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關鍵詞:機電一體化;機械系統(tǒng);工作經(jīng)驗;研究資料
機電一體化機械系統(tǒng)通過運用計算機技術，由計算機系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)及控制，從而完成運動、能量流和機械力等各項動力學相關的任務，同時其各個機電部件相互聯(lián)系、相互配合和相互協(xié)調(diào)，組成完整的系統(tǒng)結構。基于該系統(tǒng)結構的程序性和任務性，在機電一體化機械系統(tǒng)的設計與研究上應該站在“系統(tǒng)”的相關角度，以便進行有效科學的安排設計。
1機電一體化機械系統(tǒng)的設計要求
1．1保證較高的精確性
機電相關產(chǎn)品的精確程度直接關系著系統(tǒng)整體的質(zhì)量和效益，機電一體化機械的技術性能、工藝水平及功能都要求選擇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，也就是說，機電一體化產(chǎn)品的首要標準和要求便是高精確度。
1．2反應性能要強
機電系統(tǒng)具有良好的反應性能，即在系統(tǒng)接受某一指令后，能夠較短時間內(nèi)對該指令進行任務的執(zhí)行，從而保證系統(tǒng)能夠更加精確地完成任務。另外根據(jù)系統(tǒng)的運行狀況，做好準確、及時獲得相應指令的控制，能夠增加任務完成和執(zhí)行的準確性。
1．3具有較強的穩(wěn)定性
在機電一體化機械設計中，為了保證更好的系統(tǒng)精確度和反應性能，往往會在無間隙、低摩擦、高剛度和高諧振頻率等方面對系統(tǒng)提出較高的要求。另一方面，還要求機電一體化機械系統(tǒng)有壽命長、體積小、重量輕和可靠性高等優(yōu)點。
2機電一體化機械系統(tǒng)的構成
機電一體化機械系統(tǒng)通常是由傳動機構、導向機構和執(zhí)行機構三部分構成。
2．1傳動機構
機電一體化機械系統(tǒng)中的傳動機構，不僅僅是轉速和轉矩的轉換器，耗時伺服系統(tǒng)中的重要組成部分，因此，在機電一體化機械系統(tǒng)設計要求中，傳動機構首先要具有較高的精確度，同時必須滿足重量輕、噪音低、體積小、運轉速度高和可靠性高等方面的要求和特點，結合機電一體化機械系統(tǒng)中對伺服控制的要求和標準進行傳動機構的設計研究，以便更好地提升系統(tǒng)機械結構中的伺服性能。
2．2導向機構
導向機構在機電一體化機械系統(tǒng)中主要起到的是導向作用和支撐作用，一般包括導軌和軸承等。導向機構的正常作用的發(fā)揮可以有效保證機電一體化機械系統(tǒng)中的組成部分和各個裝置能夠安全、準確完成指定的任務運動。
2．3執(zhí)行機構
執(zhí)行機構，是指在機電一體化機械系統(tǒng)中直接完成任務指令的操作裝置和部分，一般情況下，執(zhí)行機構所具備的高靈敏度和精確度以及高重復性能和可靠性，可以保證其根據(jù)不同的任務指令和相關要求，在動力源的推動下完成預先設定的各種操作任務。在目前經(jīng)濟快速發(fā)展的社會，計算機的應用能通過其強大有效的功能，使傳統(tǒng)機電的動力發(fā)動機轉換成為可變速、動力和執(zhí)行的多功能發(fā)動機，從而使得執(zhí)行機構和傳動機構得到進一步的簡化。
3機電一體化機械系統(tǒng)的設計思想
3．1動態(tài)設計思想
在機電一體化機械系統(tǒng)的設計中，通過靜態(tài)設計的有效協(xié)助，為了更好的研究整個機械系統(tǒng)結構的頻率特點和性質(zhì)，完成各個系統(tǒng)環(huán)節(jié)數(shù)字模型的建立，推動促進機電一體化機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，必須充分有效地通過自控方法進行頻率特性的計算，這便是動態(tài)設計。機械系統(tǒng)的頻率特性，在一定程度上不但能夠反映出整個系統(tǒng)在不同信號頻率下的相應反應，還決定了系統(tǒng)的工作最大頻率、抗干擾性和穩(wěn)定性。
3．2靜態(tài)設計思想
靜態(tài)設計是指按照機電一體化各個機械系統(tǒng)的功能要求，通過相關的研究和經(jīng)驗初步、大體上制定出機械系統(tǒng)設計的步驟及方案。方案中主要涉及整個系統(tǒng)部件之間的控制、連接以及部件的種類和對能源的需求等。基本方案設計完成后，應以技術手段為基礎，設計出系統(tǒng)中各部件的運動關系、參數(shù)及結構，確定部件及相應零件的材料、精確度和結構方式，并對執(zhí)行元件發(fā)電功率、參數(shù)和過載能力進行驗算，對其他相關的元件和部件進行配置系統(tǒng)的選擇等等。
4機電一體化機械系統(tǒng)的性能分析
想要使機電一體化機械系統(tǒng)良好的伺服性能得到保證，不但需要從機械系統(tǒng)的靜態(tài)特征方面得到更好的滿足，同時還要充分的運用理論研究和自動化的控制方法對整個系統(tǒng)體系進行動態(tài)設計和分析。另外，機械系統(tǒng)的動態(tài)設計應該以系統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字模型為基礎，根據(jù)自動化控制的要求和方法研究分析系統(tǒng)的整個頻率特性，并通過調(diào)整相應的頻率，改善系統(tǒng)整體的伺服性能。
