1743_鋼筋切斷機仿真設計

1743_鋼筋切斷機仿真設計,鋼筋,切斷,割斷,仿真,設計 南昌航空大學科技學院學士學位論文鋼筋切斷機仿真設計學生姓名：涂志軍 班級：078105119指導老師：邢普摘 要：鋼筋切斷機是一種廣泛應用于機械制造、建筑等行業(yè)中的重要工具，隨著科技的進步和加工要求的不斷提高，現有的鋼筋切斷機己逐漸不能適應用戶的新需求，目前鋼筋切斷機還有待于進一步全面深入的研究。降低成本、增加新功能、提高自動化水平等將成為鋼筋切斷機今后發(fā)展的方向。針對鋼筋切斷機設計和生產的現狀，進行了生產加工狀況、常見故障及關鍵問題的調查，然后使用有限元及虛擬樣機技術對鋼筋切斷機三維模型進行結構靜力學分析、動力學分析，進而提出改進方案。借助先進的 Pro/E, ANSYS 和 ADAMS 軟件聯合仿真，建立了鋼筋切斷機模型，并實現了其運動仿真，通過對箱體模烈做有限元分析，提出了改進方案并證明了改進方案的可行。利用 LS-DYNA 仿真鋼筋切斷機剪切鋼筋的動態(tài)過程.關鍵詞：鋼筋切斷機 建筑 齒輪 指導老師簽名： 南昌航空大學科技學院學士學位論文type steel cutting machines’designingStudent name:Tu Zhijun Class:078105119Supervisor:Xing PUAbstract：The Reinforcing Steel Cutter is an important instrument used widely in the machinery manufactures and construction industries. With technologies being improved and more requires asked, users aren't content with the existing Reinforcing Steel Cutter. It needs further and deeply researching now Its directions will be reducing cost, adding new features and improving the automation level.Aim at the design and production status of the Reinforcing Steel Cutter, Study the common faults and key issues. Next, propose improvement scheme by analyzing static structure and dynamics of three-dimensional model of the Reinforcing Steel Cutter with the FEM technology and VP technology.Co-simulation by virtue of the advanced softwares Pro/E, ANSYS and ADAMS, establish a model of the steel cutting machine and achieve its motion simulation. Present improvement schemes and prove their feasibility through doing finite element analysis on the case model. Keywords ： Reinforcing Steel Cutter architectural gear Signature 0f Supervisor: 南昌航空大學科技學院學士學位論文目 錄1. 引言.....................................................................................................................................11.1 概述....................................................................................................................................11.2 題目的選取........................................................................................................................11.3 鋼筋切斷機的原理............................................................................................................12. 電機選擇............................................................................................................................22.1 切斷鋼筋需用力計算........................................................................................................22.2 功率計算............................................................................................................................33. 傳動結構設計..................................................................................................................53.1 基本傳動數據計算............................................................................................................53.1.1 分配傳動比......................................................................................................................53.1.2 計算機構各軸的運動及動力參數 ......................................................................... 53.2 帶傳動設計........................................................................................................................63.2.1 帶型的確定......................................................................................................................63.2.2 帶輪基準直徑..................................................................................................................63.2.3 帶速的確定......................................................................................................................63.2.4 中心距、帶長及包角的確定..........................................................................................63.2.5 確定帶的根數..................................................................................................................73.2.6 