机电一体化系统概念设计的基本原理

机电一体化系统概念设计的基本原理
摘要：本文首先阐述了机电一体化系统概述，接着分析了机电一体化系统的设
计类型，最后对机电一体化系统的设计方法进行了探讨。

希望能够为相关人员提
供有益的参考和借鉴。

关键词：机电一体化系统；概念设计；基本原理
引言：
在科学技术高速发展的背景下，电子技术和机械技术在工业生产中发挥了重
要的作用，在此背景下，机电一体化系统应运而生，其应用和发展离不开各个产
业部门的支持，与此同时，还要在系统设计阶段了解系统的构成，遵循系统设计
原则，以保证系统设计的可靠性。

此外，系统在运行阶段可能会出现故障，工作
人员应加强研究，总结解决故障的方法，从而推动机电一体化系统的发展和完善。

1 机电一体化系统概述
机电一体化系统的组成部分较多，可以说机电一体化系统就是由多个子系统
集合而成的系统，其原理就是让普通机械具备智慧，这里所说的智慧是指通过计
算机技术的应用，使其机械系统具备自动处理和控制能力，为达成这一目的，机
电一体化系统的技术和设计要求较高，只有合理设计方能发挥出系统的价值。

机
电一体化系统需要实现多方面的功能，究其原因，主要是由于其作为一个集合系统，功能较为完善，可以满足人们的各项需求，因此，在系统功能方面具有多元
化的特点，在设计阶段需要将使用目的作为依据，采取有针对性的处理方法，对
输入的能量、信息和物质进行正确处理，这样方能确保输出元素的合理性。

鉴于此，机电一体化系统应具有三个基础目的功能。

其中变换功能就是加工和处理，
传递功能是输入或输出信息，而存储为保存信息。

无论是哪一种目的功能，都要
求机电一体化系统具有构造功能、动力功能、控制功能、检测功能和主功能。

在
上述几种功能中，最重要的功能是主功能，这是系统实现目的功能不可或缺的功能，其作用为处理信息，比如对信息进行整合和调整。

动力功能是指为系统运行
提供动力支持，以保证系统的稳定运行。

检测功能可以对系统内外部信息进行控制，在确保系统运行稳定性的基础上，使目的功能得以实现。

构造功能可以让机
电一体化系统内部各元件间的时间和空间关系得到维持。

在机电一体化系统中，
不仅主功能具有信息输入、输出能力，动力输入和控制信息输入也十分关键。

并
且在外界环境因素的影响下，还会产生其他的输入和输出，比如：在工业生产中
应用的机电一体化系统，在运行过程中会产生大量的废气和噪声，这些噪声和废
气同样属于输出，但只不过是非目的性输出，对于此类状况，设计人员应加强关注，并在具体设计阶段加以调整，研究表明，在机电一体化系统中，不同子系统
之间的连接接口为输入/输出。

与外部相比，内部接口相对较多，究其原因，主要是系统内部的子系统较多，为满足系统连接需求，故需要大量的接口。

将其作为
切入点可以发现，子系统之间的连接质量与接口系统存在密切的关联，如果接口
性能良好，那么机电一体化系统就具备良好的性能，反之则亦然。

机电一体化系
统作为一个集合系统，是众多先进技术的集合体，如果将系统看作是人体，那么
接口就好比神经，由此可见，在机电一体化系统设计过程中，需要将接口设计放
在重要的位置。

输入/输出和变换调整是机电一体化接口的主要功能。

2 机电一体化系统的设计类型
2.1 开发性设计
开发性设计指的是在设计过程中，没有可以参照的产品，设计人员需要将抽
象的设计原理和要求作为依据，完成机电一体化系统的设计，保证系统质量和性
能与设计要求相符。

2.2 适应性设计
在保持原有方案原理的前提下，更改现有的产品，并使用微电子技术对传统
机械结构进行替代，以增强系统的附加值。

3 机电一体化系统的设计方法
可靠性设计是机电一体化系统设计方法中的重要内容，究其原因，主要是机
电一体化系统对可靠性提出了非常严格的要求，为保证系统的可靠性，工作人员
应该在产品设计完成后，对其进行检查。

可以将可靠性指标进行细致的分类，主
要包括系统的耐久性、可靠性、有效性、维修性和安全性。

3.1 机械系统可靠性设计方法
第一，在设计过程中，工作人员应控制传动链的长度，同时使元件使用数量
减少。

第二，可以适当增加元件或应用并联系统，以满足系统的应用需求。

第三，对结构进行简化，使用高质量的元件。

第四，使用保护装置，增强系统运行的稳
定性、常用的保护装置包括自动停机和过载保护装置。

第五，使用监控系统监控
重点零部件。

第六，制订检修和养护计划。

3.2 控制系统可靠性设计方法
第一，通过自动控制的使用，使机电一体化控制系统具备自主诊断和修复功能。

第二，选择正确的硬件电路，使系统可靠性得到保证。

第三，采用降额设计
方法，对功率接口进行处理。

第四，借助监控设备，对系统运行情况进行监控，
在发现问题后需及时处理。

第五，应用抗干扰措施。

3.3 软件可靠性设计方法
第一，将完整的系统软件程序分为多个子系统程序，同时将层次作为依据，
对程序进行合理排列，为后续调整创造有利的条件。

第二，在系统设计完成后，
在软件中输入一个数据，然后对输出数据进行观察，如果与标准不符，需查明问
题成因，并在此基础上进行修正。

第三，将标准状态入口设置到软件程序之中，
使系统具备自查功能。

3.4 试制与调试
在机电一体化系统设计完成后，对其进行调试和试制十分重要，是检验系统
设计效果必不可少的步骤。

工作人员应随机抽选样机进行检验，重点检查系统结构、功能和性能是否与设计要求相契合。

如果在检测过程中发现问题，应及时查
明问题原因，并予以解决，同时做好调试记录，为消除故障提供依据。

结束语：
机电一体化系统发源于日本，经过多年的发展和完善，其功能愈加完善，且
应用效果愈加显著。

现阶段，世界各国都十分重视机电一体化系统的发展，通过
微电子技术的使用，赋予系统更多的功能，应用系统的产品与人们的实际需求相
契合，对机电一体化系统的构成及设计进行研究，其意义十分重大。

参考文献：
[1]季振勤.简述机电一体化产品概念设计理论现状与展望[J].科技视界.2014(18)
[2]梁向鹏.机电一体化系统与概念设计[J].才智.2013(20)
[3]刘德成.刍议机电一体化产品的设计方法[J].电子制作.2016(02)。