长安大学 机电液一体化 知识要点
机电液一体化知识在设备管理和故障诊断中的应用
机电液一体化知识在设备管理和故障诊断中的应用机电液一体化技术是近年来在工业设备领域中得到广泛应用的一项技术。
它将机械、电气和液压系统集成在一起，充分发挥各自的优势，实现设备的高效运行和精准控制。
在设备管理和故障诊断方面，机电液一体化技术的应用可以大大提高设备的可靠性和维护效率，本文将对其在这两个方面的应用进行探讨。
在传统的设备管理中，机械系统、电气系统和液压系统往往是分开管理的，这就需要由不同的维护人员进行维护和管理，而且在实际运行中难免会出现各系统之间的协调问题。
而机电液一体化技术的应用则能够打破传统的管理模式，实现一体化的设备管理。
通过将各系统集成在一起，设备管理人员可以通过统一的接口进行监控和管理，实现对整个设备的集中控制。
这样一来，可以减少维护人员的数量，简化设备管理流程，提高管理效率。
机电液一体化技术还可以通过实时数据采集和分析，帮助管理人员及时发现设备运行中存在的问题，做出及时的决策。
通过监控各系统的运行状态和运行参数，可以有效地进行预测性维护，提前发现设备可能出现的故障，并采取相应的措施进行修复，避免了故障给生产带来的损失。
机电液一体化技术还可以实现设备的远程监控和远程维护，减少人为干预，提高设备的可靠性和稳定性。
机电液一体化技术在设备管理中的应用可以大大提高设备的管理效率和运行稳定性，为企业的生产提供了有力保障。
设备故障是生产中不可避免的问题。
传统的设备故障诊断往往需要经验丰富的维护人员进行现场排查，由于故障的复杂性和多样性，有时候会花费很长时间才能找到故障的原因。
而机电液一体化技术的应用可以通过实时数据采集和分析，帮助维护人员快速准确地定位设备故障。
机电液一体化技术可以实现对设备各系统的实时监控和数据采集。
通过传感器和控制器对设备的运行状态、温度、压力等参数进行实时监测，并将数据传输到监控系统中，维护人员可以随时获取设备的运行状态和参数信息。
当设备出现故障时，可以通过这些数据进行快速定位，找到故障的原因。
机电液一体化技术在工程机械的应用
机电液一体化技术在工程机械的应用提纲：1. 机电液一体化技术的概述2. 机电液一体化技术在工程机械中的应用3. 机电液一体化技术带来的优势及挑战4. 机电液一体化技术的发展趋势5. 机电液一体化技术在国内外的应用状况1. 机电液一体化技术的概述机电液一体化技术是指将机械、电气、传动、控制、液压、气动等多种技术融合在一起，形成一种集成化的工程技术体系。
机电液一体化技术主要包括以下几个方面：1.1 电控技术：电控技术是机电液一体化技术一个重要的组成部分，是实现自动化控制和信息化管理的关键技术之一。
1.2 传动技术：传动技术是机电液一体化技术的核心之一，主要包括机械传动、液压传动、电动机传动等多种方式。
1.3 液压技术：液压技术是机电液一体化技术的重要组成部分。
通过液压系统可以实现高效能、高精度、高负载、高刚性等特点。
1.4 气动技术：气动技术也是机电液一体化技术的一部分，与液压技术相似，不同之处在于液压系统是通过油液传动，而气动系统是通过气体传动。
1.5 智能控制：智能控制是机电液一体化技术的核心之一，通过智能控制系统可以实现自动化控制、动态优化、故障诊断等功能。
2. 机电液一体化技术在工程机械中的应用机电液一体化技术在工程机械领域应用较为广泛，主要应用在以下几个方面：2.1 挖掘机：机电液一体化技术被广泛应用在挖掘机中，通过液压系统、电控系统的结合，可以实现挖掘运动的自动化控制和精度控制；通过使用智能控制系统，可以实现挖掘机的自适应控制和故障诊断。
2.2 起重机：机电液一体化技术在起重机领域也有着广泛的应用，通过液压系统、电控系统的结合，可以实现起重运动的自动化控制和精度控制；通过使用智能控制系统，可以实现起重机的自适应控制和智能防撞。
2.3 压路机：机电液一体化技术在压路机中也被广泛应用，通过使用电控系统和液压系统的结合，可以实现压力的精确控制和自适应控制；通过智能控制系统，可以实现压路机的自适应控制和故障诊断。
机电液
1.机电液一体化：是从系统的观点出发，将机械技术，微电子技术，信息技术，控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统地最佳化而建立起来的一门新的学科。
2.机电一体化产生和发展的根本原因：在于社会的发展和科学技术的进步。
系统工程，控制论和信息论是机电一体化的理论基础；微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了物质基础；实践基础：汽车工业。
3.机电液一体化的发展趋势：性能上向高精度，高效率，高性能，智能化的方向发展；功能上向小型化，轻型化，多功能方向发展；层次上向系统化，复合集成化的方向发展。
4.控制按钮的主要技术参数：规格，结构形式，触点对数，钮数和按钮颜色；万能转换开关的主要技术参数：接触器的主要技术参数：触点额定电压，额定电流，主触点和辅助触点的数目，可控制电动机的最大功率，线圈电压，线圈消耗功率等。
5.⑴自动换挡系统地优越性：①操作简化省力②行车安全，作业生产率高③乘坐舒适性好④机件的使用寿命长⑤改善了车辆动力性能⑥改善车辆的通过性⑦空气的污染减轻⑵自动变速箱的缺点：①结构比较复杂，制造精度要求比较高，成本较高和试制费用较大②传动效率低③自动变速箱由于结构复杂，在使用，修理，故障分析和处理等方面，要求有较高的技术水平。