張緊力............................................................................................................................. 73.2.7 作用在軸上的載荷..........................................................................................................73.2.8 帶輪結構與尺寸見零件圖..............................................................................................73.3 齒輪傳動設計....................................................................................................................83.3.1 第一級齒輪傳動設計......................................................................................................83.3.2 第二級齒輪傳動設計.....................................................................................................123.4 軸的校核...........................................................................................................................153.4.1 一軸的校核.....................................................................................................................153.4.2 三軸的校核.....................................................................................................................193.5 平鍵的校核.......................................................................................................................223.6 軸承的校核..........................................................................................................................233.6.1 初選軸承型號.................................................................................................................233.6.2 壽命計算.........................................................................................................................244.模型的建立及其運動仿真...........................................................................................274.1 Pro/E 簡介........................................................................................................................274.1.1 基于特征.....................................................................................................................274.1.2 參數化設計.................................................................................................................274.2 基本結構............................................................................................................................274.3 鋼筋切斷機模型的建立....................................................................................................284.3.1 箱體模型的建立...........................................................................................................284.3.2 齒輪及齒輪軸模型的建立............................................................................................28 南昌航空大學科技學院學士學位論文4.3.3 其他零部件模型的建立................................................................................................304.4 虛擬裝配..............................................................................................................................364.4.1 模塊化的虛擬裝配........................................................................................................364.4.2 裝配過程中出現的常見問題及解決方法...................................................................364.5 運動仿真..............................................................................................................................374.5.1 建立運動機構仿真的一般步驟.......................................................................................384.5.2 鋼筋切斷機運動仿真實現................................................................................................384.5.3 保存結果............................................................................................................................404.6 本章小結................................................................................................................................415. 