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机械维修论文3000字电子版怎样写

发布时间:2024-07-08 15:02:58

机械维修论文3000字电子版怎样写

工程机械是构成施工生产的重要因素,机械设备在使用过程中, 由于材料、工艺、环境条件和人为因素的影响,其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等,随着零部件磨损程度的逐渐增大,设备的技术状态将会产生劣化,不可避免地将出现各种各样的故障,设备的功能和精度降低,甚至整机丧失使用价值。保持现场工程机械经常处于良好的状态,提高利用率,延长使用寿命,是企业提高经济效益的需要。 一、工程机械维修的重要性 工程机械维修是对工程机械维护和修理的简称。维护是为了保持延长或改善提高工程机械性能而实施的技术活动;修理则是为了恢复或改善提高工程机械性能而实施的技术活动。维修的作用可以概括为“增加利润、节省原材料、优化投资回报、延长设备的使用寿命、减少生产费用、避免事故和技术性灾难”。维修为工程机械在施工中有条不紊地高效工作做出了重要的前期保障,可以说,随着高科技产品的不断出现,先进的维修可以确保设备无故障运行,而且能使设备经常保持良好的状态。 就维修性质来讲,维修为将来投资。维修不只是排除故障,而是保证企业生存、发展,取得企业经济效益的一种长期连续的投资。做好这项工作,对保证企业正常生产,增加产量,改善产品质量,提高劳动生产率,降低成本和改善其它各项技术、经济指标都有着重要的意义。当前,工程机械维修中还存在许多问题,应认真总结经验教训,深入研究搞好工程机械维修的措施。未来的维修将是绿色的维修,先进的维修,再创造工程的维修。维修已不仅是恢复工程机械原有性能的手段,而是要改善提高工程机械性能,从而提高工程质量。维修也是一种投资,它是与固定资产同样重要的投资,没有维修投资,固定资产就难以保证回报,难以扩大。维修已不再是一种辅助手段和应急措施,而是生产力的组成部分,是关系到经济发展的一项重要任务。 二、工程机械使用中的出现故障的种类和后果 (一)工程机械常见故障有以下6种: 损坏型故障:如断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等。 退化型故障:如老化、变质、剥落、异常磨损等。 松脱型故障:如松动、脱落等。 失调型故障:如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉等。 堵塞与渗漏型故障:如堵塞、漏水、漏气、渗油等。 性能衰退或功能失效型故障模式:如功能失效、性能衰退、过热等。 (二)造成的故障后果有下列4类: 隐蔽性故障后果:隐蔽性故障没有直接的影响,但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多重故障后果。 安全性和环境性后果:如果故障会造成人员伤亡,就具有安全性后果;如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准,则故障具有环境性后果。 使用性后果:如果故障影响生产(产量、产品质量、售后服务或除直接维修费用以外的运行费用),就认为具有使用性后果。 非使用性后果:划分到这一类里的是明显功能故障,它们既不影响安全也不影响生产,它只涉及直接维修费用。 三、故障原因分析及其步骤 故障分析的目的不仅在于判别故障的性质、查找故障原因,更重要的在于将故障机理识别清楚,提出有效的改进措施,以预防故障重复发生。通过故障分析,找到造成故障的真正原因,从设计、材料选择、加工制造、装配调整、使用与保养等方面采取措施,提高机械产品的可靠性。例如:离心泵在运转过程中,由于机械本身的原因、工艺操作或高温、高压、物料腐蚀等使用条件的原因,往往会造成各种故障如扬程降低、流量不足、有异常噪音和振动等。通过对故障情况的具体分析,找出原因,采取措施,才能使设备正常运转,同时,也可以指导设计、加工、装配、使用与保养,提高机械产品的可靠性。 在分析故障时,一般是从故障的现象入手,通过故障现象找出原因和故障机理。由于受现场条件的限制,观察到或测量到的故障现象可能是系统的,如离心泵不吸液;也可能是某一部件的,如离心泵的填料过热;也可能是某一零件的,如轴或轴套表面损坏等。因此,针对产品结构的不同层次,其故障模式有互为因果的关系。如“轴承烧坏”这一故障是它上一层次离心泵不能正常运转的原因,又是它下一层次故障模式“轴承过热”的结果。 故障原因分析是一门综合性学科,涉及系统分析、结构分析、测试分析,以及有关疲劳、断裂、磨损、腐蚀等各种学科的知识。对故障分析主要包括以下步骤: 现场调查。主要包括收集发生故障的时间、环境、顺序等背景数据和使用条件;故障现场摄像或照相;收集和整理故障件的主要历史资料如设计图样、操作规范、验收报告、故障情况记录和维修报告等;对故障件进行初步检查、鉴别、保存和清洗等。 分析并确定故障原因和故障机理。主要包括对故障件的无损检验、性能试验、断口的宏观与微观检查等检查与分析;必要的理论分析和计算如强度、疲劳、断裂力学分析及计算等;初步确定故障原因和机理。 分析结论。当每一件故障分析工作做到一定阶段或试验工作结束时,都要对所获得的全部资料、调查记录、证词和测试数据,按设计、材料、制造、使用四个方面是否有问题来进行集中归纳、综合分析和判断处理,提出一个结论明确、建议中肯的报告。一方面是为了改进工作、积累资料、交流经验:另一方面也是为索赔和法律仲裁提供依据。 四、工程机械故障的排除及维修 工程机械故障85%以上是由磨损产生的。解决零部件的磨损,除了采用优良的材料,选择先进的制造工艺、设计合理的机械结构外,最重要的一点就是保证机械的合理润滑,还需要操作人员的细心操作等。对于工程机械,一要尽可能减少零部件的磨损,预防故障的产生;二要灵活运用修理方法,不断探索和研究新的维修方法,野外工程机械维修,由于有配件、材料、吊装设备等的困难,要求维修人员充分发挥聪明才智来尽快解除故障。 保证机械的合理润滑 工程机械的故障50%以上是由润滑不良引起的。由于工程机械各零部件配合的精密性,良好的润滑可以保持其正常的工作间隙和适宜的工作温度,防止灰尘等杂质进入机械内部,从而降低零件的磨损速度,减少机械故障。正确合理的润滑是减少机械故障的有效措施之一。为此,一是要合理使用润滑剂,根据机械结构的不同,选用不同的润滑剂类别,按照环境和季节的不同,选择合适的润滑剂牌号。不可任意替代,更不可使用伪劣产品;二是要经常检查润滑剂的数量和质量,数量不足要补充,质量不佳要及时更换。 细心合理的操作机械 作为机械操作人员,启动机械前均应检查冷却液及机油是否够,不足要及时补充后再启动机械。机械启动后要进入低速预热阶段,待冷却液及机油达到规定温度后,再开始工作,严禁低温下进行超负荷运转。操作人员在机械运行中,要经常检查各种温度表的数值,发现问题及时解决后再工作。在操作工程机械施工时,要注意不能在超过机械所能承受的最大负荷下工作,要均匀加减油门,保证机械处于较为平稳的负荷变动,防止发动机、工作装置的大起大落,降低机械的磨损,减少故障的产生。 3、现场应急维修 (1)零件修理法 采用机械加工、焊接、研磨等方法快速修复损坏的零件。例如一台输送泵,料斗的搅拌轴因磨损严重突然不能工作,配件一时又难以买来。这种情况下,可将搅拌轴拆下,采用堆焊及车床加工的方法,迅速恢复机械的作业,同时也节省了资金;一台正在隧道出渣的ZL40B装载机工作泵主液压油管突然破裂,当时没有备件,可用一根别的油管,将损坏的油管接头焊在其上,迅速恢复装载机的作业;若一台正在工作的斯太尔自卸车进水管出现破洞,为了不影响施工,可用树枝削成破洞的形状堵进洞口,效果还相当不错,可迅速恢复斯太尔的作业。 (2)零件换用或替代修理法 用完好备件替换已经损坏的配件,在大修及现场维修时均可采用。同时可以充分利用身边材料,替代工程机械已经损坏的零部件。若一台PC220一6型液压挖掘机铲斗销穿心螺杆在工作中断裂,库房没有备件,购买时间长,可用一根斯太尔的平衡轴固定螺栓替代,使挖掘机恢复正常运行。