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機電一體化設計范文1
隨著我國汽車行業的發展速度不斷加快，大大拓展了汽車設計中機電一體化技術的應用范圍，同時也大大提高了機電一體化技術的水平。穩定性、經濟性和安全性等是機電一體化技術具備的特征，通過對汽車設計中機電一體化的應用進行研究，不但可以將汽車的整體穩定性提升，同時可以為機電一體化技術質量提供保障，從而對我國汽車行業的發展具有重要的推動作用。
1在汽車設計中機電一體化技術存在的問題
1．1陳舊機電一體化技術設備
我國汽車機電一體化設計技術具有較晚的起步時間，這樣傳統手動汽車控制系統的設計無法使汽車用戶的實際需求得以滿足［1］。同一汽車廠對不同車型的設計標準和操作流程沒有統一的制定，這樣無法規范汽車機械零件的設計方法，從而使機電一體化技術出現一些問題，如不夠科學和規范以及無法安裝等，使人們對現代化汽車設計的基本要求無法滿足。這些問題的存在對汽車設計中機電一體化技術的提升和改進產生不利影響。由于汽車設計應用設備的落后性不但對大量的人力、物力和財力造成了浪費，同時使汽車設計中機電一體化技術的成本提升，從而對機電一體化產品的更新和機電一體化設計技術的創新造成阻礙。
1．2汽車設計理念的落后性
由于落后的機電一體化設計理念會大大降低汽車整體運行的性能和工作效率，這對汽車本身的設計方案造成一定的破壞，使汽車發生故障的次數增加，對創新和發展現代化機電一體化汽車設計技術造成影響［2］。另外由于汽車設計理念的落后性，無法有效的推廣新型機電一體化技術方法，無法為汽車良好的運轉性提供保障。在汽車實際運行中，傳統的汽車維修人員對創新汽車設計理念工作并不重視，這樣無法進一步推廣和使用機電一體化技術，對創新汽車設計方法和提升汽車運行的整體安全性造成影響。
1．3汽車機電一體化技術人員較低的綜合素質
由于不斷增加汽車需求量，使汽車行業缺乏相應的汽車實際人才，這樣在汽車行業中會使用一些非?？飘厴I的工作人員，從而對機電一體化技術的使用范圍無法提供保障。另外汽車設計具有復雜的程序和較高的技術含量，如果汽車汽車人員的專業技術不豐富，會在安全過程中忽視一些小的零部件，這對汽車運行中的穩定性無法保障。而且由于汽車機電一體化技術人員具有較低的綜合素質和專業素質，對安裝檢查汽車機電一體化技術設備造成影響。
2在汽車設計中完善機電一體化技術的措施
2．1將現代化機電一體化技術設備不斷更新
在設計汽車過程中，機電一體化技術人員應該對計算機應用軟件正確的使用，這樣可以對汽車工程領域中機械技術的改善具有重要的作用［3］。技術人員要對機電一體化技術設備不斷的改善，從而可以將汽車設計中處理信息的技術提升，而且要將汽車驅動技術和計算機集成技術等合理的應用到汽車的設計系統中。汽車設計中各個方案的執行是通過不斷創新機電一體化設計技術設備來完成的，這樣可以將汽車運行的整體功能性大大提升，使汽車電子系統與機電運行系統充分融合的目的得以實現。
2．2對傳統的汽車設計理論進行創新
在設計汽車過程中關鍵的技術主要是機電一體化技術，所以在完善汽車性能的過程中機電一體化技術的創新設計的作用是不可代替的，同時創新汽車設計程序和理念可以將汽車的整體性能大大提升。但是在這個過程中要對各個因素阻礙進行克服，造成這種現象的主要原因是人們出行的安全問題，如生命財產安全會受到汽車內部各個零部件運行質量的影響。因此要充分的融合汽車的微電子精算技術和設計機技術，不斷提升汽車的整體性能。只有在汽車設計中充分的應用汽車機電一體化技術，才能夠將汽車機電一體化的微電子技術水平不斷加強，從而可以進一步提升汽車的穩定性和安全性。
2．3將汽車設計人員的綜合素質
不斷提升智能化和功能化是目前汽車設計中機電一體化技術的主要發展方向，所以引進汽車機電一體化設計的人員不但要掌握較高的專業技術，同時其專業素質要符合要求［4］。同時要對新技術培訓和專業考核制度的力度不斷加強，這樣機電一體化設計人員可以將汽車整體的機構和運行系統的專業規范熟練的掌握，從而可以為汽車的運行質量提供保障。同時汽車設計人員應該將相應的理論和專業技術不斷完善，將微電子技術的應用范圍不斷推廣，這樣不但可以將技術人員的實踐操作能力提升，同時可以將汽車運行的整體水平大大提升。
