機械設(shè)計及其自動化的未來發(fā)展方向的研究論文

1、<p>　　機械設(shè)計及其自動化未來發(fā)張方向的研究</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文主要對傳統(tǒng)的機械設(shè)計制造和機械自動化相比較，提出了具有智能化的特征是現(xiàn)代機械和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。根據(jù)機械自動化在各行各業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，顯現(xiàn)出了機械自動化產(chǎn)品的優(yōu)點和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不斷滿足人們生活

2、和生產(chǎn)多元化需求。</p><p>　　文章從系統(tǒng)的觀念出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)，自動化技術(shù)，及過控技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。著重例舉了鍋爐汽包水位的控制和冷卻劑流量和氣氨排量的最佳控制方案。提出了過程自動化控制今后的主要目標(biāo)，指明了機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向。</p><p>　　機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟提供裝備的基礎(chǔ)工業(yè)，將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生變化。</p>

3、<p>　　機械設(shè)計制造及器自動化是以有關(guān)的自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實踐中的技術(shù)經(jīng)驗，研究和解決在開發(fā)、設(shè)計、制造、安裝、運用和修理各種機械中的全部理論和實際問題的應(yīng)用學(xué)科。主要分為機械設(shè)計方向、 機械自動化方向、機械電子工程方向、 數(shù)控技術(shù)方向、 汽車工程方向、 模具設(shè)計與制造方向。本文主要就機械設(shè)計與機械自動化兩個方向加以論述。</p><p>　　關(guān)鍵詞 設(shè)計制造；工業(yè)；自動化；產(chǎn)

4、品；發(fā)展；方向</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, compared to the traditional mechanical design and manufacturing and mechanical automation, intelligent features is the essent

5、ial difference between modern machinery and traditional mechanical functions. According to the mechanical automation application and development in all walks of life, showing the advantages and benefits of mechanical aut

6、omation products. Multi-functional, high-efficiency, high reliability, saving materials, energy-saving, continually meet the diverse needs o</p><p>　　Machinery industry is a basic industry to provide equipme

7、nt for the national economy, the development of science and technology with change. Mechanical design and manufacturing automation is related to science and technology as the theoretical basis, combined with the experien

8、ce in practice, study and solve in the application of subject development, design, manufacture, installation, use and repair all the theory in various machines and practical problems. Mainly divided into mechanical desig

9、n, </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第1章 緒 論10</p><p>　　1.1 機械設(shè)計及其自動化的產(chǎn)生和定義10</p>&

10、lt;p>　　1.2 機械設(shè)計及其自動化的科學(xué)技術(shù)10</p><p>　　1.3本章小結(jié)20</p><p>　　第2章 機械設(shè)計及其自動化的發(fā)展20</p><p>　　2.1 機械設(shè)計發(fā)展的三個階段20</p><p>　　2.1.1 機械設(shè)計起源和古代機械設(shè)計 20</p><p>　　2.1.

11、2 近代機械設(shè)計20</p><p>　　2.1.3 現(xiàn)代機械設(shè)計及其設(shè)計方法的特征20</p><p>　　2.2 自動化技術(shù)滿足對機器的功能要求14</p><p>　　2.3 利用先進(jìn)自動化技術(shù)不斷創(chuàng)新15</p><p>　　2.4 本章小結(jié)20</p><p>　　第3章 機械自動化在化工生產(chǎn)中的應(yīng)

12、用20</p><p>　　3.1鍋爐汽包水位控制方面的研究17</p><p>　　3.1.1單沖量控制系統(tǒng)17</p><p>　　3.1.2雙沖量控制系統(tǒng)18</p><p>　　3.1.3三沖量控制系統(tǒng)19</p><p>　　3.2 冷卻器控制方案的研究20</p><p>

13、;　　3.2.1 控制冷卻劑的流量20</p><p>　　3.2.2 控制氣氨排量21</p><p>　　3.3本章小結(jié)20</p><p>　　第4章 機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點與效益20</p><p>　　4.1生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量的提高20</p><p>　　4.2使用安全性和可靠性提高24<

14、/p><p>　　4.3調(diào)整和維修方便，使用性能改善24</p><p>　　4.4具有復(fù)合功能，適用面廣25</p><p>　　4.5改善勞動條件，有利于自動化生產(chǎn)25</p><p>　　4.6節(jié)約能源，投資少見效快25</p><p>　　4.7本章小結(jié)20</p><p>　　第

15、5章 機械設(shè)計制造及其自動化得發(fā)展方向20</p><p>　　5.1機械設(shè)計的未來發(fā)展趨勢27</p><p>　　5.2 自動化未來發(fā)展趨勢27</p><p>　　5.2.1機電一體化27</p><p>　　5.2.2智能化28</p><p>　　5.2.3模塊化28</p><

16、;p>　　5.2.4網(wǎng)絡(luò)化28</p><p>　　5.2.5微型化28</p><p>　　5.2.6綠色化28</p><p>　　5.2.7 人格化29</p><p>　　5.3 本章小結(jié)20</p><p><b>　　結(jié)論20</b></p><p

17、><b>　　致謝20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　附錄33</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 機械設(shè)計及其自動化的產(chǎn)生和定義<

18、;/p><p>　　設(shè)計必須科學(xué)化，這意味著要科學(xué)地闡述客觀設(shè)計過程及其本質(zhì)，分析與設(shè)計有關(guān)的領(lǐng)域及其單位，在些基礎(chǔ)上，科學(xué)地安排設(shè)計過程，使用科學(xué)的方法和手段進(jìn)行設(shè)計。同時也要求設(shè)計人員不公有豐富的專業(yè)知識，而且要掌握先進(jìn)的設(shè)計理論，設(shè)計方法及設(shè)計手段，科學(xué)地進(jìn)行設(shè)計工作，這樣才能及時得到符合要求的產(chǎn)品。機械自動化,主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù),實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn),實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程,加快生產(chǎn)

19、投入物的加工變換和流動速度。</p><p>　　早在1971年日本的《機械設(shè)計》雜志副刊上刊登了機電一體化這一名詞，后來隨著機電一體化的發(fā)展而被廣泛的應(yīng)用。美國機械工程師協(xié)會于1984年為現(xiàn)代機械下了如下定義：“由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機械和（或）機電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)”。它與前面提及的機電一體化是一致的，因此可以說現(xiàn)代機械就是指機電一體化系統(tǒng)。20世紀(jì)90年