6.筑路机械在行驶过程中进行作业的，对其行走机构的基本要求：①行走速度连续可调，尤其保证起步平稳，并能在很低的速度下匀速稳定起步，使其能充分发挥机械的驱动力矩，产生足够的牵引力②无论是前进还是倒退，踩下单侧转向踏板，机器向该侧转向，且随着踩下行程的增大，该侧行驶速度逐渐降低，最后完全不动；抬起转向踏板，机器应直线行驶③行驶踩下制动踏板即可实现制动④应能实现停车制动⑤制动过程中应相应使液压泵的排量减小至零。
7.以电控系统来看，摊铺机可分类如下：①采用基本车辆电系的简单型摊铺机，电控系统只包括发动机启动，仪表，报警以及行驶照明信号电路，其他功能通常采取手动操纵方式②除基本车辆系外，还包括部分其他功能的电控装置，这是普通电控摊铺机③机电液一体化控制型摊铺机，这类摊铺机主要功能采用机电液一体化联合控制，电控部分体现为带反馈闭环电子自动调节器④微机控制型摊铺机，即摊铺机的主要功能有一台车载微机通过各种传感元件和不同的执行元件，实现集中管理和调节，并可使摊铺作业程序化。
工程机械电液控制技术复习要点
□热继电器
□速度继电器
□压力继电器
□温度继电器
□液位继电器
23. 检测器件的检测原理（重点掌握，会画框图） 控制系统的检测器件是指各种不同类型的传感器。传感器是能将被检测信号变换为
便于检测信号的装置。
6
24. 传感器的分类（了解） 按被测量分类； 按测量原理分类； 按信号变换特征分类：□结构型 □物理型 按能量关系分类：□能量转换型 □能量控制型（是否需要外界能量） 按输出量分类； 按测量方式分类。
12. 计算机控制系统的特点 □控制规律的实现灵活、方便 □控制精度高 □控制效率高 □可集中操作显示 □可实现分级控制与整体优化 □存在着采样延迟
13. 计算机控制系统的分类（掌握，给英文说中文）（了解其各自特点） □操作指导控制系统（Operation Guide Control, OGC） □直接数字控制系统（Direct Digital Control, DDC） □监督计算机控制系统（Supervisory Computer Control, SCC） □分布式控制系统（Distributed Control System, DCS） □现场总线控制系统（Fieldbus Control System, FCS）
调节区和死区之间设置了一道脉冲区，脉冲信号根据偏差的大小成正比例的变化，经过 处理以后可以来驱动调平油缸。
4. PWM 液压阀驱动电路（知道）
5. 找平基准有几种（知道） 固定基准，即悬线法 接触跨越式浮动平衡梁基准 非接触式电子平衡梁基准（超声波式和激光式） 滑靴
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6. 物料称量系统是影响混凝土质量和混凝土生产成本的关键部件，其主要分为： ◇骨料称量 ◇粉料称量 ◇液体称量
3. 简要说明自动控制系统最基本的形式 自动控制系统有两种最基本的形式有： ◇开环控制：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即
第1讲 工程机械机电液一体化技术概述
1.1 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 实例：挖掘机SWE85E 控制系统：EPEC2023控 制器，自适应控制程序， 运动学正解/反解程序， 电液比例换向阀，控制 手柄等
1.1 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 b. 检测系统 检测系统的功能主要是在设备运行过程中对设 备自身和外界环境的各种参数及状态信号进行检测， 变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、 处理后产生相应的控制信息。 检测系统通常由专门的传感器、仪器仪表以及 接口电路构成。
1.1 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 实例：挖掘机SWE85E 动力系统：柴油发动机， 液压泵（带LUDV系统、 双柱塞泵合一）
LUDV控制系统，是指负载独立流量分配系统，将压力 补偿阀置于主阀之后，对系统压力进行阀后补偿。
1.1 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 d. 执行系统 执行系统的功能应是根据控制信息和指 令完成所要求的动作。执行机构是运动部件， 它将输入的各种形式的能量转换为机械能。
山河智能的SWE85E型电控挖掘机采用了自适
应预测控制，可以实现直线挖掘。
1.2 机电液一体化技术主要研究方向
(4) 嵌入式系统 嵌入式系统（Embedded System）被定义为： 以应用为中心，以计算机技术为基础，软件和硬件 均可根据需要进行裁剪，以适应系统的功能、实时 性、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用 计算机系统。 嵌入式系统可分为软件系统和硬件系统两个方面。
1.1 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 实例：挖掘机SWE85E 执行系统：液压缸（分 别驱动动臂、斗杆、铲 斗、推土铲），液压马 达（分别驱动行走、回 转）等
机电一体化——电液控制系统设计
6.电液控制系统设计6.1概述电液控制系统是常用机电一体化系统之一。
它是将计算机电控和液压传动结合在一起，既发挥了计算机控制或电控制技术的灵活性，又体现了液压传动的优势，充分显示出大功率机电控制技术的优越性。