用普通钢板制作的垫片代替缺损的垫圈,用烟盒做垫圈代替低压油路的密封垫圈,用塑料布代替水泵中密封的石棉绳等,可临时解决应急维修的需要。 (3)零件弃置法 越过已经产生故障的零部件,将管路或电路连接起来,快速恢复工程机械作业。例如,一台斯太尔自卸车的一个刹车分泵皮碗损坏漏气,造成制动不灵。在管路中临时匀一个阀门,将通往该分泵的气体关闭,迅速恢复了斯太尔的作业;冬季施工时,由于驾驶员夜间未放水,导致ZL40B装载机机油散热器冻裂,在野外工地上短时间无法修复。可去掉散热器,将机油管直接与机体油道接通,将散热器水管短接,迅速恢复装载机的作业。 【参考文献】 [1]庄惜铁.工程机械的预知维修[J].筑路机械与施工机械化,2003,(1). [2]中国建筑业协会建筑机械设备管理分会.建筑施工机械管理使用与维修[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面[1~4]。1.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面,国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上,伺服系统的MTBF值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。在EMO2001展会上,新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工,可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究,如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller),中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,如在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述,开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划,并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定,预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

最多追加100好吧,怎么都喜欢骗人啊 微型机器人的发展和研究现状 摘要: 微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词: 微型机器人; 微驱动器 近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行 器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前 景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技 术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术 研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有 强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日 本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点 是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空 间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基 金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大 学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大 学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系 统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。目前国 内对微型机器人的研究主要集中在三个领域[6] : (1) 面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器 人。(2) 针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器 人。(3) 面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器 人。 1 微型机器人的发展和研究状况 根据国内开展微型机器人研究的实际情况, 我们 着重讨论微型管道机器人、无创伤微型医疗机器人和 特殊作业的微型机器人。 111 微型管道机器人 微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提 出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进 行检测, 维修等作业。由于与常规条件下管内作业环 境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机 器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按 比例缩小是不可行的。有鉴于此, 微型管道机器人的 行走方式应另辟蹊径。近年来随着微电子机械技术的 发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合 技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为 现实。微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重 要发展基础[1] 。 日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可 用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作 微小工作。这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱 动, 而无须以电缆供电。日本东京工业大学和NEC 公司合作研究的螺旋式管内移动微机器人, 在直径为 Φ2514mm的直管内它的最大运动速度是260mm/ s , 最 大牵引力是12N。法国Anthierens 等人研制出了适用 于Φ16mm的蠕动式机器人, 此种微型机器人的最大 运动速度为5mm/ s , 负载可达20N , 具有很高的运动 精度, 负载大, 但运动速度较慢且结构复杂。 国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性 冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用 层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器 有层叠型和双压电薄膜两种类型[3] 。图1 所示为双压 电薄膜微小管道机器人其运动机理, 该机器人采用双 压电薄膜驱动器, 相对于单压电薄膜, 增大了驱动 力, 提高了承载能力。该机构的最大移动速度可以达 到15mm/ s , 具有前进、后退、上升和下降功能。 