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機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文（通用8篇）
在學習、工作生活中，大家最不陌生的就是論文了吧，論文是指進行各個學術(shù)領(lǐng)域的研究和描述學術(shù)研究成果的文章。相信很多朋友都對寫論文感到非�？鄲腊桑旅媸切【帋痛蠹艺淼臋C電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文，希望對大家有所幫助。
機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇1
摘要: 機電一體化是多學科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程，因此在產(chǎn)品設(shè)計的過程中，要特別強調(diào)技術(shù)融合，學科交叉的作用。
闡述機電一體化產(chǎn)品典型設(shè)計進程，它通常劃分為四個階段，包括準備階段，理論設(shè)計階段，設(shè)計實施階段，設(shè)計定型階段。
關(guān)鍵詞: 機電一體化;設(shè)計方法;步驟
機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是多個學科的交叉和綜合，涉及的學科和技術(shù)非常廣泛，其技術(shù)發(fā)展迅速，水平越來越高。
由于機電一體化產(chǎn)品覆蓋面很廣，在系統(tǒng)的構(gòu)成上，有著不同的層次，但在系統(tǒng)設(shè)計方面有著相同的規(guī)律。
機電一體化系統(tǒng)設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)論的觀點，運用現(xiàn)代設(shè)計的方法構(gòu)造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、賦予產(chǎn)品性能并進行產(chǎn)品設(shè)計的過程。
整個開發(fā)設(shè)計過程按步驟可劃分為四個階段:
1、設(shè)計籌劃階段
1)在籌劃階段中要對設(shè)計目標進行機理分析，對客戶的要求進行理論性抽象，以確定產(chǎn)品的性能、規(guī)格、參數(shù)。
在這個階段，因為用戶需求往往是面向產(chǎn)品的使用目的，并不全是設(shè)計的技術(shù)參數(shù)，所以需要對用戶的需求進行抽象，要在分析對象工作原理的基礎(chǔ)上，澄清用戶需求的目地、原因和具體內(nèi)容，經(jīng)過理論分析和邏輯推理，提煉出問題的本質(zhì)和解決問題的途徑，并用工程語言描述設(shè)計要求，最終形成產(chǎn)品的規(guī)格和參數(shù)。
對于加工機械而言，它包括如下幾個方面:
① 運動參數(shù):表征機器工作部件的運動軌跡和行程、速度和加速度。
�、� 動力參數(shù):表征機器為完成加工動作應(yīng)輸出的力(或力矩)和功率。
�、� 品質(zhì)參數(shù):表征機器工作的'運動精度、動力精度、穩(wěn)定性、靈敏度和可靠性。
④ 環(huán)境參數(shù):表征機器工作的環(huán)境，如溫度、濕度、輸入電源。
�、� 結(jié)構(gòu)參數(shù):表征機器空間幾何尺寸、結(jié)構(gòu)、外觀造型。
�、� 界面參數(shù):表征機器的人機對話方式和功能。
2)在這個階段中要根據(jù)設(shè)計參數(shù)的需求，開展技術(shù)性分析，制定系統(tǒng)整體設(shè)計方案，劃分出構(gòu)成系統(tǒng)的各功能要素和功能模塊，然后對各類方案進行可行性研究對比，核定最佳總體設(shè)計方案、各個模塊設(shè)計的目標與相關(guān)人員的配備。
系統(tǒng)設(shè)計方案文件的內(nèi)容包括:
① 系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標、原理圖及文字說明。
② 控制策略及方案。
�、� 各功能模塊的性能要求，模塊實現(xiàn)的初步方案及輸出輸入邏輯關(guān)系的參數(shù)指標。
④ 方案比較和選擇的初步確定。
�、� 為保證系統(tǒng)性能指標所采取的技術(shù)措施。
�、� 抗干擾及可靠性設(shè)計策略。
�、� 外觀造型方案及機械主體方案。
�、� 經(jīng)費和進度計劃的安排。
2、理論設(shè)計階段
首先，根據(jù)系統(tǒng)的主功能要求和構(gòu)成系統(tǒng)的功能要素進行系統(tǒng)要素進行主功能分解，劃分出功能模塊，畫出機器工作時序圖和機器傳動原理簡圖;對于有過程控制要求的系統(tǒng)應(yīng)建立各要素的數(shù)學模型，確定控制算法;計算出各功能模塊之間接口的輸入、輸出參數(shù)，確定接口設(shè)計的任務(wù)分配。
