劉德成 威海職業(yè)學(xué)院 264210

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芻議機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計方法

劉德成 威海職業(yè)學(xué)院 264210

【文章摘要】

機(jī)電一體化是一門新型科學(xué)，其具有單獨體系，該技術(shù)是一項相當(dāng)先進(jìn)的機(jī)械工程技術(shù)，機(jī)電一體化產(chǎn)品已成為各領(lǐng)域十分重視的研究對象，機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計方法顯得尤為重要。開發(fā)應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，綜合利用交叉學(xué)科知識，使得機(jī)電一體化產(chǎn)品不斷往智能化、集成化等方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】

機(jī)電一體化;設(shè)計;方法

機(jī)電一體化產(chǎn)品是集監(jiān)控和節(jié)能于一身的高新技術(shù)產(chǎn)品，研發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品，符合“十二五”規(guī)劃綱要對于“大力發(fā)展節(jié)能環(huán)?！边@一重點領(lǐng)域跨越發(fā)展要求，也符合“十三五”對于環(huán)保以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃的要求。而掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計方法是研發(fā)出高效、節(jié)能的機(jī)電一體化產(chǎn)品的關(guān)鍵。

1 機(jī)電一體化

1.1概念

所謂機(jī)電一體化，是指結(jié)合機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電工電子技術(shù)、信號變換技術(shù)與傳感器技術(shù)等各項技術(shù)，并將綜合體應(yīng)用于實際領(lǐng)域的一項新興綜合性技術(shù)。1971年，日本雜志《機(jī)械設(shè)計》副刊上最先提到機(jī)電一體化這個概念。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計逐漸走向智能化、人性化設(shè)計的道路。北京數(shù)系科技的一款機(jī)電一體化設(shè)計研發(fā)全流程的旗艦品牌CAMEL VIEW，能夠用很少的原型，為客戶有效地研發(fā)出自己所需要的一體化產(chǎn)品，以便更快占領(lǐng)市場。

1.2技術(shù)發(fā)展

隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，作為一項極具綜合性技術(shù)的機(jī)電一體化技術(shù)，已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于社會各個領(lǐng)域。該技術(shù)不斷向智能化、集中化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、PLC 技術(shù)化發(fā)展。智能化發(fā)展是機(jī)電一體化發(fā)展的主要方向，智能化元素使得工業(yè)機(jī)械操作系統(tǒng)具有決策、推斷等多方面能力，相比傳統(tǒng)的機(jī)電技術(shù)，開發(fā)智能化機(jī)電一體化產(chǎn)品主要集中在性能開發(fā)上，如對早就進(jìn)入研究創(chuàng)新階段的自動清潔機(jī)進(jìn)行智能化控制管理。集中化，即集中監(jiān)控化，突顯機(jī)電一體化產(chǎn)品功能合一作用，設(shè)備系統(tǒng)一個細(xì)小環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都能被及時發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用該技術(shù)可以保證設(shè)備有效運(yùn)行和管理，提高設(shè)備運(yùn)行安全性能。20世紀(jì)90年代，我國已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電一體化研發(fā)過程中，遠(yuǎn)程控制技術(shù)的發(fā)展，有效推動了機(jī)電一體化產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化。微型化能夠有效融合機(jī)械和控制，并且無需對兩者進(jìn)行區(qū)分，不需分離CPU、傳感器等核心部分。目前，我國已出現(xiàn)微機(jī)電一體化的產(chǎn)品，還在軍事與通訊等領(lǐng)域有應(yīng)用。

PLC ，即可編程邏輯控制器，PLC 技術(shù)具有傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)所沒有的功能，其能實時顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，保證數(shù)量控制，有助于統(tǒng)計和計算設(shè)備數(shù)據(jù)。

2 機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計方法

機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計要充分考慮產(chǎn)品的性能要求，結(jié)合力學(xué)、材料等知識設(shè)計機(jī)械部分，以產(chǎn)品簡易、實用，制造方便，取材便捷，成本低等為目標(biāo)。設(shè)計人員要熟悉相關(guān)法律條款，并對人身安全保障措施進(jìn)行設(shè)計，對電氣系統(tǒng)設(shè)計充分考慮到開閉式循環(huán)應(yīng)用設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，并進(jìn)行檢查，確保智能化分析無漏洞。

