機電一體化系統的設計分析

鄧永寶

機電一體化系統實現了機械化與自動化的有效結合，在系統應用原理中，機電一體化系統替代了許多簡單重復的工作，能夠發揮系統自動化優勢，解決機械工業中的許多難題，在利用微電子技術與計算機技術的當下，機電一體化系統已經能夠深入滲透于機械工程的技術結構中，使得當前社會發展背景下的機械工程在產品、生產、管理等多個環節中形成了巨大的變化，也很好地促進了機械工程的改革，實現了機械工程的發展。

1 機電一體化系統的特點與現狀

在微電子技術、信息技術與機械技術的相互結合與滲透下，機電一體化系統的形成很好地推動了機電工業的發展，其不僅對機械工業形成了很好的技術優勢，在機械制造業中也起到了重要作用。當前在與機械工業相關的企業或引用了機械設備的企業中，以機電一體化為生產設備的已經占據了絕大部分，憑借著機電一體化技術的現代化屬性，機電一體化系統已經較快地打開了市場局面，很好地應用到了現代化生產設備中去。

機電一體化系統作為集多個學科、多種技術的融合型系統，其系統的發展影響著現代化技術的進步與發展，也正不斷適應著現代化科學技術手段，在智能化、數字化、網絡化與集成化等模式上發展。當前已經有較多機電一體化系統能夠適應上述模式，形成系統的發展方向與發展特點，為機械工業提供著新的發展動力。在機電一體化的數字化發展特點上，已經產生了許多微控制器等產品，也促進了機電產品數字化發展的基礎得到穩固，進而不斷發展形成數控機床或數控機器人等，為機械工業提供了良好的發展優勢。由于機電一體化系統在當前的發展需求中需要具備較高的可維護性與可靠性，通過數字化技術的融合，很好地形成了遠程操作、診斷與修復的效果，為機電一體化系統的發展提供了良好的動力。在機電一體化系統的智能化特點上，其實際上是很好地融入了當前智能化產品與技術的特色，形成智能化的數控產品，這對機械工程的發展形成了很好地推動作用。智能化產品為人們的生活帶來了新的優勢，在機電一體化系統中結合智能技術，能夠使得機電產品具備更高的性能，在人工智能的環境中實現機械工程、幾點設備的智能化操作與控制，有利于機電一體化系統的優勢發展。在機電一體化系統的網絡化特點上，其積極適應現代化網絡技術與網絡環境，基于網絡的基礎進行遠程控制與監視，從而為機電一體化系統提供了可遠程控制的設備，形成了機電一體化產品的一部分，這極大提高了機電一體化產品的發展優勢，能夠形成技術與網絡的優勢融合，也進一步促進了機電一體化系統的網絡化發展。

2 機電一體化系統的設計分析

機電一體化技術讓人們看到了機械工程發展的方向與前景，在應用機電一體化系統設計相關產品時，也更加具有技術優勢，能夠為產品增添許多技術優勢。在機電一體化系統設計中，需要遵循幾點原則。一是需要保證具備較高的精確性。由于機電產品的精確性影響著產品質量與效益，機電一體化產品的性能、工藝與功能上都決定著產品的精確性，因此在機電一體化系統設計中，精確性的保證是不可缺少的。二是需要有較強的穩定性。這是由于機電一體化產品在性能要求上不斷提升，往往在一些細節處如剛度、摩擦、頻率等有較高的要求，因此需要在設計過程中能夠重視機電一體化系統的穩定性需求，這樣才能夠適應產品需求，同時延長產品壽命，形成產品的應用優勢。三是機電一體化產品設計需要有較強的反應性能。由于機電一體化系統需要能夠根據系統運行狀況作出準確、及時地反應，這影響著產品的功能特性與精確性，因此在機電一體化系統的設計中，反應性能應得到重視，并不斷提高反應性能設計效果，提高整體設計質量。

機電一體化系統的設計內容一般包括三個組成部分，是將機電一體化系統的三個構成部分進行設計與融合。首先，在傳動機構的設計中，其作為系統的轉速與轉矩轉換器，影響的是機電一體化系統的耗時伺服系統。在傳動機構的設計中應滿足較高的設計精確度，為轉換器形成系統適應性，除此之外還需要在可靠性、運轉數量、體積等方面進行綜合設計，提高機電一體化系統中機械結構的伺服性能。其次，在導向機構設計中，其為機電一體化系統起到導向作用與支持作用，一般應用于機電產品的軸承與導軌中。在實際設計過程中，導向機構的設計應提高準確性與設計精準度，通過導向機構作用保障機電一體化系統的各個裝置能夠有效完成系統的指定任務，提高機電一體化系統運行的準確性與科學性。最后，在執行機構設計中，需要采用高精度、高靈敏性與高可靠性的設計提高執行機構的設計質量。這是由于執行機構作為機電一體化系統中的完成指定裝置，其對于機電一體化系統是否起到準確性作用有重要意義，一般執行機構的設計質量影響著機電一體化系統的設計質量，在執行機構的任務完成指令下，其能夠完成各種操作任務，實現機械工程的自動化與智能化。在當前社會發展背景下，機電一體化與微電子技術、計算技術的有效融合更是促進了機電產品的優勢發展，使得執行機構、傳動機構與導向機構等都得到了簡化，能夠在簡便設計的基礎上實現機電一體化控制，提高了機電產品的實際使用效率與質量。

機電一體化系統的設計應建立數字模型，這樣才能夠較好地保證設計的精確性、穩定性與較強反應性能。數字模型在機電一體化系統設計中的建立能夠基本實現對設計模型的呈現，其是通過數學函數關系，以線性微分方程形式將結構裝置簡單化并表達的模式，一般在數字模型的建立中，需要將機電一體化系統的機械參數、系統慣量等數值進行處理，對參數進行數學分析，從而確定系統的各個參數與系統間的影響，從而科學的構建數字模型。在機電一體化系統數字模型的建立前，還需要對系統的物理量進行折算分析，將物理量轉化為元件上，從將系統中的多軸傳動轉化為單軸傳動，但這個過程不應影響系統的總機械能值，才能夠保障數字模型建立的科學性與可靠性，也能夠提高機電一體化系統設計的真實性與有效性，更好地提高機電一體化系統設計質量。

3 結語

機電一體化系統是機械工程發展中的一大優勢，其促進了機械工程的現代化發展，在系統中結合了多種技術水平，創新了技術優勢。在機電一體化系統設計中，需要適應當前人們對于機電一體化系統與產品的需求。因此在設計的過程中，需要滿足精確度高、穩定性強、高應用性能等原則，這樣才能夠較好地提高機電一體化系統與產品的實際應用效率與質量。當前在機電一體化系統設計中，可以從導向機構、傳動機構、執行機構入手進行設計，并通過建立數字建模的方式，形成設計的可視化，更好地提高機電一體化系統設計的優勢，提高設計質量。