4．1數(shù)字模型的建立
機電一體化機械系統(tǒng)數(shù)字模型的建立和電氣系統(tǒng)的數(shù)字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通過折算將比較負責的結構裝置簡單化，轉為等效的數(shù)學函數(shù)關系，并用數(shù)學中的線性微分方程表達式將其表達出來。機電一體化機械系統(tǒng)的數(shù)字模型分析通常情況下都是輸入與輸出的聯(lián)系。比如，把比較復雜的系統(tǒng)機械參數(shù)，彈性模量、阻尼和系統(tǒng)慣量等統(tǒng)一進行處理，并對各個機械參數(shù)進行數(shù)學方式的分析，從而得出它們對整個機械系統(tǒng)的影響。在數(shù)字模型的建立之前，需要先對機械系統(tǒng)中的不同物理量進行折算，使它們直接轉化到某個元件上，從而把多變、復雜的多軸傳動變?yōu)閱屋S傳動，在此過程中，必須嚴格按照總機械系統(tǒng)性能不變的原則。這樣，以單軸為基礎的輸入量和輸出量的關系，就能夠建立相關的數(shù)學表達式，從中反應出機械的相應性能，從而應用并指導實際中的設計。
4．2性能參數(shù)的影響
機電一體化機械系統(tǒng)設計要求必須要工作可靠、精確度高、運行平穩(wěn)等，既是靜態(tài)設計中的研究問題，也是動態(tài)設計對伺服機構的要求，這就應該通過對有關參數(shù)的調(diào)整，優(yōu)化整體系統(tǒng)的性能。
5結語
通過以上論述，從機電一體化機械系統(tǒng)的性質(zhì)、概念等方面進行相關分析，分別從機電一體化機械系統(tǒng)的設計要求、基本構成、設計思想和性能分析四個方面進行了研究分析，機電一體化機械系統(tǒng)設計研究進行了詳細的論述。
作者:朱翔宇 王玉樂 單位:聊城大學機械與汽車工程學院 青島科技大學自動化與電子工程學院
參考文獻:
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［2］韓向可，吳耀春．應用型本科機電一化系統(tǒng)設計課程改革探索［J］．裝備制造技術，2016(01)．
【關鍵詞】煤炭機械機電一體化
煤礦機電一體化技術在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術和液壓控制技術有機的結合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經(jīng)濟性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。目前以微機或微處理器為核心的電子(微電腦)控制裝置(系統(tǒng))在煤礦機械中的應用已很普及,電子控制技術已深入到煤礦機械的許多領域,如提升機和采煤機,提升機的PLC系統(tǒng),采煤機的變頻控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)操作等,煤礦機械的在線狀態(tài)監(jiān)控與故障自診、故障報警等。隨著科學技術的不斷發(fā)展,對煤礦機械的性能要求也在不斷提高,電子(微機)控制裝置在煤礦機械上的應用將更加廣泛,結構將更加復雜、維護也將更加專業(yè)化。特別是,隨著我國進口及國產(chǎn)煤礦機械數(shù)量的逐年增加,如何用好,管好這些價格昂貴的煤礦機械,使其發(fā)揮最大的效率,是煤礦機電部門所面臨的一個重要的問題。為幫助煤礦機械使用人員、維修人員、管理人員對煤礦機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握,下面我就這些做一下介紹與淺述。
煤礦生產(chǎn)中,煤礦機械的性能自動化程度及其經(jīng)濟性等可以說直接影響到生產(chǎn);也直接影響到煤礦供電、排水、通風、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機械的動力性、經(jīng)濟性、可靠性,從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現(xiàn)代機械技術水平的一個重要依據(jù)。隨著科學技術的不斷發(fā)展,以及對煤礦機電產(chǎn)品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應用范圍也將越來越廣,而其復雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓工作和對煤礦設備的管理工作也顯得尤為重要。
煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質(zhì)量好,精度高;性能穩(wěn)定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經(jīng)濟性,即高的技術價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態(tài)監(jiān)視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準確地指出故障部位,減少停機維修時間。為適應煤礦機械對性能的要求,僅僅依靠機械和液壓技術的已顯得力不從心。電子(微電腦)控制技術的發(fā)展就成了煤礦機械的必要選擇。機電一體化是一項新興的技術,將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術變革,使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。
機電一體化又稱機械電子工程學,是一門跨學科的綜合性高技術,是由微電子技術、計算機技術、信息技術、自動控制技術、機械技術、液壓技術以及其他技術相互融合而成的一門獨立的交叉學科。機電一體化技術從70年代中期開始在國外機械上得到應用。80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起,推動了機械制造技術的迅速發(fā)展,特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發(fā)展及其在機械上的應用,極大促進了煤礦機電產(chǎn)品的性能,使煤礦機械進入了一個飛躍的發(fā)展時期。以微電腦或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外機械上的應用已相當普及,在我國也是發(fā)展的方向,已成為機械高性能的體現(xiàn)。目前機械的電子(微機)控制系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)如下功能:
1、在線監(jiān)控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能動報警并準確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用PLC控制,可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診,還有煤礦用各種電器設備也越來越智能化。
2、節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)效率
例如井下使用的膠帶輸送機、通風機、提升機等,使用變頻起動、PLC控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時生產(chǎn)效率也大大提高。
3、自動化或半自動化程度的提高
煤礦機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產(chǎn)效率,并減少因操作者的經(jīng)驗不足,對作業(yè)精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國MARCO公司合作生產(chǎn)的PM31型液壓支架電液控制系統(tǒng),就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續(xù)動作,也可實現(xiàn)遠程控制和工作面無人操作。超級秘書網(wǎng)
4、其他應用
機電一體化技術科學技術是現(xiàn)代工作不斷發(fā)展的一種新興產(chǎn)物，它是計算機技術、電子技術、信息技術、機械技術、自動化技術以及傳感技術等數(shù)種不同科學技術的有效融合，是保證現(xiàn)代工業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要推動力。當前，在基于機電一體化技術之上而研發(fā)構建而成的機電一體化系統(tǒng)，就是在機電一體化原理的指導下，將不同的機械和電子設備有效的組合在一起，形成一個由電子控制機械，實現(xiàn)自動化和智能化運行的電子機械系統(tǒng)。而且，這種系統(tǒng)目前已經(jīng)被廣泛的應用在煤礦企業(yè)的機械中，實現(xiàn)了煤礦企業(yè)采煤、轉載以及運輸作業(yè)工作效率的綜合提高，為提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率，推動煤礦企業(yè)更好更快發(fā)展做出了極大貢獻。
二、煤礦機械中機電一體化的特點
1、實現(xiàn)機械生產(chǎn)的自動化和智能化在煤礦機械中應用機電一體化可以實現(xiàn)煤礦機械生產(chǎn)的自動化和智能化，全面提高煤礦機械的運行效率，提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。首先，應用機電一體化技術可以實現(xiàn)煤礦機械運行狀態(tài)監(jiān)控的智能化。比如，在機械運行過程中，系統(tǒng)可以對電動機和傳動系統(tǒng)等的運行狀態(tài)進行智能監(jiān)控，一旦發(fā)生運行故障，系統(tǒng)能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)并快速確定故障發(fā)生位置，發(fā)出警示提示工作人員。其次，應用機電一體化技術可以實現(xiàn)機械運行自動化，提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率。比如，應用機電一體化對采煤機進行控制，就可以實現(xiàn)采煤機的自動運行，提升采煤機的采煤速度，提升企業(yè)生產(chǎn)效率。
