機電一體化系統概念設計過程模型分析

王緒鑫

摘要：眾所周知，機電一體化是機械電子工程當中是最重要的組成部分，在機電一體化系統當中，將機械工程與現代化技術完美的融合在了一起，二者在相輔相成當中，發揮出了自己的作用，把機械工業當中許多難題有效的解決。因此，本篇文章主要對于機電一體化系統概念設計過程模型進行認真的分析和研究，以做參考。

關鍵詞：機電一體化系統;概念設計;過程模型;

伴隨著我國的社會高速的發展，人們生活水平的不斷提高，大眾對于自己生活的質量、產品的性能等各方面都提出了更高的要求與希望，通過對于機電一體化技術進行認真的分析和研究，因為它是由多種學科共同融合而成，所以產品設計問題與傳統的機械相比較，還比較明顯，設計在產品的生命周期當中的比例越來越重，甚至決定著產品的內在和外在的品質。概念設計師進行產品設計過程當中，都本著認真負責的態度。基于此，本文下面主要對于機電一體化系統概念設計過程模型進行進一步的分析與研究。

一、機電一體化系統的主要特點

機電一體化系統將多個學科、多種技術全部融為了一身，其系統的發展對于現代化技術都產生了極大的影響，同時也在緊緊跟著時代發展的腳步，適應著現代科學技術與手段，在智能化與集成化等模式上不斷的發展著，現階段已經有許多的機電一體化系統，能夠適應多種模式，也形成系統的發展方向與特點，為機械工業更好是發展提供了源源不斷的助力。

二、機電一體化系統概念設計的主要特點分析

鑒于機電一體化系統的重要性，為保證系統設計的合理性，除要了解機電一體化系統的特征外，還需對機電一體化系統概念設計進行深入了解和分析，結合其特征優勢展開模型分析和探討，并給出專業意見和建議，改善機電一體化設計水平，優化機電一體化系統的使用功能，為制造生產提供可靠的技術支持。

（1）組成特點首先，通過對于機電一體化系統進行認真的分析和研究，其主要的內容是將計算機作為的基礎，之后進行信息處理與控制，最終的目的是為了讓機器運動和動作真正的實現。其次，通過將完成工藝動作過程作為出發點，對其進行認真的分析和研究，機電一體化系統可細致的分為執行機構子系統、傳感檢測子系統等。最后，機電一體化系統當中的機構子系統，它有著特殊性，同時它又是一個可以把驅動元件和執行件融為一體的機構，由此可以看出，它的包含性，而且這種機構最大的優勢與特點就是可控性。（2）機電一體化系統概念設計通過對于概念設計進行認真的分析和研究，發現其非常的復雜，而且富有內涵，它會嚴格按照產品的生命周期當中所提出的各個要求，不斷地對于產品的功能進行革新以及對于產品的子功能結構進行科學的設計。機電一體化系統概念設計作為概念設計當中的一個部分，緊緊跟隨概念設計的總體思路，是因為機電一體化系統是機電一體化技術，同樣也是現代控制理論和傳感檢測技術融為一體的結果，所以機電一體化系統設計的概念與傳統特點的機電設計概念之間有著很大的不同與差異，例如，其一：創新性。創新可以說是概念設計當中的重點與核心內容，這里所說的創新并不是簡單的內容，而是具有多層次特點的創新，例如：對于結構進行創新、工作原理進行創新等等;其二：多目標性。在進行設計的過程當中，會受到許多因素的影響和束縛，其中主要包括專業技術、科學水平等各方面，同時也包含著生產廠家所提出來的不同要求與條件，影響與限制共同構成了一組邊界條件，對于專業設計師的構想產生了束縛，所以只有將這些不同的要求全部滿足之后，才能夠得到進一步的設計;其三：多解性。通過對于概念設計進行認真的分析，發現其還應具有多樣性的特點，不同的功能定義和功能分解會產生完全不同的設計方法與思路，之后在功能載體的設計上面，出現不同的解決方案;其四：層次性特點。概念設計是會從傳統的抽象型慢慢的向著信息計劃在轉變的主要過程，概念設計在功能層和載體結構層都可以完成由功能層向著結構層所映射。