电液控制系统的种类很多，可以从不同的角度分类，而每一种分类方法都代表一定的特征：1）根据输入信号的形式和信号处理手段可人为数字控制系统、模拟控制系统、直流控制系统、电液开关控制系统。
2）根据输入信号的形式和信号处理手段可分为数字控制系统、模拟控制系统、直流控制系统、交流控制系统、振幅控制系统、相位控制系统。
3）根据被控量的物理量的名称可分为置控制系统、速度控制系统、力或压力控制系统等。
4）根据动力元件的控制方式可分为阀控系统和泵控系统。
5）根据所采用的反馈形式可分为开环控制系统、闭环系统和半闭环控制系统。
本章主要介绍电液控制系统的组成、控制元件，系统数字模型以及系统的设计。
6.2电液控制元件电液控制元件主要包括电液伺服阀、电液比例阀、电液数字阀以及由数字阀组成的电液步进缸、步进马达、步进泵等。
它胶是电液控制系统中的电-液能量转换元件，也是功率放大元件，它能够将小功率的电信号输入转换为大功率的液压能（流量与压力）或机械能的输出。
在电液控制系统中，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，主要有电液伺服阀、电液比例阀、电液数字阀以及各种电磁开关阀等。
电液控制阀是电液控制系统的核心，为了正确地设计和使用电液控制系统，就必须掌握不同类型电液控制阀的原理和性能。
6.2.1控制元件的驱动6.2.1.1电气—机械转换器电气—机械转换器有“力电机（马达）”、“力矩电机（马达）”以及直流伺服电动机和步进电动机等，它将输入的电信号（电流或电压）转换为力或力矩输出，去操纵阀动作，推行一个小位移。
因此，电气-机械转换器是电液控制阀中的驱动装置，其静态特性和动态特性在电液控制阀的设计和性能中都起着重要的作用。
大一机电一体化知识点
大一机电一体化知识点一、定义及基础概念机电一体化是指将机械、电子、自动控制及计算机技术有效地结合起来，形成一个整体系统的技术和理论体系。
它集机械、电子、计算机、控制等学科为一体，旨在实现自动化、智能化的生产和工程系统。
二、机电一体化的优势1. 提高生产效率：机电一体化系统能够实现自动化生产，减少了人工操作的时间和劳动强度，大大提高了生产效率。
2. 提高产品质量：机电一体化系统具备高精度、高可靠性的特点，能够更好地控制产品的质量，减少了因人为操作导致的质量问题。
3. 降低成本：机电一体化系统能够有效地节约能源和材料的消耗，降低生产成本，提高企业的竞争力。
4. 增强产品功能：通过机电一体化技术，产品可以实现更多的功能和应用，提升了产品的附加值和市场竞争力。
三、机电一体化的应用领域1. 工业制造领域：机电一体化广泛应用于各种机械自动化生产线，包括汽车制造、机床加工、电子产品生产等。
2. 智能家居领域：机电一体化技术可以实现家居设备的自动化控制，如智能门锁、智能灯光系统等。
3. 物流运输领域：机电一体化系统可用于自动化仓储、物流设备的控制与管理，提高物流效率和减少人力成本。
4. 农业领域：机电一体化技术可应用于农业设备的自动化控制，如农机作业、灌溉系统等。
5. 医疗领域：机电一体化技术在医疗设备、手术机器人等方面的应用，能够提高手术精度和治疗效果。
四、机电一体化的发展趋势1. 智能化：随着人工智能和物联网技术的快速发展，机电一体化系统将更加智能、自适应，实现更高水平的自动化。
2. 人机协作：人机协作是未来机电一体化的重要方向，通过人工智能技术，使机器与人类能够更加协调共存，发挥各自的优势，提高生产效率。
3. 网络化：机电一体化系统将与互联网深度融合，形成智能工厂、智能城市等网络化的生产和管理模式。
4. 绿色可持续发展：机电一体化系统将注重节能、减排，推动绿色生产，实现可持续发展。
五、机电一体化专业的学习和就业方向学习机电一体化专业的学生需要扎实的理论基础和实践能力，掌握机械设计、自动控制、电子技术等相关知识。
车辆电液控制与应用考点必备
1.工程机械目前发展的两个方向？（1）节能化：包括整机节能和源部件节能。
实现整机节能的措施有：动力匹配，混合动力和变功率曲线。
动力匹配是让发动机和液压泵工作在高效区，混合动力最重要的功能是削峰填谷。
源部件节能泵和阀的节能。
液压泵的节能方法有恒功率，压力切断和恒流量。
恒功率控制促使原动机经常工作在高效区，其实质是恒扭矩控制，泵排量根据出口压力进行排量的自动调节,使泵的输入扭矩在误差允许范围内保持稳定。
压力切断是当系统压力达到切断压力值,排量调节机构通过减小排量使系统的压力限制在切断压力值以下。
阀的节能方式有正负流量，负载敏感和电比例控制。
（2）智能化：即使用电液控制技术来实现工程机械的智能化操作。
主要应用是行走系统和车辆的泵控马达，例如：塔机防碰撞，作业远程监控，包括数据传输和视频传输。
2.两种典型控制机种？为什么？挖掘机和摊铺机。
挖掘机代表工程机械最先进的技术，要实现多自由度，采用双泵和合流技术，节能余地比较大，对油耗最敏感，作业环境较复杂，可采用正负流量和LUDV控制，且价格应尽量低，所以工程机械最先进的技术基本都先用在挖掘机上。
摊铺机是工程机械中最复杂的机种。
工作装置多，包括主机，熨平板，找平装置等。
主机用来实现动力牵引，料的前后和左右输送，摊铺机的前进，后退及转向等操作。
熨平板通过振动和振捣来提高路面的压实度和平整度。
找平装置由找平系统油源，电磁阀，找平液压缸，溢流阀等液压元件及自找平控制器等控制元件组成。
3.泵的控制功能有哪些？（1）压力切断控制：压力控制是对系统压力限制的控制方式,有时也简称为压力切断控制。
当系统压力达到切断压力值,排量调节机构通过减小排量使系统的压力限制在切断压力值以下。