112 微型医疗机器人的发展 近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进 展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用 领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017 年 医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部 医疗手术的一半。因此日本制定了采用“机器人外科 医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用 于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。美国马里兰州 的约翰·霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际 上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置, 吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。瑞典 科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未 来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各 种手术。 国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型 医疗机器人的研究, 取得了一些成果。无损伤医用机 器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减 轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内 送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛 苦。中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下 研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手 术术微型机器人, 该机器人将CCD 摄像系统, 手术 器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部, 通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。其特 点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围 大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅 捷而灵活的动作, 图2 所示的是利用腹腔手术机器人 进行手术的场景[5] 。浙江大学也研制出了无损伤医用 微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进 入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有 机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。 113 特殊作业微型机器人的发展 除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型 医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了 进行特殊作业微型机器人的研究。这种微型机器人配 备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有 非常好的发展前景。 美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上 最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为 411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替 人去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型 城市搜救机器人, 该机器人曾在2001 年“9111”事 件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。日本三菱电 子公司、松下东京研究所和Sumitomo 电子公司联合研 制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入 空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个 圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊 的任务。 由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机 能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机 能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人 学者的广泛重视。国内已有多所高校和科研院所在开 展微型仿生机器人方面的研究。上海交通大学基于仿 生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流 电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生 机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。该机器人长 30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达 到3mm/ s[2] 。上海大学也进行了一些微型仿生机器人 的研究工作。 2 微型机器人发展中面临的问题 (1) 驱动器的微型化 微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人 的发展来看, 微驱动技术起着关键作用, 并且是微机 器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型 化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响 应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马 达) 是未来的研究方向。 (2) 能源供给问题 许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微 型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型 机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。 微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以 及检测信号应可以无缆发送、传输。微型机器人要真 正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技 术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。 (3) 可靠性和安全性 目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医 疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的 应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员 必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处 的环境, 并具有故障排除能力[4] 。 (4) 新型的微机构设计理论及精加工技术 微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结 构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精 加工技术的发展是密切相关的。同时要求设计者在机 构设计理论上进行创新, 研究出适合微型机器人的移 动机构和移动方式。 (5) 高度自治控制系统 微机器人要完成特定的作业, 其自身定位和环境 的识别能力是关键, 开发微视觉系统, 提高微图象处 理速度, 采用神经网络及人工智能等先进的技术来解 决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关 键。 3 结论 微机器人还处于实验室理论探索时期, 离实用化 还有相当的距离。存在许多关键的技术没有得到解 决, 这些问题的解决过程中同时会带动许多相关学科 的发展。只有当这些问题解决以后, 微型机器人的实 用化才会成为可能。我们要勇于创新, 抓住这个前沿 课题, 将微型机器人技术应用到国民经济建设发展影 响较大的领域。

机电一体化技术的应用与发展前景摘要: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。      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CPU、多主总线的体系结构。   2、开放性设计,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益。   3、WOP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CNC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)   CIMS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、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。

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工程机械是构成施工生产的重要因素,机械设备在使用过程中, 由于材料、工艺、环境条件和人为因素的影响,其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等,随着零部件磨损程度的逐渐增大,设备的技术状态将会产生劣化,不可避免地将出现各种各样的故障,设备的功能和精度降低,甚至整机丧失使用价值。保持现场工程机械经常处于良好的状态,提高利用率,延长使用寿命,是企业提高经济效益的需要。 一、工程机械维修的重要性 工程机械维修是对工程机械维护和修理的简称。维护是为了保持延长或改善提高工程机械性能而实施的技术活动;修理则是为了恢复或改善提高工程机械性能而实施的技术活动。维修的作用可以概括为“增加利润、节省原材料、优化投资回报、延长设备的使用寿命、减少生产费用、避免事故和技术性灾难”。维修为工程机械在施工中有条不紊地高效工作做出了重要的前期保障,可以说,随着高科技产品的不断出现,先进的维修可以确保设备无故障运行,而且能使设备经常保持良好的状态。 就维修性质来讲,维修为将来投资。维修不只是排除故障,而是保证企业生存、发展,取得企业经济效益的一种长期连续的投资。做好这项工作,对保证企业正常生产,增加产量,改善产品质量,提高劳动生产率,降低成本和改善其它各项技术、经济指标都有着重要的意义。当前,工程机械维修中还存在许多问题,应认真总结经验教训,深入研究搞好工程机械维修的措施。未来的维修将是绿色的维修,先进的维修,再创造工程的维修。维修已不仅是恢复工程机械原有性能的手段,而是要改善提高工程机械性能,从而提高工程质量。维修也是一种投资,它是与固定资产同样重要的投资,没有维修投资,固定资产就难以保证回报,难以扩大。维修已不再是一种辅助手段和应急措施,而是生产力的组成部分,是关系到经济发展的一项重要任务。 二、工程机械使用中的出现故障的种类和后果 (一)工程机械常见故障有以下6种: 损坏型故障:如断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等。 退化型故障:如老化、变质、剥落、异常磨损等。 松脱型故障:如松动、脱落等。 失调型故障:如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉等。 堵塞与渗漏型故障:如堵塞、漏水、漏气、渗油等。 性能衰退或功能失效型故障模式:如功能失效、性能衰退、过热等。 (二)造成的故障后果有下列4类: 隐蔽性故障后果:隐蔽性故障没有直接的影响,但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多重故障后果。 安全性和环境性后果:如果故障会造成人员伤亡,就具有安全性后果;如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准,则故障具有环境性后果。 使用性后果:如果故障影响生产(产量、产品质量、售后服务或除直接维修费用以外的运行费用),就认为具有使用性后果。 非使用性后果:划分到这一类里的是明显功能故障,它们既不影响安全也不影响生产,它只涉及直接维修费用。 三、故障原因分析及其步骤 故障分析的目的不仅在于判别故障的性质、查找故障原因,更重要的在于将故障机理识别清楚,提出有效的改进措施,以预防故障重复发生。通过故障分析,找到造成故障的真正原因,从设计、材料选择、加工制造、装配调整、使用与保养等方面采取措施,提高机械产品的可靠性。例如:离心泵在运转过程中,由于机械本身的原因、工艺操作或高温、高压、物料腐蚀等使用条件的原因,往往会造成各种故障如扬程降低、流量不足、有异常噪音和振动等。通过对故障情况的具体分析,找出原因,采取措施,才能使设备正常运转,同时,也可以指导设计、加工、装配、使用与保养,提高机械产品的可靠性。 在分析故障时,一般是从故障的现象入手,通过故障现象找出原因和故障机理。由于受现场条件的限制,观察到或测量到的故障现象可能是系统的,如离心泵不吸液;也可能是某一部件的,如离心泵的填料过热;也可能是某一零件的,如轴或轴套表面损坏等。因此,针对产品结构的不同层次,其故障模式有互为因果的关系。如“轴承烧坏”这一故障是它上一层次离心泵不能正常运转的原因,又是它下一层次故障模式“轴承过热”的结果。 故障原因分析是一门综合性学科,涉及系统分析、结构分析、测试分析,以及有关疲劳、断裂、磨损、腐蚀等各种学科的知识。对故障分析主要包括以下步骤: 现场调查。主要包括收集发生故障的时间、环境、顺序等背景数据和使用条件;故障现场摄像或照相;收集和整理故障件的主要历史资料如设计图样、操作规范、验收报告、故障情况记录和维修报告等;对故障件进行初步检查、鉴别、保存和清洗等。 分析并确定故障原因和故障机理。主要包括对故障件的无损检验、性能试验、断口的宏观与微观检查等检查与分析;必要的理论分析和计算如强度、疲劳、断裂力学分析及计算等;初步确定故障原因和机理。 分析结论。当每一件故障分析工作做到一定阶段或试验工作结束时,都要对所获得的全部资料、调查记录、证词和测试数据,按设计、材料、制造、使用四个方面是否有问题来进行集中归纳、综合分析和判断处理,提出一个结论明确、建议中肯的报告。一方面是为了改进工作、积累资料、交流经验:另一方面也是为索赔和法律仲裁提供依据。 四、工程机械故障的排除及维修 工程机械故障85%以上是由磨损产生的。解决零部件的磨损,除了采用优良的材料,选择先进的制造工艺、设计合理的机械结构外,最重要的一点就是保证机械的合理润滑,还需要操作人员的细心操作等。