機電一體化機械系統設計論文

導語：機電一體化機械系統設計論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:機電一體化的機械系統主要一般包括電力系統、機械系統、液壓系統、電子系統和光學技術等系統，是通過計算機技術的協調和控制，并由傳動機構、執行機構和電動機控制等多個電子系統完成相應的機械運動，以此達到系統功能及任務完成的目標。本文通過相關的工作經驗和資料研究，對機電一體化機械系統的設計和研究進行了一定的論述。

關鍵詞:機電一體化;機械系統;工作經驗;研究資料

機電一體化機械系統通過運用計算機技術，由計算機系統進行協調及控制，從而完成運動、能量流和機械力等各項動力學相關的任務，同時其各個機電部件相互聯系、相互配合和相互協調，組成完整的系統結構。基于該系統結構的程序性和任務性，在機電一體化機械系統的設計與研究上應該站在“系統”的相關角度，以便進行有效科學的安排設計。

1機電一體化機械系統的設計要求

1．1保證較高的精確性

機電相關產品的精確程度直接關系著系統整體的質量和效益，機電一體化機械的技術性能、工藝水平及功能都要求選擇優質產品，也就是說，機電一體化產品的首要標準和要求便是高精確度。

1．2反應性能要強

機電系統具有良好的反應性能，即在系統接受某一指令后，能夠較短時間內對該指令進行任務的執行，從而保證系統能夠更加精確地完成任務。另外根據系統的運行狀況，做好準確、及時獲得相應指令的控制，能夠增加任務完成和執行的準確性。

1．3具有較強的穩定性

在機電一體化機械設計中，為了保證更好的系統精確度和反應性能，往往會在無間隙、低摩擦、高剛度和高諧振頻率等方面對系統提出較高的要求。另一方面，還要求機電一體化機械系統有壽命長、體積小、重量輕和可靠性高等優點。

2機電一體化機械系統的構成

機電一體化機械系統通常是由傳動機構、導向機構和執行機構三部分構成。

2．1傳動機構

機電一體化機械系統中的傳動機構，不僅僅是轉速和轉矩的轉換器，耗時伺服系統中的重要組成部分，因此，在機電一體化機械系統設計要求中，傳動機構首先要具有較高的精確度，同時必須滿足重量輕、噪音低、體積小、運轉速度高和可靠性高等方面的要求和特點，結合機電一體化機械系統中對伺服控制的要求和標準進行傳動機構的設計研究，以便更好地提升系統機械結構中的伺服性能。

2．2導向機構

導向機構在機電一體化機械系統中主要起到的是導向作用和支撐作用，一般包括導軌和軸承等。導向機構的正常作用的發揮可以有效保證機電一體化機械系統中的組成部分和各個裝置能夠安全、準確完成指定的任務運動。

2．3執行機構

執行機構，是指在機電一體化機械系統中直接完成任務指令的操作裝置和部分，一般情況下，執行機構所具備的高靈敏度和精確度以及高重復性能和可靠性，可以保證其根據不同的任務指令和相關要求，在動力源的推動下完成預先設定的各種操作任務。在目前經濟快速發展的社會，計算機的應用能通過其強大有效的功能，使傳統機電的動力發動機轉換成為可變速、動力和執行的多功能發動機，從而使得執行機構和傳動機構得到進一步的簡化。

3機電一體化機械系統的設計思想

3．1動態設計思想

在機電一體化機械系統的設計中，通過靜態設計的有效協助，為了更好的研究整個機械系統結構的頻率特點和性質，完成各個系統環節數字模型的建立，推動促進機電一體化機械系統的傳遞函數，必須充分有效地通過自控方法進行頻率特性的計算，這便是動態設計。機械系統的頻率特性，在一定程度上不但能夠反映出整個系統在不同信號頻率下的相應反應，還決定了系統的工作最大頻率、抗干擾性和穩定性。

3．2靜態設計思想

靜態設計是指按照機電一體化各個機械系統的功能要求，通過相關的研究和經驗初步、大體上制定出機械系統設計的步驟及方案。方案中主要涉及整個系統部件之間的控制、連接以及部件的種類和對能源的需求等。基本方案設計完成后，應以技術手段為基礎，設計出系統中各部件的運動關系、參數及結構，確定部件及相應零件的材料、精確度和結構方式，并對執行元件發電功率、參數和過載能力進行驗算，對其他相關的元件和部件進行配置系統的選擇等等。

4機電一體化機械系統的性能分析

想要使機電一體化機械系統良好的伺服性能得到保證，不但需要從機械系統的靜態特征方面得到更好的滿足，同時還要充分的運用理論研究和自動化的控制方法對整個系統體系進行動態設計和分析。另外，機械系統的動態設計應該以系統靜態的數字模型為基礎，根據自動化控制的要求和方法研究分析系統的整個頻率特性，并通過調整相應的頻率，改善系統整體的伺服性能。

4．1數字模型的建立

機電一體化機械系統數字模型的建立和電氣系統的數字模型的建立在一定程度上基本相似，即都是通過折算將比較負責的結構裝置簡單化，轉為等效的數學函數關系，并用數學中的線性微分方程表達式將其表達出來。機電一體化機械系統的數字模型分析通常情況下都是輸入與輸出的聯系。比如，把比較復雜的系統機械參數，彈性模量、阻尼和系統慣量等統一進行處理，并對各個機械參數進行數學方式的分析，從而得出它們對整個機械系統的影響。在數字模型的建立之前，需要先對機械系統中的不同物理量進行折算，使它們直接轉化到某個元件上，從而把多變、復雜的多軸傳動變為單軸傳動，在此過程中，必須嚴格按照總機械系統性能不變的原則。這樣，以單軸為基礎的輸入量和輸出量的關系，就能夠建立相關的數學表達式，從中反應出機械的相應性能，從而應用并指導實際中的設計。

4．2性能參數的影響

機電一體化機械系統設計要求必須要工作可靠、精確度高、運行平穩等，既是靜態設計中的研究問題，也是動態設計對伺服機構的要求，這就應該通過對有關參數的調整，優化整體系統的性能。

5結語

通過以上論述，從機電一體化機械系統的性質、概念等方面進行相關分析，分別從機電一體化機械系統的設計要求、基本構成、設計思想和性能分析四個方面進行了研究分析，機電一體化機械系統設計研究進行了詳細的論述。

作者:朱翔宇 王玉樂 單位:聊城大學機械與汽車工程學院 青島科技大學自動化與電子工程學院

參考文獻:

［1］農明武．技校生參加"機電一體化"技能競賽的指導策略［J］．中小企業管理與科技(下旬刊)，2016(01)．

［2］韓向可，吳耀春．應用型本科機電一化系統設計課程改革探索［J］．裝備制造技術，2016(01)．

［3］董立立，趙益萍，梁林泉，朱煜，段廣洪．機械優化設計理論方法研究綜述［J］．機床與液壓，2010(15)．

［4］許藝萍，張新民．現代設計理論方法在機械系統設計中的應用［J］．機械研究與應用，2010(05)．