（2）恒功率控制：恒功率控制是针对电机和发动机的扭矩输出特性开发的，(变功率控制可用于对原动机恒扭矩输出误差的补偿),其主要目的是为了充分利用原动机的能力,避免增大零部件规格;同时,恒功率控制促使原动机经常工作在高效区,因此也实现了节能。
《机电液一体化基础》课程教学大纲
《机电液一体化基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0311课程中文名称:机电液一体化基础课程英文名称：Fundamenta1sofE1ectromechanica1-hydrau1icIntegrationTechno1ogy课程性质：选修课程学分数：2课程学时数：32授课对象：机械设计及其自动化专业本课程的前导课程：机械类基础课程、控制工程，电工电子。
一、课程简介本课程是机械类本科生，尤其是机电一体化方向学生的主要专业可之一。
其目的是培养学生综合运用所学的机械和电子技术的能力，使学生对前3年的知识能够记忆不得理解，并学会灵活应用。
培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
本课程的教学目的就是使学习者了解机电一体化的基本知识和共性关键技术，通过专业课教学及相应实践教学环节，使学生真正了解和掌握机电一体化的重要实质及机电一体化设计的理论和方法,从而能够灵活地综合运用这些技术进行机电一-体化产品的分析、设计与开发，达到知识能力结构的机电一体化。
二、教学基本内容和要求第一章机械系统课程教学内容：1.1.机械系统建模中基本物理量的描述：1.2s机械系统中的制动与加速控制：课程的重点、难点：质量和惯量的转化、弹性系数的转化、减速齿轮传动链中基本物理量的计算。
转动惯量、力矩及其动力学关系机械系统的制动控制、机械传动中的计算。
课程教学要求：了解：建模技术的一般理论和方法，机械传动系统模型的建立。
理解：建模技术的一般理论和方法，电器控制系统模型的建立，液压、气压装置及系统模型结合先修课程进行简单的介绍。
掌握：传动系统设计中的齿轮和滚动丝杠间隙消除的基本理论和常用方法；滚动及塑料导轨的基本结构和使用方法；执行机构中的微动机构和特种执行机构。
第二章机电一体化中集成电路的作用课程教学内容：2.1、集成电路的应用基础课程的重点、难点：触发器、计数器、编码器与译码器的工作原理与应用，常用的模数转换芯片的原理与应用、多路模拟开关的原理。
机电液一体化习题含答案
1、什么就是机电一体化技术？(定义)机电一体化技术就是从系统的观点出发,将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等等在系统工程的基础上有机地加以综合,实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的学科。
通过定义,需要强调以下几点:a、并非机械与电子的简单叠加,就是有着自身体系的新学科;b、就是各种技术相互融合,相互渗透的结果,就是新一代的生产技术;c、随着机电一体化技术的发展,各种新兴技术不断融入其中。
2、机电液一体化技术的五大要素(具体内容、实例)a、控制系统控制系统就是机电液一体化系统的核心部分,包括了硬件部分与软件部分。
电液比例换向阀,控制手柄b、检测系统检测系统的功能主要就是在设备运行过程中对设备自身与外界环境的各种参数及状态信号进行检测,变成可识别信号,传输到信息处理单元,经过分析、处理后产生相应的控制信息。
压力传感器、流量传感器c、动力系统根据一定的要求,为系统提供能量与动力,使系统正常运行。
柴油发动机,液压泵d、执行系统执行系统的功能应就是根据控制信息与指令完成所要求的动作。
液压马达,液压缸e、机械本体机械本体包括机械传动装置与机械结构装置,其主要功能就是使系统零部件按照一定的空间与时间关系装配在一定的位置上,并保持特定的关系。
车架,驾驶室、底盘3、自动控制系统的定义及实例？在控制系统中,控制器接受输入信号x(t),产生相应的控制作用u(t),去操纵被控对象,使它的输出y(t)符合系统所提出的性能要求。
当被控对象能由控制器自动操纵时,则称为自动控制系统。
输入x(t) 控制作用u(t) 输出y(t)4、什么就是开环系统与闭环系统？开环:作用信号就是单向的,输出不能影响输入特点:装置简单,成本低;控制精度低,抗干扰差闭环:通过负反馈把系统的输出值直接或通过测量元件引向输入端,与系统的输入量进行比较,然后利用它们的误差进行控制。
特点:抗干扰能力强,控制精度高;系统存在惯性、时延时,系统可能产生振荡,甚至不稳定。
机电液一体化知识在设备管理和故障诊断中的应用
机电液一体化知识在设备管理和故障诊断中的应用机电液一体化是指将机械、电气和液压等多种技术融合在一起，形成一种新的技术体系，其应用范围涵盖了制造业、城市基础设施、农业等多个领域。
在设备管理和故障诊断方面，机电液一体化技术可以帮助企业提高设备的可靠性和稳定性，并降低管理成本和维修费用。
本文将从设备管理和故障诊断两个方面来介绍机电液一体化技术的应用。
1. 提高设备的可靠性机电液一体化技术可以将机械、电气和液压等技术融合在一起，形成一种新型的设备，其总体结构紧凑、操作简单、维护方便。
相比之下，传统的设备结构复杂，运行难度大，因此容易出现故障。
而机电液一体化设备由于整合了多种技术，因此可以提高设备的稳定性和可靠性。
2. 降低管理成本机电液一体化设备具有智能化管理功能，可以通过网络来实现远程监控和管理，管理人员可以根据实时数据对设备状态进行监测和维护，及时发现和解决问题，从而减少人工巡检和维护的工作量。
同时，由于该设备结构紧凑，维护简单，因此也可以降低维修和更换零部件的费用。
