機械設計制造中機電一體化的應用研究

宋斌 喬喬

摘要：作為制造業的基礎，機械設備是必不可少的，高效率、高質量的機械設備更是保證制造業不斷向前發展的利器。為提升機械設備的工作效率和質量，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，還要保證其生產效率和使用效率，最大限度的制造出品質高的機械零件。

1.低能耗

除保證設計技術質量外，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。初步設計方案出現后，在保證其各項力學性能、材料性能等指標不發生改變的情況下，優化設計方案，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濟性。機械設備從生產到銷售本質上是一種經濟活動，怎樣能控制生產成本，如何能夠設計出經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、優化生產和工藝流程、提升工藝質量，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管控的便利性，無論是設計任務還是生產任務，都需要高效的管理制度作為保障。設計方案若違背生產制度或與生產制度不吻合，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量和制造效率。因此，設計方案符合實際生產情況是非常必要的，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，確保機械產品能夠在更為廣泛的環境中正常運轉，同時降低生產費用、提高整體效能，需要對機械進行系統設計。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。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，更需要整體整合和系統設計。首先，機械設計需要進行整體和分體的機械受力、經濟、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，做到可以實現制造、滿足使用需求，還要做到經濟、環保、節能等要求。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最大的效用。設計指標之間相互束縛和矛盾，需要根據國家的法律要求，行業的規范要求，用戶的特殊要求進行平衡，達到兼顧。設計者單憑經驗和知識還不能滿足現代機械設計的要求，需要借助設計硬件和軟件來進行大量的計算和多方案優化。當代機械制造包括農業機械、礦山機械、泵、壓縮機、汽輪機、內燃機等多個方面，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展

機電一體化技術在當代機械制造過程中已經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行機構，提高了傳統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、節約了物力和時間，提高了生產效率和產品質量。該技術加上電動機和液壓器等動力裝置，可以自我實現機械操作，極大地解放了人類的勞動，提高了穩定性和連續性，為機械設備的質量提供了保障。機電一體化技術涉及幾乎個個行業、種類繁多，為我們提供著各種產品和服務，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，要實現系統整體功能滿足需要，要兼顧經濟適用和維修方便。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品，是一種整合了先進電子技術設備的一體化機械產品。

四、結語

機械化的發展為社會大生產提供了可能，機械的智能化、一體化發展伴隨著社會的發展而不斷進步。當代社會的發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。機械的發展過程中，從機械的設計制造開始，包括安裝調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。