摘要：伴随着我国工业化进程的进一步加快，全国各行各业都步入了科技创新发展的新阶段，其中作为国家主体工业支柱的机械制造业的升级改造应运而生，对于机电一体化的长足发展更是起到至关重要的作用，机电一体化的发展，升级了我国在机械工程领域的技术创新并带来了巨大的经济效益，本文对机电一体化在机械工程领域的发展应用做了较为深入的研究，着重介绍机电一体化系统的一系列优点以及在机械工程领域的重要应用。

关键词：机电一体化；机械工程；应用

1 机电一体化的概念

机电一体化是以电控技术和机械技术的基础之上，结合了机械制造及其自动化、控制学以及接口技术、微电子技术、传感器技术等诸多自动化领域和计算机领域的相关学科发展而来的电子科学领域，经过一系列的科学结合再应用到生产实践中的一项专业技术。

2 机电一体化的发展

机电一体化的发展根据其不同的历史时期可分为如下两个阶段： 结合图表，我们可以看出在20世纪60年代初为机电一体化发展的初级阶段，在该时期主要利用电子技术来逐步的完善机械产品的相关使用性能，从成体来看主要为自我研发的方式在进行探索。由于当时处于起步阶段，机械与电子的结合还没能得到成熟的结合，故没能得到大范围的推广与应用。20世纪90年代至今，机电一体化技术进入了新的历史时代，尤其以人工智能、以及神经网络等一系列技术的成熟使机电一体化技术得到了快速发展，有了更加广阔的发展平台，其中对光学、通信、微细加工方面的结合使机电一体化系统逐步建立了较为完整的体系，使其发展方向表现在以下几个方面：

2.1 智能化发展

随着科学技术的迅猛发展，智能化已经成为机电一体化发展的一项重要内容，它是建立在控制理论的基础上进行完善，充分吸收人工智能、运筹学、计算机科学和动力学等新的思想、方法，通过对人类行为和思维的模拟，使产品能够具有一定的人的思维，比如判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，使产品在应用中能够达到最佳的控制作用，机器人与数控机床的推广使用就是赋予了机电一体化产品智能效果的重要应用。

2.2 模块化发展

模块化的发展，是机电一体化产品快速产业化发展的重要方面之一，通过单一组件产品的模块化生产，使产品能够更加完整、高效。便捷的进行应用、维修以及拆卸，在以模块化为前提下，对机电一体化产品的各项功能进行整合，使其具有统一化、通用化、系列化、标准化。显而易见，从电气产品的系列化、标准化可以看出，其模块化的好处是明显的，模块化的生产势必会为机电一体化企业带来长足的发展前景。

2.3 网络化发展

在网络大潮的潮头下，网络技术的快速发展下为各行各业带来了巨大的改变，如科学技术、工业生产、军事领域以及教育等日常生活也有重要的影响。随着网络的普及和它本身所具有的远程控制与监视技术在机电一体化技术中的应用，使机电一体化产品更加的为大众所熟知并乐于接受。

3 机电一体化系统在机械工程领域的应用

3.1 在数控领域的应用

数控设备是我国目前企业生产所广泛使用的技术，通过计算机编程的形式，将指令发送到相对应的机械设备，对数控设备输送指令，从而按照既定的程序对数控设备进行精准操控最终达到想要实现的功能，随着计算机领域的不断发展、软件的不断升级，数控技术也在不断打破技术壁垒，提高了控制智能化的精度和时效。逐步实现产品生产的全面智能化。例如：日本日立公司在新型数控机床中引进机电编程技术，使机床功率的利用率由78%提升到95%。

3.2 在电子油门领域的应用

传统的内燃机，由于油耗大，有害废弃物排放超标，对环境大气造成严重的生态影响，而伴随着电子油门的应用，使用电子技术来有效控制燃油的使用量以及尾气的控制量，大大降低了有害废气的排放。例如：液压挖掘机的燃料能量利用率仅为30%左右，超低的能量利用率使机械工程的发展始终以节能为中心，日本小松公司挖掘机采用了新型的节能控制器，改向一体化技术的使用大大节省了燃料，并且使能量利用率达到了90%。

3.3 在多项集成技术领域的应用

对于单个的控制单元不能够连续且独立的操作，往往需要多人协作进行调控，这种生产方式大大降低了机械的使用效率，频繁的开关启停设备也会对机器寿命造成损坏，多项集成技术的应用不仅解决了不同控制单元无法连贯统一协作的难题，也解决了将大量操作程序化繁为简从而高效运作。例如：海尔集团对于计算机集成制造系统（CIMS）CIMS的实现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。使各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。