應(yīng)當說明的是，系統(tǒng)設(shè)計過程中的接口設(shè)計是對接口輸入輸出參數(shù)或機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計，而功能模塊設(shè)計中的接口設(shè)計則是遵照系統(tǒng)設(shè)計制定的接口參數(shù)進行細部設(shè)計，實現(xiàn)接口的技術(shù)物理效應(yīng)，兩者在設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計分工上是不同的。
不同類型的接口，其設(shè)計要求有所不同。
傳感器是機電一體化系統(tǒng)的感覺器官，它從待測對象那里獲得反映待測對象特征與狀態(tài)的信息，監(jiān)視監(jiān)測整個設(shè)備的工作過程，傳感器接口要求傳感器與被測對象機械量信號源應(yīng)有直接關(guān)系，保證標度轉(zhuǎn)換及數(shù)學建�？焖佟蚀_、可靠，傳感器與機械本體之間聯(lián)接簡潔、牢固，靈敏度高、動態(tài)性能好，抗機械諧波干擾性強，正確反映待測對象的被測參數(shù)。
變送接口要滿足傳感器模塊的輸出信號與微機前向通道電氣參數(shù)的匹配及遠距離信號傳輸?shù)囊�，接口信號的傳輸要精確，可靠性強，抗干擾能力強，噪音容限較低;傳感器的輸出阻抗要與接口的輸入阻抗相配合;接口輸出的電平要與微機的電平一致;為方便微機進行信號處理，接口輸入信號和輸出信號之間的關(guān)系須是線性關(guān)系。
驅(qū)動接口要能滿足接口的輸入端與微機系統(tǒng)的后向通道在電平上保持一致，接口的輸出端與功率驅(qū)動模塊的輸入端之間電平匹配的同時，阻抗也要匹配。
其次，為防止功率設(shè)備的強電回路反竄入微機系統(tǒng)，接口必須采取有效的抵抗干擾措施。
傳動接口是一個機械接口，要求它的聯(lián)接結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，具有較高的傳動精度和定位精度，安裝、維修、調(diào)整簡單方便，傳動效率高，剛度好，相應(yīng)快。
其次，以功能模塊為單元，依據(jù)以上接口設(shè)計參數(shù)的要求對信號檢測與轉(zhuǎn)換、機械傳動與工作機構(gòu)、控制微機、功率驅(qū)動及執(zhí)行元件等進行各個功能模塊的選型、組配、設(shè)計。
在此階段的設(shè)計工作量較大，既包括機械、電氣、電子、控制與計算機軟件等系統(tǒng)的設(shè)計，又包括總裝圖、零件圖的具體模塊選型、組配。
一方面不僅要求在機械系統(tǒng)設(shè)計時選擇的機械系統(tǒng)參數(shù)要與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配，同時也要求在進行控制系統(tǒng)設(shè)計時，要根據(jù)機械系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)參數(shù)來選擇及確定相關(guān)電氣參數(shù)，綜合應(yīng)用微電子技術(shù)與機械技術(shù)，讓兩項技術(shù)互相結(jié)合、互相協(xié)調(diào)、互相補充，把機電一體化的優(yōu)越性充分體現(xiàn)出來。
為提高工效，應(yīng)該盡量應(yīng)用各種cad、PRO/E等輔助工具;整個設(shè)計應(yīng)盡量采用通用的模塊和接口，以利于整體匹配，利于后期進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
最后，以技術(shù)文件的方式對完整的系統(tǒng)設(shè)計采取整體技術(shù)經(jīng)濟指標分析，設(shè)計目標考核與系統(tǒng)優(yōu)化，擇優(yōu)選擇出綜合性能指標最優(yōu)的方案。
其中，系統(tǒng)功能分解應(yīng)綜合運用機械技術(shù)和電子技術(shù)各自的優(yōu)勢，努力使系統(tǒng)構(gòu)成簡單化、模塊化。
經(jīng)常用到的設(shè)計策略有如下幾種:
�、� 用電子裝置替代機械傳動，縮減機械傳動裝置，簡化機械結(jié)構(gòu)，減小尺寸，減輕重量，增強系統(tǒng)運動精度和控制靈活性。
② 在選擇功能模塊時要選用標準模塊，通用模塊，防止重復(fù)設(shè)計低水平的功能模塊，采用可靠的高水平模塊，以利于減少設(shè)計與開發(fā)的周期。
③ 加強柔性應(yīng)用功能，改變產(chǎn)品的工作方式，讓硬件的組成軟件化，讓系統(tǒng)的構(gòu)成智能化。
�、� 設(shè)計策略選擇要以微機系統(tǒng)作為整個設(shè)計的核心。
機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇2