20、代國際機器與機構(gòu)理論聯(lián)合會，給出了這樣的定義，機電一體化是精密機械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中的協(xié)同結(jié)合。因此又可以說機電一體化就是在機械設(shè)計制造及其自動化基礎(chǔ)上的發(fā)展。</p><p>　　1.2 機械設(shè)計及其自動化的科學(xué)技術(shù)</p><p>　　機械設(shè)計制造及其自動化是機械技術(shù)和電子技術(shù)為主體，多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣

21、學(xué)科，機械自動化使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電器化”邁入了以“機械自動化”為特征的發(fā)展階段。</p><p>　　它的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但其最基本的特征可概括為：機械自動化的設(shè)計制造是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感

22、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性，低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。</p><p>　　需要強調(diào)的是，機械自動化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合性技術(shù)，而不是機械技術(shù)，以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊，這就是現(xiàn)代機械與機械電氣化在概念上的根本區(qū)別?，F(xiàn)代機械設(shè)計制造出的產(chǎn)品，

23、不僅是人和手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有智能化的特征是現(xiàn)代機械自動化和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。</p><p><b>　　1．3本章小結(jié)</b></p><p>　　機械設(shè)計制造及其自動化是機械技術(shù)和電子技術(shù)為主體，多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科，機械自動化使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)

24、成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電器化”邁入了以“機械自動化”為特征的發(fā)展階段。</p><p>　　它的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還將不斷被賦予新的內(nèi)容。但其最基本的特征可概括為：機械自動化的設(shè)計制造是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編

25、程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性，低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。</p><p>　　需要強調(diào)的是，機械自動化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合性技術(shù)，而不是機械技術(shù)，以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊，這就是現(xiàn)代機械與機械電氣化在概念上的根本區(qū)別?，F(xiàn)代機械設(shè)計制造出的產(chǎn)品，不僅是人和手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有

26、智能化的特征是現(xiàn)代機械自動化和傳統(tǒng)的機械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。</p><p>　　機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟提供裝備的基礎(chǔ)工業(yè)，將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生變化。</p><p>　　機械設(shè)計制造及器自動化是以有關(guān)的自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)實踐中的技術(shù)經(jīng)驗，研究和解決在開發(fā)、設(shè)計、制造、安裝、運用和修理各種機械中的全部理論和實際問題的應(yīng)用學(xué)科。主要分為機械設(shè)計方向、 機械自動化方向、

27、機械電子工程方向、 數(shù)控技術(shù)方向、 汽車工程方向、 模具設(shè)計與制造方向。本文主要就機械設(shè)計與機械自動化兩個方向加以論述</p><p>　　第二章 機械設(shè)計制造及自動化的符合設(shè)計原則</p><p>　　2.1機械設(shè)計發(fā)展的三個階段</p><p>　　機械設(shè)計的發(fā)展史按時間來分，可分為三個階段，分別是：從古代社會到17世紀(jì)為機械設(shè)計起源和古代機械設(shè)計階段，由17世

28、紀(jì)至第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束為近代機械設(shè)計，第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束直到現(xiàn)在為現(xiàn)代設(shè)計階段。如果按其內(nèi)容來分，可分為：直覺設(shè)計階段，經(jīng)驗設(shè)計階段和理論設(shè)計階段。兩種劃分是一一對應(yīng)的，是從不同角度來劃分機械設(shè)計的發(fā)展史。每一個階段在設(shè)計理論，方法和制造工藝方面都有明顯的特色。下面就按時間來劃分，把機械設(shè)計發(fā)展史劃分為三個階段來論述。</p><p>　　2.1.1機械設(shè)計起源和古代機械設(shè)計</p><p&g

29、t;　　我國近代的考古發(fā)現(xiàn)證明了一些傳說和記載。在浙江余姚河姆渡，河南鄭裴李崗等遺址中都發(fā)現(xiàn)了七八千年以前制造相當(dāng)精致的農(nóng)具如石鏟等。我國古代經(jīng)書中，對于古代使用，制造機械的情況有許多記載?！吨芤住贰跋缔o下”中有“黃帝，堯，舜氏作，刳木為舟，剡木為楫，剡楫之力以濟不通”，“服牛乘馬，引以致遠(yuǎn)”，“斷木為杵，掘地為舀”。由此可見，在4000多年以前，我國古代已經(jīng)發(fā)明了車，船，農(nóng)具和許多生活用具。在《周易》第47卦“困”的卦辭中有“困于金車

30、”，金車指用銅裝飾起來的豪華馬車。清代學(xué)者章誠說“六經(jīng)皆史”，在我國古代文獻(xiàn)中隨處可以見機械產(chǎn)品與人民生活密切的聯(lián)系，在我國春秋戰(zhàn)國時代的著作《道德經(jīng)》中有“三十輻共一轂，像日月也”的說法，而在秦陵發(fā)掘出來的二號銅車馬，車融會貫通就有30個車輻。雖然據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)時的車每個車輪用30個輪輻，但是對輪輻的數(shù)目已經(jīng)有了一定的規(guī)則。此外，我國古代在武器，紡織機械，農(nóng)具，船舶等方面也有許多發(fā)明，到秦漢時期（公元前221至公元220年）我國機械設(shè)計和

31、制造已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的技術(shù)水平，在當(dāng)時世界上處于領(lǐng)選地位，在世界機械工程史上占有十分重要的位置。</p><p>　　在我國古代，機械發(fā)明，設(shè)計者與制造者是統(tǒng)一的。有許多著名的人物，他們的成果代表了當(dāng)時我國的機械的設(shè)計水平。唐代的時侯我國與許多國家開展了經(jīng)濟，文華和科學(xué)技術(shù)的交流，與東南亞，南亞，阿拉伯，非洲東海岸貿(mào)易頻繁，對中國和世界其它的一些國家有很大的影響。由于貿(mào)易的發(fā)展，要求商品增加，從而改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，使機