總結................................................................................................................................42參考文獻..................................................................................................................................43致謝............................................................................................................................................44 南昌航空大學科技學院學士學位論文11. 引言1．1 概述鋼筋切斷機是一種建筑機械，是鋼筋加工必不可少的設備之一，它主要用于房建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。相對而言其本身具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，因此，近年來逐步被建筑工地和小型軋鋼廠等單位廣泛采用，在國民經濟建設中發(fā)揮了重要的作用。改革開放三十年，我國的國計民生得到了長足的發(fā)展，建筑業(yè)和制造業(yè)規(guī)模都不斷地擴大，但在個別方面我們和西方發(fā)達國家依然有不小的差距。制造業(yè)是國民經濟的基礎行業(yè)，也是高新技術發(fā)展的支撐，隨著經濟全球化的不斷推進、機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，新的技術變革悄然興起。近年來，一些傳統的設計、生產方法受到了挑戰(zhàn)，傳統生產方式僅依靠二維圖紙先生產出樣品，經反復試驗、改進，然后才‘投入批量生產的方法逐漸被現代設計生產模式取代。隨著現代科技的發(fā)展，計算機輔助設計己經滲透到機械發(fā)展的各個行業(yè)中，該項技術的介入，也大大加快了機械行業(yè)的發(fā)展，而且計算機輔助設計已成為該領域的一個研究熱點，與計算機輔助制造、計算機輔助工藝設計在行業(yè)中共同發(fā)揮著很大的作用。近年來，計算機輔助設計、訓一算機輔助制造等技術在很多領域得到了深入的展，但由于鋼筋切斷機生產廠家規(guī)模不大，結構簡單，技術含量低等原因，三維建模、虛擬樣機技術、有限元分析等先進的計算機輔助技術很少用到鋼筋切斷機的設計生產過程中。本文充分利用成熟的計算機仿真技術對鋼筋切斷機的箱體、剪切機構及減速機構計算分析，將使鋼筋切斷機的質量、壽命得到提高，并降低成本及提高其可靠性。1．2 題目的選取本次畢業(yè)設計的任務是臥式鋼筋切斷機的設計。其主要參數為：切斷鋼筋直徑(mm)： 60 鋼筋抗拉強度(MPa)： 450兩刀刃的最大開口距(mm)： 65; 最小開口距(mm)： 13剪切次數(次／分) ： 27／58; 總速比： 50.6／l07曲軸偏心距(mm)： 26; 連桿長度 (mm)： 300電機功率(kW)／電壓(v)／轉速(r／min)： 7.5／380／2900 南昌航空大學科技學院學士學位論文2外形尺寸： 1500*660* 915整機重量(kg) =1Dia=0.38*M 南昌航空大學科技學院學士學位論文30ENDIFD22 =36012R3 二 Z 一 1Dn=360/(2*Z)設置齒輪尺寸關系后，Pro/E 草繪環(huán)境中所畫的四個基本參照圓將分別代表齒輪的齒頂圓、分度圓、基圓和齒根圓。(3)為笛卡爾坐標系輸入參數方程生成漸開線，然后建立輔助的基準軸和基準面，鏡像漸開線，經過拉伸等操作最終生成齒輪模型的第一個齒。輸入的參數方程為匯‘’ 〕:r=DB/2theta=t*45x=r* cos(theta)+r* sin(theta)*theta* pi/ 180Y=r* sin(theta)一 r* cos(theta)*theta* pi/ 180z=0就建成了把生成的齒經過陣列，添加軸孔、倒角等特征后，一個標準的齒輪模型。如圖所示:當第一個標準齒輪模型建成以后，其他齒輪模型就可以通過改變齒數、模數、壓力角等參數的方式直接生成。4.3.3 其他零部件模型的建立 南昌航空大學科技學院學士學位論文31其他零部件，例如曲柄滑塊、刀具、刀座、飛輪及軸承等的模型，利用 Pro/E中的一些基本功能就可以輕松建成，在此不再詳述。 南昌航空大學科技學院學士學位論文32 南昌航空大學科技學院學士學位論文33 南昌航空大學科技學院學士學位論文34 南昌航空大學科技學院學士學位論文35 南昌航空大學科技學院學士學位論文364.4 虛擬裝配在工業(yè)生產中，幾乎所有的產品都不是單一零件獨立形成的，都是由多個零件通過一定的裝配關系組合生成的。Pro/E 在虛擬裝配方面的表現非常優(yōu)秀，充分體現了作為大型設計軟件所擁有的強大功能。鋼筋切斷機的虛擬裝配就是在前面建模的基礎上，按照模塊化的思想、自頂向下的原則，根據鋼筋切斷機的總裝圖，把所建立的箱體、齒輪系等模型按照 Pro/E 中裝配模塊提供的匹配、對齊、插入、坐標系等約束類型和剛性、銷釘等連接類型完成鋼筋切斷機的虛擬裝配。4.4.1 模塊化的虛擬裝配鋼筋切斷機的虛擬裝配過程中，如果像砌墻一樣逐個地添加零件，上層零部件的參照關系就會疊加起來依賴于下層零部件，一旦中間某個零件出現問題，就會出現前功盡棄的現象，并且安裝過程中，容易漏裝、錯裝零件。因此，按照模塊化的思想，將鋼筋切斷機工作工程中相對靜止的零件組合成多個小的模塊，然后將這些小模塊組合成一個整體，這種方法更科學、更合理。本文中把鋼筋切斷機先分為箱體模塊、主動軸系模塊、從動軸系模塊和曲柄滑塊模塊等多個模塊，然后再將各模塊裝配起來。(1)鋼筋切斷機的減速齒輪系及齒輪軸都是安裝在箱體模型內部的，如果直接將建立的齒輪模型及齒輪軸模型往上箱體裝配，不但虛擬裝配過程中因視角問題給裝配帶來困難，而且由于齒輪等零部件模型都在箱體內部，將會致使裝配完成的鋼筋切斷機模型不夠直觀，為了能夠更好的看清楚完整的裝配模型以及運動仿真時模型的運動情況，在裝配之前先要把箱體模型進行截面剖視。剖視的箱體模型如圖所示:(2)其余模塊的裝配。裝配過程中要嚴格按照 Pro/E 的約束規(guī)則，否則容易出現約束不完整以及后期的運動干涉現象。主動軸系模塊、從動軸系模塊和曲柄滑塊等模塊。在傳統的設計方法中，往往首先設計出零件，然后組合己有的元件以組成一個裝配體，這是一種自底向上的裝配體方法。這種方法使最終裝配體的形成受制于己有零件的特征隨著現代設計方法的發(fā)展以及設計觀念的更新，自頂向下的裝配體設計概念成為了必然發(fā)展的趨勢。例如在本文中箱體的參數和基準特征直接影響了其他幾個模塊 南昌航空大學科技學院學士學位論文37的參數，如果下級模塊參數有錯誤，在給箱體模塊添加其他零部件模塊的裝配過程中就可能有干涉現象產生，導致裝配模型有誤，進而影響分析結果的準確性。4.4.2 裝配過程中出現的常見問題及解決方法當裝配好一個模塊后，操作“應用程序/機構”時就經常出現“沒有定義的已加亮兩個主體連接。如果繼續(xù)將被隱藏”的提示，如果點擊“繼續(xù)’夕，就會把虛擬裝配中用來設置連接的軸線隱藏掉而導致無法添加齒輪副連接、電動機等。要解決這個問題，首先:裝配一個模塊時，例如從動軸模塊，在導入第一個零件“從動軸”時，不能采用“缺省”參照約束，要設置為“銷釘”連接，并且在此之前先要創(chuàng)建一個基準軸，為軸對齊約束做好準備。其次，在往軸_卜裝配齒輪時，不能采用傳統的“銷釘”連接，要用“剛性/對齊” 。因為齒輪和鍵之間的連接約束采用的是“剛性”連接，如果招個連接中既有“俏釘”又有“剛性”就產生了約束上的兀余，因此添加齒輪時兩個約束集都要采用“剛性”連接的方式。把各個模塊裝配到箱體模型上面，鋼筋切斷機模型的虛擬裝配基本完成，再將固定刀座裝配到箱體模型上，至此，鋼筋切斷機模型如圖所示:4.5 運動仿真鋼筋機的運動仿真要用到 Pro/E 中的結構模塊，該模塊既能對鋼筋切斷機進行運動 南昌航空大學科技學院學士學位論文38仿真又能實現其結構分析，是 Pro/E 中一個功能強大的模塊。當鋼筋切斷機各個零件通過虛擬裝置裝備組裝成一個完整的機構以后，就可以在 Pro/E 中直接啟動機構運動分析模塊，根據分析意圖定義機構中的連接，設置伺服電機，運行機構分析，觀察機構運行的過程是否正確，檢查機械干涉，還可以進行各種測量，最后把分析的結果保存至影片的形式。4.5.1 建立運動機構仿真的一般步驟（1）建立模型，進入裝配模塊，建立一個裝配模型文件，進行機械仿真運動模塊。