宋斌 喬喬

摘要：作為制造業(yè)的基礎，機械設備是必不可少的，高效率、高質(zhì)量的機械設備更是保證制造業(yè)不斷向前發(fā)展的利器。為提升機械設備的工作效率和質(zhì)量，機電一體化技術不斷應用于機械工程，提升機械設備平臺的工作質(zhì)量。文章以機械設計為主要論題，就機電一體化技術在機械設計中的實際應用進行研究，從機械設計的概念、機電一體化技術的特點和二者結合實際應用情況等方面展開討論。

關鍵詞：機械設計;機電一體化;應用

一、機械設計概述

（一）機械設計概念

機械設計是設計人員根據(jù)不同的使用要求，利用機械原理理論、材料力學特性、物理能量定理等理論工具，設計出滿足實際使用需求的零件，從而組裝成為機械設備的過程。在這個過程中，設計人員需要對零件的尺寸、材料、結構和振動等特性充分考量，保證零件實際應用效果達到設計要求。

機械設計是機械工程的重要組成部分，作為機械工程的核心，其質(zhì)量決定機械工程實施過程中的工作量，也直接影響機械工程完成后的使用效果。

（二）機械設計要點

在機械設計工作中，不僅要考慮到設計方案滿足使用需求，還要保證其生產(chǎn)效率和使用效率，最大限度的制造出品質(zhì)高的機械零件。

1.低能耗

除保證設計技術質(zhì)量外，還要考慮到設計社會效益。尤其在能源消耗不斷增加的今天，機械設計方案必須保證低能耗、低排放。初步設計方案出現(xiàn)后，在保證其各項力學性能、材料性能等指標不發(fā)生改變的情況下，優(yōu)化設計方案，減少原材料消耗和能源消耗，加大廢物利用率。這需要設計人員熟悉生產(chǎn)流程，設計出符合機械工程實際情況的設計方案。

2.低成本

低成本不代表低質(zhì)量，在機械設計中，設計人員應當考慮到設計方案的實用性和經(jīng)濟性。機械設備從生產(chǎn)到銷售本質(zhì)上是一種經(jīng)濟活動，怎樣能控制生產(chǎn)成本，如何能夠設計出經(jīng)濟性很好的設計方案才是機械設計人員應當注意的另一重要問題。設計人員可以從材料、流程和工藝等方面考慮，減少使用性價比較高的材料、優(yōu)化生產(chǎn)和工藝流程、提升工藝質(zhì)量，以最小的成本完成制造任務。

3.便于管控

設計方案還應當考慮到生產(chǎn)管控的便利性，無論是設計任務還是生產(chǎn)任務，都需要高效的管理制度作為保障。設計方案若違背生產(chǎn)制度或與生產(chǎn)制度不吻合，會造成制造過程中不必要的浪費，也會影響到零件的實際制造質(zhì)量和制造效率。因此，設計方案符合實際生產(chǎn)情況是非常必要的，合理的設計方案可以使機械制造任務高效保質(zhì)的完成。

二、機械設計制造

為了使機械設備滿足使用的各種要求，確保機械產(chǎn)品能夠在更為廣泛的環(huán)境中正常運轉，同時降低生產(chǎn)費用、提高整體效能，需要對機械進行系統(tǒng)設計。機械的設計過程包含很多個步驟、包含很多個方面，包含多個設計專業(yè)。在當代社會，任何工作都需要考慮成本，機械設計作為控制機械成本的重要節(jié)點，需要在滿足使用需求的前提下進行。機械設計中的每一個組成零件和部件，都要受到空間、材料和造型的諸多限制，既需要分體設計和實現(xiàn)，更需要整體整合和系統(tǒng)設計。首先，機械設計需要進行整體和分體的機械受力、經(jīng)濟、使用性能方面的核算和方案對比集成，為機械制造提供依據(jù)和要求。其次，需要在既有條件下，均衡各方面的需求，做到可以實現(xiàn)制造、滿足使用需求，還要做到經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能等要求。最后，機械設計不僅僅是滿足使用需求，還需要控制成本，要用最少的資源實現(xiàn)最大的效用。設計指標之間相互束縛和矛盾，需要根據(jù)國家的法律要求，行業(yè)的規(guī)范要求，用戶的特殊要求進行平衡，達到兼顧。設計者單憑經(jīng)驗和知識還不能滿足現(xiàn)代機械設計的要求，需要借助設計硬件和軟件來進行大量的計算和多方案優(yōu)化。當代機械制造包括農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、泵、壓縮機、汽輪機、內(nèi)燃機等多個方面，離不機床、機器人等機電一體化設備的應用。

三、一體化技術促進機械設計制造發(fā)展

機電一體化技術在當代機械制造過程中已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分。機電一體化技術耦合微處理器和執(zhí)行機構，提高了傳統(tǒng)傳感器設備的準確性、靈敏度和智能化水平，猶如給機械制造設備配備了大腦和眼睛，極大程度上解放了人力、節(jié)約了物力和時間，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。該技術加上電動機和液壓器等動力裝置，可以自我實現(xiàn)機械操作，極大地解放了人類的勞動，提高了穩(wěn)定性和連續(xù)性，為機械設備的質(zhì)量提供了保障。機電一體化技術涉及幾乎個個行業(yè)、種類繁多，為我們提供著各種產(chǎn)品和服務，改變著我們的世界。該技術不單單是機械設計模型建立、受力分析建模、多維動態(tài)演示，還包括智能機器人、高精度自動化機床，極大提高了設計效率和制造精度。在現(xiàn)有框架下，并非選擇最好的設備就一定能夠達到最好的整體效果。在一定的資金預算下，要實現(xiàn)系統(tǒng)整體功能滿足需要，要兼顧經(jīng)濟適用和維修方便。機電一體化技術融入并支撐了機械設計制造全過程，其不單單是一種工具性的參與，其本身也是一種機械設計制造的產(chǎn)品，是一種整合了先進電子技術設備的一體化機械產(chǎn)品。

四、結語

機械化的發(fā)展為社會大生產(chǎn)提供了可能，機械的智能化、一體化發(fā)展伴隨著社會的發(fā)展而不斷進步。當代社會的發(fā)展離不開各種機械設備設計制造和廣泛推廣使用，而機械設計制造過程離不開機電一體化設備。機械的發(fā)展過程中，從機械的設計制造開始，包括安裝調(diào)試到最終機械的運轉維修，都離不開機電一體化設備的參與和助力。只有不斷提高技術創(chuàng)新、不斷加快技術融合，不斷加快一體化機電技術的應用，才能提高機械設計制造水平。

作者簡介： 宋斌，華晨寶馬汽車有限公司;

喬喬，沈陽眾和檢測有限公司。