对于工程机械,一要尽可能减少零部件的磨损,预防故障的产生;二要灵活运用修理方法,不断探索和研究新的维修方法,野外工程机械维修,由于有配件、材料、吊装设备等的困难,要求维修人员充分发挥聪明才智来尽快解除故障。 保证机械的合理润滑 工程机械的故障50%以上是由润滑不良引起的。由于工程机械各零部件配合的精密性,良好的润滑可以保持其正常的工作间隙和适宜的工作温度,防止灰尘等杂质进入机械内部,从而降低零件的磨损速度,减少机械故障。正确合理的润滑是减少机械故障的有效措施之一。为此,一是要合理使用润滑剂,根据机械结构的不同,选用不同的润滑剂类别,按照环境和季节的不同,选择合适的润滑剂牌号。不可任意替代,更不可使用伪劣产品;二是要经常检查润滑剂的数量和质量,数量不足要补充,质量不佳要及时更换。 细心合理的操作机械 作为机械操作人员,启动机械前均应检查冷却液及机油是否够,不足要及时补充后再启动机械。机械启动后要进入低速预热阶段,待冷却液及机油达到规定温度后,再开始工作,严禁低温下进行超负荷运转。操作人员在机械运行中,要经常检查各种温度表的数值,发现问题及时解决后再工作。在操作工程机械施工时,要注意不能在超过机械所能承受的最大负荷下工作,要均匀加减油门,保证机械处于较为平稳的负荷变动,防止发动机、工作装置的大起大落,降低机械的磨损,减少故障的产生。 3、现场应急维修 (1)零件修理法 采用机械加工、焊接、研磨等方法快速修复损坏的零件。例如一台输送泵,料斗的搅拌轴因磨损严重突然不能工作,配件一时又难以买来。这种情况下,可将搅拌轴拆下,采用堆焊及车床加工的方法,迅速恢复机械的作业,同时也节省了资金;一台正在隧道出渣的ZL40B装载机工作泵主液压油管突然破裂,当时没有备件,可用一根别的油管,将损坏的油管接头焊在其上,迅速恢复装载机的作业;若一台正在工作的斯太尔自卸车进水管出现破洞,为了不影响施工,可用树枝削成破洞的形状堵进洞口,效果还相当不错,可迅速恢复斯太尔的作业。 (2)零件换用或替代修理法 用完好备件替换已经损坏的配件,在大修及现场维修时均可采用。同时可以充分利用身边材料,替代工程机械已经损坏的零部件。若一台PC220一6型液压挖掘机铲斗销穿心螺杆在工作中断裂,库房没有备件,购买时间长,可用一根斯太尔的平衡轴固定螺栓替代,使挖掘机恢复正常运行。用普通钢板制作的垫片代替缺损的垫圈,用烟盒做垫圈代替低压油路的密封垫圈,用塑料布代替水泵中密封的石棉绳等,可临时解决应急维修的需要。 (3)零件弃置法 越过已经产生故障的零部件,将管路或电路连接起来,快速恢复工程机械作业。例如,一台斯太尔自卸车的一个刹车分泵皮碗损坏漏气,造成制动不灵。在管路中临时匀一个阀门,将通往该分泵的气体关闭,迅速恢复了斯太尔的作业;冬季施工时,由于驾驶员夜间未放水,导致ZL40B装载机机油散热器冻裂,在野外工地上短时间无法修复。可去掉散热器,将机油管直接与机体油道接通,将散热器水管短接,迅速恢复装载机的作业。 【参考文献】 [1]庄惜铁.工程机械的预知维修[J].筑路机械与施工机械化,2003,(1). [2]中国建筑业协会建筑机械设备管理分会.建筑施工机械管理使用与维修[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

机械维修论文3000字电子版怎么写

工程机械是构成施工生产的重要因素,机械设备在使用过程中, 由于材料、工艺、环境条件和人为因素的影响,其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等,随着零部件磨损程度的逐渐增大,设备的技术状态将会产生劣化,不可避免地将出现各种各样的故障,设备的功能和精度降低,甚至整机丧失使用价值。保持现场工程机械经常处于良好的状态,提高利用率,延长使用寿命,是企业提高经济效益的需要。 一、工程机械维修的重要性 工程机械维修是对工程机械维护和修理的简称。维护是为了保持延长或改善提高工程机械性能而实施的技术活动;修理则是为了恢复或改善提高工程机械性能而实施的技术活动。维修的作用可以概括为“增加利润、节省原材料、优化投资回报、延长设备的使用寿命、减少生产费用、避免事故和技术性灾难”。维修为工程机械在施工中有条不紊地高效工作做出了重要的前期保障,可以说,随着高科技产品的不断出现,先进的维修可以确保设备无故障运行,而且能使设备经常保持良好的状态。 就维修性质来讲,维修为将来投资。维修不只是排除故障,而是保证企业生存、发展,取得企业经济效益的一种长期连续的投资。做好这项工作,对保证企业正常生产,增加产量,改善产品质量,提高劳动生产率,降低成本和改善其它各项技术、经济指标都有着重要的意义。当前,工程机械维修中还存在许多问题,应认真总结经验教训,深入研究搞好工程机械维修的措施。未来的维修将是绿色的维修,先进的维修,再创造工程的维修。维修已不仅是恢复工程机械原有性能的手段,而是要改善提高工程机械性能,从而提高工程质量。维修也是一种投资,它是与固定资产同样重要的投资,没有维修投资,固定资产就难以保证回报,难以扩大。维修已不再是一种辅助手段和应急措施,而是生产力的组成部分,是关系到经济发展的一项重要任务。 二、工程机械使用中的出现故障的种类和后果 (一)工程机械常见故障有以下6种: 损坏型故障:如断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等。 退化型故障:如老化、变质、剥落、异常磨损等。 松脱型故障:如松动、脱落等。 失调型故障:如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉等。 堵塞与渗漏型故障:如堵塞、漏水、漏气、渗油等。 性能衰退或功能失效型故障模式:如功能失效、性能衰退、过热等。 (二)造成的故障后果有下列4类: 隐蔽性故障后果:隐蔽性故障没有直接的影响,但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多重故障后果。 安全性和环境性后果:如果故障会造成人员伤亡,就具有安全性后果;如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准,则故障具有环境性后果。 使用性后果:如果故障影响生产(产量、产品质量、售后服务或除直接维修费用以外的运行费用),就认为具有使用性后果。 非使用性后果:划分到这一类里的是明显功能故障,它们既不影响安全也不影响生产,它只涉及直接维修费用。 三、故障原因分析及其步骤 故障分析的目的不仅在于判别故障的性质、查找故障原因,更重要的在于将故障机理识别清楚,提出有效的改进措施,以预防故障重复发生。通过故障分析,找到造成故障的真正原因,从设计、材料选择、加工制造、装配调整、使用与保养等方面采取措施,提高机械产品的可靠性。例如:离心泵在运转过程中,由于机械本身的原因、工艺操作或高温、高压、物料腐蚀等使用条件的原因,往往会造成各种故障如扬程降低、流量不足、有异常噪音和振动等。通过对故障情况的具体分析,找出原因,采取措施,才能使设备正常运转,同时,也可以指导设计、加工、装配、使用与保养,提高机械产品的可靠性。 在分析故障时,一般是从故障的现象入手,通过故障现象找出原因和故障机理。由于受现场条件的限制,观察到或测量到的故障现象可能是系统的,如离心泵不吸液;也可能是某一部件的,如离心泵的填料过热;也可能是某一零件的,如轴或轴套表面损坏等。因此,针对产品结构的不同层次,其故障模式有互为因果的关系。如“轴承烧坏”这一故障是它上一层次离心泵不能正常运转的原因,又是它下一层次故障模式“轴承过热”的结果。 故障原因分析是一门综合性学科,涉及系统分析、结构分析、测试分析,以及有关疲劳、断裂、磨损、腐蚀等各种学科的知识。对故障分析主要包括以下步骤: 现场调查。主要包括收集发生故障的时间、环境、顺序等背景数据和使用条件;故障现场摄像或照相;收集和整理故障件的主要历史资料如设计图样、操作规范、验收报告、故障情况记录和维修报告等;对故障件进行初步检查、鉴别、保存和清洗等。 分析并确定故障原因和故障机理。主要包括对故障件的无损检验、性能试验、断口的宏观与微观检查等检查与分析;必要的理论分析和计算如强度、疲劳、断裂力学分析及计算等;初步确定故障原因和机理。 