摘要:機電一體化的機械系統(tǒng)主要一般包括電力系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和光學技術(shù)等系統(tǒng)，是通過計算機技術(shù)的協(xié)調(diào)和控制，并由傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和電動機控制等多個電子系統(tǒng)完成相應(yīng)的機械運動，以此達到系統(tǒng)功能及任務(wù)完成的目標。本文通過相關(guān)的工作經(jīng)驗和資料研究，對機電一體化機械系統(tǒng)的設(shè)計和研究進行了一定的論述。
關(guān)鍵詞:機電一體化;機械系統(tǒng);工作經(jīng)驗;研究資料
機電一體化機械系統(tǒng)通過運用計算機技術(shù)，由計算機系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)及控制，從而完成運動、能量流和機械力等各項動力學相關(guān)的任務(wù)，同時其各個機電部件相互聯(lián)系、相互配合和相互協(xié)調(diào)，組成完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。基于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的程序性和任務(wù)性，在機電一體化機械系統(tǒng)的設(shè)計與研究上應(yīng)該站在“系統(tǒng)”的相關(guān)角度，以便進行有效科學的安排設(shè)計。
1、機電一體化機械系統(tǒng)的設(shè)計要求
1．1保證較高的精確性
機電相關(guān)產(chǎn)品的精確程度直接關(guān)系著系統(tǒng)整體的質(zhì)量和效益，機電一體化機械的技術(shù)性能、工藝水平及功能都要求選擇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，也就是說，機電一體化產(chǎn)品的首要標準和要求便是高精確度。
1．2反應(yīng)性能要強
機電系統(tǒng)具有良好的反應(yīng)性能，即在系統(tǒng)接受某一指令后，能夠較短時間內(nèi)對該指令進行任務(wù)的執(zhí)行，從而保證系統(tǒng)能夠更加精確地完成任務(wù)。另外根據(jù)系統(tǒng)的運行狀況，做好準確、及時獲得相應(yīng)指令的控制，能夠增加任務(wù)完成和執(zhí)行的準確性。
1．3具有較強的穩(wěn)定性
在機電一體化機械設(shè)計中，為了保證更好的系統(tǒng)精確度和反應(yīng)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(tǒng)提出較高的要求。另一方面，還要求機電一體化機械系統(tǒng)有壽命長、體積小、重量輕和可靠性高等優(yōu)點。
2機電一體化機械系統(tǒng)的構(gòu)成
機電一體化機械系統(tǒng)通常是由傳動機構(gòu)、導向機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)三部分構(gòu)成。
2．1傳動機構(gòu)
機電一體化機械系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)，不僅僅是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換器，耗時伺服系統(tǒng)中的重要組成部分，因此，在機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計要求中，傳動機構(gòu)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(zhuǎn)速度高和可靠性高等方面的要求和特點，結(jié)合機電一體化機械系統(tǒng)中對伺服控制的要求和標準進行傳動機構(gòu)的設(shè)計研究，以便更好地提升系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)中的伺服性能。
2．2導向機構(gòu)
導向機構(gòu)在機電一體化機械系統(tǒng)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(gòu)的正常作用的發(fā)揮可以有效保證機電一體化機械系統(tǒng)中的組成部分和各個裝置能夠安全、準確完成指定的任務(wù)運動。
2．3執(zhí)行機構(gòu)
執(zhí)行機構(gòu)，是指在機電一體化機械系統(tǒng)中直接完成任務(wù)指令的操作裝置和部分，一般情況下，執(zhí)行機構(gòu)所具備的高靈敏度和精確度以及高重復(fù)性能和可靠性，可以保證其根據(jù)不同的任務(wù)指令和相關(guān)要求，在動力源的推動下完成預(yù)先設(shè)定的各種操作任務(wù)。在目前經(jīng)濟快速發(fā)展的社會，計算機的應(yīng)用能通過其強大有效的功能，使傳統(tǒng)機電的動力發(fā)動機轉(zhuǎn)換成為可變速、動力和執(zhí)行的多功能發(fā)動機，從而使得執(zhí)行機構(gòu)和傳動機構(gòu)得到進一步的簡化。
