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级 智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。3.2 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

49、力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项 十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调 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，以及各种能完成典型操作的机 械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时 也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部 件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国 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。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可 以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对 生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程3.3 网络化20世纪 90

50、 年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网 络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、 军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种 网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球 化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到， 质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网 络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终 端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术 是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络 (home net) 将 各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系 统 (computer integrated appliance sys

51、tem, CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机 电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。3.4 微型化微型化兴起于 20世纪 80年代末，指的是机电一体化向微型 机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS，泛指几何尺寸不超过 1cm3勺机电一体化产品， 并向微M纳M级发展。微机电一体化产品体积小、耗能 少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可 比拟勺优势。微机电一体化发展勺瓶颈在于微机械技术， 微机电一体化产品勺加工采用精细加工技术，即超精密技 术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。3.5 绿色化 工业勺发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质

52、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，绿色化是时代勺趋势。绿 色产品在其设计、制造、使用和销毁勺生命过程中，符合 特定勺环境保护和人类健康勺要求，对生态环境无害或危 害极少，资源利用率极高。设计绿色勺机电一体化产品， 具有远大勺发展前途。机电一体化产品勺绿色化主要是 指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。3.6 系统化 系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放 式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪 裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的

53、大大加强，一般除RS232外，还有RS485 DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人 的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电 一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产 品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用 机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物 机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体 化产品都是受动物的启发研制出来的。四、典型的机电一体化产品机电一体化产品分系统 （整机）和基础元、部件两大类。典 型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化 产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/ CAM系统等。典型的机电一体化

54、元、部件有：电力电子器件及装 置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、 专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品 的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。五、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改 造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品 质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动 化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。（一）我国“机电一体化”工作面临的形势1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难 度2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占 有率的呼声高，有压力。3.

55、我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗 能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。 在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的 企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结 构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。 这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的 “故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不 出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早 就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发 和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、 性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要 和用户反映时产品结构和生产过程做必

56、要的调整、改革， 而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产 的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液， 带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出 来，实现文明生产。另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数 量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大， 因此亟需发展。（ 二 ） 我国“机电一体化”工作的任务我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话 是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话 是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新 换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产

57、业 结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液 和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调 整大门的钥匙。六、我国发展“机电一体化”的对策（一） 加强统筹安排，协调发展计划目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很 多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受 各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主 管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排 不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和 战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深 入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机 电一体化”研究、开发、

58、生产计划和规划，避免开发上重 复，生产上撞车 !（二）强化行业管理，发挥“协会”作用 目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方 法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必 要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国 家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化 行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建 设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机 构理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书 处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组 织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布 局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点 和有关工程的发标、招标工作（三）优化发展环境、增大支持力度优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业 内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快