中國(guó)石油大學(xué)蒸汽流量計(jì)機(jī)械自動(dòng)化畢業(yè)論文模板要點(diǎn)

1、蒸汽流量計(jì) 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方向機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究姓名：張寶坤學(xué)號(hào)：002912性別：女專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化批次：0703層次：專升本電子郵箱：zhbk56789聯(lián)系方式：0951習(xí)中心：寧夏奧鵬指導(dǎo)教師：崔厚璽2009年4月6日機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化發(fā)展方向的研究摘要本文主要對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造和機(jī)械自動(dòng)化相比較，提出了具有智能 化的特征是現(xiàn)代機(jī)械和傳統(tǒng)的機(jī)械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。根據(jù)機(jī)械自動(dòng)化在 各行各業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，顯現(xiàn)出了機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和效益。即多功能 化、高效率、高可靠性、省

2、材料、省能源，不斷滿足人們生活和生產(chǎn)多元化 需求。文章從系統(tǒng)的觀念出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù), 及過(guò)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(guò)程自動(dòng)化控制今后的主要目標(biāo)， 指明了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)制造；自動(dòng)化；產(chǎn)品；發(fā)展；方向11目錄第一章前言. 51.1 機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)生和定義 51.2 機(jī)械自動(dòng)化的科學(xué)技術(shù) 5第二章機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化符合設(shè)計(jì)原則62.1 滿足對(duì)機(jī)器的功能要求 62.2 利用先進(jìn)技術(shù)不斷創(chuàng)新 6第三章 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 .83.1 鍋爐汽包水位控制

3、方面的研究 .83.1.1 單沖量控制系統(tǒng)._83.1.2 雙沖量控制系統(tǒng) 93.1.3 三沖量控制系統(tǒng).103.2 冷去口器控制方案的研究 .123.2.1 控制冷去口齊i的流量.123.2.2 控制氣氨的排量.13第四章機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與效益 144.1 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量的提高 144.2 使用安全性和可靠性提高 144.3 調(diào)整和維修方便，使用性能改善. 144.4 具有復(fù)合功能，適用面廣 154.5 改善勞動(dòng)條件，有利于自動(dòng)化生產(chǎn) 154.6 節(jié)約能源，減少耗材 15第五章 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向165.1 機(jī)電一體化165.2 智能化.165.3 模塊化一 165.4

4、 網(wǎng)絡(luò)化165.5 微型化175.6 綠色化.175.7 人格化 17第六章結(jié)論18參考文獻(xiàn)19第一章前言1.1 機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)生和定義早在1971年日本的機(jī)械設(shè)計(jì)雜志副刊上刊登了機(jī)電一體化這一名詞， 后來(lái)隨著機(jī)電一體化的發(fā)展而被廣泛的應(yīng)用。美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)于1984年為現(xiàn)代機(jī)械下了如下定義：“由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包 括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和（或）機(jī)電部件相互聯(lián)系的 系統(tǒng)它與前面提及的機(jī)電一體化是一致的，因此可以說(shuō)現(xiàn)代機(jī)械就是指機(jī) 電一體化系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代國(guó)際機(jī)器與機(jī)構(gòu)理論聯(lián)合會(huì)，給出了這樣的 定義，機(jī)電一體化是精密機(jī)械工程、電子控制和系統(tǒng)思想在產(chǎn)品

5、設(shè)計(jì)和制造 過(guò)程中的協(xié)同結(jié)合。因此又可以說(shuō)機(jī)電一體化就是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng) 化基礎(chǔ)上的發(fā)展。1.2 機(jī)械自動(dòng)化的科學(xué)技術(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化是機(jī)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(jī)械自動(dòng)化使機(jī)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(jī)械電器化”邁入了以“機(jī)械自動(dòng) 化”為特征的發(fā)展階段。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(jī)械 自動(dòng)化的設(shè)計(jì)制造是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)