32、械設(shè)計有了很大的發(fā)展，造紙，紡織，農(nóng)業(yè)，礦業(yè)，陶瓷，印染，兵器等都有了新的進(jìn)展，機械設(shè)計水平也提高了一大步，宋代沈括的著作《夢溪筆談》記載了當(dāng)時的許多科學(xué)成就，反映了當(dāng)時的科學(xué)水平。世界其它的國家也有不少機械的成果。但這些設(shè)計多是憑設(shè)計者的經(jīng)驗完成的缺乏必要的，有一定精度的理論的計算。</p><p>　　2.1.2近代機械設(shè)計</p><p>　　17世紀(jì)歐洲的航海，紡織，鐘表等工業(yè)的興

33、起，提出了許多技術(shù)部題，1644年英國組成了“哲學(xué)學(xué)院”，德國成立了實驗研究會和柏林學(xué)會，1666年，法國，意大利也成立了研究機構(gòu)。在這些機構(gòu)中工作的意大利人伽里略（1564~1642）發(fā)表了自由落體定律，慣性定律，拋物體運動，還進(jìn)行過梁的彎曲實驗；英國人牛頓提出了到家動的三大定律，1688年，他提出了計算流體黏度阻力的公式，奠定了古典力學(xué)的基礎(chǔ)；英國人虎克建立了在一定范圍內(nèi)彈性體的應(yīng)力 - 應(yīng)變成正比的虎克定律；1705年伯努力提出了

34、梁彎曲的微分方程式，在古典力學(xué)的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展了近代機械設(shè)計的理論（也稱常規(guī)機械設(shè)計理論），為18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命中機械工業(yè)的迅速發(fā)展提供了有力的技術(shù)理論支持； 1764年英國人瓦特發(fā)明了蒸氣機，為紡織，采礦，冶煉，船舶，食品，鐵路等工業(yè)提供了強大的動力，推動了多種行業(yè)對機械的需求，使機械工業(yè)得到迅速的發(fā)展，而機械化使生產(chǎn)力迅速提高，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)革命時代。這一時期，對機械設(shè)計提出了很多的要求，各種機械的載荷，速度，尺寸都有很大的提高，因此機

35、械設(shè)計理論也在古典力學(xué)的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展。材料力學(xué)，彈性力學(xué)，流體力學(xué)，機械力學(xué)。</p><p>　　在1854年德國學(xué)者勞萊克斯發(fā)表了著作《機械制造中的設(shè)計學(xué)》把過去溶在力學(xué)中的機械設(shè)計學(xué)獨立出來，建立了以力學(xué)和制造為基礎(chǔ)的新科學(xué)體系，由此放生了“機構(gòu)學(xué)”，“機械零件設(shè)計”，成為機械設(shè)計中的基本的內(nèi)容。在這一基礎(chǔ)上，機械設(shè)計學(xué)得到了很快的發(fā)展。在疲勞強度，接觸應(yīng)力，斷裂力學(xué)，高溫蠕變，流體動力潤滑，齒輪接觸疲勞

36、強度計算，彎曲疲勞強度計算，滾動軸承強度理論等方面都取得了大量的成果，新工藝，新材科的，新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)沒什么械設(shè)計的水平也取得了很大的發(fā)展。機器的尺寸減少，速度增加，性能提高，機械設(shè)計的計算方法和數(shù)據(jù)積累也相應(yīng)有了很大的發(fā)展，反映了時代的特色。</p><p>　　2.1.3現(xiàn)代機械設(shè)計及其方法特征</p><p>　　第二次世界大戰(zhàn)以后，作為機械設(shè)計的理論基礎(chǔ)的機械學(xué)繼續(xù)以更加迅猛的速

37、度發(fā)展，摩擦學(xué)，可靠性分析，機械優(yōu)化設(shè)計，有限元計算，尤其是計算機在機械設(shè)計中迅速推廣，使機械設(shè)計的速度和質(zhì)量都有大幅的提高。在機械中廣泛運用計算機和自動化程度的提高，使現(xiàn)代的具有明顯的特色。因此，機械設(shè)計在理論，內(nèi)容和方法方面與過去相比都有了劃時代的發(fā)展。而國際市場的激烈競爭，是現(xiàn)代機械設(shè)計的方法和發(fā)展的催化劑。世界各國逐漸認(rèn)識到產(chǎn)品市場競爭對各國經(jīng)濟發(fā)展的重要作用。在產(chǎn)品競爭中，德國臨于印有“MADE IN USA”的美國產(chǎn)品充斥德

38、國市場，計劃努力恢復(fù)德國產(chǎn)品的信譽，使“MADE IN GERMANY”風(fēng)靡世界，提出了“關(guān)鍵在于設(shè)計”（Der Engpass ist die Knostrution)的口號。日本雖然在某尖端科學(xué)研究方面走在了一些國家的后面，但是，在產(chǎn)品設(shè)計的方面發(fā)展很快，迅速擺脫了二次世界大戰(zhàn)以前“東洋貨不好”的印象，大量生產(chǎn)各國市場上需要的產(chǎn)品，取得了巨大的經(jīng)濟效益。美國，英國也逐漸認(rèn)識到產(chǎn)品設(shè)計的重要性，美國提出了“為競爭的優(yōu)勢而設(shè)計”(Des

39、igning for Compentitive Ad</p><p>　　現(xiàn)代機械設(shè)計方法的特征是，它具有自己的學(xué)科體系和專門的內(nèi)容。其核心技術(shù)有3個方面：</p><p>　?。?）以產(chǎn)品的“功能”作為機械計的核心目標(biāo)。美國麥爾斯提出了“顧客購買的不是產(chǎn)品的本身，而是產(chǎn)品所具有的功能”，明解地說明了“功能”是產(chǎn)品的本質(zhì)和靈魂。這一原理的提出大大地解放了設(shè)計師的思想，為了實現(xiàn)某一功能，可以

40、采用各種不同的原理和結(jié)構(gòu)。我們可以從近年來的計時裝置，文件復(fù)制設(shè)備，通訊方法等方面的飛速發(fā)展看出，設(shè)計師的聰明才智得到了空前的發(fā)揮，多方面的滿足了社會的需要。</p><p>　?。?）“人機學(xué)”的形成和發(fā)展。機械的工作往往與人是不可分的，如汽車，飛機有些操縱的信號要靠人輸入。必須考慮操縱者的反映速度和能力限制，還必須考慮操縱者和乘客的傳舒適性。如有一些武器設(shè)計者已經(jīng)考慮使用者中，雖然磊部分是作右手方便的，但是習(xí)