2、降低管理成本，減輕工作人員的工作負擔在煤礦機械中應用機電一體化可以實現(xiàn)機械運行的自動化和智能化，如此一來，煤礦企業(yè)就可以大大縮減機械運行管理工作人員，降低煤礦企業(yè)機械管理成本。除此之外，可以大大降低工作人員的工作負擔，在機械運行管理工作中，管理人員不必再親力親為，每樣工作都需要親自進行管理方能夠解決問題，保證工作效率，工作人員可以直接通過計算機控制程序?qū)崿F(xiàn)機械管理的遠程控制，甚至是無人智能化控制。并且，應用機電一體化技術實現(xiàn)機械運行的自動化和智能化，還能夠減少工作人員操作失誤的出現(xiàn)，在傳統(tǒng)的機械管理工作中，一旦管理人員經(jīng)驗不足或者是專業(yè)技術水平有限，在管理工作中就經(jīng)常會出現(xiàn)工作失誤甚至是工作錯誤問題，保證不了煤礦企業(yè)機械的正常運行，影響煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率。而應用機電一體化技術，則可以有效避免該問題的出現(xiàn)。
三、煤礦機械中的機電一體化分析
1、提高安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦企業(yè)生產(chǎn)工作體系組成中最重要的一個王淑文通化礦業(yè)（集團）有限責任公司134300環(huán)節(jié)。在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)過程中，安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)能否穩(wěn)定、高效運行不僅關系到企業(yè)生效效率的高低，還直接關系到包括企業(yè)機械運行安全以及工人施工安全等在內(nèi)的企業(yè)生產(chǎn)的安全性。因此，在煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中，一定要對安全監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)引起足夠重視，提升安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，保證煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全性。我國在煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中應用機電一體化技術的發(fā)展時間比較短，所以技術上還存在一定缺陷。目前，機電一體化在安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的主要應用表現(xiàn)在與X190系統(tǒng)的運用，該系統(tǒng)能夠有效提升安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的智能水平，保證安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定、高效運行，進而提升煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。
2、提高采煤機的工作效率煤礦企業(yè)的生產(chǎn)主要靠采煤機來實現(xiàn)，因此，提高采煤機的工作效率對提升煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率具有極為重要的推動作用。當在煤礦機械中應用機電一體化的理論被提出來之后，首先研究的對象就是在采煤機中應用，所以相對于其他煤礦機械中機電一體化技術的應用而言，采煤機中機電一體化應用技術發(fā)展的是最為完善的。機電一體化技術在采煤機中應用的最大體現(xiàn)就在于電牽引采煤機的研制。相對于傳統(tǒng)采煤機而言，電牽引采煤機不僅能夠?qū)崿F(xiàn)采煤機的自動化和半智能化，還能夠提供更加強大的牽引力，保證采煤機能夠在各種復雜煤層中進行采煤工作。并且，電牽引采煤機運行的穩(wěn)定性也比傳統(tǒng)采煤機穩(wěn)定性強，耐磨損度高，還具有自動檢測功能，可以通過定期自動檢測對采煤機的狀態(tài)進行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)故障，可以發(fā)出警報并準確指出故障位置，提示工作人員及時進行維修。
3、提高煤礦企業(yè)煤炭裝載運輸工作效率想要綜合提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率，除了要提升煤礦企業(yè)采煤作業(yè)的工作效率，還需要提升煤礦企業(yè)采煤工作完成后，煤礦裝載運輸作業(yè)的工作效率，可以說，生產(chǎn)、裝載運輸作業(yè)，就是整個煤礦企業(yè)生產(chǎn)工作中最重要的組成部分。而在裝載工作中應用機電一體化技術，就可以實現(xiàn)裝載運輸工作的自動化和智能化，解放人類勞動力，提升科學發(fā)展力，進而提高裝載運輸工作效率。