3. 提高生产效率机电液一体化设备可以实现自动化控制，具有高度的智能化、高速化、高精度化等特点，因此可以将操作过程自动化、连续化、规范化，大幅提高生产效率。
此外，由于该设备具有较高的可靠性和稳定性，可以减少机械故障和工作停机时间，从而提高生产效率。
1. 故障自检和报警功能机电液一体化设备在设计中加入了自检功能和报警系统，当设备出现异常情况时，会自动发出报警信号，通知操作员及时处理。
这种功能可以及时发现和解决问题，从而避免设备损坏和产生重大事故。
2. 数据采集和监测机电液一体化设备具有智能化控制系统，可以对设备进行数据采集和监测，并对采集到的数据进行分析处理。
通过采集设备的运行状况、温度、压力等数据，可以帮助确定可能存在的问题，及时采取相应的措施，避免设备出现故障。
3. 诊断和修复机电液一体化技术可以实现故障诊断和维修的智能化。
例如，在设备出现故障时，机电液一体化技术可使用故障代码或故障信号，通过语音提示或图像显示等方式，指导操作员进行修复。
机电液一体化知识在设备管理和故障诊断中的应用
机电液一体化知识在设备管理和故障诊断中的应用机电液一体化技术是指将机械、电气、液压等多种技术整合在一起，生成体积更小、效率更高、维护更方便的机电液一体化设备。
机电液一体化技术已经在各种行业中得到广泛应用，涉及工程机械、军工、医疗等领域。
其中，设备管理和故障诊断是机电液一体化在生产过程中的两大重要应用。
设备管理是指对机电液一体化设备的生产、维护和保养进行全方位的物资、人力和财务管理。
机电液一体化设备需要日常保养和定期维护，以延长使用寿命，并提高设备的安全性和稳定性。
设备管理原理的核心内容是随时监测设备状态，及时检查设备性能，预防故障，降低风险。
机电液一体化技术具有自主控制和协同运作的特点，这使得设备管理更为准确和高效。
机电液控制与管理已经深入到生产线上的每一个细节。
故障诊断是机电液一体化技术的另一个核心应用。
在生产过程中，机电液一体化设备的故障率较高，及时的故障诊断能够缩短生产停工时间，提高生产效率。
机电液一体化技术可以让设备运营自动化，并且设备可以通过云平台的传感器、通讯网络进行大量实时数据的收集和分析，帮助工程人员对设备状态进行精确的监测和分析。
为了便于故障诊断，机电液一体化设备通常会设置自主识别故障功能。
当设备发生故障时，系统能够及时地识别故障原因，并在显示屏上进行提示。
对于一些比较复杂的故障，机电液一体化系统可以自动下发故障处理方案。
总的来说，机电液一体化技术已经在设备管理和故障诊断中得到了广泛应用。
生产线上采用机电液一体化技术能够提高装备稳定性，去除因为人机因素导致的人为故障，提高生产效率。
在减少成本，提高效率方面具有显著的优势。
第四讲 动力系统设计(机电液一体化)
4.1 常用动力元件的类型及特性
4.1.2 柴油机的类型与特性
Z12V190B柴油机的
通用特性曲线，最
内层的等油耗率曲 线表明发动机最经 济的工作范围。
4.1 常用动力元件的类型及特性
4.1.3 汽油机的类型与特性
汽油机功率较柴油机小，可用于液压驱动的足式机器人等。
4.1 常用动力元件的类型及特性
2017/8/19
4.1 常用动力元件的类型及特性
4.1 常用动力元件的类型及特性
4.1.1 发动机特性 发动机性能指标随调整情况或运转工况而变化的规 律称为发动机特性。 调整情况 调整特性
性能指标
运转工况 性能特性
用来表示特性的曲线称为特性曲线，它是评价发 动机性能的一种简单、直观、方便的形式。
4.1.4 电气执行元件及其特性
4.1.4 电气执行元件及其特性
4.1.4 电气执行元件及其特性
4.1 常用动力元件的类型及特性
4.1.5 液压蓄能器 蓄能器是液压系 统中一种储存油液压 力能的装置，部分场 合也可用作动力源。
如右图冲击台，其蓄 能器组由大容积的蓄能 器组成，提供速度发生 器所需的全部能量。即 把大功率液压能转化为 机械能，推动撞击试验编程装置产生所需的动量（质量块的质 量与速度的乘积）。撞击试验编程装置用于传递动量模拟实际 的冲击力。由质量块和可调节冲击力和冲击时间的冲击头组成。 可产生标准的半正弦波、近似的三角波和方波波。
4.1.3 汽油机的类型与特性 （1）燃油消耗率曲线 发动机空转（Pe=0）时，η m=0，be为无穷大。随负荷 （节气门开度）增大，由于η i、η m同时上升，使耗油率 曲线迅速下降。
4.1 常用动力元件的类型及特性
4.1.3 汽油机的类型与特性 （2）每小时耗油量曲线
机电液一体化
机电液一体化机电液一体化简述叶葱葱摘要：随着科学技术的高速发展，机电液控制技术在各个行业得到了广泛的应用。
制造业中的电液控制的机械手、高精度加工的自动化加工中心等；工程及车辆中，机液伺服转向机构；军事工业中，飞机的操纵系统、雷达跟踪和舰船的舵机装置等。
由于自动控制理论、液压传动技术、微电子及计算机技术的相互融合，机电液一体化技术正在蓬勃发展。
关键字：机电液，伺服机构1、发展趋势机电液一体化技术的发展，弥补了三者单独控制的缺陷，提高的工作质量和工作的舒适性、节约能源，提高效率、改善操纵性能，操纵省力简单、提高安全性和可靠性、可实现无人操纵和远距离操纵。
鉴于这些优点，机电液一体化发展迅速，其发展方向也很明确。
1.1 、高压化液压系统工程机械液压系统的特点就是输出的力矩和功率大，而这依赖于高压系统。
随着大型、特大型工程机械和矿山机械的出现，继续向高压发展是液压系统发展的一个趋势。
但是，从人机安全和系统元件寿命等角度来考虑，液压系统工作压力的增高受很多因素的制约。