6、、微電子技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測(cè)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(shí)現(xiàn)特 定功能價(jià)值并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。需要強(qiáng)調(diào)的是，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜 合性技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)，以及其他新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊，這就是現(xiàn) 代機(jī)械與機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)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，具有智能化的特征 是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化和傳統(tǒng)的機(jī)械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)制造

7、及自動(dòng)化的符合設(shè)計(jì)原則2.1 滿足對(duì)機(jī)器的功能要求任何一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開(kāi)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(duì)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(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)也必須具有對(duì)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。如上所述，機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)綜合的概念，包含了機(jī)電一體化技術(shù) 和機(jī)電一體化產(chǎn)品兩個(gè)方面的內(nèi)容。作為產(chǎn)品，又包含著設(shè)計(jì)、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(jī)聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所決定的。2.2 利用先進(jìn)技術(shù)不

8、斷創(chuàng)新根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同，可對(duì)產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行分類。以物料搬運(yùn)、加工為主。輸入物質(zhì)、能量和信息，經(jīng)過(guò)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(jī)。如各種機(jī)床、交 通運(yùn)輸機(jī)械、食品加工機(jī)械、起重機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、輕工機(jī)械等。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(dòng)力機(jī)，其中輸出機(jī)械能的為原動(dòng)機(jī)。如電動(dòng)機(jī)、水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。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(jī)。如各種儀器、儀表、計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)以及 各種辦公機(jī)械等。機(jī)械自動(dòng)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

9、能、即動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能?；谏鲜龅墓δ軜?gòu)成原理，既有利于設(shè)計(jì)或分析各種機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)品， 又有利于開(kāi)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(lái)可形成 9大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品。如表2-1所示：表2-1不同主功能及輸入的組合輸入.輸出組合實(shí)例12 3換遞存質(zhì)質(zhì)質(zhì)物物物材料加工或處理機(jī)交通運(yùn)輸機(jī)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、包裝機(jī)4臺(tái)匕目 耳匕里動(dòng)力機(jī)械5臺(tái)匕目 目匕印桃棣或流體傳動(dòng)6儲(chǔ)存能昌機(jī)械或流體儲(chǔ)能器7刎信息取子誹竹e、權(quán)罷8彳言息通信系統(tǒng)、傳真機(jī)9儲(chǔ)存信工儲(chǔ)存器、錄像機(jī)止匕外，對(duì)于不同主功能的加工機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)方式不同，也構(gòu)成不同用途 的機(jī)械。例如，金

10、屬切削機(jī)床是根據(jù)工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方式不同，便產(chǎn)生不同用途的機(jī)床 所以說(shuō)機(jī)械自動(dòng)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(lái)不斷創(chuàng)新，設(shè)計(jì)制造出一流的自動(dòng)化產(chǎn)品。第三章 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)各個(gè)工藝過(guò)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(guò)程，對(duì)產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定 性的作用。例如，精儲(chǔ)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(dòng)不能超過(guò) 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

11、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。3.1 鍋爐汽包水位控制方面的研究鍋爐汽包是生產(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(guò)低，則會(huì)影響 產(chǎn)氣量，且鍋爐易燒干而發(fā)生事故；若水位過(guò)高，生產(chǎn)蒸汽含水量高，會(huì) 影響蒸汽質(zhì)量。這些都是危險(xiǎn)的，因此對(duì)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，3.1.1 單沖量控制系統(tǒng)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)。圖3-1汽包單沖量控制系統(tǒng)這里的“沖量”

12、一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng) 典行的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時(shí)，由于假水位現(xiàn)象,控制器不但不能開(kāi)大給水閥來(lái)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(kāi)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(dòng)很歷害，嚴(yán)重時(shí)氣包水位降到 危險(xiǎn)程度以至發(fā)生事故。因此對(duì)于停留時(shí)間短、負(fù)荷變動(dòng)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(duì)于小型鍋爐，由于水在汽包中 的停留時(shí)間較長(zhǎng)，在蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，假水位的現(xiàn)象并不顯著，配上一些 聯(lián)鎖報(bào)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。3.1.2 雙沖