3結論
由此可見，隨著在技術設計中機電一體化技術的應用力度不斷加強，消費者逐漸用更高的標準要求汽車的安全性和穩定性等。在汽車設計中應用機電一體化技術，對機械領域各個方面的發展都具有重要的推動作用。但是其也存在一些相應的問題，這需求汽車企業采取針對性的措施，將這些問題合理的解決，從而可以在汽車設計中更好的應用機電一體化技術，進而可以大大提升汽車設計水平。
參考文獻:
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機電一體化設計范文2
機電一體化控制系統的擁有量反映了一個國家的經濟能力和國防實力，目前我國是全世界機電一體化控制技術較先進的國家，但是機電一體化的利用率、開動率低，這樣我國制造業也很難把行業中機電一體化的控化率大幅度提上去。機電一體化在工業過程控制系統中接受調節器的控制信號，確保生產過程按預定要求正常執行，執行機構無需特殊的動力源就可以保持原執行位置，可遠距離傳輸信號，更適應采用電子信息新技術。
一、機電一體化的概念
“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結合在一起構成的一個新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認，我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。二、機電一體化技術基本概念機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、機電一體化技術的特點
1、安全性和可靠性。機電一體化產品都具有自動監視、報警、自動診斷等功能。在工作過程中電力故障時，能自采取保護措施，避免人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。
2、工作質量提高。機電一體化產品具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的精度上很大程度的提高.近幾年出新了復合加工機床，派生出各新穎的機床結構，可以采取虛擬軸機床和特殊機械結構。例如：復合型的一體化機床，在鉆深孔時大大提高效率。通過自動控制系統可保證機械按照設計的要求完成預定動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而保證最佳的工作質量和產品的合格率。由于高速加工技術普及，機床主軸轉速由3000～4000r/min提高到9000r/min，運動部件的加速度，其已由過去一般機床的0.4G提高到2G，直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內裝式主軸電機。機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。
3、使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕數量顯著減少，操作技術大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨即自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。
4、適用面廣。機電一體化產品跳出了機械機電一體化產品的單技術和單功能限制，使得產品的功能水平和自動化程度大大提高。具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護等多種功能，能滿足用戶需求的應變能力較強。