四、結束語
機電一體化作為一門獨立的交叉學科，具有跨學科性、綜合性性的特點。現(xiàn)代信息時代的到來，尤其是現(xiàn)代計算機技術的不斷改進和完善，促使機電一體化飛速發(fā)展并且在現(xiàn)實生活中得到前所未有的廣泛應用。
2機電一體化發(fā)展趨勢
隨著各科技術的不斷發(fā)展、相互融合，以及社會經(jīng)濟發(fā)展對機電一體化提出的必然發(fā)展需求，導致機電一體化在未來的發(fā)展過程中將呈現(xiàn)以下幾大趨勢：
（1）智能化。人工智作為科技進步的一種體現(xiàn)，代表著一種新的生產(chǎn)力，在問世之初就得到了社會各個方面的關注?！爸悄芑钡闹饕枋鰧ο笫菣C器設備的行為，這是各科學技術相互融合的一個必然結果，即結合控制理論、計算機科學、心理學等新思想，使機器本身如同人類一樣具有邏輯、判斷以及自主決策等能力，從而更好的控制發(fā)展進程，實現(xiàn)目標。
（2）微型化。微型化主要指的是物體的體積方面，泛指機電一體化產(chǎn)品的體積之小，其尺單位一般用毫米，甚至是微米、納米。微型化的主要特點是主要體現(xiàn)在:體積小、耗能小、運動靈活。機電一體化技術的微型化將在社會的各個方面得到應用，尤其是精細化的行業(yè)和部門，如：醫(yī)療、軍事、信息等多個方面。
（3）綠色化。社會的持續(xù)發(fā)展給人們帶來巨大改變，在物質(zhì)豐富、生活舒適的同時，資源減少，生態(tài)環(huán)境嚴重污染等問題要同時浮現(xiàn)。在保護環(huán)境成為社會發(fā)展的必然前提的社會環(huán)境下，綠色產(chǎn)品的概念應運而生。作為綠色產(chǎn)品必需滿足符合環(huán)境保護及人類健康這兩大硬性指標，這主要體現(xiàn)在其產(chǎn)品的設計、產(chǎn)品的制造過程、產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的幾大方面。而作為機電一體化這一特殊的對象，其綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的使用以及使用后期的銷毀的兩大大方面，即在使用的過程中不污染生態(tài)自然環(huán)境，同時能夠回收利用。設計綠色的機電一體化產(chǎn)品，順應了時代的發(fā)展要求，將具有廣闊的發(fā)展前景。
（4）模塊化。在現(xiàn)實社會的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)具有標準的、統(tǒng)一接口的一體化產(chǎn)品需要具備兩大方面的因素：第一、一體化產(chǎn)品的各種類具有明確的技術標準，第二，生產(chǎn)機電一體化電子產(chǎn)品的廠家能夠嚴格按照各種類的技術標準進行生產(chǎn)，且所生產(chǎn)的產(chǎn)品各項技術指標過關。但是，現(xiàn)實社會中這兩方面的因素不能夠達到生產(chǎn)標準化、統(tǒng)一接口的機電一體化產(chǎn)品單元，成為一項十分復雜的事情。但研制和開發(fā)具有標準接口機電一體化產(chǎn)品單元本身對于機電一體化的發(fā)展是非常重要的事情。
（5）網(wǎng)絡化。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，科學技術、工業(yè)生產(chǎn)、人們生活等方面都發(fā)生了重大改變。在全球經(jīng)濟發(fā)展過程中，各產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié)都隨著網(wǎng)絡的全球化納入到全球經(jīng)濟發(fā)展過程中，各企業(yè)之間的競爭也隨著這種進程呈現(xiàn)出全球化的態(tài)勢?？梢院敛豢鋸埖恼f，只要研制出的機電一體化新產(chǎn)品滿足社會需求且質(zhì)量保證，暢銷全球?qū)⒉皇菃栴}。
3機電一體化技術在工程機械中的應用
機電一體化技術在被引進工程機械這一領域后，其應用領域及范圍非常廣泛，這主要源于機電一體化技術在工程機械領域所產(chǎn)生的以下幾大方面作用：
3.1監(jiān)督與控制
機電一體化這一技術被引入到工程機械領域之后，在該領域所發(fā)揮的作用主要是利用電子一體化產(chǎn)品的各種功能如智能化，其所發(fā)揮的作用主要多種多樣，其中監(jiān)督與控制作用是在該領域所發(fā)揮的關鍵作用之一。監(jiān)督和控制主要是利用了機電一體化的半智能化特點，對工程機械的使用過程及故障的出現(xiàn)進行自動的監(jiān)督和控制，從而減少相關事故的發(fā)生，提高安全性。這主要體現(xiàn)在以下三大方面：第一、電子監(jiān)控，第二、自動報警、第三、故障自診。
3.2節(jié)能降耗
沒有將機電一體化引入至工程機械領域時傳統(tǒng)意義上的工程機械領域，存在一個非常突出的問題：功能與功能之間無一定的相關性、聯(lián)系性，呈現(xiàn)相互杜歷的態(tài)勢，這就致使各功能之間不能進行有機的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而致使設備的利用效率偏低，生產(chǎn)資源浪費相對比較嚴重。