如液压系统压力的升高，增加了工作人员和机体的安全风险系数；高压下的腐蚀物质或颗粒物质将在系统内造成更严重的磨损；压力增大是泄漏增加，从而使系统的容积校率降低；零部件的强度和壁厚势必会因为高压而增加，致使元件机体、重量增大或者工作面积和排量减小，在给定负载下，工作压力过高导致的排量和工作面积减小将致使液压机械的共振频率下降，给控制带来困难。
1.2、微处理器和传感器的使用根据实际施工的需要，工程机械向着多功能化和智能化方向发展，这就使工程机械有很强的数据处理能力和精度很高“感知”能力。
使用高速微处理器、敏感元件和传感器不只是能满足多功能和智能化要求，还可以提高整机的动态性能，缩短响应时间，使工程机械面对急剧变化的负载能快速做出动作反应。
先进的激光传感器、超声波传感器、语音传感器等高精度传感器可提高机器的机器人化程度，便于整机的柔性控制。
另外，数据通讯将采用已在汽车上广泛使用的CAN-BUS通讯方式，降低电信号在传输中的衰减和失真，提高控制精度。
机电液一体化
.1..1.1定义：1.1.1 定义：机电一体化（Mechatronics）强调的是机械技术与电子技术的结合。
以机械为主体，以计算机控制，特别是以智能控制为核心，将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，强调各种技术的协同和融合，是一种以产品和过程为基础的技术，并贯穿于设计和制造的全过程中。
机电一体化技术是机电技术、微电子技术及各相关技术相互融合的产物。
机电液一体化系统，绝非仅为机械、液压与电子电器的简单组合。
否则，包括有这三个部分的工程机械都可称已实现机电液一体化了。
机电液一体化为工程机械：装上了感觉器官——传感器，布上了神经系统——传输线路，添上了信号处理单元——单片机或微机，这三部分组成的机电液一体化系统，使工程机械的性能发生了巨大的变化。
1.1.3研究内容1、自动换挡系统、挖掘机多动作复合功能系统等；2、摊铺机、平地机自动找平和恒速控制系统，电脑导向台车等。
由于液压与液力传动技术在工程机械技术构成中所占比重越来越大，为突出这一特点，工程机械机电一体化又称之为工程机械机电液一体化。
1.2工程机械机电一体化技术的发展1.2.1 工程机械的发展液压技术：工程机械作业形式多种多样，工作装置的种类繁多，要求实现各种各样的复杂运动。
一个动力装置要驱动多种装置，而且传动距离往往比较长，20世纪50年代出现了液体传动，为工程机械提供了良好的传动装置。
液压传动结构紧凑，布置简单方便，易实现各种运动形式的转换，能满足复杂的作业要求，具有许多优良传动性能，如传动平稳，自动防止过载，易实现无级变速，操纵简单轻便，控制性能好等。
由于工程机械找到了理想的传动装置，推动了工程机械的飞速发展，迎来了工程机械的多样化时代，出现了形形色色完成各种施工作业的工程机械。
电子技术高效节能：对发动机和传动系统进行控制，合理分配功率，使其处于最佳工况；减轻驾驶员劳动强度和改善操纵性能：采用自动控制，实现工程机械自动化。
要完成高技能的作业，就需要智能化；近年来工程机械的发展主要是操纵和控制机构的改进。
机电液一体化复习系列之三——简答题
•【网上现成资料】1、什么是机电一体化？答：机电一体化是在机械的主功能，动力功能，信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
2、发展机电一体化的面临的共性关键技术？答：这些共性关键技术有检测传感技术，信息处理技术，伺服驱动技术，自动控制技术，精密机械技术及系统总体技术等。
3、机电一体化系统构成的五大要素？相应的五大功能？答：五大要素：机械系统，信息处理系统，动力系统，传感器检测系统，执行元件系统。
相应的五大功能：动力功能，计测功能，控制功能，操作功能，构造功能。
4、机电一体化系统的设计类型？答：大致有三类： 1. 开发性设计 2. 适应性设计（在设计方案，原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计） 3. 变异性设计（在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸）。
5、滚珠丝杠副的组成及特点？答：滚珠丝杠副由丝杠，螺母，滚珠和反相器死部分组成。
特点：具有滚珠闭合流动的闭合回路，还具有轴向刚度高，运动聘问，传动精度高，不易磨损，使用寿命长等特点。
但由于不能自锁，具有传动可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动措施。
6、滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧的实质？答：滚珠丝杠副在有负载时，滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形，换向时，其轴向间隙会引起空回。
这种空回是非连续性的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。
所以常采用以下几种调整预紧方法。
（1）双螺母螺纹预紧调整式（2）双螺母尺差预紧调整法（3）双螺母垫片调整预紧法（4）弹簧式自动调整预紧式（5）单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧7.滚珠丝杠副支承方式及其结构简图？答：（1）单推-单推式（2）双推-双推式（3）双推-简支式（4）双推-自由式8、谐波齿轮传动的工作原理？答：谐波齿轮传动与少齿差行星齿轮传动十分相似。