5、調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，通過調整控制程序以適應不同用戶對象的需要，通過多種手段輸入到控制系統中，事先存入若干套不同的執行程序，然后根據不同的要求，只需給定一個代碼信號輸入，可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化的定位精度可以提高到提高到1mm左右，最小分辨率為的數控系統和已有產品，并且兩軸以上插補技術大大提高，納米級插補使機床聯動出的圓弧都可以達到1μ的圓度，提高了插補質量，并可進行自動拐角處理等。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監事功能可對故障自動采取措施，使工作恢復正常。
6、網絡化。依據機電一體化機床的基本要求，提高機床的開動率是企業合理化、最佳化的方法。因此，計算機網絡制造和虛擬制造技術都在數控機床基礎上發展起來，這必然成為制造業發展的一個主要潮流。
三、機電一體化系統設計模型
機電一體化可控的執行機構子系統是高精度匹配性和信息融合的結構，也是機電一體化系統中設計方案創新的核心。
1、F-P-A-M求解模型。它是根據總功能進行工藝動作過程的分解，通過與其它兩個子系統的集成與融合設計得到機電一體化系統的方案，它的柔性化程度將多個單一功能的機械系統組合成多功能的機電一體化系統 ，用計算機控制系統取機械式的控制系統 ，提出了解模塊的接口匹配策略。
2、符號表達模型。機電一體化系統需要以簡圖的形式表達多種可行方案，該表達方法建立在常用機電一體化系統基本功能元模塊的層次上，包括文字符號，接口信息等符號，為計算機輔助機電一體化系統方案的創新設計提供了有效手段。機電一體化系統知識庫來源可快速存取功能元載體并能自動產生可行的設計方案。
四、機電一體化的結構設計方法
1、硬件結構設計。一體化電動執行機構的電氣控制系統結構如圖所示，整個系統把可編程序控制器為整個控制系統的核心，它為用戶反饋各類狀態信號。該方法的優勢在于易于調整兩比較的標度值且能較好地維持原有的實際意義，兩兩比較相對優序值可以利用網狀圖的評價方法， 解決了無法排序方案的缺陷。
機電一體化設計范文3
關鍵詞：機電一體化；機械系統；設計
中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
現代科學技術,特別是微電子技術和計算機技術的發展,使得傳統的機械系統的設計受到了極大的沖擊，電一體化產品在機械系統中發揮著越來越重要的作用。機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息機電一體化機電一體化技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。機電一體化是一門獨立的綜合叉學科，現已發展到光機電一體化、機械智能化和微機械化階段。目前，機電一體化技術已經在的各個領域已得到廣泛的應用，在機械系統設計領域也發揮著越來越重要的作用。
二、機電一體化機械系統概述
機電一體化是在傳統的機械技術基礎上，綜合應用機械技術、信息技術、微電子技術、自動控制技術、軟件編程技術等技術,根據優化組織結構目標和系統功能目標,以智力、結構、運動、動力和感知組成等要素為基礎,進而對各個成要素和各要素之間的運動傳遞、信息處理、能量變換、接口耦合、物質運動等進行研究,使整個系統進行結合與集成,并在系統控制程序的信息流控制下,形成物質的和能量的有規則運動,在高質量、高功能、高精度、高可靠性等方面實現最佳功能價值系統工程技術。機電一體化的產生和發展對機械系統也起了極大的推動和促進作用，它提高了機械系統的性能，完成傳統機械所不能完成的功能。一般來說，機械技術只能形成功能有限的純機械的產品，但與信息技術、微電子技術相結合后，就可以形成機電一體化產品。但并非任何的機械產品都能改造成機電一體化產品，必須要對其零部件也要進行適當選擇或替換，再結合相關技術等才能形成機電一體化產品。
圖1 機電一體化系統組成結構示意圖