41、慣于用左手的（稱為左利手或左撇子）也占有一定的百分率。雖然許多產(chǎn)品已經(jīng)向自動化發(fā)展，許多民用產(chǎn)品對使用者的拔術(shù)要求日益降低（俗稱 “傻瓜化”）。但是機械產(chǎn)品競畢竟是為了人類設(shè)計的?？紤]“人機學(xué)”是提高產(chǎn)品的競爭能力的重要方面。實際上“傻瓜化”就是當(dāng)前處理人機問題的一個重要的途徑。</p><p>　?。?）建立系統(tǒng)的“工業(yè)設(shè)計”學(xué)科體系。工業(yè)設(shè)計是設(shè)計者使產(chǎn)品在外觀，色彩，形狀，尺寸比例等方面的合理設(shè)計，使產(chǎn)品與

42、人，環(huán)境更協(xié)調(diào)，以得到更好的使用效果與況爭力。</p><p>　　2.2 自動化技術(shù)滿足對機器的功能要求</p><p>　　自動化技術(shù)是本世紀(jì)以來發(fā)展極迅速和影響極大的科學(xué)技術(shù)之一?，F(xiàn)代自動化技術(shù)是一種完全新型的生產(chǎn)力,是直接創(chuàng)造社會財富的主要手段之一,對人類的生產(chǎn)活動和物質(zhì)文明起著極大的推動作用。因此,自動化技術(shù)受到世界各國的廣泛重視和越來越多的應(yīng)用。</p><

43、p>　　機械自動化,主要指在機械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù),實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn),實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程,加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準(zhǔn),不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展,而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。因此,發(fā)展我國的機械制造業(yè)自動化技術(shù),符合我國社會主義的基本原則,符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。&

44、lt;/p><p>　　任何一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開發(fā)的，都必須具有某種主要功能，不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。概而言之，都能對輸入的物質(zhì)、能量和信息（即所謂工業(yè)三大要素）進(jìn)行某種處理，輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。因此，機械自動化系統(tǒng)也必須具有對輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)行某種處理，從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息的主功能。如圖2-1所示:</p><p>　　圖2-1

45、 機械自動化系統(tǒng)功能示意圖</p><p>　　如上所述，機械自動化系統(tǒng)是一個綜合的概念，包含了機電一體化技術(shù)和機電一體化產(chǎn)品兩個方面的內(nèi)容。作為產(chǎn)品，又包含著設(shè)計、制造和特定的功能以滿足使用要求，而功能是由其內(nèi)部有機聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所決定的。</p><p>　　2.3 利用先進(jìn)的自動化技術(shù)不斷創(chuàng)新 </p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同，可對產(chǎn)品

46、或系統(tǒng)進(jìn)行分類。</p><p>　　以物料搬運、加工為主。輸入物質(zhì)、能量和信息，經(jīng)過加工處理，主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)（或產(chǎn)品）稱為加工機。如各種機床、交通運輸機械、食品加工機械、起重機械、紡織機械、印刷機械、輕工機械等。</p><p>　　以能量轉(zhuǎn)換為主，輸入能量和信息，輸出不同能量的系統(tǒng)（或產(chǎn)品）稱為動力機，其中輸出機械能的為原動機。如電動機、水輪機、內(nèi)燃機等。</

47、p><p>　　以信息處理為主，輸入信息和能量。主要輸出某種信息。如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等的產(chǎn)品稱為信息機。如各種儀器、儀表、計算機、傳真機以及各種辦公機械等。</p><p>　　機械自動化系統(tǒng)除了具備上述必須的主功能外，還應(yīng)具體備其它內(nèi)部功能、即動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。</p><p>　　基于上述的功能構(gòu)成原理，既有利于設(shè)計或分析各種機械自動化的

48、產(chǎn)品，又有利于開拓思路，便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。例如，根據(jù)3種不同的主功能及其不同的輸入，組合起來可形成9大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品。如表2-1所示：</p><p>　　表2-1 不同主功能及輸入的組合</p><p>　　此外，對于不同主功能的加工機構(gòu)，其運動方式不同，也構(gòu)成不同用途的機械。例如，金屬切削機床是根據(jù)工件與刀具相對運動產(chǎn)生切削作用的原理進(jìn)行工作的。因此，工件與刀具的運動方式不同，便產(chǎn)

49、生不同用途的機床。所以說機械自動化的發(fā)展空間非常廣闊，具有極大的想向空間，需要我們利用先進(jìn)技術(shù)符合科學(xué)原理來不斷創(chuàng)新，設(shè)計制造出一流的自動化產(chǎn)品。</p><p>　　2.3本章小結(jié) </p><p>　　設(shè)計一詞的英語為Design,它源于拉丁語Designar,由De(記下）與Signare(符號，記號，圖形等）兩詞組成。因此，“設(shè)計"的最初含義是將符號，記號，圖形之類

50、高下來的意思。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，設(shè)計的內(nèi)涵不斷向深度和廣度發(fā)展，設(shè)計的含義愈來愈深刻和愈來愈先進(jìn)。設(shè)計是人類改造自然的基本的活動之一，設(shè)計是復(fù)雜的思維過程，設(shè)計過程蘊含著創(chuàng)新和發(fā)明的機會。設(shè)計的目的是將預(yù)定的目標(biāo)，經(jīng)過一系列的規(guī)劃與分析決策產(chǎn)生一定的信息（文字，數(shù)據(jù)，圖形）形成設(shè)計，并通過制造，使設(shè)計成為產(chǎn)品，造福人類。</p><p>　　總之自動化技術(shù)發(fā)展就是不斷滿足對機器功能的要求，而使制造業(yè)的不

51、斷發(fā)展和創(chuàng)新，機械自動化的發(fā)展空間非常廣闊，具有極大的想向空間，需要我們利用先進(jìn)技術(shù)符合科學(xué)原理來不斷創(chuàng)新，設(shè)計制造出一流的自動化產(chǎn)品。</p><p>　　機械自動化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。如何發(fā)展我國的機械自動化技術(shù)，應(yīng)實事求是，一切從我國的國情出發(fā)，做好各項工作，走在中國的機械自動化技術(shù)發(fā)展之路。</p><p>　

52、　第三章 機械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p>　　生產(chǎn)過程中，對各個工藝過程的物理量（或工藝變量）有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程，對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用。例如，精餾塔的塔頂或塔釜溫度，一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定，才能得到合格的產(chǎn)品；加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍，否則將影響后一工段的效果；化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn)，才能使效率達(dá)到指標(biāo)。有些工藝變