3.3提高作業(yè)精度
產(chǎn)品的作業(yè)精度直接影響著工程的質(zhì)量，對于工程所具有的各種效益必將產(chǎn)生直接的影響。這不僅體現(xiàn)在施工過程中，在簡單的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中同樣如此。一般情況下，機床加工的不良產(chǎn)品的成因主要是人的因素，即人的技術水平以及操作經(jīng)驗。機電一體化技術在工程機械中的引用，很大一方面是借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，從而，不僅實現(xiàn)了其自動化、智能化，而且同時減少人為因素引起的各種失誤和偏差，從而提高工程機械工作的精密程度，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
3.4降低勞動強度
目前，工程機械施工操作過程中呈現(xiàn)的自動化或者半自動化這一特點，是對機電一體化技術引入后的一個必然結果。這促使在施工過程中，勞動者的勞動強大得到大大降低，同時能夠在同時間段內(nèi)完成各種不同工作，促使工作效率得到大大提高。
4結語
可以說，機電一體化技術的出現(xiàn)，將會是我國現(xiàn)代工程技術水平的重要體現(xiàn)，更是工程機械主要的發(fā)展趨勢。而這一技術無論是對工程施工質(zhì)量，還是工程機械的使用性能好壞，都有著關鍵的影響與意義。在實際的施工過程中，工程機械作為一種不可或缺的設備，隨著施工單位對于機械設備的自動化要求越來越高，原有的工程機械技術已經(jīng)無法再滿足工程施工技術需求。因此，通過在工程機械設備中應用機電一體化技術，使其充分發(fā)揮自身高效、安全的實用性，確保在預期時間內(nèi)完成工程任務，同時保障工程項目建設質(zhì)量，降低工程建設成本。下面，就詳細闡釋了機電一體化技術在工程機械中應用的必要性，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，由于當前大部分工程規(guī)模普遍較大，這就對工程機械設備的生產(chǎn)效率有著較大的要求，而機電一體化的工程機械能夠有效提高施工效率，能夠確保在規(guī)定時間內(nèi)，交付工程項目。其次，在現(xiàn)代工程施工中，各大施工單位對于工程機械的耗能量有著明確的要求，通常都是希望在完成施工任務的前提下，又可以降低能耗量，真正實現(xiàn)節(jié)約能源，降低施工成本的根本目標。再者，如果工程機械設備的自動化程度越高，這就說明對于工程施工難度也就越高，在實際施工中，有很多分項工程項目是需要應用到大量工程機械。反之，若是這些機械設備的自動化程度較差，就無法充分保障機械施工質(zhì)量。此外，在工程施工過程中，通常使用的工程機械設備自動化程度非常高時，一般就不會需要浪費大量的人力，甚至有些施工工作完全不用勞動力完成。并且，機電一體化技術的工程機械實際操作起來十分簡單，只需一、兩個操作人員即可，這就為施工單位節(jié)省了一部分的勞動力成本。最后，在工程機械設備應用一體化技術，不僅能夠大大提高其使用壽命，還有效降低了運行故障的發(fā)生率，在充分保障工程施工質(zhì)量的同時，還減少了一定的設備維修費用。通常上文幾點描述，我們也不難看出，傳統(tǒng)的工程機械技術已經(jīng)無法在滿足于現(xiàn)代化工程的施工需要，而機電一體化技術的出現(xiàn)，徹底解決了這些問題，尤其是在工程機械設備中占據(jù)十分重要的地位，達到了非常理想的施工效果。
2機電一體化在電力變壓器繞線機的應用
電力變壓器的環(huán)型鐵心使用高導磁率的硅鋼帶繞置。用環(huán)型鐵心繞制的電力變壓器，具有低損耗、低躁聲、漏磁小的特點，是近幾年電力行業(yè)推廣使用的電力變壓器。電力變壓器繞線機是制造這種電力變壓器的專用設備。該繞線機可以繞制100kW以下的電力變壓器的三相繞組。該設備能夠根據(jù)繞組導線的線徑調(diào)整繞制的速度；具有緩慢起動、停止的功能，以防止繞線機因快速起動造成斷線的現(xiàn)象；能夠自動記錄繞組的繞制匝數(shù)；能夠預置繞制匝數(shù)，當實際繞制匝數(shù)等于預置繞制匝數(shù)時，繞線機能夠自動停車?？梢哉f，在變壓器繞線機中運用機電一體化，極大的提高了其運行效率和質(zhì)量。其中，機電一體化繞線機的控制系統(tǒng)是由可編程序控制器和變頻器組成。其控制面板包適各種按鈕、選擇開關，用于給PLC輸入控制信號。繞組匝數(shù)的預置使用4位撥碼盤，將4位十進制數(shù)轉換成16位二進制數(shù)，送到PLC的輸入口。旋轉編碼器將轉數(shù)脈沖送到PLC的輸入口，從而測定繞組的實際繞制匝數(shù)。旋轉編碼器將主軸電動機轉數(shù)變?yōu)槊}沖計數(shù)信號，作為比較數(shù)據(jù)。在這樣的控制系統(tǒng)下，變壓器的繞線機實現(xiàn)了較高的自動化和智能化，生產(chǎn)效率有了顯著提升。
3機電一體化的主要發(fā)展方向
3.1智能化。機電一體化產(chǎn)品的智能化主要是使高性能、高速的微處理實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用代表。智能化通過對機器行為的描述，在控制理論科學的基礎上，應用人工智能、運籌學、模糊數(shù)學、計算機科學、生理學、心理學等新思想和新方法，使機器具有邏輯思維、判斷推理最終能夠自主決策。