機電一體化機械系統是通過計算機信息網絡進行協調與控制，主要是用來完成動力學任務的機械及其機電部件的系統。機電一體化機械系統核心是由計算機控制的，包括機械、電子、液壓等技術的伺服系統。機電一體化機械系統的主要功能是在計算機協調和控制下，單獨由控制電動機、傳動機構和執行機構組成的子系統來完成一系列機械運動，完成其系統功能要求。機電一體化機械系統的設計要從系統的角度進行合理化和最優化設計。機電一體化系統的機械結構主要包括執行機構、傳動機構和支承部件。（1）執行機構是依據操作指令的要求在動力源的帶動下，完成操作任務的直接裝置。一般具有較高的靈敏度、精確度和可靠性等。由于計算機的越來與強大的性能，傳統作為動力源的電動機已發展為具有動力、變速與執行等多重功能的伺服電動機，從而簡化了傳動和執行機構。 (2)傳動機構是伺服系統的一部分，要根據伺服控制的要求進行選擇設計。傳動機構不但要滿足傳動精度的要求，還要滿足輕量、低噪聲和高可靠性的要求。（3）導向機構一般指起支承和導向作用的導軌、軸承等，為機械系統中各運動裝置完成其特定方向的運動提供保障。此外，在機械系統設計時，為獲得良好的伺服性能，必須考慮機械結構因素與整個伺服系統的電氣參數、性能參數的匹配。
與一般的機械系統相比，機電一體化系統的機械系統要求較高的制造精度、良好的動態響應特性和良好的穩定性。（1）高精度。精度的高低直接影響產品的質量，機電—體化機械系統的高精度是其最重要的要求。機電—體化機械系統其技術性能、工藝水平和功能有很大的提高，如機械系統的精度不能滿足要求，則無論機電—體化也無法完成其預定的機械操作。（2）快速響應。機電一體化系統的快速響應要求機械系統從接到指令到開始執行指令指定的任務之間的時間間隔應當短。只有這樣，能控制系統也才能及時根據機械系統的運行情況獲取相關信息，然后下達指令，從而精確地完成預定的任務要求。（3）良好的穩定性。機電一體化系統要求系統抵御外界環境的影響和抗干擾能力強，機械裝置在外界干擾的作用下依然能夠保證穩地進行工作。因此，在機電一體化系統的機械系統設計中，一般應當滿足無間隙、低摩擦、高諧振頻率等要求。此外，機械系統還要求具有高可靠性、壽命長、體積小、重量輕等特點。
三、機電一體化機械系統的設計
1.機械傳動設計
機械傳動系統的方案設計是機械設計工作中的一個重要組成部分，是最具創造性的設計環節。正確合理地設計機械傳動系統，對提高機械的性能和質量、降低機械的制造成本和使用費用等都是至關重要的。機械傳動是一種把動力機產生的運動和動力傳遞給執行機構的中間裝置,是一種扭矩和轉速的變換器,其目的是在動力機與負載之間使扭矩得到合理的匹配,并可通過機構變換實現對輸出的速度調節。機械傳動設計的任務，是將動力機產生的機械能傳輸到操作機械上,因而機電一體化系統中機械傳動系統的設計也就是伺服機械傳動系統設計。在機電一體化系統中, 在一定程度上伺服電動機的伺服變速功能替代了傳統機械傳動中的變速機構,只有在伺服電機的轉速范圍滿足不了系統要求的情況下,才會通過傳動裝置進行變速。由于機電一體化系統對快速響應指標要求一般都會很高，機械傳動裝置不僅要解決伺服電機與負載間的力矩匹配問題，還應當大力提高系統的伺服性能。因此，機電一體化系統要求機械傳動部件轉動應當滿足慣量小、摩擦小、阻尼合理、間隙小、輕量和高可靠性等要求。因此機電一體化機械傳動系統具有傳動鏈短、轉動慣量小、盡可能采用線性傳遞、無間隙傳遞等設計特點。
2.機械結構設計
機電一體化的機械結構仍屬于傳統機械技術的范疇,在滿足伺服系統對其穩、準、快要求的前提下,從整體上說應該是朝著高速化、精密化和輕量化的方向發展。因而在進行結構設計時，必須要對具體的零部件的設計提出了更高、更嚴的要求,應當綜合考慮到各個零部件的制造和安裝精度、結構剛度、穩定性等具體情況?？梢酝ㄟ^一些措施來改善機械結構零部件特性，如采用新材料和鋼板焊接結構來提高支承件的剛度、采用合理的截面形狀和尺寸、采用低摩擦系數的導軌提高運動的平穩性。近幾年在結構上也出現了并聯形式,如并聯機器人、并聯機床等,極大地簡化了機械結構,提高了產品的剛度重量比及精度。除了以上兩個方面以外,機電一體化機械系統設計還需工程技術人員在設計方法上大膽創新,充分利用已有的模塊,,并且在設計之初,就考慮到產品在制造、使用過程中對生態環境的影響。