53、量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。</p><p>　　3.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究 </p><p>　　鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備，保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內(nèi)是非常重要的，若水位過低，則會影響產(chǎn)氣量，且鍋爐易燒干而發(fā)生事故；若水位過高，生產(chǎn)蒸汽含水量高，會影響蒸汽質(zhì)量。這些都是危險

54、的，因此對汽包的液位嚴(yán)加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施，</p><p>　　3.1.1單沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　汽包水位控制手段是控制給水，基于這一原理，可構(gòu)成如圖3-1所示的單沖量控制系統(tǒng)。</p><p>　　圖3-1 汽包單沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　這里的“沖量”一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)&

55、lt;/p><p>　　典行的簡單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時，由于假水位現(xiàn)象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量，以維持鍋爐的物料平衡，而是關(guān)小控制閥的開度，減小給水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而減小，將使水位嚴(yán)重下降，波動很歷害，嚴(yán)重時氣包水位降到危險程度以至發(fā)生事故。因此對于停留時間短、負(fù)荷變動較大的情況，這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng)，水位不能保證。然而對于小型鍋爐，由于水在汽包中的停留時間較

56、長，在蒸汽負(fù)荷變化時，假水位的現(xiàn)象并不顯著，配上一些聯(lián)鎖報警裝置，也可以保證安全操作，故采用這種單沖量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)要求。</p><p>　　3.1.2雙沖量控制系統(tǒng) </p><p>　　在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進(jìn)行校正，不僅可以補償“虛假水位”所引起的誤動作，而且使給水位控制閥的動作十分及時，從而減少水位波動，改善控制品質(zhì)。將蒸汽

57、流量信號引入，就購入了雙沖量控制系統(tǒng)，如圖3-2所示。從本質(zhì)上看，雙沖量控制系統(tǒng)是一個前饋（蒸汽流量）控制加單回路反饋控制的復(fù)合控制系統(tǒng)。這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，若需要考慮兩條通道在動態(tài)上的差異，需引入動態(tài)補償環(huán)節(jié)。</p><p>　　圖3-2 汽包雙沖量原理圖及方框圖</p><p>　　圖3-2所示的連接方式中，加法器的輸出I是</p><p>　　I＝C1

58、IC±C2IF±I0</p><p>　　式中 IC——液位控制器的輸出；</p><p>　　IF——蒸汽流量變送器（一般經(jīng)開方器）的輸出；</p><p><b>　　I0——初始偏置值</b></p><p>　　C1、C2 ——加法器系數(shù)。C1的設(shè)置一般取1，C2的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋補償，可現(xiàn)

59、場湊試，也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。</p><p>　　設(shè)置I0的目的是使其在正常負(fù)荷下，控制器和加法器的的輸出都有一個比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下，I0 和 C2IF項接近而相互抵消。</p><p>　　3.1.3 三沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　雙沖量控制系統(tǒng)還有兩個弱點：控制閥的工作特性不一定能成為線性特性，這樣要做到靜態(tài)補償就比較困難；同時，對于給水系統(tǒng)

60、的擾動仍不能克服。為此可再將給水流量信號引入，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)。</p><p>　　三沖量控制系統(tǒng)的實施方案較多，如圖3-3所示為其中的典型控制方案之一。</p><p>　　圖3-3 汽包三沖量控制系統(tǒng)</p><p>　　從該圖可以看出，這是前饋控制與串級控制組成的復(fù)合控制系統(tǒng)。其中，汽包水位是主沖量（主變量），蒸汽，給水流量為輔助沖量。在汽包停留時間較短

61、、“虛假水位”嚴(yán)重時，需引入蒸汽流量信號的微分作用。這種微分信號應(yīng)是負(fù)微分作用，以避免由于負(fù)荷突然增加和減少時，水位偏離設(shè)定值過高或過低而造成鍋爐停車。</p><p>　　如圖3-4所示，為三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，加法器的運算關(guān)系與雙沖量控制時相同，各系數(shù)設(shè)置如下：</p><p>　　a 系數(shù)C1通常可取1或稍小于1的數(shù)值；</p><p>　　b 若采用氣開閥

62、；C2取正值，C2的值可按物料平衡關(guān)系進(jìn)行計算；</p><p>　　c I0的設(shè)置和取值仍與雙沖量控制系統(tǒng)相同。</p><p>　　圖3-4 汽包三沖量系統(tǒng)方框圖</p><p>　　在三沖量的控制系統(tǒng)中，水位控制器和流量控制器的參數(shù)整定方法與一般串級控制系統(tǒng)相同。在有些裝置中，采用了比較簡單的三沖量控制系統(tǒng)，只用一臺控制器及一臺加法器，加法器可接在控制器之

63、前，如圖3-5（a）所示：也可接在控制器之后，如圖3-5(b)所示：</p><p>　?。╝） (b)</p><p>　　圖3-5 汽包三沖量控制系統(tǒng)的簡化接法</p><p>　　圖中加法器的正負(fù)號是針對采用氣關(guān)閥及正作用控制器的情況。圖3-5（a）接法的優(yōu)點是使用儀表最少，只要一臺多通道的控制器即可實現(xiàn)。但

64、如果系數(shù)設(shè)置不能確保物料平衡，則當(dāng)負(fù)荷變化時，水位將有余差，圖3-5(b)的接法，水位無余差，但使用儀表較前者多，在投運及系數(shù)設(shè)置等方面較前者麻煩一些。</p><p>　　3.2 冷卻器控制方案的研究</p><p>　　冷卻器的熱載體是冷卻劑，常采用液態(tài)氨等介質(zhì)作為冷卻劑，利用它們在冷卻器內(nèi)蒸發(fā)進(jìn)吸收工藝物料的大量熱量，使用工藝物料的出口溫度下降來達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，工業(yè)用冷卻器的一般控

65、制方案有以下幾種。</p><p>　　3.2.1 控制冷卻劑的流量</p><p><b>　　如圖3-6所示：</b></p><p>　　圖3-6 氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案</p><p>　　為氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案，其機理也是通過改變傳熱速率方程中的傳熱面積F來實現(xiàn)的。該方案控制平穩(wěn)，冷量（