3.2模塊化。模塊化是機電一體化技術中的一項重要而艱巨的工程。機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多的現(xiàn)實情況使得相關單位制定各項標準，以便于各部件、單元的匹配，企業(yè)研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、電氣接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元，在這些標準單元的基礎上就可迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。
［關鍵詞］機械設計制造及自動化；理實一體化；教學
高等教育改革深入推進環(huán)境背景下，社會對當代大學生提出了新的要求。就機械設計制造及自動化專業(yè)來說，要想滿足企業(yè)對一線專業(yè)人員的需求，學校必須革新教育理念，推進教學模式的改革，探討理實一體化教學模式，才能更好地與時代接軌，把學生培養(yǎng)成時代需要的綜合型人才，才能為社會輸送高素質(zhì)的專業(yè)人才，為社會的發(fā)展提供強有力的人才支撐。顯然，就機械設計制造及自動化專業(yè)理實一體化教學這一課題展開論析，將有著十分重要的現(xiàn)實意義。
一、機械設計制造及其自動化專業(yè)理實一體化教學實踐研究
（一）研究對象。以機械設計制造及其自動化專業(yè)100名學生作為實驗和研究對象，其中男生78名，女生22名，各進行為期四輪的教學，輪次一個授課班，教學時數(shù)為8學時。（二）研究方法。1.文獻資料法：查閱有關高校、高職院校開展機械設計制造及其自動化專業(yè)理實一體化教學的期刊、文獻等相關資料，為本研究提供充足的理論基礎依據(jù)。2.問卷調(diào)查法：對機械設計制造及其自動化專業(yè)100學生發(fā)放調(diào)查問卷100份，收回問卷98份，回收率98%，有效問卷90份，有效率91.8%。其中，男生70名，女生20名。通過對實驗對象授課前、授課后的問卷調(diào)查，取得了學生對機械設計制造及其自動化專業(yè)教學的期望、學習認知和學習建議等實驗的第一手材料，對分析研究理實一體化教學的意義、教學質(zhì)量和學生滿意度具有十分積極的作用。3.數(shù)理統(tǒng)計法：運用SPSS11.5統(tǒng)計軟件對調(diào)查結果進行相關分析。（三）結果與分析。經(jīng)過四輪教學后，調(diào)查結果表明：93.1%的學生認為在理實一體化教學有較強的實用性；95.4%的學生對該教學模式有參與興趣；97.2%的學生贊成開設理實一體化教學；91.6％的學生在理實一體化教學中獲得成就感，認為自己表現(xiàn)出色。
二、機械設計制造及其自動化專業(yè)理實一體化教學實施策略
（一）豐富教學理論，夯實一體化教學基礎。雖然說機械設計制造及自動化專業(yè)理實一體化教學的核心是實踐，但是在推進教學改革的過程中，要想做到與時代接軌，就必須豐富教學的指導性理論，為教學改革提供一定的理論支撐。當然，教師在研究指導性理論的過程中要理性、系統(tǒng)地進行。教師必須實現(xiàn)思想上的轉變，在正確把握教學改革發(fā)展方向的基礎上，對原有的教學思想進行一次全面、深刻的思考，取其精華，去其糟粕，探索新的教學思想，豐富自己的教學理論，從而使這些教學理論能夠更好地實現(xiàn)與一體化教育理念的融合，指導教學活動的實施。此外，教師在豐富教學思想和理念的過程中，還要積極尋找機械設計制造及自動化專業(yè)理實一體化教學的發(fā)展規(guī)律，提高自己的邏輯分析能力，使課堂能夠更好地促進學生學習，促進他們理論知識水平和實踐能力的進一步提升。（二）調(diào)整教學內(nèi)容，切實增強教學成效。教學內(nèi)容是教師開展教學活動的重要依據(jù)支撐，同時也是學生進行學習的條件之一。但是，就當前機械設計制造及自動化專業(yè)教學內(nèi)容來看，它也有一些不足之處，如內(nèi)容與時代脫軌、編排固定化、知識資源有限等。針對教學內(nèi)容所存在的不足，教師要勇于自我創(chuàng)新，打破教材的束縛，創(chuàng)新性地去運用教材，并根據(jù)教學內(nèi)容的特點，進行創(chuàng)新和整合。具體來說，機械設計制造及自動化專業(yè)理實一體化教學重點在于機械傳動，常用機構，通用機械零部件的工作原理、結構特點、加工工藝、材料選擇、使用維護等。教師應重點教會學生如何運用設計方法以及技術標準來查找、確定所需要的參數(shù)，以解決工程設計的實際問題，取得較好的教學效果。（三）采用模塊教學，滿足學生發(fā)展需求。模塊教學是一種重視學生學習過程的教學活動，其以具體的項目為中心，讓學生在教師的引導下，逐步參與其中，最后能有效達到發(fā)展學生實踐性能力的目的。就機械設計制造及自動化專業(yè)特點來說，實施模塊教學，能夠幫助學生進一步提高實踐能力。為此，學校應打破章節(jié)的限制，把幾門相近的課程融合，將培養(yǎng)目標相關的內(nèi)容集合到一個模塊中，使知識更加系統(tǒng)化，培養(yǎng)目標明確化。例如，在學習傳動這一個模塊章節(jié)時，就可以融入電動機的選擇，并在《學生工作任務書》中要求學生在學習完傳動模塊后，計算帶式輸送機減速器需要的輸入功率，確定電機轉速，根據(jù)功率和電機轉速選擇電動機，從而達到理論與實踐相結合的教學效果，進一步滿足學生的發(fā)展需求。