四、結束語
由于機電一體化的迅速發展，機電一體化技術已逐步滲透到機械工業的每一個領域，幾乎不受行業的限制。機電一體化是機械設計理論的發展，設計好機電一體化機械系統是機電一體化產品的前提。面對日益發展信息時代,掌握機電一體化機械系統設計的思路,是開發機電一體化產品的關鍵所在。伴隨著機電一體化技術的不斷發展其機械部分的設計將會朝著結構更簡單，控制更容易，可靠性更好，性能價格比更高的方向不斷發展。
參考文獻
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機電一體化設計范文4
關鍵詞：機電一體化 機械系統 設計
中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0029-01
機電一體化機械系統是利用計算機來完成機械設計和研究的過程。是對傳統機電工業的改革和創新，擁有很大的發展前景。因為機械系統是一個系統，是由各個機電部件組成，所以每一個部分都要做到精細，互相協調配合而達到系統的高效科學。
1 機電一體化機械系統的相關概念
機電一體化系統是由多個信息處理系統共同協調配合所組成的，所以對信息的處理和反應非常之快，因為系統存在多個分支。機電一體化的機械系統與傳統的機械系統相比有很大差別，傳統的機械系統沒有計算機的控制部分，而機電一體化機械系統就是以計算機為中心樞紐，組織機械進行生產開發和運轉?，F代的機電一體化系統就是利用仿生技術、微電子技術實現系統的智能化和快速應變能力，是現代高科技手段在機械制造行業的推廣和應用，具有非常大的市場價值。
2 機電一體化機械系統的設計原則
2.1 高精度
機電一體化產品最重要的特點以及設計的基本原則就是高精度。只有機電產品的精度符合設計要求，才能把自身的優勢更好的應用在生產中。如果機電一體化的機械系統不夠精確，會造成機電產品不合格的情況發生。機電一體化產品的零部件尺寸是否達到標準尺寸是判斷機電一體化產品精度是否合格的重要評判標準。
2.2 智能化
機電產品的智能化又稱快速反應性是機電一體化機械系統的主要特征，它可以自由的應對突發狀況并減少反應時間，哪怕是臨時修改設計內容，因為機電一體化的機械系統的各個部分是獨立工作的，所以不會因為一個子系統發生故障而導致整個系統無法運行。從系統接收信息指令的那一刻開始，智能化系統就以非常快的速度向機械的各個部分傳達并工作。
2.3 穩定性好
機械系統的穩定性可以有效增加其使用壽命和效率，穩定性好的產品性能參數就高，穩定性差的產品性能參數就低，所以保證穩定性非常重要。因為一個機械系統的子系統非常之多，所以要保證系統的穩定性，就要降低機械振動的頻率和摩擦系數，再三確認零部件的尺寸選擇，整體上向著小型化和輕量化的方向發展。
3 機電一體化機械系統的設計步驟
3.1 動力元件的設計
動力元件傳統機械系統的重要組成成分，機電一體化的機械系統動力元件是由計算機信息網絡協調與控制的，為各種機械傳導部位提供動力和支持。動力元件主要包括發電機等可以提供動力的機電設備，隨著科技的發展，機電一體化機械系統的動力元件將更加智能化和自動化，不需要浪費人力資源。
3.2 傳動元件的設計
傳動元件在機電一體化機械系統中起著傳導的作用，它將計算機的命令信號翻譯成機器可以讀懂的語言，指導其進一步工作。傳動元件包括兩個方面：傳動機和轉矩與轉速的變換器。傳動機的精度較高，體積小、重量輕、噪音低，還可以滿足機械系統的伺服性能，是穩定性非常好的傳動元件。
3.3 機械系統的性能分析
機械系統的性能分析是動態特征與靜態特征的總和，通過建立數學模型、數學表達式來真實反映機械系統的性能。設計系統各個部件運動參數、關系和結構，確定零件的精確度、材料和結構。選擇其他部件、原件，配置系統阻尼等等都隸屬于機械系統的性能。這些機械系統的性能決定著機械產品的功能質量參數，機械性能好的產品使用壽命長，產品質量好，靈敏度高、機械的耐磨損狀況良好，可長期使用。
4 機電一體化機械系統的改進措施
4.1 改良設計思想