66、冷卻劑量）利用充分，且對壓縮機入口壓力無影響。但這種方案控制不夠靈活，另外蒸發(fā)空間不能得到保證，易引起氣氨帶液而損壞壓縮機。為此，可采用圖3-7所示的物料出口溫度與液位的串級控制方案，使用這種方案時，可以限制液位的上限，保證有足夠的蒸發(fā)空間。也可以采用圖3-8所示的選擇性控制方案。</p><p>　　圖3-7 溫度與液位串級控制方案 圖3-8 溫度與液位選擇性控制方案</p><p

67、>　　3.2.2 控制氣氨排量</p><p>　　如圖3-9所示，為氨冷卻器控制氣氨排量的控制方案，其機理是通過改變傳熱速率方程中的平均溫度來控制工藝物料的出口溫度的，這種方案控制靈敏迅速，但制冷系統(tǒng)必須許可壓縮機入口壓力的波動。另外，冷量的利用不充分。為確保系統(tǒng)的安全運行，還需要設(shè)置一個液位控制系統(tǒng)，防止液氨進(jìn)入氨管路而導(dǎo)致壓縮機損壞。</p><p>　　圖3-9 控制氣氨

68、排量的控制方案</p><p>　　根據(jù)以上分析研究可知：自動控制裝置和被控的工藝設(shè)備組成了一個沒有人直接參與的自動化控制系統(tǒng)。操作工坐在操作室里，就能觀察到整個裝置的變化。因此，保證生產(chǎn)過程的安全，降低了勞動強度。</p><p>　　近二十年來，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速發(fā)展，加劇了對人類生存環(huán)境的污染，因此減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染的影響也納入了過程控制的目標(biāo)范圍。</p>&l

69、t;p>　　綜上所述，過程自動化控制的主要目標(biāo)包括以下幾個方面：</p><p>　　1、保證生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn)；</p><p>　　2、達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量；</p><p>　　3、盡可能地減少原材料和能源損耗；</p><p>　　4、把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降到最小限度。</p><p><b>

70、　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　先進(jìn)制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機械自動化技術(shù),應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動化方式進(jìn)行生產(chǎn),才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會經(jīng)濟效益。我國發(fā)展機械自動化技術(shù),應(yīng)結(jié)合實際,注重實用,即對國民經(jīng)濟產(chǎn)生實際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法,全年生產(chǎn)任務(wù)只需1～2個月就完成的低負(fù)荷率生產(chǎn)也要

71、搞的傾向應(yīng)當(dāng)糾正,對國民經(jīng)濟不產(chǎn)生顯著促進(jìn)、效率低下的要緩搞。我們要的是效益,而不單純是速度。國產(chǎn)造型生產(chǎn)線因產(chǎn)品質(zhì)量差、可靠性低、實用性差,開工率一般僅在50%～60%。而能在生產(chǎn)中長期服役的主力生產(chǎn)線很少,像第一汽車制造廠的01線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業(yè)績的線更是鳳毛麟角。這種現(xiàn)象不屬偶然或局部,而是帶有普遍性</p><p>　　根據(jù)以上分析研究可知：自動控制裝置和被控的工藝設(shè)備組成了一個

72、沒有人直接參與的自動化控制系統(tǒng)。操作工坐在操作室里，就能觀察到整個裝置的變化。因此，保證生產(chǎn)過程的安全，降低了勞動強度。</p><p>　　近二十年來，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速發(fā)展，加劇了對人類生存環(huán)境的污染，因此減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染的影響也納入了過程控制的目標(biāo)范圍。</p><p>　　綜上所述，過程自動化控制的主要目標(biāo)包括以下幾個方面：</p><p>　　1、

73、保證生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn)；</p><p>　　2、達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量；</p><p>　　3、盡可能地減少原材料和能源損耗；</p><p>　　4、把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降到最小限度。</p><p>　　第四章 機械自動化系統(tǒng)的優(yōu)點與效益</p><p>　　隨著機械自動化技術(shù)的快速發(fā)展，機械自動化產(chǎn)品有逐步取代

74、傳統(tǒng)機電產(chǎn)品的趨勢，與傳統(tǒng)機電產(chǎn)品相比，機械自動化產(chǎn)品具有高的功能水平和附加值，它將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來社會、經(jīng)濟效益。</p><p>　　生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高</p><p>　　機械自動化產(chǎn)品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動化控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構(gòu)按照設(shè)計的要求完成預(yù)定的動作，使之不受機械操作者主觀因素

75、的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質(zhì)量和較高的產(chǎn)品合格率。同時，由于機械自動化產(chǎn)品實現(xiàn)了工作自動化，所以生產(chǎn)力大大提高。例如:數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高,生產(chǎn)效率比普通機床提高5～6倍。柔性制造系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備利用率可提高1.5～3.5倍，機床數(shù)量可減少約50%，節(jié)省操作人員約50%，縮短生產(chǎn)周期40%，使加工成本降低50%左右。此外，由于機械自動化工作方式具有可通過調(diào)整軟件來適應(yīng)需求的良好柔性，特別適合于多品種、小批量產(chǎn)品

76、的生產(chǎn)、是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、加速更新?lián)Q代的重要途徑。</p><p>　　4.2 使用安全性和可靠性提高</p><p>　　機械自動化產(chǎn)品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護(hù)等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護(hù)措施，避免和減少人身與設(shè)備事故，顯著提高設(shè)備的使用安全性，機械自動化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機械產(chǎn)品中的可動構(gòu)件和磨損部件，從

77、而使其具有較高的靈敏度和可靠性。故障率降低，壽命得到了延長。</p><p>　　4.3 調(diào)整和維修方便，使用性能改善</p><p>　　機械自動化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，以適應(yīng)不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機械自動化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產(chǎn)品中的任何部件和零件。對于具有存儲功能的機械自動化主品，可以事

78、先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，給定一個代碼信號輸入</p><p>　　即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動工作。機械自動化產(chǎn)品的自動化檢驗和自動</p><p>　　監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施，使工作恢復(fù)正常。由于機械自動化產(chǎn)品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化，并且方便、簡單。機械自動化產(chǎn)品的工作過程根據(jù)預(yù)設(shè)的程序逐

