機械電子工程設計中的技術要點研究

馮蕾

機械電子工程設計工作具有一定的難度，故設計中如果不注重相關技術要點，很容易導致設計質量問題的出現，該問題對后續生產有一定影響，因此必須予以關注。著眼于這一點，有必要對機械電子工程設計的要點展開分析，同步圍繞相關要點要剖析注意事項，確保技術應用得當。

（一）電路有效性

任何機械電子工程設計中都涉及到電路，其關系到設計成果的運作，即電路連接電源，可以給機械裝置的各個部件輸送電力能源，這樣機械裝置才能運作。在這種情況下可以看出電路對機械電子工程設計質量有較大影響，若設計中的電路存在有效性方面的缺陷，勢必會導致設計成果無法投入使用，因此電路有效性是機械電子工程設計的要點之一。

（二）防靜電構設

機械電子工程設計中有很多電子器件都容易受到靜電影響，容易導致器件出現異常，甚至會因此損壞，故相關領域對機械電子工程設計提出了防靜電要求。但值得注意的是，電子器件是靜電影響的來源，即電子器件本身就會對外放出靜電，故其他電子器件會受到靜電影響，在這種情況下機械電子工程設計不可能完全脫離電子器件，因此要避免靜電影響，就必須從電子器件間距上著手。

（三）仿真檢測

因為機械電子工程設計比較復雜，且設計工作比較依賴人工，所以在任何情況下設計人員都不可能保障設計完全沒有問題，故應當在每次設計完成后都進行仿真檢測。仿真檢測是利用仿真技術模擬機械裝置的運作情況，如果裝置在仿真運作中沒有出現異常，就說明設計沒有問題。仿真檢測一般分為兩個板塊：第一，要將整個設計流程分為若干環節，每個環節完成后都進行一次仿真檢測;第二，在各環節仿真檢測通過后設計人員需要將各環節設計成果結合在一起，完成后使用仿真技術進行整體檢測。通過兩個步驟的檢測，設計人員能夠知道當前設計是否存在問題、存在何種問題，才能夠針對性地進行處理，如此循環可保障設計無質量缺陷。

（四）仿真優化

當設計人員通過仿真檢測發現機械電子工程設計存在問題時，或者發現當前設計還有可以改進的地方時，就要展開優化設計工作，但優化設計同樣存在一定難度，設計人員一方面要解決當前問題或實現改進目標，另一方面又要避免新問題發生，因此優化設計復雜度較高。在這種情況下設計人員可以繼續使用仿真技術進行優化設計，即仿真技術使得設計人員能夠在仿真環境中對設計結果進行參數調整，這種調整方式準確度較高，因此設計人員能夠兼顧方方面面，同時每當設計人員做出調整仿真環境中設計模型就會發生對應的參數變化，這樣設計人員能夠直觀看出是否存在新問題，若存在則取消上一步驟，重新調整，故仿真優化也是機械電子工程設計中的一大技術要點。

圍繞以上四大要點，下文將提出相關實施策略，分析策略應用方式及相關注意事項。

（一）3D建模設計

關于機械電子工程設計電路有效性的體現，主要分為兩個方面：第一，電路是否能夠供電，即部分機械電子工程設計中存在電路設計出錯的問題，導致電路不能有效供電，造成這一問題的主要原因一般是設計人員的疏忽，但因為造成的問題比較嚴重，所以必須予以重視;第二，電路供電路線是否正確，該問題也非常常見，即設計中的電路能夠正常供電，但如果供電路線與預期不符，采用這種電路進行供電，會導致機械裝置運作出現錯誤。而以往機械電子工程設計中之所以經常出現電路有效性方面的問題，主要是因為設計視角為二維平面，該視角下設計人員不能直觀判斷電路有效性，兩個方面的判斷中有很多地方需要設計人員想象，這就可能導致設計人員忽略某些關鍵問題，不利于電路有效性。著眼于這一點，建議現代機械電子工程設計人員采用3D建模設計策略展開工作，該策略主要由3D建模軟件實現，諸如Revit軟件等，應用中可以直接在軟件界面內繪制電路結構，并通過參數化調整方式進行精調，完成后可得一個立體、可控的3D模型，故設計人員可以從三維視角上對電力有效性進行判斷，若發現明顯問題可以繼續進行參數調整，初步保障電路運作有效。

（二）模塊化設計

當設計人員在設計工作中遇到防靜電構設等結構型設計要求時，可以在3D軟件基礎上采用模塊化設計策略。以防靜電構設為例，其主要要求是保障電子器件之間的距離足夠大，因此設計人員可以將電子器件設計視作一個模塊，嚴格依照間距要求在3D軟件界面上進行器件布置，待所有器件布置完畢之后，對器件間距進行認真檢查，若間距達標，就可以進行下一模塊設計，諸如外殼設計等，這樣就能有效避免電子器件受外殼內空間限制而無法保持良好間距的現象，故有利于防靜電構設目的。另外，根據靜電影響的基本原理得知，靜電的作用范圍一般在0.15m（公式為：F=kqlq2/r^2 F/9=kq1q2/（r+0.1）^2，兩式相除），因此設計中一般建議讓電子器件之間的距離保持在0.15m以上。

（三）仿真檢測策略

仿真檢測策略大體分為兩個步驟：第一，設計人員在設計初步完成后要進行仿真技術選型，即現代視域下仿真技術形式較多，但并不是所有技術都適用于機械電子工程設計檢測中的，盲目選擇不利于仿真結果的質量，因此必須選擇正確的仿真技術。目前在機械電子工程設計檢測中比較常用的仿真技術是VR技術，該項技術不僅可以用于構造設計模型，還能模擬機械裝置真實的運作環境，因此該項技術輸出的仿真結果質量良好，值得推廣;第二，圍繞VR技術設計人員必須采用正確方法來使用，一般情況下建議采集運作環境的相關信息，在技術系統中構建環境模型，后將設計的3D模型拆分為若干板塊，逐個導入環境模型，再進行環節仿真檢測，確保所有板塊在環境模型中都能正常運作時，再將板塊結合，繼續整體檢測即可。

（四）仿真優化策略

仿真優化策略可通Autodesk Navisworks實施，即設計人員根據仿真檢測結果，可以直接采用參數化調整方式解決現存問題，或者對改進做出各種碰撞試驗，此部分內容比較簡單，不多加贅述。值得注意的是，仿真優化策略中的參數化調整與3D建模的參數化調整不同，前者能進行動態性調整，而后者做不到這一點，因此前者一般用于解決細小問題，后者則善于處理明顯問題，兩個步驟都非常重要，不能相互混淆。

綜上，圍繞機械電子工程設計的四大要點，設計人員要采用相關策略進行設計，目的是確保設計成果滿足四大要點要求，這樣才能保障設計質量。同時在使用相關策略時設計人員應當注意相關事項，以保障策略作用充分發揮，避免不必要事件的發生。