要積極改良機電一體化的設計思想，隨著時代的進步而不斷進步，努力學習國外先進的機械生產技術，在實現“機械化”和“電子化”的有機結合之后，進一步實現自動化，減少人力資源的浪費，實現經濟效益的最大化。設計方案主要是由全部設計人員進行策劃和實施的，所以設計人員的才能和設計理念會很大程度上影響機電一體化的設計和應用。
4.2 加大經費投入
真正實現經濟效益的最大化，最基本要做的就是加大經費投入，不論是科研經費還是后期的維修經費都要持續不斷的供給。可能從表面上來看，實現機電一體化的過程需要龐大的資金和各種各樣先進的技術，但是一旦實現了機電一體化機械系統，所節省的人力，創造的財富都是無法衡量的。
5 結語
無論是現在還是將來，機械自動化都將成為行業發展的大趨勢，機械的智能化將會成為行業的最終選擇，本研究分析了機電一體化機械系統的基本含義、設計和應用的基本原則、系統設計的基本步驟等基礎的設計和應用，并且提出了加大經費投入和改良設計思想等措施來提高機電一體化機械系統的設計和應用，希望可以為機械行業的發展建言獻策，為祖國的未來添磚加瓦。
參考文獻
機電一體化設計范文5
【關鍵詞】機電一體化；產品；設計方法
引言
機電一體化的概念起始于上世紀70年代，發展到今天已經有40多年的歷史了，其技術也在不斷的發展和豐富。尤其是近年來，科學技術日新月異，人們對于機電一體化的設計有了更高的要求，要求柔性設計，工作可靠， 性能好等。傳感技術、網絡技術、控制技術等為機電一體化的發展提供了技術支出，各種技術交叉運用于機電一體化中，使其成為了一門新型的學科技術，涉及到：機械設計、機械制造、信息處理、伺服和接口技術等等。
1 機電一體化產品特點
分析機電一體化產品的特點，主要有以下幾點：
（1）機械系統。在機電一體化中，機械系統的組成包括：機身、框架、機械傳動以及聯接等。它是產品功能實現的基礎，因此對機械結構具有較高的要求；其結構、材料以及工藝加工等都必須滿足產品高效、可靠、節能等的要求。
（2）動力系統。該系統的主要功能是提供能量和功能給機電一體化產品，驅動相應的執行機構工作，從而完成主功能。動力系統的動力源包括：電動力源、液動力源以及氣動力源等。
（3）傳感與檢測系統。在該系統中，傳感器的主要作用是將外部或自身的參數轉換為能夠進行測定的物理量，通過相應的檢測系統，實現對這些物理量的測定，從而提供各類信息給機電一體化產品。通常情況下，傳感器和檢測系統的主要功能是由測量儀器來實現的，要求其具有體積小、安裝方便、具有較高檢測精度等特點。
（4）信息處理及控制系統。該系統主要用于接收傳感和檢測系統所反饋的信息；同時對這些信息進行處理、運算以及決策等，最終實現控制功能。信息處理和控制系統的組成主要包括：計算機軟件、計算機硬件以及接口等。
（5）執行機構。在控制信息的作用下，執行機構可以完成相應的動作，從而實現主功能。執行機構中的運動部件通常采用的是機械、電液以及氣動等機構。在實現產品餓目的功能中，執行機構是最直接的執行者，它是最為重要的組成部分。
2 機電一體化設計概述
圖1 三維系統圖示
從現代設計方法的角度入手分析機電一體化設計，所謂“設計”，它是指一個信息系統，將需求設計為輸入，設計結果則為輸出；在工程設計中，根據相關的科學技術原理，內存能夠創造性的將人們的需求轉為具有相應功能的具體產品；并且，還提出了具體的實現方案。從系統工程的角度來看，設計屬于一個三位系統，由：時間、邏輯以及方法組成，圖1給出了三維系統圖示。其中，時間維描述的是設計目標流程，它是按照時間進行排列的；邏輯維是指相應的邏輯步驟，它主用于解決問題；在設計工作流程中，邏輯維需要在每一個階段之內完成工作內容以及思維程序；最后是方法維，它主要是指在設計過程中，思維方法、工作方法及其相關的領域知識。
3 機電一體化設計方法
3.1 設計可行性研究
在機電一體化產品的可行性研究中，是通過實際的調查與研究，對市場需求進行分析，掌握最新信息，進行可行性論證，初步規劃產品設計的基本方案，主要內容包括：投資總額的預測、各組成部件的價格預測、產品性能的價格預測以及經濟評價等等。