2.1機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計流程

近些年來，隨著機(jī)械、電子等行業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化設(shè)計方法越來越得到重視，機(jī)電一體化設(shè)計方法是在多學(xué)科基礎(chǔ)上的交叉設(shè)計方法，其適用性越來越強(qiáng)。機(jī)電一體化設(shè)計有其特殊的方法與準(zhǔn)則，并有其固定的流程。通常，機(jī)電一體化設(shè)計有開發(fā)設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計兩個階段。開發(fā)設(shè)計是指在滿足功能和審美要求的前提下，開發(fā)設(shè)計出具有市場需求的產(chǎn)品

機(jī)電一體化的設(shè)計通常要經(jīng)過開發(fā)設(shè)計階段和適應(yīng)性設(shè)計階段等。適應(yīng)性設(shè)計，簡單的說，就是修改已有的設(shè)計，完善現(xiàn)有設(shè)計，提高其性能和功能。設(shè)計過程中要充分考慮到產(chǎn)品質(zhì)地、結(jié)構(gòu)等各項因素，最大可能設(shè)計出經(jīng)濟(jì)適用、技術(shù)新等產(chǎn)品。

2.2交叉綜合設(shè)計

機(jī)電一體化設(shè)計會涉及到大量的機(jī)械設(shè)計和電子設(shè)計，產(chǎn)品研發(fā)過程中要應(yīng)用多學(xué)科、跨專業(yè)結(jié)合的綜合設(shè)計方法，各學(xué)科協(xié)同作用，無主次之分。設(shè)計人員要在設(shè)計定位和市場調(diào)研基礎(chǔ)上考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子電路等因素，并協(xié)調(diào)各因素，實現(xiàn)產(chǎn)品的功能和服務(wù)。

2.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，是指對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)械部分的設(shè)計。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，一個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計好壞決定著該產(chǎn)品能否實現(xiàn)其各項功能。結(jié)構(gòu)設(shè)計師要具備全方位、多目標(biāo)的空間想象能力，還應(yīng)具備跨領(lǐng)域協(xié)調(diào)的整合能力素養(yǎng)。設(shè)計出安全耐用、性能強(qiáng)，且低成本、易于制造的產(chǎn)品。以綠色節(jié)能冷藏箱結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，設(shè)計者不僅要設(shè)計一系列相關(guān)聯(lián)的零件來實現(xiàn)其各項功能，又要考慮該冷藏箱外形美觀、結(jié)構(gòu)緊湊。在設(shè)計中不僅要考慮物質(zhì)和能源消耗的減少，還要考慮產(chǎn)品零部件的回收利用價值，盡量減少有害的物質(zhì)排放。該綠色產(chǎn)品設(shè)計是一種觀念上的創(chuàng)新，采用更簡潔、長久的造型延長產(chǎn)品壽命。

2.4制造工藝設(shè)計

產(chǎn)品美觀設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計固然重要，但若不對制造工藝進(jìn)行設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計將達(dá)不到預(yù)期效果。產(chǎn)品的制造工藝設(shè)計在工業(yè)生產(chǎn)中占舉足輕重的地位。模具制造過程中出現(xiàn)問題會直接影響到產(chǎn)品的美觀以及產(chǎn)品制造的效率和成本。制造工藝設(shè)計應(yīng)簡潔大方，操作性強(qiáng)，盡量使用智能化操作，減少手工出現(xiàn)的誤差。

3 結(jié)束語

機(jī)電一體化產(chǎn)品的研發(fā)是我國今后研發(fā)的重點方向，機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的核心技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用于機(jī)電產(chǎn)業(yè)和其他制造業(yè)領(lǐng)域。今后對機(jī)電一體化產(chǎn)品會有更高的要求，但主要還是集中在對機(jī)電一體化系統(tǒng)的高要求，將機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)等融合在一起，使整個系統(tǒng)處于最優(yōu)化，機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計不僅要注重結(jié)構(gòu)設(shè)計還要重視制造工藝設(shè)計，使機(jī)電一體化設(shè)計更科學(xué)、更有效。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃增蘭.簡述機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2015,08:33.

[2]趙黎暢,王晨升,陳亮,侯志晗. 機(jī)電一體化設(shè)計方法下指導(dǎo)的產(chǎn)品設(shè)計——以綠色節(jié)能冷藏箱為例[A].清華大學(xué).設(shè)計驅(qū)動商業(yè)創(chuàng)新：2013清華國際設(shè)計管理大會論文集（中文部分）[C].清華大學(xué):,2013:5.

[3]高亞萍.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用分析[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015,07:172.

[4]王陽,那國才,王玉倩.淺析發(fā)展機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)[J].黑龍江科技信息,2015,03:86.

劉德成.性別.男.出生年月 1965.3.籍貫.山東威海文登,職稱職務(wù)副教授副主任.學(xué)歷.大本

【作者簡介】