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机电一体化的概念在大规模集成电路和微型计算机为代表的微电子技术向传统机械行业领域迅速渗透，机械电子技术深度结合的现代工业基础上，综合应用机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术、信号变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织结构目标，合理配置布局机械本体、执行机构、动力驱动单元、传感测试元件、控制元件、微电子信息接收、分析、加工、处理、生产、传输单元和线路以及衔接接口文件等硬件元素，并使之在软件程序和微电子电路之间实现有目的的信息流向导引工程机械机电液一体化系统具备功能•能检测、识别工作对象和工作条件•可根据检测、识别结果和工作目标，自行作出下一步动作的决策•有响应决策、执行动作的伺服机构现代工程机械机电液一体化的发展趋势•性能上向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展•功能上向小型、轻型化、多功能方向发展•层次上系统化、复合集成化方向发展工程机械的主要组成:动力装置、传动装置、行走装置、工作装置和操纵装置等组成工程机械机电液一体化控制系统的组成•整机电子控制－电液传动及操作控制、仿真控制、远距离控制、无线遥控及智能控制等•发动机的电子控制－燃油喷射、发动机工况和电控泵的监测与控制、冷却系统和润滑系统的监测和保护等•行走系统的电子控制－自动调速、恒速控制、全轮独立自动转向、直线行驶控制、功率分配控制等•工作装置的电子控制－自动找平、自动料位控制、自动调频、调幅等第二章一．工程机械常用控制电器控制按钮、万能转换开关、行程开关、接触器、继电器以及电磁离合器二．工程机械常用执行机构电动式、液动式以及气动式机构电动式：交流电动机、电磁铁等液动式：液压缸、回转液压缸、液压马达等气动式：由气缸、气阀或气动马达等组成三．工程机械常用检测器件位移、扭矩、振动、应变、力、转矩传感器四．三相异步电动机启动控制电路五．三相异步电动机正反转控制电路第三章电喷柴油机对电子控制装置的基本要求•较高的喷射压力•独立的喷射压力控制•改善柴油机燃油经济性•独立的燃油喷射正时控制•可变的预喷射控制能力•最小油量的控制能力•快速断油能力•降低驱动扭矩冲击载荷电喷技术的发展目前已经历了3个阶段•位置控制型（电子调速器）•时间控制型•时间控制与压力控制型结合（高压共轨电控喷射）第四章自动换档变速器工作原理自动换挡控制系统根据发动机的负荷（节气门开度）和机动车的行驶速度，按照设定的换挡规律，自动接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路，使离合器结合或分开、制动器制动或释放，以改变齿轮变速器的传动比，从而实现自动换挡。
自动变速器的特点（优越性）•提高发动机和传动系的使用寿命•提高机动车通过性•具有良好的自适应性•操纵轻便自动换挡变速器的类型•液力机械自动变速器(AT)•机械自动变速器(AMT)•机械无级自动变速器(CVT)•双离合器式自动变速器(DCT)换挡控制策略无论哪一种作业方式都要有快速接近物料、低速插入物料、低速离开物料、快速到达卸料点等多个步骤。
此时换挡及前进、倒驶转换频繁，其中30%的时间需在倒车状况下工作。
能否正确及时的换挡，不但是保证插入力的需要，而且也是降低燃料消耗、减少环境污染，提高生产率的需要。
因此，要求装载机要操纵快捷、换挡平顺、换向迅速，以保证作业运行的快捷灵活。
无级变速控制系统的基本形式变量泵-定量马达容积调速．定量马达-变量泵容积调速．变量马达-变量泵容积调速工程机械常用无级变速行驶控制的参数：无级变速行驶控制包括车辆的前进、后退、转向以及行驶速度等。
系统说明：该系统控制驱动轮转速，使驱动轮转速能按照速度指令变化。
该系统的液压动力装置由变量泵和马达组成，变量泵既是液压能源又是主要的控制元件。
由于操纵变量机构所需要的力较大，通常采用一个小功率的放大装置作为变量控制机构。
该系统采用阀控制电液位置伺服系统作为泵的控制机构。
系统输出的速度由测速发电机检测，并转换为反馈电压信号Uf，与输入速度指令信号Ui相比较，得出偏差电压信号Ue=Ui-Uf，作为变量控制机构的输入信号。
1.伺服过程Ui↑→Ue=Ui-Uf＞0→θ↑→q↑→ω↑→Uf↑→ Ue=Ui-Uf↓直至Ue=02.恒速过程负载增大→ω↓→Uf↓→Ue=Ui-Uf＞0→θ↑→q↑→ ω↑→Uf↑→Ue=Ui-Uf↓直至Ue=0该系统中，内部控制回路可以是闭合，也可为不闭合。
当内部控制电路不闭合时，该系统为速度伺服系统。
如果闭合控制电路，便消除了变量控制机构中液压缸的积分作用，系统实际上不再是速度伺服系统，而成了一个速度调节器。
无级变速速度控制方式（P54图）第五章液压挖掘机的组成液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、回转装置、行走装置和电气控制等部分组成。
挖掘机液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。
液压系统通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。
电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。