79、步由電子控制系統(tǒng)指揮，系統(tǒng)可重復(fù)實現(xiàn)全部動作。高級的機械自動化產(chǎn)品可通過被控對象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動化最優(yōu)化操作。</p><p>　　4.4 具有復(fù)合功能，適用面廣</p><p>　　機械自動化產(chǎn)品跳出機電產(chǎn)品單技術(shù)、單功能限制，具有復(fù)合技術(shù)和復(fù)合功能，使產(chǎn)品的功能水平和自動化程度大大提高。機械自動化產(chǎn)品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動

80、調(diào)節(jié)、自動保護(hù)和智能化等多種功能，能應(yīng)用于不同的場合和不同領(lǐng)域，滿足用戶需求，應(yīng)變能力較強。</p><p>　　4.5 改善勞動條件，有利于自動化生產(chǎn)</p><p>　　機械自動化產(chǎn)品自動化程度高，是知識密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)品，是將人們從繁重的體力勞動中解放出來的重要途徑，可以加速工廠自動化、辦公自動化、農(nóng)業(yè)自動化、交通自動化甚至是家庭自動化，從而可促進(jìn)我國四個現(xiàn)代化的實現(xiàn)。</

81、p><p>　　4.6 節(jié)約能源，投資少見效快</p><p>　　節(jié)約一次和二次能源是國家的戰(zhàn)略目標(biāo)，也是用戶十分關(guān)心的問題，機械自動化產(chǎn)品通過采用低能耗驅(qū)動機構(gòu)，最佳的調(diào)節(jié)控制，以提高設(shè)備的能源利用率，可達(dá)到明顯的節(jié)能效果。同時，由于多種學(xué)科的交叉融合，機械自動化系統(tǒng)的許多功能一方面從機械系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到微電子、計算機系統(tǒng)，另一方面從硬件系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到軟件系統(tǒng)，從而使得機械自動化產(chǎn)品系統(tǒng)朝著輕小型方

82、向發(fā)展，減少了材料消耗。</p><p>　　低成本自動化技術(shù),潛力大,前景廣,投資省,見效快,提高自動化程度,可以收到事半功倍的經(jīng)濟效果,適合我國現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國情。90年代美國麻省理工學(xué)院提出的精節(jié)生產(chǎn)LP(Lean Production)模式,就是以最小的投入,取得最大的產(chǎn)出的具體表現(xiàn)。借鑒國外發(fā)展機械制造業(yè)低成本自動化技術(shù)的經(jīng)驗是有益的。我國機械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備,在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時

83、,若以原有的設(shè)備為主,合理調(diào)整機床布局,添加少量的數(shù)控設(shè)備,引入CAD/CAM技術(shù),充分發(fā)揮計算機自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性,共同構(gòu)成一個以人為中心、以信息自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng),為我國機械制造業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。4配套發(fā)展的機械自動化技術(shù)現(xiàn)代自動化技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用就是在控制理論的指導(dǎo)下,對生產(chǎn)的物流和人的作用進(jìn)行綜合的研究,涉及到機械

84、技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制理論和計算機技術(shù)等。發(fā)展機械自動化技術(shù),必須主要地關(guān)注電子學(xué)、電子計算機技術(shù)、零件檢測和機床裝料自動化,廣泛采用程序數(shù)控機床,以及研制高效的和可靠的自動化生產(chǎn)線、計</p><p>　　所以，無論是生產(chǎn)部門還是使用單位，機械自動化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，都會帶來顯著的社會和經(jīng)濟效益。正因為如此，世界各國，首先是日本、美國、歐洲各國都在大力發(fā)展和推動機械自動化技術(shù)。</p><

85、;p><b>　　4.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　所以，無論是生產(chǎn)部門還是使用單位，機械自動化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，都會帶來顯著的社會和經(jīng)濟效益。正因為如此，世界各國，首先是日本、美國、歐洲各國都在大力發(fā)展和推動機械自動化技術(shù)。正因為有此諸多優(yōu)點和經(jīng)濟社會效益，所以我國更要大力發(fā)展機械制造自動化技術(shù)，為中國的制造業(yè)帶來飛速的發(fā)展。</p><p>　　

86、第五章 機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向</p><p>　　5.1機械設(shè)計的未來發(fā)展趨勢</p><p>　　現(xiàn)代社會機械廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，生活各個領(lǐng)域，已成為衡量一個國家技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。隨著機械設(shè)計基礎(chǔ)理論的發(fā)展及新概念，新方法，新工藝的不斷出現(xiàn)，機械設(shè)計也得到了迅猛的發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。</p><p>　?。?）機械體積從米級向微米

87、級設(shè)計 有用于宇宙的空間機械，有用于深海作業(yè)的機械，又有用于人體血管內(nèi)的機械等等。顯然，它們有的是龐然大物，有的是微型機械，這就要求設(shè)計不同的尺寸的零件。</p><p>　?。?）從單個零件到整機系統(tǒng)的設(shè)計 現(xiàn)代機械日益向高速的，重載，高精度，高效率和低噪音等方向發(fā)展，必然要嘶啞從傳動系統(tǒng)偏重于零件，部件的靜態(tài)單個的設(shè)計向多種零件的綜合或以整機為對像的動態(tài)系統(tǒng)多個零件擴展的設(shè)計，</p>&l

88、t;p>　?。?）設(shè)計用的工具的改變 改變圖板等繪圖工具，應(yīng)用計算機軟件技術(shù)直接在計算機上進(jìn)行最優(yōu)化的機械設(shè)計。</p><p>　　（4）設(shè)計-加工的一體化 機電一體化的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的機械設(shè)計與機械加工的分離使零件的設(shè)計與加工幾乎同時進(jìn)行。例如數(shù)控機床的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計與加工方法，它實現(xiàn)了機械與電子，強電與弱電，軟件與硬件，控制與信息的多種技術(shù)的有機結(jié)合，按照計算機的指令來控制機床進(jìn)行機械加工

89、。目前，應(yīng)用軟件較多的是CAD（Computer Aided Design,計算機輔助設(shè)計），CAM(Computer Aided Manufacture,計算機輔助制造)。</p><p>　?。?）對機械的人性化設(shè)計和等壽命設(shè)計 在市場競爭日益激烈的市場環(huán)境下，不僅要求設(shè)計的機械產(chǎn)品質(zhì)量好，使用期限內(nèi)安全可靠度高，而且在視覺上給人以舒適的，實用的，富有時代氣息和外觀具有吸引力。同時采用等壽命設(shè)計使產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價