分析结论。当每一件故障分析工作做到一定阶段或试验工作结束时,都要对所获得的全部资料、调查记录、证词和测试数据,按设计、材料、制造、使用四个方面是否有问题来进行集中归纳、综合分析和判断处理,提出一个结论明确、建议中肯的报告。一方面是为了改进工作、积累资料、交流经验:另一方面也是为索赔和法律仲裁提供依据。 四、工程机械故障的排除及维修 工程机械故障85%以上是由磨损产生的。解决零部件的磨损,除了采用优良的材料,选择先进的制造工艺、设计合理的机械结构外,最重要的一点就是保证机械的合理润滑,还需要操作人员的细心操作等。对于工程机械,一要尽可能减少零部件的磨损,预防故障的产生;二要灵活运用修理方法,不断探索和研究新的维修方法,野外工程机械维修,由于有配件、材料、吊装设备等的困难,要求维修人员充分发挥聪明才智来尽快解除故障。 保证机械的合理润滑 工程机械的故障50%以上是由润滑不良引起的。由于工程机械各零部件配合的精密性,良好的润滑可以保持其正常的工作间隙和适宜的工作温度,防止灰尘等杂质进入机械内部,从而降低零件的磨损速度,减少机械故障。正确合理的润滑是减少机械故障的有效措施之一。为此,一是要合理使用润滑剂,根据机械结构的不同,选用不同的润滑剂类别,按照环境和季节的不同,选择合适的润滑剂牌号。不可任意替代,更不可使用伪劣产品;二是要经常检查润滑剂的数量和质量,数量不足要补充,质量不佳要及时更换。 细心合理的操作机械 作为机械操作人员,启动机械前均应检查冷却液及机油是否够,不足要及时补充后再启动机械。机械启动后要进入低速预热阶段,待冷却液及机油达到规定温度后,再开始工作,严禁低温下进行超负荷运转。操作人员在机械运行中,要经常检查各种温度表的数值,发现问题及时解决后再工作。在操作工程机械施工时,要注意不能在超过机械所能承受的最大负荷下工作,要均匀加减油门,保证机械处于较为平稳的负荷变动,防止发动机、工作装置的大起大落,降低机械的磨损,减少故障的产生。 3、现场应急维修 (1)零件修理法 采用机械加工、焊接、研磨等方法快速修复损坏的零件。例如一台输送泵,料斗的搅拌轴因磨损严重突然不能工作,配件一时又难以买来。这种情况下,可将搅拌轴拆下,采用堆焊及车床加工的方法,迅速恢复机械的作业,同时也节省了资金;一台正在隧道出渣的ZL40B装载机工作泵主液压油管突然破裂,当时没有备件,可用一根别的油管,将损坏的油管接头焊在其上,迅速恢复装载机的作业;若一台正在工作的斯太尔自卸车进水管出现破洞,为了不影响施工,可用树枝削成破洞的形状堵进洞口,效果还相当不错,可迅速恢复斯太尔的作业。 (2)零件换用或替代修理法 用完好备件替换已经损坏的配件,在大修及现场维修时均可采用。同时可以充分利用身边材料,替代工程机械已经损坏的零部件。若一台PC220一6型液压挖掘机铲斗销穿心螺杆在工作中断裂,库房没有备件,购买时间长,可用一根斯太尔的平衡轴固定螺栓替代,使挖掘机恢复正常运行。用普通钢板制作的垫片代替缺损的垫圈,用烟盒做垫圈代替低压油路的密封垫圈,用塑料布代替水泵中密封的石棉绳等,可临时解决应急维修的需要。 (3)零件弃置法 越过已经产生故障的零部件,将管路或电路连接起来,快速恢复工程机械作业。例如,一台斯太尔自卸车的一个刹车分泵皮碗损坏漏气,造成制动不灵。在管路中临时匀一个阀门,将通往该分泵的气体关闭,迅速恢复了斯太尔的作业;冬季施工时,由于驾驶员夜间未放水,导致ZL40B装载机机油散热器冻裂,在野外工地上短时间无法修复。可去掉散热器,将机油管直接与机体油道接通,将散热器水管短接,迅速恢复装载机的作业。 【参考文献】 [1]庄惜铁.工程机械的预知维修[J].筑路机械与施工机械化,2003,(1). [2]中国建筑业协会建筑机械设备管理分会.建筑施工机械管理使用与维修[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

最多追加100好吧,怎么都喜欢骗人啊 微型机器人的发展和研究现状 摘要: 微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词: 微型机器人; 微驱动器 近年来, 采用MEMS 技术的微型卫星、微型飞行 器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前 景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技 术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术 研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有 强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日 本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点 是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空 间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基 金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大 学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大 学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系 统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。目前国 内对微型机器人的研究主要集中在三个领域[6] : (1) 面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器 人。(2) 针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器 人。(3) 面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器 人。 1 微型机器人的发展和研究状况 根据国内开展微型机器人研究的实际情况, 我们 着重讨论微型管道机器人、无创伤微型医疗机器人和 特殊作业的微型机器人。 111 微型管道机器人 微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提 出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进 行检测, 维修等作业。由于与常规条件下管内作业环 境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机 器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按 比例缩小是不可行的。有鉴于此, 微型管道机器人的 行走方式应另辟蹊径。近年来随着微电子机械技术的 发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合 技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为 现实。微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重 要发展基础[1] 。 日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可 用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作 微小工作。这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱 动, 而无须以电缆供电。