13、量控制系統(tǒng)在汽包水位的控制中，最主要的擾動(dòng)是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽 流量來(lái)進(jìn)行校正，不僅可以補(bǔ)償“虛假水位”所引起的誤動(dòng)作，而且使給水 位控制閥的動(dòng)作十分及時(shí)，從而減少水位波動(dòng)，改善控制品質(zhì)。將蒸汽流量 信號(hào)引入，就購(gòu)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(gè)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(dòng)態(tài)上的差異， 需引入動(dòng) 態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。d|-g|（雙沖量寸s制原理圖 gmn- if-i（雙沖量才s制方雁圖囪eg圖3-2 汽包雙沖量原理圖及方框圖圖3-2所示的連接方式中，加法器的輸出i是i = clic

14、c2if i0式中ic液位控制器的輸出；if蒸汽流量變送器（一般經(jīng)開(kāi)方器）的輸出；i。初始偏置值cl c2加法器系數(shù)。ci的設(shè)置一般取1, c2的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋 補(bǔ)償，可現(xiàn)場(chǎng)湊試，也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。設(shè)置i。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(gè) 比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下，i。和c2if項(xiàng)接近而相互抵消。3.1.3 三沖量控制系統(tǒng)雙沖量控制系統(tǒng)還有兩個(gè)弱點(diǎn)：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(bǔ)償就比較困難；同時(shí)，對(duì)于給水系統(tǒng)的擾動(dòng)仍不能克 服。為此可再將給水流量信號(hào)引入，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)。三沖量控制系統(tǒng)的實(shí)施方案較多，如圖 3-3所示為其中的

15、典型控制方案 之一。圖3-3汽包三沖量控制系統(tǒng)從該圖可以看出，這是前饋控制與串級(jí)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(shí)間 較短、“虛假水位”嚴(yán)重時(shí)，需引入蒸汽流量信號(hào)的微分作用。 這種微分信號(hào) 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(shí)，水位偏離設(shè)定值過(guò)高 或過(guò)低而造成鍋爐停車。如圖3-4所示，為三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，加法器的運(yùn)算關(guān)系與雙沖量 控制時(shí)相同，各系數(shù)設(shè)置如下：a系數(shù)ci通?？扇?或稍小于1的數(shù)值；b若采用氣開(kāi)閥；c2取正彳1, c2的值可按物料平衡關(guān)系進(jìn)行計(jì)算；c i。的設(shè)置和取值仍與雙沖量控制系統(tǒng)相同。蒸汽流量計(jì)

16、 d圖3-4汽包三沖量系統(tǒng)方框圖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(jí)控制系統(tǒng)相同。在有些裝置中，采用了比較簡(jiǎn)單的三沖量控制系統(tǒng)， 只用一臺(tái)控制器及一臺(tái)加法器，加法器可接在控制器之前，如圖 3-5 (a)所 示：也可接在控制器之后，如圖 3-5(b)所示：(a)(b)圖3-5汽包三沖量控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化接法圖中加法器的正負(fù)號(hào)是針對(duì)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(diǎn)是使用儀表最少，只要一臺(tái)多通道的控制器即可實(shí)現(xiàn)。 但如 果系數(shù)設(shè)置不能確保物料平衡，則當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，水位將有余差，圖 3-5(b) 的接法，水位無(wú)余差，但使用儀表較前者多，在投運(yùn)及

17、系數(shù)設(shè)置等方面較前 者麻煩一些。3.2冷卻器控制方案的研究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(lái)達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，工業(yè)用冷卻器的一般控制方案有以下幾種 。3.2.1 控制冷卻劑的流量如圖3-6所示：圖3-6氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案20為氨冷卻器控制冷卻劑流量的控制方案，其機(jī)理也是通過(guò)改變傳熱速率 方程中的傳熱面積f來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該方案控制平穩(wěn)，冷量（冷卻劑量）利用充 分，且對(duì)壓縮機(jī)入口壓力無(wú)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(jī)。為此，可采用圖3-7