3.2 基本設計
在基本設計階段，首先需要提出相應的技術，其內容包括：硬件技術、軟件技術等；前者又包括：產品的結構元件、產品的控制元件等；后者又包括：操作系統、控制系統等。在設計整個系統的過程中，盡可能的多給出幾種方案，從中找到一種最優的方案。
3.3 詳細設計
完成基本設計之后，需要進行詳細的設計，在此過程中包括以下主要內容：業務分工、程序設計、工藝設計、操作系統設計、總體設計、設備設計、控制系統設計以及安全保護設計等。在設計開發性的產品過程中，要對產品的性能指標參數進行擬定，進行必要的計算，找到所用的設備，實現對機構設計和運行性能等的設計。
3.4 實際運行試驗
最后是實際運行試驗階段，在此階段中，主要的工作包括：檢驗產品的工作性能，進行產品性能的評價以及改進。進行產品工作性能檢驗的主要目的是測定生產周期以及生產率，分析故障，對故障的時間、原因等進行考察；改進的主要目的是進行產品問題的改進，提高產品的性能。對產品性能進行評價主要是從兩個方面進行的：技術評價、經濟評價。
總之，在進行機電一體化產品的設計中，要注意質量、成本、市場與可行性之間的關系，要把握好長期與短期發展之間的關系。
4 結語
作為一種復合技術，機電一體化的設計需要多個部門的相互配合和支持，共同設計才能得到較好的結果。在具體設計過程中，不僅需要深入了解機電一體化中各項技術，還應該重視系統工程的概念。本文以機電一體化的技術發展為背景，對其在實踐中的設計進行了分析。在未來，應該注重技術融合和結合，共同實現機電一體化系統的發展。
參考文獻：
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機電一體化設計范文6
一、關于機電一體化的核心技術
機電一體化包括硬件和軟件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。因此，為加速推進機電一體化的發展，必須從以下幾方面入手：
（一）機械本體技術
機械本體必須從改善性能、減輕質量和提高精度等幾方面設計考慮?，F代機械產品一般都是以鋼鐵材料為主，為了減輕質量除了在結構上加以改進，還要考慮利用非金屬復合材料。只有機械本體減輕了重量，才有可能實現驅動系統的小型化，進而在控制方面改善快速響應特性，減少能量消耗，減輕重量，提高效率。
（二）傳感技術
傳感器的問題集中在提高可靠性、靈敏度和精確度方面，提高可靠性與防干擾有著直接的關系。為了避免電干擾，目前有設計采用光纖電纜傳感器的趨勢。對外部信息傳感器來說，目前主要發展非接觸型檢測技術。
（三）信息處理技術
機電一體化與微電子學的顯著進步、信息處理設備（特別是微型計算機）的普及應用緊密相連。為進一步發展機電一體化，必須提高信息處理設備的可靠性，包括模/數轉換設備的可靠性和分時處理的輸入輸出的可靠性。進而提高處理速度，并設計解決抗干擾及標準化問題。
（四）驅動技術
電機作為驅動機構已被廣泛采用，但在快速響應和效率等方面還存在一些問題。目前.正在積極發展內部裝有編碼器的電機（或發電機）以及控制專用組件――傳感器――電機三位一體的伺服驅動單元。
二、機電一體化技術的主要應用領域
（一）數控機床
數控機床及相應的數控技術經過40年的發展，在結構、功能、操作和控制精度上都有迅速提高，具體表現為：
1.總線式、模塊化、緊湊型的結構，即采用多CPU、多主總線的體系結構。
2.開放性設計，即硬件體系結構和功能模塊具有層次性、兼容性、符合接口標準，能最大限度地提高用戶的使用效益。
3.WOP技術和智能化。系統能提供面向車間的編程技術和實現二、三維加工制造過程的動態仿真，并引入在線診斷、模糊控制等智能機制。
4.大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計。不僅豐富了數控功能。同時也加強了CNC系統的控制功能。
5.能實現多過程、多通道控制.即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力，并將刀具破損檢測、物料搬運、機械手等控制都集成到系統中去。