3.機電一體化的系統原理

機電一體化本是一個較為復雜的機械制造過程，需要將電子技術引入到系統的動力、控制功能等系統中來，通過多方的有機融合，構建新的機械系統，實現全面化、科學化的管理和控制。目前機電一體化系統可劃分為八個組成部分，即能量供應、信息控制、信息處理及控制、元件驅動、元件執行、機械本體及元件檢測等，各部門之間需要應用先進技術實現科學協調和處理，以加大控制力度，促進系統的高效穩定運行。在機電一體化系統運行中，還會應用到控制、計算機、電子等多項先進技術手段，借助這些技術的融合運用，做到高效率管控，更好的發揮機電一體化系統的作用，對整個生產制作環節實行全面監督和把控。由此可知，機電一體化系統不是簡單的技術堆積，而是通過先進技術的應用實現高效能協調控制的有效技術設備。

機電一體化系統原理可分為三部分內容，即三環輪、五塊輪和兩個子系統理論。其中三環輪指的是在機電一體化系統構建上主要由三個功能模塊組成，分別是電子、機械和軟件;五塊輪則指機電一體化系統是由五個功能模塊構成的，即動力功能、控制功能、構造功能、操作功能及傳感檢測功能;而兩個子系統理論則說明機電一體化系統內部是由兩個分支系統共同構成完成控制的，這兩個系統分別為控制系統和物理系統。雖然三個理論對于機電一體化系統運行來說有著顯著效果，但因為理論自身具有的獨立性，使得其在應用中會存在一定的局限性。如三重理論在機械主題強調上缺失嚴重，對概念設計掌握不充分，處理中存在模糊等現象。所以該理論對于機電一體化概念設計的影響并不明顯。在實際應用中，還是需要結合具體情況展開分析，保證設計質量。為此，現階段在機電一體化設計中，會借助創新檢測、執行機構、信息控制這三個系統的構建及功能劃分來實現系統的高效運轉，減少突發問題的出現。

3、機電一體化系統概念設計的過程模型分析

概念設計對于提高機電一體化產品設計水平有著重要作用。概念設計是產品設計的先決條件，對質量的影響可達到7成以上。所以若想提升機電一體化產品設計水平，就需要對概念設計實行細致分析，明確設計目標，科學選擇設計方法，保證方案的可行性、科學性。

在機電一體化系統概念設計的過程當中，需要嚴格的執行機構的運動方案設計，并且需要對于信息檢測和信息處理進行關注與重視，因為這兩項是完成主功能的保證和基礎。首先，在機電一體化系統概念設計過程，會從功能層面向著結構層面所發展，進行上層設計的過程，最終的目的是為了確保此商品能夠達到某種功能。對于機電一體化系統來說，實際的功能就是一定的工藝動作要求，通過工藝動作的分解和有序的執行，能夠將功能載體得到，最后通過系統的匯集、集成、建模、仿真等各項程序，最終完成概念設計的整個過程。其次，因為功能具有多義性，所以功能到結構的映射過程當中非常的困難，這時二者之間需要加入行為層。同時，在模型設計過程當中，因為具有程式化的特點，所以無論是功能還是行為等，皆有程序化，在任何一個層面上進行修改，都對應著不同層次的創新，這樣的情況與設計的真實過程是相同的，也非常適合于計算機的實現。最后，機電一體化系統是機與電完美融合的成果，但是在結合的過程當中，又具有復雜性的特點，系統集成成為了模型當中最重要的組成部分之一，所以將計算機輔助作為了基礎，機電一體化概念設計與一般的CAD系統之間有著很大的不同與差異，它主要是將許許多多的知識作為了基礎和依托，是基于知識的設計推理主要過程，所以在設計模型的過程當中，需要將功能知識庫工作、工藝動作構思、知識庫完美的融入進去。圖1是機電一體化系統概念設計過程模型。

結束語：

綜上所述，通過對于機電一體化系統概念設計過程模型進行認真的分析和研究，發現它是對概念設計進行了深入的表達和理解，同時它可也可以對于機電一體化系統的產生打下良好的基礎，科學、合理的利用計算機，對于機電一體化系統的概念設計進行有效的幫助與支持，讓機電一體化系統的概念設計不斷的進行升級。

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