（2）對機構中的連接進行定義。（3）在機構中添加伺服電機。（4）進行機構分析，保存分析結果，制作動畫仿真。（5）觀察機構中的軌跡曲線和運動包絡。（6）對運動中的關鍵物理量進行測量。4.5.2 鋼筋切斷機運動仿真實現1）齒輪的嚙合鋼筋切斷機虛擬裝配完成后，在實現運動仿真前，先要使傳動機構中的齒輪之間進行正確嚙合。通過凸輪按鈕在“凸輪從動機構定義”中設置，通過選擇齒輪嚙合面相切，使齒輪之間正確的嚙合。因為裝配過程中，Pro/E 軟件不能自動把齒輪正確的嚙合起來，所以要通過設置齒面相切使其嚙合起來，否則會出現干涉現象。如果發(fā)現某個齒輪因參數輸入錯誤而造成齒輪直徑過大或過小，導致無法正確裝配，只需要在Proe/E 中把相關的齒輪模塊打開，修正相應的參數并保存，系統會直接與已經裝配好的組件相關聯自動調整過來。2）運動仿真完成正確齒輪仿真嚙合后，由齒輪連接按鈕進行齒輪副的連接設置，齒輪連接設置以后，還有要把連桿和滑塊之間設置連接，滑塊與箱體之間設置連接。當全部連接定義完成以后，通過按鈕給鋼筋切斷機模型添加電動機，在類型選項卡中選擇電動機添加的運動曲線，在輪廓選項卡中設定電動機的運動速度及其運動類型。完成電動機設置以后在機構分析按鈕中設置運動的類型和運動時間等等，最后通過回放按鈕進行碰撞檢測類型的設置并將其運動過程制作成動畫保存下來。全部定義完成后飛鋼筋切斷機模型如圖： 南昌航空大學科技學院學士學位論文393）干涉檢驗干涉檢驗技術是計算機圖形學中的一項關鍵技術，在虛擬裝配，虛擬手術.機器人路徑規(guī)劃等領域中有著非常廣泛的運用。建立的鋼筋切斷機模型需要進行干涉檢驗，因為在模型的虛擬裝配過程中，可能存在諸如齒輪嚙合不好、齒輪和箱體之間有干涉現象，如果模型不能正確反映鋼筋切斷機的運動狀態(tài)。Pro/E 機構運動分析下的運動分析檢測模塊，其功能主要是負責對模型進行干涉檢驗，發(fā)現干涉的位置并用不同顏色標示出來。 南昌航空大學科技學院學士學位論文40碰撞檢測分為三個級別：無碰撞檢測、全局碰撞檢測和部分碰撞檢測。無碰撞檢測就是不進行碰撞檢測：全局碰撞檢測就是對整個模型進行檢測：部分碰撞檢測就是只對選定的部分模型進行檢測。在機構運行完以后，選擇碰撞檢測裝置，根據運動仿真的需要選擇相應的干涉檢測級別，系統自動按照選擇的類型自動進行碰撞檢測，如果有干涉現象存在，在建立的模型中會與自身不同的顏色顯示出來，如圖所示，有紅色標志的干涉輪廓存在，是由于齒輪之間沒有正確嚙合以及黃顏色的從動軸上鍵沒有定義完整所造成的。消除干涉的存在，首先要把從動軸系模塊打開，重新正確的定義鍵。齒輪和軸之間的連接，然后在“凸輪從動連接定義”中重新調整存在干涉的兩輪之間的嚙合。重新做干涉檢驗發(fā)現虛擬裝配中的干涉被消除。通過運動仿真干涉檢驗可以把理論結果和實際模型做對比，經修改消除了鋼筋切斷機模型中存在的干涉現象，達到了理論和實際的結合。4.5.3 保存結果針對虛擬裝配的鋼筋切斷機模型做干涉檢驗后如果沒有發(fā)現干涉現象，運行鋼筋切斷機模型的同時通過捕捉功能就可以將運動仿真過程輸出成 MPEG, AVI 等格式的影 南昌航空大學科技學院學士學位論文41像文件。鋼筋切斷機運動仿真并不僅僅是實現了機構的運動仿真，同時還驗證鋼筋切斷機的模型是否存在缺陷，檢查在運動過程中是否存在干涉現象，可以利用這種方法在研發(fā)期間就及早發(fā)現問題進而解決問題，便于設計人員快速有效的對設計方案做出適當的調整。通過應用 Pro/E 對鋼筋切斷機進行建模、虛擬裝配和運動仿真，可以實現在設計階段直接檢查機構各零部件在空間中的裝配及運轉情況，并且實現了在產品設計階段可視化地對鋼筋切斷機進行干涉檢驗，可以檢測產品設計的準確性。與傳統的樣品實驗反饋方法相比，可以縮短鋼筋切斷機的設計研發(fā)周期，明顯減少樣機的實驗次數，迅速應對市場變化，并且在降低成本、提高競爭力等方面發(fā)揮重要作用，為鋼筋切斷機的開發(fā)設計提供了一個有效的途徑。4.6 本章小結鋼筋切斷機的建模采用了功能強大的三維建模軟件 Pro/E，充分發(fā)揮了其在建立模型方面的優(yōu)勢，準確快捷的完成了鋼筋切斷機模型的建立，并且在 Pro/E 的軟件環(huán)境中進行了虛擬裝配、運動仿真，達到了預期效果。 南昌航空大學科技學院學士學位論文425.總 結畢業(yè)設計是本科知識的綜合檢驗，同時也是我們以后工作的一次全面演練。在這四年里，我們先后學了《機械制圖》 、 《機械原理》 、 《機械設計》 、 《理論力學》等課程。具備了基本的機械制造及其工藝方面的知識，欠缺的只是沒有實踐經驗，為了在不久的工作崗位上更好的將這些知識運用的實際中去，畢業(yè)設計是我們獲取實際經驗的理想平臺。此次畢業(yè)設計歷時三個多月，在查閱了大量的資料后，設想出一個可行的方案，并按此方案完成了設計任務。設計期間，計算量較大，考慮到方方面面比較多，遇到問題和困難也比較多，但是通過自己的努力和老師的指導，還是將這些問題一一解決了，最終基本上完成了規(guī)定的任務。另外通過本次設計，我堅定了成為一名合格的機械工作者信心。這次設計是我的一次經歷，一次鍛煉，也是我一生的財富。 南昌航空大學科技學院學士學位論文43參考文獻[1] 徐灝．機械設計手冊（2、3、4） ．北京，機械工業(yè)出版社，1991　　[2] 王慰椿.機械基礎與建筑機械.南京，東南大學出版社，1990[3] 高蕊.鋼筋切斷機切斷過程分析及最大沖切力計算.建筑機械，1995 第 2 期[4] 何德譽.曲柄壓力機.北京，清華大學出版社，1987[5] 高蕊.鋼筋切斷機刀片合理側隙的保證方法.建筑機械化，1997 年第 4 期[6] 宜亞麗.鋼筋矯直切斷機剪切機構研究分析. 建筑機械，2004 年第 10 期[7] 梁崇高.平面連桿機構的計算設計.北京，高等教育出版社，1993[8] 何德譽.曲柄壓力機.北京，清華大學出版社，1987 南昌航空大學科技學院學士學位論文44致 謝畢業(yè)設計終于如期完成了，在此我要特別感謝邢譜老師老師！不是因為老師不知疲倦的指導我是不可能完成的！老師工作繁忙，還要經常出差，可是就算這樣，每次向邢老師請教問題時，他都第一時間給我滿意的答復，都很耐心地解答給我聽，哪怕有時候是那種很低級的錯誤！每次回學校都會主動告訴我們，并特意交代有什么問題可以問他！老師很嚴格，但我覺得這是對我們負責，讓我們在踏入社會之前真正掌握一定的技能。真的謝謝你，邢普老師！還要謝謝的是幫助過我的同學們，在設計的過程中他們給了我很多寶貴的意見，讓我少犯錯誤，少走很多彎路。雖然有時候因為不同的觀點而小拌嘴，但就是因為這樣才有此次設計的誕生！再次謝謝他們！最后要謝的就是百忙之中還要抽時間對本設計進行評審的老師們，你們辛苦了，謝謝你們! 南昌航空大學科技學院學士學位論文45學士學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學可以將本論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。作者簽名： 日期：導師簽名： 日期：畢業(yè)設計（論文）外文翻譯題目 鋼筋機切斷機仿真設計專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化班 級 學 號 078105119學 生 姓 名 涂志軍指 導 教 師 邢普填 表 日 期 2011 年 4 月 6 日Electromechanical integration technology and its applicationAn electromechanical integration technology development Mechatronics is the machinery, micro-, control, aircraft, information processing, and other cross-disciplinary integration, and its development and progress depends on the progress of technology and development, the main direction of development of a digital, intelligent, modular, and human nature , miniaturization, integration, with source and green. 