日本东京工业大学和NEC 公司合作研究的螺旋式管内移动微机器人, 在直径为 Φ2514mm的直管内它的最大运动速度是260mm/ s , 最 大牵引力是12N。法国Anthierens 等人研制出了适用 于Φ16mm的蠕动式机器人, 此种微型机器人的最大 运动速度为5mm/ s , 负载可达20N , 具有很高的运动 精度, 负载大, 但运动速度较慢且结构复杂。 国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性 冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用 层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器 有层叠型和双压电薄膜两种类型[3] 。图1 所示为双压 电薄膜微小管道机器人其运动机理, 该机器人采用双 压电薄膜驱动器, 相对于单压电薄膜, 增大了驱动 力, 提高了承载能力。该机构的最大移动速度可以达 到15mm/ s , 具有前进、后退、上升和下降功能。 112 微型医疗机器人的发展 近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进 展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用 领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017 年 医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部 医疗手术的一半。因此日本制定了采用“机器人外科 医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用 于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。美国马里兰州 的约翰·霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际 上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置, 吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。瑞典 科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未 来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各 种手术。 国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型 医疗机器人的研究, 取得了一些成果。无损伤医用机 器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减 轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内 送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛 苦。中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下 研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手 术术微型机器人, 该机器人将CCD 摄像系统, 手术 器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部, 通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。其特 点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围 大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅 捷而灵活的动作, 图2 所示的是利用腹腔手术机器人 进行手术的场景[5] 。浙江大学也研制出了无损伤医用 微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进 入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有 机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。 113 特殊作业微型机器人的发展 除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型 医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了 进行特殊作业微型机器人的研究。这种微型机器人配 备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有 非常好的发展前景。 美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上 最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为 411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替 人去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型 城市搜救机器人, 该机器人曾在2001 年“9111”事 件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。日本三菱电 子公司、松下东京研究所和Sumitomo 电子公司联合研 制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入 空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个 圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊 的任务。 由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机 能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机 能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人 学者的广泛重视。国内已有多所高校和科研院所在开 展微型仿生机器人方面的研究。上海交通大学基于仿 生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流 电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生 机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。该机器人长 30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达 到3mm/ s[2] 。上海大学也进行了一些微型仿生机器人 的研究工作。 2 微型机器人发展中面临的问题 (1) 驱动器的微型化 微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人 的发展来看, 微驱动技术起着关键作用, 并且是微机 器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型 化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响 应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马 达) 是未来的研究方向。 (2) 能源供给问题 许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微 型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型 机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。 微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以 及检测信号应可以无缆发送、传输。微型机器人要真 正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技 术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。 (3) 可靠性和安全性 目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医 疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的 应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员 必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处 的环境, 并具有故障排除能力[4] 。 (4) 新型的微机构设计理论及精加工技术 微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结 构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精 加工技术的发展是密切相关的。同时要求设计者在机 构设计理论上进行创新, 研究出适合微型机器人的移 动机构和移动方式。 (5) 高度自治控制系统 微机器人要完成特定的作业, 其自身定位和环境 的识别能力是关键, 开发微视觉系统, 提高微图象处 理速度, 采用神经网络及人工智能等先进的技术来解 决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关 键。 3 结论 微机器人还处于实验室理论探索时期, 离实用化 还有相当的距离。存在许多关键的技术没有得到解 决, 这些问题的解决过程中同时会带动许多相关学科 的发展。只有当这些问题解决以后, 微型机器人的实 用化才会成为可能。我们要勇于创新, 抓住这个前沿 课题, 将微型机器人技术应用到国民经济建设发展影 响较大的领域。

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机电一体化技术的应用与发展前景摘要: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。      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CPU、多主总线的体系结构。   2、开放性设计,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益。   3、WOP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CNC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)   CIMS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、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。

机修钳工技师论文一、钳工的基本操作钳工是主要手持工具对夹紧在钳工工作台虎钳上的工件进行切削加工的方法,它是机械制造中的重要工种之一。钳工的基本操作可分为:辅助性操作 即划线,它是根据图样在毛坯或半成品工件上划出加工界线的操作。切削性操作 有錾削、锯削、锉削、攻螺纹、套螺纹。钻孔(扩孔、铰孔)、刮削和研磨等多种操作。装配性操作 即装配,将零件或部件按图样技术要求组装成机器的工艺过程。维修性操作 即维修,对在役机械、设备进行维修、检查、修理的操作。 以下内容跟帖回复才能看到二、钳工工作的范围及在机械制造与维修中的作用普通钳工工作范围(1)加工前的准备工作,如清理毛坯,毛坯或半成品工件上的划线等;(2)单件零件的修配性加工;(3)零件装配时的钻孔、铰孔、攻螺纹和套螺纹等;(4)加工精密零件,如刮削或研磨机器、量具和工具的配合面、夹具与模具的精加工等。(5)零件装配时的配合修整;(6)机器的组装、试车、调整和维修等。钳工在机械制造和维修中的作用钳工是一种比较复杂、细微、工艺要求较高的工作。目前虽然有各种先进的加工方法,但钳工所用工具简单,加工多样灵活、操作方便,适应面广等特点,故有很多工作仍需要由钳工来完成。如前面所讲的钳工应用范围的工作。因此钳工在机械制造及机械维修中有着特殊的、不可取代的作用。但钳工操作的劳动强度大、生产效率低、对工人技术水平要求较高。三、钳工工作台和虎钳钳工工作台简称钳台,常用硬质木板或钢材制成,要求坚实、平稳、台面高度约800~900mm,台面上装虎钳和防护网。虎钳虎钳是用来夹持工件,其规格以钳口的宽度来表示,常用的有100、125、150mm三种,使用虎钳时应注意:(1)工件尽量夹在钳口中部,以使钳口受力均匀;(2)夹紧后的工件应稳定可靠,便于加工,并不产生变形;(3)夹紧工件时,一般只允许依靠手的力量来扳动手柄,不能用手锤敲击手柄或随意套上长管子来扳手柄,以免丝杠、螺母或钳身损坏。(4)不要在活动钳身的光滑表面进行敲击作业,以免降低配合性能;(5)加工时用力方向最好是朝向固定钳身。

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数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。1 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面[1~4]。1.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。在可靠性方面,国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上,伺服系统的MTBF值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。在EMO2001展会上,新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工,可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究,如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller),中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,如在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。4 重视新技术标准、规范的建立1 关于数控系统设计开发规范如前所述,开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划,并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定,预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

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