3、機電一體化機械系統(tǒng)的設(shè)計思想
3．1動態(tài)設(shè)計思想
在機電一體化機械系統(tǒng)的設(shè)計中，通過靜態(tài)設(shè)計的有效協(xié)助，為了更好的研究整個機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的.頻率特點和性質(zhì)，完成各個系統(tǒng)環(huán)節(jié)數(shù)字模型的建立，推動促進機電一體化機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，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(tài)設(shè)計。機械系統(tǒng)的頻率特性，在一定程度上不但能夠反映出整個系統(tǒng)在不同信號頻率下的相應(yīng)反應(yīng)，還決定了系統(tǒng)的工作最大頻率、抗干擾性和穩(wěn)定性。
3．2靜態(tài)設(shè)計思想
靜態(tài)設(shè)計是指按照機電一體化各個機械系統(tǒng)的功能要求，通過相關(guān)的研究和經(jīng)驗初步、大體上制定出機械系統(tǒng)設(shè)計的步驟及方案。方案中主要涉及整個系統(tǒng)部件之間的控制、連接以及部件的種類和對能源的需求等�；痉桨冈O(shè)計完成后，應(yīng)以技術(shù)手段為基礎(chǔ)，設(shè)計出系統(tǒng)中各部件的運動關(guān)系、參數(shù)及結(jié)構(gòu)，確定部件及相應(yīng)零件的材料、精確度和結(jié)構(gòu)方式，并對執(zhí)行元件發(fā)電功率、參數(shù)和過載能力進行驗算，對其他相關(guān)的元件和部件進行配置系統(tǒng)的選擇等等。
4、機電一體化機械系統(tǒng)的性能分析
想要使機電一體化機械系統(tǒng)良好的伺服性能得到保證，不但需要從機械系統(tǒng)的靜態(tài)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(tǒng)體系進行動態(tài)設(shè)計和分析。另外，機械系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計應(yīng)該以系統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字模型為基礎(chǔ)，根據(jù)自動化控制的要求和方法研究分析系統(tǒng)的整個頻率特性，并通過調(diào)整相應(yīng)的頻率，改善系統(tǒng)整體的伺服性能。
4．1數(shù)字模型的建立
機電一體化機械系統(tǒng)數(shù)字模型的建立和電氣系統(tǒng)的數(shù)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(jié)構(gòu)裝置簡單化，轉(zhuǎn)為等效的數(shù)學函數(shù)關(guān)系，并用數(shù)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(tǒng)的數(shù)字模型分析通常情況下都是輸入與輸出的聯(lián)系。比如，把比較復(fù)雜的系統(tǒng)機械參數(shù)，彈性模量、阻尼和系統(tǒng)慣量等統(tǒng)一進行處理，并對各個機械參數(shù)進行數(shù)學方式的分析，從而得出它們對整個機械系統(tǒng)的影響。在數(shù)字模型的建立之前，需要先對機械系統(tǒng)中的不同物理量進行折算，使它們直接轉(zhuǎn)化到某個元件上，從而把多變、復(fù)雜的多軸傳動變?yōu)閱屋S傳動，在此過程中，必須嚴格按照總機械系統(tǒng)性能不變的原則。這樣，以單軸為基礎(chǔ)的輸入量和輸出量的關(guān)系，就能夠建立相關(guān)的數(shù)學表達式，從中反應(yīng)出機械的相應(yīng)性能，從而應(yīng)用并指導實際中的設(shè)計。
4．2性能參數(shù)的影響
機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計要求必須要工作可靠、精確度高、運行平穩(wěn)等，既是靜態(tài)設(shè)計中的研究問題，也是動態(tài)設(shè)計對伺服機構(gòu)的要求，這就應(yīng)該通過對有關(guān)參數(shù)的調(diào)整，優(yōu)化整體系統(tǒng)的性能。
5、結(jié)語
