機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型分析

王緒鑫

摘要：眾所周知，機(jī)電一體化是機(jī)械電子工程當(dāng)中是最重要的組成部分，在機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中，將機(jī)械工程與現(xiàn)代化技術(shù)完美的融合在了一起，二者在相輔相成當(dāng)中，發(fā)揮出了自己的作用，把機(jī)械工業(yè)當(dāng)中許多難題有效的解決。因此，本篇文章主要對于機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，以做參考。關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng);概念設(shè)計(jì);過程模型;伴隨著我國的社會高速的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，大眾對于自己生活的質(zhì)量、產(chǎn)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(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，因?yàn)樗怯啥喾N學(xué)科共同融合而成，所以產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題與傳統(tǒng)的機(jī)械相比較，還比較明顯，設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的生命周期當(dāng)中的比例越來越重，甚至決定著產(chǎn)品的內(nèi)在和外在的品質(zhì)。概念設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，都本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度?；诖?，本文下面主要對于機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型進(jìn)行進(jìn)一步的分析與研究。

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

機(jī)電一體化系統(tǒng)將多個(gè)學(xué)科、多種技術(shù)全部融為了一身，其系統(tǒng)的發(fā)展對于現(xiàn)代化技術(shù)都產(chǎn)生了極大的影響，同時(shí)也在緊緊跟著時(shí)代發(fā)展的腳步，適應(yīng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與手段，在智能化與集成化等模式上不斷的發(fā)展著，現(xiàn)階段已經(jīng)有許多的機(jī)電一體化系統(tǒng)，能夠適應(yīng)多種模式，也形成系統(tǒng)的發(fā)展方向與特點(diǎn)，為機(jī)械工業(yè)更好是發(fā)展提供了源源不斷的助力。

2、機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)分析

（1）組成特點(diǎn)

首先，通過對于機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，其主要的內(nèi)容是將計(jì)算機(jī)作為的基礎(chǔ)，之后進(jìn)行信息處理與控制，最終的目的是為了讓機(jī)器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作真正的實(shí)現(xiàn)。

其次，通過將完成工藝動(dòng)作過程作為出發(fā)點(diǎn)，對其進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，機(jī)電一體化系統(tǒng)可細(xì)致的分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)、傳感檢測子系統(tǒng)等。 最后，機(jī)電一體化系統(tǒng)當(dāng)中的機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)，它有著特殊性，同時(shí)它又是一個(gè)可以把驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行件融為一體的機(jī)構(gòu)，由此可以看出，它的包含性，而且這種機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)勢與特點(diǎn)就是可控性。

（2）機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)

通過對于概念設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，發(fā)現(xiàn)其非常的復(fù)雜，而且富有內(nèi)涵，它會嚴(yán)格按照產(chǎn)品的生命周期當(dāng)中所提出的各個(gè)要求，不斷地對于產(chǎn)品的功能進(jìn)行革新以及對于產(chǎn)品的子功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)作為概念設(shè)計(jì)當(dāng)中的一個(gè)部分，緊緊跟隨概念設(shè)計(jì)的總體思路，是因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)電一體化技術(shù)，同樣也是現(xiàn)代控制理論和傳感檢測技術(shù)融為一體的結(jié)果，所以機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念與傳統(tǒng)特點(diǎn)的機(jī)電設(shè)計(jì)概念之間有著很大的不同與差異，例如，其一：創(chuàng)新性。創(chuàng)新可以說是概念設(shè)計(jì)當(dāng)中的重點(diǎn)與核心內(nèi)容，這里所說的創(chuàng)新并不是簡單的內(nèi)容，而是具有多層次特點(diǎn)的創(chuàng)新，例如：對于結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新、工作原理進(jìn)行創(chuàng)新等等;其二：多目標(biāo)性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，會受到許多因素的影響和束縛，其中主要包括專業(yè)技術(shù)、科學(xué)水平等各方面，同時(shí)也包含著生產(chǎn)廠家所提出來的不同要求與條件，影響與限制共同構(gòu)成了一組邊界條件，對于專業(yè)設(shè)計(jì)師的構(gòu)想產(chǎn)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(jìn)一步的設(shè)計(jì);其三：多解性。通過對于概念設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真的分析，發(fā)現(xiàn)其還應(yīng)具有多樣性的特點(diǎn)，不同的功能定義和功能分解會產(chǎn)生完全不同的設(shè)計(jì)方法與思路，之后在功能載體的設(shè)計(jì)上面，出現(xiàn)不同的解決方案;其四：層次性特點(diǎn)。概念設(shè)計(jì)是會從傳統(tǒng)的抽象型慢慢的向著信息計(jì)劃在轉(zhuǎn)變的主要過程，概念設(shè)計(jì)在功能層和載體結(jié)構(gòu)層都可以完成由功能層向著結(jié)構(gòu)層所映射。