總之，隨著我國高等教育的進一步發(fā)展與完善，社會對綜合型技術人才需求的不斷提升，實現(xiàn)機械設計制造及自動化專業(yè)教育的改革，加快理實一體化教學已是必然。為此，學校應在以就業(yè)為導向的辦學理念指導下，按照學校需要的核心素質(zhì)培養(yǎng)要求，積極推行理實一體化教學，為社會培養(yǎng)更多的綜合素質(zhì)人才。
作者:張成 趙鵬 單位:河北秦皇島技師學院
參考文獻：
中職機械制造一體化模塊式教學的開展，可以實現(xiàn)現(xiàn)代機械制造課堂內(nèi)容逐步豐富，學生的知識學習領域進一步拓寬，為了滿足學生課堂學習的知識廣泛性，發(fā)揮學生課堂學習的主觀能動性，中職院校必須保障教學師資隊伍建設。教師不斷地提高自己的教學能力，例如：教師結合機械制造的專業(yè)知識，對教學中遇到的機械運動課堂記錄進行認真反思，結合學生的學習狀態(tài)，合理調(diào)整教學形式和教學理論，優(yōu)化中職課堂教育的教學效果，不斷提升自身的教學能力；另一方面，中職機械制造卡開展一體化模塊教學，中職學?？梢赃M行教師動手實踐，積極組織教師進行學科調(diào)研，例如：某中職學校積極開展機械制造指導教師進行一線實踐，并組織調(diào)研成果比賽，該校機械制造教學教師能夠充分應用本次調(diào)研機會，合理進行中職機械制造一體化模塊教學的師資力量在實踐中得到全面提高。此外，中職機械制造一體化模塊教學實現(xiàn)師資隊伍建設不僅對教師的專業(yè)能力進行提高，同時進行加強中職教師的教育理念和教育方式的引導，中職機械制造的學生的文化素質(zhì)較低，教師進行機械制造的專業(yè)知識教學中，也要對學生進行德育教育和引導，達到一體化模塊教學的研究全面性開展。
二、整合教學資源
機械制造專業(yè)的一體化模塊教學開展，院校實現(xiàn)教育資源的綜合應用。機械制造的理論知識開展模塊式教學時，要善于抓住理論知識的教學重點。例如：機械制造中對于機械的運動的探究，主要分析運動的有用功和機械運作的受壓能力。依據(jù)教學的理論知識，教師進行實踐指導，從而實現(xiàn)現(xiàn)代機械制造領域的知識進一步優(yōu)化與探究。
三、優(yōu)化配置教學知識結構
一體化模塊教學的開展，也需要機械制造教學知識結構的優(yōu)化配置，中職學生的教學知識結構相對龐大，知識結構零散，為了發(fā)揮一體化教學的優(yōu)勢，中職教師進行課堂教學前，做好教學知識的教學規(guī)劃。例如：機械制造中進行技術教學時，將機械制造的知識結構分為大型機械的知識理論，精密機械零件加工的知識結構，為中職教學的開展提供了相對優(yōu)化的教學配置，發(fā)揮中職機械制造一體化模塊教學的作用，達到中職機械制造教學學科的人才培養(yǎng)結構的完善。
四、提倡創(chuàng)新型教學
中職機械制造一體化模塊教學的開展，是現(xiàn)代教育體制得到進一步優(yōu)化完善的重要體現(xiàn)，教師開展教學中，必須堅持一體化模塊教學模式適應學生的學習模式，實施學生為主體的創(chuàng)新型教學模式。例如：教師開展機械制造一體化模塊教學中，采取教師示范，學生進行實踐模仿，同時開展課堂教學課堂討論，學生能夠依據(jù)學習的理論知識，進行主動的動手探究，對機械制造中，零件加工和機械有用功的計算進行分析，并分析不同狀態(tài)中機械運作的速率，機械后期應用的壽命評估等技術形式，充分發(fā)揮學生是教學課堂主體的作用，將理論知識與實踐機會一體化，同時也進行現(xiàn)代知識的應用規(guī)劃，發(fā)揮一體化模塊教學在中職機械制造課堂教學中的作用。
五、多樣的新型教育手段
一體化模塊教學的開展，需要新型教學手段作為基礎，例如：計算機大數(shù)據(jù)處理技術，計算機智能化系統(tǒng)的開發(fā)，機械制造材料加工自動雕刻，機械零件尺寸檢驗矯正技術，中職機械制造一體化模塊教學的開展，應用多種新技術作為現(xiàn)代教學課堂學習與操作的一項內(nèi)容。這種新技術的探究應用，使中職機械制造一體化模塊教學的內(nèi)容更豐富，為現(xiàn)代中職學生的專業(yè)知識的深入探究提供了更加廣闊的應用空間。
總之，社會經(jīng)濟發(fā)展速率的提高，為社會教育事業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎，同時教育人才培養(yǎng)方式也逐步適應社會發(fā)展的需求，以綜合性人才為主，達到中職專業(yè)人才的理論知識與實踐能力的同步提高。教學體制一體化模塊化教學，實現(xiàn)了教學知識與專業(yè)實踐相結合的教學，一體化模塊化教學將中職教育的內(nèi)容進一步豐富，使教學結構更加完善，為學生的專業(yè)技術應用與創(chuàng)新提供了發(fā)展平臺，也是我國教育體制改革發(fā)展的直接體現(xiàn)。
作者:彭平 單位:甘肅省定西理工中等專業(yè)學校
參考文獻：
［1］孫慶志．中職機械制造一體化模塊式教學的實踐［J］．科學中國人，2016，21：310．