1.1 Digital Microcontroller and the development of a number of mechanical and electrical products of the base, such as the continuous development of CNC machine tools and robots, and the rapid rise of the computer network for the digital design and manufacturing paved the way for, such as virtual design and computer integrated manufacturing. Digital request electromechanical integration software products with high reliability, easy operability, maintainability, self-diagnostic capabilities, and friendly man-machine interface. Digital will facilitate the realization of long-distance operation, diagnosis and repair. Intelligent 1.2 Mechanical and electrical products that require a certain degree of intelligence, it is similar to the logical thinking, reasoning judgement, autonomous decision-making capabilities. For example, in the CNC machine increase interactive features, set up Intelligent I / O interface and intelligent database technology, will use, operation and maintenance of bring great convenience. With fuzzy control, neural network, gray, wavelet theory, chaos and bifurcation, such as artificial intelligence and technological progress and development and the development of mechanical and electrical integration technology has opened up a vast world. Modular 1.3 As electromechanical integration products and manufacturers wide variety of research and development of a standard mechanical interface, dynamic interface, the environment interface modules electromechanical integration products is a complex and promising work. If the development is set to slow down. VVVF integrated motor drive unit with vision, image processing, identification and location of the motor functions, such as integrated control unit. Thus, in product development, design, we can use these standards modular unit quickly develop new products. 1.4 Network As the popularity of the network, network-based remote control and monitoring of various technical ascendant. The remote control device itself is the integration of mechanical and electrical products, fieldbus technology to household appliances and LAN network possible, use a home network to connect various home appliances into a computer as the center of computer integrated appliances system, so that people in the home can be full enjoyment of the benefits of various high-tech, therefore, electromechanical integration products should be no doubt North Korea networks. 1.5 humanity Electromechanical integration of the end-use product is targeted, how to give people electromechanical integration of intelligent products, emotion and humanity is becoming more and more important, electromechanical integration products in addition to improving performance, it also urged the color, shape and so on and environmental coordination, the use of these products, or for a person to enjoy, such as home robot is the highest state of human-machine integration. 1.6 miniaturization Micro-fine processing technology is a necessity in the development, but also the need to improve efficiency. MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems, or MEMS) refers to quantities can be produced by the micro-collection agencies, micro-sensors, micro actuators and signal processing and control circuit until interface, communication and power is one of the micro-devices or systems . Since 1986 the United States at Stanford University developed the first medical microprobe, 1988 at the University of California, Berkeley developed the first micro-motor, both at home and abroad in MEMS technology, materials and micro-mechanism much progress has been made, the development of all sorts MEMS devices and systems, such as the various micro-sensors (pressure sensors, micro-accelerometer, micro-tactile sensor), various micro-component (micro-film, micro-beam, microprobes, micro-link, micro-gear, micro-bearings, micro-pump , microcoil and micro-robot, etc.). 