3、機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的過程模型分析

在機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要嚴(yán)格的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，并且需要對于信息檢測和信息處理進(jìn)行關(guān)注與重視，因?yàn)檫@兩項(xiàng)是完成主功能的保證和基礎(chǔ)。首先，在機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程，會從功能層面向著結(jié)構(gòu)層面所發(fā)展，進(jìn)行上層設(shè)計(jì)的過程，最終的目的是為了確保此商品能夠達(dá)到某種功能。對于機(jī)電一體化系統(tǒng)來說，實(shí)際的功能就是一定的工藝動(dòng)作要求，通過工藝動(dòng)作的分解和有序的執(zhí)行，能夠?qū)⒐δ茌d體得到，最后通過系統(tǒng)的匯集、集成 、建模、仿真等各項(xiàng)程序，最終完成概念設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。

其次，因?yàn)楣δ芫哂卸嗔x性，所以功能到結(jié)構(gòu)的映射過程當(dāng)中非常的困難，這時(shí)二者之間需要加入行為層。同時(shí)，在模型設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，因?yàn)榫哂谐淌交奶攸c(diǎn)，所以無論是功能還是行為等，皆有程序化，在任何一個(gè)層面上進(jìn)行修改，都對應(yīng)著不同層次的創(chuàng)新，這樣的情況與設(shè)計(jì)的真實(shí)過程是相同的，也非常適合于計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)。

最后，機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)與電完美融合的成果，但是在結(jié)合的過程當(dāng)中，又具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，系統(tǒng)集成成為了模型當(dāng)中最重要的組成部分之一，所以將計(jì)算機(jī)輔助作為了基礎(chǔ)，機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)與一般的CAD系統(tǒng)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(chǔ)和依托，是基于知識的設(shè)計(jì)推理主要過程，所以在設(shè)計(jì)模型的過程當(dāng)中，需要將功能知識庫工作、工藝動(dòng)作構(gòu)思、知識庫完美的融入進(jìn)去。圖1 是機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型。

結(jié)束語：

綜上所述，通過對于機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，發(fā)現(xiàn)它是對概念設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的表達(dá)和理解，同時(shí)它可也可以對于機(jī)電一體化系統(tǒng)的產(chǎn)生打下良好的基礎(chǔ)，科學(xué)、合理的利用計(jì)算機(jī)，對于機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的幫助與支持，讓機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)不斷的進(jìn)行升級。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚海. 廣義執(zhí)行機(jī)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)輔助分析方法與技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué)，2009.

[2]鄒慧君，張青，田志斌. 機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程模型的研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2002（05）：11-13+6.

[3]張青，鄒慧君，廖武. 廣義機(jī)構(gòu)及其概念設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2002（06）：21-23+6-7.

[4]劉小院. 機(jī)電伺服系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)及其驅(qū)動(dòng)裝置的研究[D].西安電子科技大學(xué)，2006.

[5]張帆. 關(guān)于機(jī)電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過程和模型的研究[J]. 時(shí)代農(nóng)機(jī)，2019，46（01）：108-110.