引言 機電一體化系統技術發展至今已成為一門有著自身體系的新型交叉學科，機電一體化產品不斷進入生產與生活領域，人們對機電產品的可靠性也提出了更高要求。可靠性是設備或產品在規定條件和規定時間內，完成規定功能的能力。由于機電設備具有獨特的故障特點和可靠性特點，所以我們不能用傳統的故障排除診斷方法進行維修。引入跨學科的理論和技術，把先進的理論與實踐應用相結合，進一步完善目前的技術，將是今后主要的發展方向。

　　1、機電一體化設備的故障特點

　　機電一體化設備是企事業機械加工中的關鍵設備，一旦設備出現故障，影響和損失往往很大，因此，為了發揮機電一體化設備的效益，需充分合理使用設備，對其進行動態監測管理，做到故障預前處理。

　　1.1 機械設備故障特點

　　機械設備的運行過程是一個動態過程，在不同時段的測試數據是不可重現的，用檢測數據直接判斷運行過程中的故障也是不可靠的。

　　從系統特性來看，機械故障特點具有隨機性、連續性、離散性、緩變性、突發性、問歇性和模糊性等，其產生原因往往有一個故障多個原因和多個原因同時作用產生某故障結果。

　　2.2 電子設備故障特點

　　電子設備的故障特點具有隱蔽性、突發性、敏感性(如對溫度、濕度等外界條件)，機電一體化系統除具有原有機械和電子設備的特點外，又增加了故障轉移性、表征復雜性、集成性、融合性和交叉性等特點。

　　2、機電一體化設備的故障診斷方法

　　由于機電一體化設備所具有的獨特特點，所以我們對設備故障的分析應該機、電有機結合，轉變思維方式。首先，要對機電一體化設備作一個深入的分析了解，熟悉各功能模塊框圖，根據各組成部分的功能、組合形式和工作環境，分析故障可能的形式和影響程度，必要時可作故障樹分析，根據故障發生的現象，層層分解，找出故障形式的邏輯關系與可靠性有關的因素，弄清產生故障的實質和根源。

　　機電一體化設備的故障分析診斷法有故障樹分析法、自診斷法(故障代碼、故障指示燈、報警等)、溫度檢測診斷法、壓力檢測診斷法、振動檢測診斷法、噪聲檢測診斷法、金相檢測診斷法和時域模型分析法等。

　　在具體診斷時，可注意以下幾點：

　　(1)先機后電，由于機械結構的直觀性，可以用肉眼看到明顯故障現象，如斷裂、變形、打滑、卡死等，所以先從機械部分人手，檢查機械部分故障。一般地說，由于機械的工作特點，它是執行元件及驅動元件，更容易產生磨損引起變形而發生失效;

　　(2)先外后內，由執行元件到控制元件到驅動元件逐個檢查，找到故障源頭;

　　(3)先干后葉，先分析主要部件，后分析次要部件，重點分析結合部零件和接口部件。

　　3、常見故障分類

　　3.1常見的設備故障判斷方法：

　　3.1.1按故障有無指示和報警，可分為有診斷指示故障和無指示故障。高級機電一體化設備控制系統都有自診斷程序，，一旦發現故障則會立即報警或者指示說明在屏幕上顯示，結合系統配備的診斷手冊不僅可以找出故障發生的原因部位，而且提示排除方法。無診斷指示通常由于上述診斷不完整所致。

　　3.1.2按故障出現對工件或對機床有無破壞可分為破壞性故障和非破壞性故障。

　　3.1.3按系統的或然性，分為系統性故障和隨機性故障。系統性故障是指滿足一定的條件則一定出現的確定的故障;而隨機性故障是指在相同條件下偶爾發生的故障。

　　3.2常見的設備故障可分為電氣故障和機械故障：

　　3.2.1 常見電氣故障

　　故障發生的部位可分為硬件和軟件故障，硬件故障是指電子電器件、印刷電路板、電線電纜、接插件等不正常狀態甚至損壞而引起的的故障，硬件是需要修理甚至更換的。而軟件故障則需要輸入或修改某些數據甚至修改加工程序方可排除故障。