1.7 Integration Integration includes a mutual penetration of various technologies, and integration of various products of different structural optimization and composite, and included in the production process at the same time processing, assembly, testing, management, and other processes. In order to achieve more variety, small batch production of automation and high efficiency, the system should have a more extensive flexible. First system can be divided into several levels, allowing the system to function dispersed, and security and coordination with other parts of the operation, and then through software and hardware at various levels will be organically linked to its optimal performance, the most powerful. 1.8 with source of Electromechanical integration refers to the product itself with energy, such as solar cells, fuel cells and large-capacity battery. As on many occasions not be able to use electricity, which campaigns for the mechanical and electrical integration products, has a unique power source comes with the benefits. Sources with the integration of mechanical and electrical product development direction of. 1.9 GreenThe development of technology in people's lives brought great changes in the material at the same time has also brought rich resources, deterioration of the ecological environment consequences. Therefore, people calling for the protection of the environment, regression, and achieving sustainable development in the concept of green products such calls have emerged. Green products is low-power, low-wood consumption, clean, comfortable, coordination and utilization of renewable products. In its design, manufacture, use and destruction of human beings should be in line with environmental protection and health requirements, electromechanical integration of green products is mainly refers to the use of time is not pollute the ecological environment, at the end of product life, and regeneration of decomposition products. 2 electromechanical integration in the application of technology in the iron and steel In the iron and steel enterprises, the integration of mechanical and electrical systems are at the core microprocessor, the computer, industrial computer, data communications, display devices, meters and the combination of technologies such as organic, assembled by the merger means for the realization of a large-scale integrated system create conditions for effective integration, enhanced system control precision, quality and reliability. Electromechanical integration technology in the iron and steel enterprises in the mainly used in the following areas:2.1 Intelligent Control Technology (IC) As a large-scale iron and steel, high-speed continuous and the characteristics of the traditional control technologies encountered insurmountable difficulties, it is necessary to adopt very intelligent control technology. Control technologies include intelligent expert system, neural and fuzzy control, intelligent control techniques in steel product design, manufacturing, control, product quality and diagnostic equipment, and other aspects, such as blast furnace control system, electric furnace and continuous casting plant, steel rolling system , steelmaking - Casting integrated scheduling system - rolling, cold rolling, etc.. 2.2 Distributed Control System (DCS) Distributed control system uses a central command for the control of a number of Taiwan-site monitoring and intelligent computer control unit. Distributed control systems can be two, three or more levels. Using computers to concentrate on the production process monitoring, operation, management and decentralized control. With monitoring and control technologies, and