工作装置是直接完成挖掘任务的装置，它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成，动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制，为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。
回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。
第六章沥青混凝土摊铺机的作用沥青混凝土摊铺机是用来将拌制好的沥青混凝土均匀地摊铺在已经整修好路面基层上的专用设备，广泛用于公路、城市道路、大型货场、停车场、码头和机场等工程中沥青混凝土的摊铺作业，也可用于摊铺稳定材料和干硬性水泥混凝土材料。
在摊铺过程中，首先接受由自卸汽车运来的混合料，再将其横向铺散在路基或基层上，最后加以初步压实、整形，形成一条有一定宽度、一定厚度和一定形状的铺层。
对沥青混凝土摊铺机的要求一是要使得物料在机械行进时均匀充满预定空间，对行进速度的稳定性要求十分严格，在选定一种行进速度时，其运料、分料速度也必须相应地改变；二是使用先进的电子找平系统三是在操作环境方面，更加注重人性化、舒适化的追求，在视野、座位、操作台、驾驶室的设计上均以舒适性作为主要评价指标。
摊铺机的基本结构现代自行式摊铺机的结构总体上分为两大部分，即前面是主机，也就是牵引机；后面是熨平装置，也就是工作装置。
主机通过大臂牵引熨平装置。
摊铺机主要由发动机、传动系统、行走机构、供料系统、操纵控制系统、车架、调平大臂、熨平板以及自动调平系统等组成。
调平控制系统的作用沥青摊铺机在摊铺作业时，熨平板通过两侧牵引大臂由主机牵引，熨平板处于浮动状态。
这种浮动式熨平板对路基不平度具有初步的滤波和滞后效应，具有一定的调平功能，但只能消除波长较小的凹凸。
如果要使路面的摊铺平整度完全不受基层的影响，就必须在摊铺过程中根据基层的高低不平随时调节牵引大臂牵引点的垂直高度，并保证摊铺仰角为初始值。
自动调平控制系统的组成自动调平装置由控制器（包括传感器和调节器）、液压缸、换向阀、传感器、平均梁等组成自动调平控制系统的发展①开关式自控系统。
以“开”、“关”的方式进行调节，无论检测的偏差大小，均以恒速进行继续控制。
其结构简单、价廉、使用方便，但调节的精度较低。
②比例式自控系统。
根据信号偏差的大小，以相应的速度进行连续调节。
它不会因“搜索”、超调等原因出现振荡现象，可使摊铺路面获得较高的平整度。
但它的结构精度要求高，造价昂贵。
③比例脉冲式自控系统。
这是在开关式自控系统的基础上改进的新型调平方式。
它在恒速调节区和死区之间设置了一道脉冲区，脉冲信号根据偏差的大小成正比例的变化，经过处理以后可以来驱动调平油缸。
工作原理自动调平装置利用安装在熨平板上的纵向及横向控制器，以事先设置的钢丝、尼龙绳、滑杆或己铺设的路面、路肩为基准，在摊铺过程中，纵向、横向传感器能随时检测出路基不平整及其他干扰所引起的熨平装置上检测部位的高度偏差与水平偏差，产生电信号，再通过一系列信息传递，使机身两侧牵引臂上的牵引点上下移动，以抵消路基不平整或其他因素干扰所造成的影响。
找平基准的形式1.固定基准，即悬线法2.接触跨越式浮动平衡梁基准3.非接触式电子平衡梁基准4.滑靴非接触式电子平衡梁形式①声波式②激光式超声波测距原理（四公式一图）超声波式电子平衡梁测量原理工作前首先利用超声波测距原理先设定1个基准面：在摊铺机左、右两侧平衡梁上均朝下布置4个声呐传感器，声呐传感器发射器发出声脉冲，这些声脉冲到达地面以后再以声速返回发射器。
然后以地面为基准连续不断地测出地面与4个超声波传感器之间的距离，最后经过采样处理后对这些距离取平均值。
激光式电子平衡梁测量原理激光调平系统中的激光扫描器发射激光束，在基准面上反射，反射激光束由扫描器接收，系统根据反射与发射的时间差以及激光束的倾斜角度计算反射点与激光扫描器的垂直距离。
每条激光束相当于1个测距传感器，激光扫描器发射的激光束之间相隔1°。
所以，实际扫描面是由多条密集激光束组成的一个扇形扫描面。
由扫描所得高度的平均值形成一个在扫描面内的虚拟调平基准，数字控制器根据熨平板相对于虚拟基准的变化来调整熨平板的升降，从而改变摊铺厚度，保证铺层平整度。
激光调平系统的特点激光调平系统最突出的特点是采用激光作为探测距离的介质，由于激光在空气中传播速度恒定不变，不需要对介质的传播速度进行定值检测校正，所以该系统测距精确，计算过程简单，易于保证计算精度，从而使获得的虚拟基准更加准确，且受环境因素的影响较小。
此外，激光扫描器可以发射密集的激光束对基准面进行大范围的扫描，并且扫描过程是随摊铺机作业连续进行的，使数字控制系统对基准面的变化具有事早的预知性和更平缓、更稳定的过滤作用，进而获得良好的铺层平整度。
再者，由于扫描长度可调，施工时可以根据现场情况设定扫描长度。
例如，在平直路段上采用较长的扫描长度可以在更大范围内扫描探测、采集基准面高程数据，并获得更好的长距离平均效果和路面平整度，这样不仅可以保证铺层的连续、光整，而且可以很好地跟踪基准面的纵坡和弯道自然变化，形成流畅变化的路面；在横向弯道或纵向坡道上施工时，可以根据弯道和坡道的缓急程度采用相应较短的扫描长度，这样可以准确地跟踪横向超高或纵向高程的连续变化，从而获得连续平整的弯道、坡通、匝道等。
由于系统是通过激光进行扫描，在能见度很低的情况下会严重影响激光的传输，从而影响系统的调平效果；另外，系统对摊铺现场管理要求较高，如果在扫描范围内出现过多的杂物或人员流动，这也会影响到激光的传输而使系统工作不稳定，影响调平精度。
说明：PWM液压阀工作原理脉宽调制器将输入的控制信号与载波信号比较后，转换为周期为T的脉宽调制信号。