　　3.2.2 常見機械部分故障

　　以機床的運動品質來衡量，機床運動動態特性下降，在這種情況下，機床雖能正常運轉卻加工不出合格的零件。產生這種故障的原因往往是機床定位精度超差、機械傳動反向間隙大、造成失動量變大、運動不平穩、機床主軸軸向徑向跳動精度超差、機床導軌位置精度超差、絲杠螺母副精度下降及溫升。這類故障必須用檢測儀器確定產生誤差的環節，然后通過對機械傳動系統，數控系統和伺服系統的最佳化來調整排除。

　　4、機電一體化設備可靠性分析及提高可靠性對策

　　所謂可靠性就是產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。機電設備的可靠性與機電設備的使用環境、工作條件、運行情況和維護保養有關還與各個組成單元自身的可靠性有關。機電一體化設備的技術含量非常高，機械零部件配合精度高，制造工藝復雜，控制系統電路復雜，必須在良好的工作環境中運行，有些設備要求恒溫、恒濕及防震等，這些機電一體化設備只有在良好的工作環境中才能保持良好的可靠性。機電一體化設備的可靠性可用可靠度來表示R=R1R2R3。R為整個機電設備的可靠度。R1為機械部分的可靠度，R2為電器部分的可靠度，R3為接口部分的可靠度。為了提高整個機電一體化設備的可靠性，必須合理使用設備，杜絕超負荷加工，對其工作環境進行監控。另外對設備的組成部分進行分析，提高各組成部分的可靠性，找出薄弱環節，加強維護保養，合理配置備件。

　　4.1 影響機電一體化設備可靠性的因素

　　4.1.1元器件失效

　　元器件是機電產品可靠性的基礎之一，很多機電產品的失效是由于元器件的性能和質量問題造成的。按照概率運算法則，整機的失效率等于各組成部分的失效率之和。因此，應該嚴格挑選失效率低的產品用于實際系統。

　　4.1.2 元器件的聯接與組裝

　　機電一體化設備控制系統復雜，電氣元器件之間縱橫交錯，要保證整機的可靠性，就必須解決好聯接與組裝的可靠性，而插接件的接觸不良會造成信號傳送失靈，是產生系統故障的原因之一。此外，由于溫度濕度變化較大，油污粉塵對元器件的污染以及機械振動的影響都會影響系統的可靠性。

　　4.1.3電磁干擾

　　機電一體化設備是利用電能進行加工的電氣控制設備，在運行中必然伴隨著電磁能量的轉換，往往一方面對周圍環境發生影響，同時，另一方面本身也會受到所處環境電磁干擾的影響。作為機電一體化的產物，電磁環境和電磁干擾問題是一個極為復雜的問題，一般，電磁干擾源引入數控系統的主要途徑有：

　　(1)交流供電系統受鄰近大功率用電設備啟動、制動影響，造成電源電壓波動，以及電器開關接通斷電時由電火花產生的高頻電磁干擾;

　　(2)直流電源負載能力不足，缺乏足夠穩定的功率儲備，造成直流電源電壓隨負載變化而波動;

　　(3)電源與地線的線徑太細或布局不合理，電子元器件相互之間通過公共的導線阻抗，發生信號畸變或交叉干擾;

　　(4)控制信號引線過長又沒有采取必要的屏蔽隔離措施，或于強電信號秉性走線易受電磁噪聲的干擾產生錯誤信號，尤其對于高頻脈沖信號若處理不當極易發生信號畸變。

　　4.2 提高機電一體化設備可靠性的措施

　　提高機電一體化設備的可靠性通常可以采用三種辦法：一種是采用可靠性高的元器件進行設計，當系統出現故障時用診斷的方法定位故障所在并迅速排除。這時，一般要中斷系統的正常工作;另一種是采用容錯技術，必要時對重要部位可以采用亢余設計組成一個可靠性較高的系統。還有一種方法，就是用提高機械工作精度(如運行精度、加工精度、控制精度等)來獲得。

　　5、結語

　　總之，隨著科學技術的迅猛發展，機電產品越來越廣泛地應用于社會各個領域，其使用條件也越來越嚴酷，因此，對機電產品的可靠性要求越來越高，對實際中的應用及效果越來越重視。好的理論方法并不能保證應用的成功，只有對理論和實際及其相互聯系有深刻的理解，并能將理論準確地、充分地運用到實際中，有效地提高故障診斷的效率與精度，提高了設備的可靠性，才能說是真正的成功。