the functions of distributed control system more and more. Not only can be achieved control of the production process, but also can be achieved online optimization, the production process real-time scheduling, production planning statistical management functions, as a measurement, control, integration of the integrated system. DCS control functions with diverse features and easy operation, the system can be extended, easy maintenance and high reliability characteristics. DCS is decentralized and centralized control monitoring, fault-minor, and the system has the chain protection features, the use of manual control system failure operational measures, the system is highly reliable. Distributed control system and centralized control system compared to their more functional, with a higher level of security. Is the large-scale integration of mechanical and electrical systems main trend. 2.3 Open Control System (OCS) Open Control System (Open Control System) is the development of computer technology led by the new structure concept. "Open" means a standard for the exchange of information in order consensus and support this standard design systems, different manufacturers products can be compatible and interoperable, and the sharing of resources. Industrial control systems through open communication network so that all control equipment, management, computer interconnections, to achieve control and management, administration, integrated decision-making, through fieldbus to the scene and control room instrumentation control equipment interconnected to achieve integrated measurement and control of. 2.4 Computer Integrated Manufacturing System (CIMS) CIMS is the iron and steel enterprises will be and the production and operation, production management and process control connecting to achieve from raw materials into the plant, production and processing of shipments to the entire production process and the overall integration process control. Currently iron and steel enterprises have basically achieved process automation, but this kind of "automated island" of single automation lack of information resources and the sharing of the unified management of the production process, can hardly meet the requirements of the iron and steel production. Future competition iron and steel enterprises is the focus of many varieties, small batch production, cheap and of good quality, timely delivery of goods. In order to improve productivity, saving energy, reducing staff and the existing inventory, accelerate cash flow, production, operation and management of the overall optimization, the key is to strengthen the management, access to the benefits of raising the competitiveness of businesses. The United States, Japan and some other large-scale iron and steel enterprises in the 1980s has been widely realization of CIMS. 2.5 Fieldbus Technology (FBT) Fieldbus Technology (Fied Bus Technology) is the connection settings in the field of instrumentation installed in the control room and control devices for digital, bi-directional, multi-station communication link. Fieldbus technology used to replace the existing signal transmission technology (such as 4 to 20 mA, DC DC transmission), it will enable more information in the field of Intelligent Instrumentation devices and higher-level control system in the joint between the communications media on the two-way transmission. Fieldbus connection can be through save 66% or more on-site signal connecting wires. Fieldbus lead to the introduction of the reform and the new generation of DCS around open fieldbus automation system of instruments, such as intelligent transmitter, intelligent, fieldbus detection instruments, fieldbus of PLC (Programmable Logic Controller) local control stations and field development. 