4 未来机电一体化系统的发展趋势

①绿色化。如果将参与劳动生产的机械产品与负责制造机械的装置统称为机械系统，那么机电一体化技术可以归结为：增强机械系统的使用性能，从而完成传统的机械系统所不能完成的相应功能；提升机械系统的智能化程度，使机器的使用者能够更加舒适便捷地工作；提升提升机械系统的生产可回收性，在降低机械系统原材料的同时有效降低系统的使用能耗，从而降低机械系统对环境的破坏，现在的新型机电一体化设备因为全程基本由计算机控制，向空气排放的污染物也因此有了大幅减少。原来的传统设备在运转的过程中，很多步骤都可以由今天的计算机控制，加上工艺的简陋，就会排放出很多的二氧化碳到大气中，污染环境。由此可见，机电一体化技术的应用需要提供一种高性能、高附加值、高利用率、低能耗、低污染的三高两低性能，提供更加绿色环保的生产方式与更加低碳环保的产品。

②智能化。人工智能作为一个系统的技术组成，它包含知识的表示、知识的利用以及知识的获取三个基本的方面，通过一系列的处理系统最终想达到的是模拟使用人的求解、学习、推理的功能，目前在机电一体化的建设上，人工智能被越来越多的学者所重视，其中数控机床与机器人的智能化就是机电一体化在人工智能领域的重要应用。“智能化”通过对机器行为的模拟，充分吸收运筹学、人工智能、计算机科学、心理学、生理学、混沌动力学以及模糊数学等的思想与方法，使机器具有高度的自主判断推理和逻辑分析的能力，从而达到更高的使用效果，目前模糊系统、专家系统、神经网络等是机电一体化系统实现人工智能的主要技术。

③微型化。微型化兴起于20世纪80年代，是机电一体化向微型机器领域和微观领域转型的重要发展时期，经过30余年的发展，使得机电一体化的新技术“微机电系统”去向成熟并得到重视，微机电系统泛指几何尺寸不超过1~3cm的机电一体化产品，并仍在向更小单元的微米、纳米的等级发展。微机电系统也有其发展的难点，其难点不是简单地进行机械尺寸的按比例缩小，而是在材料、机构设计、加工方法等多个特性的协调统一。微机电一体化产品的优点在与其体积小、能耗少、使用空间灵活，可进入一般机械无法操作的空间独立作业，因此在军事、生物医疗、信息等方面有明显的优势，在工业生产、农业生产、航空国防、等众多领域都有广阔的应用前景。

④网络化。从20世纪90年代开始，网络技术成为计算机行业的最高成就。要想做到全球畅销，机电一体化的新产品除了要做到功能独到，质量可靠，网络化方向发展也是机电一体化产品的必然发展趋势。

⑤人性化。机器终究不能代替人来完成一些，必须由工作人员亲自参与生产环节做的工作。但是计算机的电子技术是由人来设计的，我国的专业人士也在将机器完成的工作设计的越来越人性化。例如某些装置触碰到了临界线，系统就会响起警报。机器向装置中添加液体物质的时候，会有固定的量，如果系统故障，超过了这个刻度，也没有停下来，一些感应装置就会感知到，进而发出警报。所以如今的机电设备被设计地越来越人性化，慢慢可以替代劳越来越多需要人完成的工作。

⑥系统化。随着机电一体化技术的成熟，其系统体系结构采取开放式和模式化的总线结构会使这项技术更加完善。系统化可以同时让更多的子系统协调控制，并进行综合管理。

5 结语

随着国家一系列导向性政策的提出，机电一体化的应用与发展已经成为国家发展与科技进步的战略支柱产业，由中央到地方，各级政府认真贯彻中央指示，纷纷起草出台大量的鼓励引导性机械工程领域智能化的政策文件，智能化、绿色化、微型化已经成为了机电一体化的重要发展方向，也将成为未来的趋势，成为增强国家硬实力与国防建设的重要组成部分。机电一体化的应用也使得机械工程领域的工作效率大幅度提高，为企业增产增收创造了巨大的经济效益。

参考文献：

[1]杨丽，机电一体化系统在机械工程中的应用分析[J].电子测试，2017(1).

[2]张翔，柴硕，冯翰麟，李津慧，孙静怡，机电一体化系统在机械工程中的实际应用[J].时代农机，2018(12).