6.系統的多級網絡功能，加強了系統組合及構造復雜加工制造系統的能力。
7.以單板、單片機作為控制機，加上專用芯片及模板組成結構緊湊的數控裝置。
（二）計算機集成制造系統
計算機集成制造系統（CIMS）的實現，不是現有各分散系統的簡單組合，而是全局動態最優綜合。它打破原有部門之間的界線，以制造為基干來控制“物流”和“信息流”。實現從經營決策、產品開發、生產準備、生產實驗到生產經營管理的有機結合。企業集成度的提高可以使各種生產要素之間的配置得到更好的優化，各種生產要素的潛力可以得到更大的發揮。
（三）柔性制造系統
柔性制造系統（FMS），是計算機化的制造系統，主要由計算機、數控機床、機器人、料盤、自動搬運小車和自動化倉庫等組成。它可以隨機、實時、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，特別適于多品種、中小批量、設計更改頻繁的離散零件的批量生產。
三、機電一體化技術的發展前景
縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，機電一體化將朝著以下幾個方向發展：
（一）智能化
智能化是機電一體化與傳統機械自動化的主要區別之一，也是21世紀機電一體化的發展方向。近幾年，處理器速度的提高和微機的高性能化、傳感器系統的集成化與智能化為嵌入智能控制算法創造了條件.有力地推動著機電一體化產品向智能化方向發展。智能機電一體化產品可以模擬人類智能，具有某種程度的判斷推理、邏輯思維和自主決策能力。從而取代制造工程中人的部分腦力勞動。
（二）系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組合，進行任意的剪裁。同時尋求實現多個子系統協調控制和綜合管理。系統化的表現特征之二就是通信功能大大加強。一般除RS232等常用通信方式外，實現遠程及多系統通信聯網需要的局部網絡正逐漸被采用。機電一體化產品還可根據一些生物體優良的構造研究某種新型機體，使其向著生物（仿生學）系統化方向發展。
（三）微型化
微型機電一體化系統高度融合了微機械技術、微電子技術和軟件技術。是機電一體化的一個新的發展方向。國外稱微電子機械系統的幾何尺寸一般不超過1cm3，并正向微米、納米級別方向發展。由于微型機電一體化系統具有體積小、耗能小、運動靈活等特點，可進入一般機械無法進入的空間并易于進行精細操作，故在生物醫學、航空航天、信息技術、工農業乃至國防等領域，都有廣闊的應用前景。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。
（四）模塊化
模塊化也是機電一體化產品的一個發展趨勢，是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、信息接口的機電一體化產品單元是一項復雜而重要的事，它需要制訂一系列標準，以便各部件、單元的匹配和接口。機電一體化產品生產企業可利用標準單元迅速開發新產品，同時也可以不斷擴大生產規模。
（五）網絡化
網絡技術的飛速發展對機電一體化有重大影響，使其朝著網絡化方向迅速發展。機電一體化產品的種類很多，面向網絡的方式也不同。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術業發展很快。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
總之，機電一體化技術是眾多科學技術發展的結晶和必然發展趨勢，是社會生產力發展到一定階段的必然需求。它促使機械工業發生戰略性的變革，使傳統的機械設計方法、設計概念以及制造技術發生著革命性的變化。大力發展新一代機電一體化產品，不僅是改造傳統機械設備的要求，也是推動機械產品更新換代和開辟新領域、發展與振興機械工業（例如常規低壓發電機和高壓發電機）的必由之路。
參考文獻
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