机电一体化毕业论文 机电一体化技术在家用电器应用及发展趋势

江西工业工程职业技术学院毕业论文题目:机电一体化技术在家用电器应用及发展趋势姓名：指导老师：专业：机电一体化班级：机电09x学号：江西工业工程职业技术学院摘要现代科学技术的发展极大地推动了不同科学的交叉与渗透，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，使机械工业的技术机构、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，同时机电一体化技术在家用电器中也广泛渗透，使机电一体化技术与我们的生活息息相关，密不可分。

关键词:机电一体化应用发展目录一、机电一体化技术在家用电器中发展历程 (4)1.1、光机电一体化 (4)1.2、自律分配系统化 (5)1.3全息系统化——智能化 (5)1.4、生物—软件化—仿生物系统化 (5)1.5、微型机电化——微型化 (5)二、机电一体化的主要在家电领域的应用 (5)2.1组成要素与四大原则 (6)2.2家电在机电一体化上的应用 (7)2.3柔性制造系统(FMS) (8)2.4工业机器人在家电领域应用的设想 (8)3.1智能化 (11)3.2模块化 (12)3.3网络化 (12)3.4微型化 (12)3.5．绿色化。

(12)3.6．系统化 (13)四、我国“机电一体化”面临的形势及任务与其相应的对策 (13)4.1形势 (13)4.2任务 (13)4.3对策 (14)4.3.1加强统筹安排，协调发展计划 (14)4.3.2强化行业管理，发挥“协会”作用 (14)4.3.3优化发展环境、增大支持力度 (14)4.3.4突出发展重点，兼顾“两个层次” (14)结束语 (15)参考文献 (16)一、机电一体化技术在家用电器中发展历程1.1、光机电一体化光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。

它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。

光机电一体化技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。

它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。

一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息管理系统、机械结构等部件组成的。

因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源（动力）系统和信息处理系统。

光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。

同时由于光机电一体化技术在机械领域的广泛应用，使得一些家用电器在人们生活中友了更好的发展前景，，并且更好的改进了人们的生活，如传感器、红外线等的使用使得家电领域更加的扩大化更加广泛的丰富了人们的生活环境和生活质量。

1.2、自律分配系统化自律分配系统化——柔性化。

未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的冗余度，有较强的柔性，能更好的地应付突发事件，被设计成自律分配系统。

在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的自律性，可根据不同的环境条件作出不同的反应。

其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给的信息，在总的前提下，具体行动是可以改变的。

这样，既明显地增加了系统的适应能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。

1.3全息系统化——智能化今后的机电一体化产品全息特征越来越明显，智能化水平越来越高。

这主要收于模糊技术、信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。

除此之外，其系统的层次结构，也变简单的从上到下的形势而为复杂、有较多的冗余度双向联系。

1.4、生物—软件化—仿生物系统化今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于静态时的不稳定，但在动态（工作）时却使稳定的。

这有点类似于活的生物。

当控制系统（大脑）停止工作时，生物便死亡而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。

仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使用这些新型机体具有活的生命还有待遇深入研究。

这一研究领域称为生物——或生物系统，而生物的特点是硬件（肌体）——软件（大脑）一体，不可分割。

看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋势，但还是有一段漫长的路要走。

1.5、微型机电化——微型化目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。

当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。

届时机械和电子完全可以融合，机体、执行机构、传感器、cpu等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。

这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。

二、机电一体化的主要在家电领域的应用2.1组成要素与四大原则1.五大组成要素一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。

机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。

动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行机电一体化所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

执行机构（运动组成要素）<BR>根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

机电一体化系统一般由机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源5个组成部分构成。

2.四大原则构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。

接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。

而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。

变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。

对于智能化程度高机电一体化的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。

运动传递：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

三、自动化技术：所谓自动化技术，是指人类利用各种技术手段和方法来代替人去完成各种测试、分析、判断和控制工作，以现实预期的目标、功能。

一个自动化系统通常由多个环节要素组成，以完成信息的获取、信息的传递、信息的转换、信息的处理及信息的执行等功能，最后实现自动运行目标。

2.2家电在机电一体化上的应用机电一体化技术在家电中的应用有很多实例，全自动洗衣机，DVD机，数字化的空调，电冰箱，电脑，电视机等等,几乎所有数字化家电都涉及到机电一体化技术。

就用机电一体化技术在全自动洗衣机上的应用做例子来说,其原理是机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。

首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。

在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。

这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。

衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。

又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。

其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。

再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。

在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。

全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。

电磁进水阀起着通、断水源的作用。

当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。

当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。

由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。

水位开关实际上是一个压力开关。

气室的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。

当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片2、受压而胀起，推动顶杆3、运动而使触点4、改变，从而实现自动通断。

智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。

当洗衣桶内衣物的多少和质地不同，而注入水使其达到相同的水位时，其总重量是不同的。

利用这一点，通过对洗衣电动机低速转动后的惯性测量，可以判断衣质和衣量。

方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。

此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。

通过分析脉冲个数和脉冲宽度。

就能得到衣质衣量情况。

衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。

在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。

若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。

脱水时采用压电传感器。

当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。