2.6 AC drive technology Transmission technology in the iron and steel industry plays a crucial role. With power technology and the development of microelectronics technology, the development of AC variable speed very quickly. The AC drive to the advantages of electric drive technology in the near future from AC drive completely replace DC transmission, the development of digital technology, complex vector control technologies to achieve practical, AC variable speed system speed and performance has reached more than DC converter level. Now whether small or large-capacity electrical motor capacity synchronous motor can be used to achieve reversible induction motor or smoothing governor. AC drive system in the production of steel rolling emerged as a welcome users, applications continues to expand.機電一體化技術及其應用研究1 機電一體化技術發(fā)展機電一體化是機械、微、控制、機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數字化、智能化、模塊化、化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。1.1 數字化微控制器及其發(fā)展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發(fā)展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。1.2 智能化即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在 CNC 數控機床上增加人機對話功能，設置智能 I/O 接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 1.3 模塊化由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產品。1.4 網絡化由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發(fā)展。1.5 人性化機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。1.6 微型化微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱 MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。自 1986 年美國斯坦福大學研制出第一個醫(yī)用微探針，1988 年美國加州大學 Berkeley 分校研制出第一個微電機以來，國內外在 MEMS 工藝、材料以及微觀機理方面取得了很大進展，開發(fā)出各種 MEMS器件和系統，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器） ，各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等） 。 1.7 集成化集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。1.8 帶源化是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產品的發(fā)展方向之一。1.9 綠色化技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸，實現可持續(xù)發(fā)展，綠色產品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。2 機電一體化技術在鋼鐵中應用 　　在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)中主要應用于以下幾個方面：2.1 智能化控制技術(IC)由于鋼鐵具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經等，智能控制技術廣泛于鋼鐵的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。2.2 分布式控制系統(ＤCS)分布式控制系統采用一臺中央機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的，分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優(yōu)化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。ＤCS 具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。ＤCS 是監(jiān)視集中控制分散，故障面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統的主要潮流。 2.3 開放式控制系統(OCS)開放控制系統(Open Control System)是計算機技術發(fā)展所引出的新的結構體系概念。 “開放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業(yè)通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。2.4 計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業(yè)的 CIMS 是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發(fā)貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應鋼鐵生產的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產率、節(jié)能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優(yōu)化，關鍵就是加強管理，獲取必須的效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在 20 世紀 80 年代已廣泛實現 CIMS 化。2.5 現場總線技術(ＦBT)現場總線技術(Ｆie ｄ Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如 4～20mA，ＤC 直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去 66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致ＤCS 的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化 PLC(Programmable Logic Controller)和現場就地控制站等的發(fā)展。 2.6 交流傳動技術傳動技術在鋼鐵工業(yè)中起作至關重要的作用。隨著電力技術和微電子技術的發(fā)展，交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平?，F在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。