机械设计中的机电一体化问题探述

机械设计中的机电一体化问题探述

伍世茂

广东世创金属科技股份有限公司528313

摘要：随着我国社会经济的快速发展，机械生产在社会当中发挥的作用日渐突出，在这样的背景环境之下，应当重视探索机械生产中应用机电一体化存在的问题，加强掌握机电一体化技术的实际应用与重要性，对于实践活动的指导而言，具有十分重要的意义，本文主要探究机械设计中应用机电一体化技术存在的一系列问题，重点分析机电一体化技术的具体含义，并且加强分析机械本体，为机电一体化技术的经济效益与社会效益奠定稳固的基础。

关键词：机械设计；机电一体化技术

引言：机电一体化技术属于规模比较大的集成电路与代表小型计算机的小型电子技术，这种技术所渗透的传统工业领域，有效的提高了传统工业的生产效率及产品生产的质量等，机电一体化技术作为现代化工业发展当中的重点技术。机械在设计过程中，机电一体化技术出现的一些问题对于目前我国工业的发展而言，有着重要的推进作用，对这些问题进行深入研究，有助于促进我国工业进一步发展。本文主要研究机械设计中机电一体化技术的问题，重视分析实际性的问题，并阐述机械体、动力、测试传感、执行机构等相关部分在机电一体化技术当中起到的主要作用，对于实践活动的指导而言，具有十分重要的理论意义。

一、机电一体化概述

机电一体化是一种新型的电子技术，该技术的融合性较强，将机械技术、微电子技术和自动控制技术、信息技术、传感器技术和软件编程技术进行整合，并且使用到大规模的集成电路中，采用计算机进行辅助操作，使得我国的机械设计向着技术型转变。机电一体化技术的应用可以将机械设计方式进行转变，使机械设备中的执行机构、驱动方式和感应单元得到提升，通过自动化系统进行设计，从而将机械设计中各个部件进行融合和集成，使得机械设计更加精确化，各个部件之间通过计算机进行辅助，并使用微电子技术进行指导，这样可以在技术上获得更加明显化的优势，实现整个系统中机械产品的创新，对传统的技术产品进行优化处理，使得高新技术可以全面地应用到机械设计中，从而实现整体机械整体设计质量的提升。

二、机电一体化的核心技术

1.机械本体技术

机电一体化的基础是机械技术，在实践中如何才可以能够将机械技术与机电一体化技术进行有效的相互适应，是机械技术主要的着眼点。利用其他高新技术的更新概念，对结构、材料和性能实现有力的变更，能满足重量的减小及体积的缩小与精度的全面提高等等。在机电一体化整体系统制造的过程当中，借助计算机辅助技术才能可以有效实现经典的机械理论及工艺，同时还需有效的采用过人工智能及专家系统等，把机械制造技术在当今年社会中进行有力的更新。

机械本体必须要将性能及重量和精度等进行综合考虑，性能需进行总体的一个改善使之更加的有力，重要需进一步的给予有效减轻，精度更需全方位进行提高。现代社会中存在的机械产品，一般都是把钢材当作主要材料，那在重量方面就需进行有效的控制，想要有效的减轻钢材的质量，不仅需要在结构方面进行改进而且还要考虑利用非金属的复合材料。只有机械本身的重量可以有效的控制从而减轻，对驱动系统的小型化才能够得到有效的实现，从而在控制方面可有效的改善快速响应特性，有效的将能量消耗进行相应的减少，有效的提升了实际功效。

2.信息处理技术

机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。

3.传感技术

传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器可以快速、精确地获取信息并且能够经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的一个保证。传感器的问题集中在提高灵敏度、可靠性与精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰，当前有采用光纤电缆传感器的趋势。而对外部信息传感器来说，现在主要发展非接触型检测技术。

三、机电一体化机械系统的设计

1.机械传动设计

机械传动系统的方案设计是机械设计工作中的一个重要组成部分，是最具创造性的设计环节。正确合理地设计机械传动系统，对提高机械的性能和质量、降低机械的制造成本和使用费用等都是至关重要的。机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变换实现对输出的速度调节。机械传动设计的任务，是将动力机产生的机械能传输到操作机械上，因而机电一体化系统中机械传动系统的设计也就是伺服机械传动系统设计。在机电一体化系统中，在一定程度上伺服电动机的伺服变速功能替代了传统机械传动中的变速机构，只有在伺服电机的转速范围满足不了系统要求的情况下，才会通过传动装置进行变速。由于机电一体化系统对快速响应指标要求一般都会很高，机械传动装置不仅要解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题，还应当大力提高系统的伺服性能。因此，机电一体化系统要求机械传动部件转动应当满足惯量小、摩擦小、阻尼合理、间隙小、轻量和高可靠性等要求。因此机电一体化机械传动系统具有传动链短、转动惯量小、尽可能采用线性传递、无间隙传递等设计特点。

2.机械结构设计

机电一体化的机械结构仍属于传统机械技术的范畴，在满足伺服系统对其稳、准、快要求的前提下，从整体上说应该是朝着高速化、精密化和轻量化的方向发展。因而在进行结构设计时，必须要对具体的零部件的设计提出了更高、更严的要求，应当综合考虑到各个零部件的制造和安装精度、结构刚度、稳定性等具体情况。可以通过一些措施来改善机械结构零部件特性，如采用新材料和钢板焊接结构来提高支承件的刚度、采用合理的截面形状和尺寸、采用低摩擦系数的导轨提高运动的平稳性。近几年在结构上也出现了并联形式，如并联机器人、并联机床等，极大地简化了机械结构，提高了产品的刚度重量比及精度。除了以上两个方面以外，机电一体化机械系统设计还需工程技术人员在设计方法上大胆创新，充分利用已有的模块，，并且在设计之初，就考虑到产品在制造、使用过程中对生态环境的影响。

四、结束语

随着新产品的研发及高精密等设备的发展，要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展，从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。

参考文献

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[2]冷俊.机电一体化在工程机械中的应用［J］.科技资讯，2011

[3]陶尚华.机电一体化与发展及趋势[J].科技信息，2012