18、所示的物料出口溫度與液位的串級(jí)控制方案，使用這種方案時(shí)，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。圖3-7溫度與液位串級(jí)控制方案圖3-8溫度與液位選擇性控制方案3.2.2控制氣氨排量如圖3-9所示，為氨冷卻器控制氣氨排量的控制方案，其機(jī)理是通過(guò)改變傳熱速率方程中的平均溫度來(lái)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(jī)入口壓力的波動(dòng)。另外，冷量的利用 不充分。為確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行，還需要設(shè)置一個(gè)液位控制系統(tǒng)，防止液氨 進(jìn)入氨管路而導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞。液 qtttc-4? 物料圖3-9控制氣氨排量的控制方案根據(jù)以上分析研究可知：

19、自動(dòng)控制裝置和被控的工藝設(shè)備組成了一個(gè) 沒(méi)有人直接參與的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。操作工坐在操作室里，就能觀察到整 個(gè)裝置的變化。因此，保證生產(chǎn)過(guò)程的安全，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。近二十年來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速發(fā)展，加劇了對(duì)人類生存環(huán)境的污 染，因此減小工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染的影響也納入了過(guò)程控制的目標(biāo)范 圍。綜上所述，過(guò)程自動(dòng)化控制的主要目標(biāo)包括以下幾個(gè)方面：1、保證生產(chǎn)過(guò)程的安全和平穩(wěn)；2、達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)量和質(zhì)量；3、盡可能地減少原材料和能源損耗；4、把生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的危害降到最小限度。第四章 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與效益隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品有逐步取代傳統(tǒng)機(jī) 電產(chǎn)品的趨勢(shì)，與傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品相比，

20、機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品具有高的功能水平 和附加值，它將給開(kāi)發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來(lái)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。4.1 生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品大都具有信息自動(dòng)處理和自動(dòng)控制功能，其控制和檢 測(cè)的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可 精確地保證機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)計(jì)的要求完成預(yù)定的動(dòng)作，使之不受機(jī) 械操作者主觀因素的影響，從而實(shí)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(shí)，由于機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工作自動(dòng)化，所以生 產(chǎn)力大大提高。例如:數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產(chǎn)效率比普 通機(jī)床提高56倍。柔性制造系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備利用率可提高 1.53.5倍， 機(jī)床數(shù)量可減少約5

21、0%,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。止匕外，由于機(jī)械自動(dòng)化工作方式具有可通過(guò)調(diào)整軟 件來(lái)適應(yīng)需求的良好柔性，特別適合于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)、是縮 短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、加速更新?lián)Q代的重要途徑。4.2 使用安全性和可靠性提高機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)監(jiān)視、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)等 功能。在工作過(guò)程中，遇到過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、短路等電力故障時(shí)，能自 動(dòng)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(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品由于采用電子元器件，減少了機(jī)械產(chǎn)品中的可動(dòng)構(gòu)件 和磨損部件，從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(zhǎng)。4.

22、3 調(diào)整和維修方便，使用性能改善機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品在安裝調(diào)試時(shí)，可通過(guò)改變控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的 改變，以適應(yīng)不同用戶對(duì)象的需要以及現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過(guò)多種手段輸入到機(jī)械自動(dòng)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(duì)于具有存儲(chǔ)功能的機(jī)械自動(dòng)化主品， 可以事先存入若 干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對(duì)象，給定一個(gè)代碼信號(hào)輸入即可按指定的預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)工作。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的自動(dòng)化檢驗(yàn)和自動(dòng) 監(jiān)視功能可對(duì)工作過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)采取措施，使工作恢復(fù)正常。由于 機(jī)械自動(dòng)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(jiǎn)化，并且方便、簡(jiǎn)