90、廉，以此來提高產(chǎn)品的市場競爭力。</p><p>　　5.2自動化未來發(fā)展趨勢</p><p>　　我國從20世紀(jì)80年代初才開始這方面的工作研究和應(yīng)用，研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定的成果。但與日本等先進(jìn)國家相比，仍有相當(dāng)差距。任何一門科學(xué)都是由基礎(chǔ)理論、技術(shù)和工程系統(tǒng)組成的完善體系。機械自動化在技術(shù)和工程系統(tǒng)方面已有很大的發(fā)展，但基礎(chǔ)理論方面

91、尚在發(fā)展中，還很不完備，所以今后的發(fā)展方向是：</p><p>　　5.2.1 機電一體化</p><p>　　機電一體化就是機械自動化的發(fā)展和延伸，傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品只有向機電一體化方向發(fā)展，才是機械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。</p><p>　　5.2.2 智能化 </p><p>　　智能化是21世紀(jì)機械自動化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。這里所說

92、的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心里學(xué)、生理學(xué)和混飩動力學(xué)等新思想、新方法、模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得更高的控制目標(biāo)。誠然，使機械自動化產(chǎn)品具有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。</p><p><b>　　5.2.3 模塊化</b></p><p>

93、　　模塊化是一項重要而又艱巨的工程。由于機械自動化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多。研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機械自動化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能減速、電動機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品，同時也可擴大生產(chǎn)規(guī)模。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系例化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)

94、準(zhǔn)機械自動化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機械自動化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化將給機械自動化企業(yè)帶美好的前程。</p><p><b>　　5.2.4 網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p>　　20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育以及人們?nèi)粘Ｉ顜砹司薮蟮淖兏?。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一體，企業(yè)間的競爭也趨于全

95、球化。機械自動化的新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨道，質(zhì)量可靠，很快會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)化的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測技術(shù)方興未艾、而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機械自動化產(chǎn)品。現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢。利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)，使人們在家里充分享受各種高技術(shù)帶來的便利和快樂。因此，機械自動化產(chǎn)品無疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。</p><p><

96、b>　　5.2.5 微型化</b></p><p>　　微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機械自動化向微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外將其稱為微電子機械系統(tǒng)，或微機械自動化系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過1cm3的機械自動化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機械自動化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息、等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機械自動化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機械自動化產(chǎn)品的加工采用精

97、細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。</p><p><b>　　5.2.6 綠色化</b></p><p>　　工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來了巨大的變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適：另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染，于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢，綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的

98、生命過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害及少，資源利用率最高。設(shè)計綠色的機械自動化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前途。機械自動化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染環(huán)境，報廢后能回收利用。</p><p><b>　　5.2.7 人格化</b></p><p>　　未來的機械自動化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機械自動化的人格化有兩層含義.。一層是機械自動化產(chǎn)

99、品的最終使用對象是人，如何賦予機械自動化的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化，另一層是模仿生物機理、研制各種機械自動化產(chǎn)品，實事上，許多機械自動化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。</p><p><b>　　5.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　我國從20世紀(jì)80年代初才開始這方面的工作研究和應(yīng)用，研究機構(gòu)及一些大中型

100、企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，并取得了一定的成果。但與日本等先進(jìn)國家相比，仍有相當(dāng)差距。任何一門科學(xué)都是由基礎(chǔ)理論、技術(shù)和工程系統(tǒng)組成的完善體系。機械自動化在技術(shù)和工程系統(tǒng)方面已有很大的發(fā)展，但基礎(chǔ)理論方面尚在發(fā)展中，還很不完備，</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　因為現(xiàn)代機械自動化在設(shè)計和制造上具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性，

101、低能耗的意義所以機械的設(shè)計、制造、都是圍繞著機械自動化來進(jìn)行的。</p><p>　　機械自動化技術(shù)所面臨的共性關(guān)健技術(shù)是傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、自動化控制技術(shù)、接口技術(shù)、精密機械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。所以說，機械自動化系統(tǒng)就是機電一體化系統(tǒng)。機電一體化的發(fā)展就是機械自動化的發(fā)展，所以廣大設(shè)計人員應(yīng)清醒的認(rèn)識到機械設(shè)計制造只有向機械自動化設(shè)計制造方向發(fā)展，才是機械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。所以設(shè)計人員

102、不能只熱衷于技術(shù)引進(jìn)，不能僅僅安心于作為新技術(shù)的傳播者，而應(yīng)該作為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)造者。為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟廣闊的天地。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設(shè)計及論文是在我的導(dǎo)師閆光遠(yuǎn)老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到設(shè)計的最終完成，老師都始終

103、給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意?！　≡诖?，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本設(shè)計的順利完成。能順利完成此次的畢業(yè)論文，我要由衷地感謝所有給予過我在學(xué)習(xí)上指導(dǎo)、生活上關(guān)心和幫助的老師們。我要感謝我的同學(xué)和朋友們，在我遇到困難和挫折的時候給予我最大的鼓勵

104、和信心，在此向他們表示我最誠謝意!</p><p>　　近二十年寒窗苦讀，我無時無刻不感受著親人們的關(guān)懷和鼓勵。在論文完成之際，我要感謝我的父母和家人對我始終如一的理解和支持，還有他們?yōu)槲宜鶡o私付出的一切。正是他們給予了我精神上和物質(zhì)上的極大鼓勵和支持，才使我能夠全身心地投入到學(xué)習(xí)中去。在此我向他們表示內(nèi)心最誠摯的謝意和深深的感激。無論在什么時候，你們都是我的堅強后盾。</p><p>　

105、　在此，我祝愿我的老師們、同學(xué)們和朋友們，在以后的工作生活中，越來越好，越來越幸福！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 劉武發(fā)，劉德平.機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.5</p><p>　　2 楊世明 騰獻(xiàn)銀 趙鎮(zhèn)宏 段巍 機械設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社出版，2007.3<

106、/p><p>　　3 張建民等. 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　4 趙松年，張奇鵬. 機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996.</p><p>　　5 齊衛(wèi)紅 林春麗 王永紅 過程控制系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社出版，2007.5</p><p>　　6 劉巨良. 過程控

107、制儀表[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　7 溫希東. 自動控制原理及其應(yīng)用[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　8 王樹青. 工業(yè)過程控制工程[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　9 陸德民. 石油化工自動化控制設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.</p>