23、單。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的工作過(guò)程根據(jù) 預(yù)設(shè)的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮，系統(tǒng)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作。高級(jí)的機(jī) 械自動(dòng)化產(chǎn)品可通過(guò)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以及外界參數(shù)的變化隨機(jī)自尋最佳 工作程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化最優(yōu)化操作。4.4 具有復(fù)合功能，適用面廣機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品跳出機(jī)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(dòng)化程度大大提高。機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品一 般具有自動(dòng)化控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)和智能化 等多種功能，能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和不同領(lǐng)域，滿足用戶需求，應(yīng)變能力 較強(qiáng)。4.5 改善勞動(dòng)條件，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品自動(dòng)化程度高，是知識(shí)密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)品，是 將

24、人們從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)的重要途徑，可以加速工廠自動(dòng)化、 辦公自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、交通自動(dòng)化甚至是家庭自動(dòng)化，從而可促進(jìn)我 國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。4.6 節(jié)約能源，減少耗材節(jié)約一次和二次能源是國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)，也是用戶十分關(guān)心的問(wèn)題， 機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品通過(guò)采用低能耗驅(qū)動(dòng)機(jī)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(shí)，由于多種學(xué)科的交叉融合， 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的許多功能一方面從機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到微電子、計(jì)算機(jī)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(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品系統(tǒng)朝著 輕小型方向發(fā)展，減少了材料消耗。所以，無(wú)論是生產(chǎn)部門還是使用單位，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，

25、都會(huì)帶來(lái)顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。正因?yàn)槿绱?，世界各?guó)，首先是日本、美 國(guó)、歐洲各國(guó)都在大力發(fā)展和推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。第五章 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的發(fā)展方向我國(guó)從20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始這方面的工作研究和應(yīng)用，研究機(jī)構(gòu)及 一些大中型企業(yè)對(duì)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(guó)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(jī)械自動(dòng)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，所以今后的發(fā) 展方向是：5.1 機(jī)電一體化機(jī)電一體化就是機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展和延伸，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品只有向機(jī)電 一體化方向發(fā)展，

26、才是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。5.2 智能化智能化是21世紀(jì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向。 這里所說(shuō)的 “智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心里學(xué)、生理學(xué)和混飩動(dòng)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(chéng)然，使機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品具有低級(jí)智能或人的部分 智能，則是完全可能而又必要的。5.3 模塊化模塊化是一項(xiàng)重要而又艱巨的工程。由于機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠 家繁多。研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的 機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重

27、要的事。如研制集減速、 智能減速、電動(dòng)機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺(jué)、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等 功能的控制單元以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單 元迅速開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品，同時(shí)也可擴(kuò)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(lái)的好處可以肯定，無(wú)論是對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械自動(dòng)化單元的企業(yè) 還是對(duì)生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的企業(yè)，模塊化將給機(jī)械自動(dòng)化企業(yè)帶美好的前 程。5.4 網(wǎng)絡(luò)化20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)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?來(lái)了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)連成一體，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)也趨 于全球化。機(jī)械自

28、動(dòng)化的新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)道，質(zhì)量可靠, 很快會(huì)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(cè)技術(shù) 方興未艾、而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線和局 域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢(shì)。利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成 以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锍浞窒硎芨鞣N高技術(shù) 帶來(lái)的便利和快樂(lè)。因此，機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。5.5 微型化微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)械自動(dòng)化向微觀領(lǐng)域發(fā)展的 趨勢(shì)。國(guó)外將其稱為微電子機(jī)械系統(tǒng)，或微機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)，泛指幾何尺寸 不超過(guò)1cm3的機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品 體積小、耗能少、運(yùn)動(dòng)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(shì)。微機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)械自動(dòng)化產(chǎn)品的 加工采用精細(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。5.6 綠色化工業(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來(lái)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(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的 趨勢(shì)，綠色產(chǎn)品在