通過以上論述，從機電一體化機械系統(tǒng)的性質(zhì)、概念等方面進行相關(guān)分析，分別從機電一體化機械系統(tǒng)的設(shè)計要求、基本構(gòu)成、設(shè)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(tǒng)設(shè)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
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機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇3
1、園林設(shè)計中機電一體化機械實際應(yīng)用中面臨的問題
因為要對植被進行處理，所以，園林設(shè)計機電一體化技術(shù)在實際應(yīng)用中面臨的問題，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)類似。因此，園林設(shè)計機電一體化機械在很大程度上與農(nóng)業(yè)機械相似�，F(xiàn)在，園林設(shè)計機電一體化機械在實際應(yīng)用中還存在許多缺陷，具體來說，包括以下幾點。
1.1種類比較少
現(xiàn)在市場上常見的有各種修剪機、灑水機等，這些比較單一，還有許多機電一體化機械并不常見，如移植機等。在許多發(fā)達國家，其園林設(shè)計機電一體化設(shè)備更加多樣化，在美國、歐洲等國家，其園林設(shè)計設(shè)備種類就更多，用途也更廣泛。國內(nèi)也有許多知名品牌的銷售代理，如綠友、東方園林等，在國內(nèi)還有許多生產(chǎn)園林機械的著名廠家，在淮安、揚州等地就有許多知名廠家。
1.2普及率低
與數(shù)十年前相比，園林設(shè)計中采用機電一體化機械的頻率雖然有所升高，但就目前來講，機械的使用率還是偏低，還不夠普及。與發(fā)達地區(qū)相比，我國大部分地方還在用半自動化機械工作，距離全自動機械工作還有一定距離。
1.3利用率較低
部分園林機電設(shè)備會投入使用，但機電設(shè)備的使用效率不高，其原因有二，一是存在人為操作的問題，錯誤的操作規(guī)程對機電設(shè)備造成很嚴重的破壞，導致維修費用升高，使成本不降反增；二是沒有將機電設(shè)備的利用效率最大化，導致資源浪費，增加了管理與維護的成本，阻礙了機電設(shè)備在園林設(shè)計方面的投入和使用。
1.4保管和維護不到位
機械是易損耗的`，使用過程中難免會出現(xiàn)故障，但有些企業(yè)由于缺乏技術(shù)人員維修不到位，有的根本不進行定期維修，故障的機器多數(shù)被棄置倉庫，卻利用人力完成作業(yè)，這成為園林設(shè)計中機電一體化的缺點。不懂得機械結(jié)構(gòu)和原理，不熟悉機械的操作，不知道如何保養(yǎng)機械，導致機械使用壽命降低。對上述問題，企業(yè)必須制定相關(guān)的操作規(guī)程，讓員工認真學習操作規(guī)范以及正確的使用方法。另外，在大規(guī)模使用園林機電一體化機械時引起的噪音、環(huán)境污染等問題也有待解決。機電一體化的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，專業(yè)化是必不可少的。由于各類科技學科發(fā)展及相互滲透，促使了機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在各行業(yè)、部門的飛速發(fā)展。其中機電一體化在園林設(shè)計中也得到了應(yīng)用。
2、機電一體化在園林設(shè)計中的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，機電一體化技術(shù)也逐漸滲透進了園林設(shè)計。經(jīng)過兩千多年的發(fā)展，中國古典傳統(tǒng)園林所講究的意境已經(jīng)到了爐火純青的地步，雖然可能會有更好的園林出現(xiàn)，但是機電化已經(jīng)成了一個重要的發(fā)展趨勢，這是大勢所趨。園林設(shè)計中會融入更多的機電一體化等元素。沿著這個思路走，創(chuàng)造園林的科技文明和傳統(tǒng)意境對園林現(xiàn)代化的普遍需求相結(jié)合，是成就上流園林的必要條件之一。
3、結(jié)語
目前，我國在建設(shè)現(xiàn)代園林現(xiàn)方面還處在較簡單的基礎(chǔ)和較淺的層次上。在這種大勢所趨下，我們必須提高創(chuàng)造園林機電一體化的能力，認真借鑒成功經(jīng)驗，以適應(yīng)社會對園林文化的需求。
機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇4
摘要：隨著社會科學技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化在各個領(lǐng)域中都得到了較好的發(fā)展，船舶中機電一體化的發(fā)展，是船舶行業(yè)在未來發(fā)展中的主要方向，同時也是船舶機械化、船舶電氣化和船舶智能化的整體發(fā)展趨勢。船舶的機電系統(tǒng)是船舶系統(tǒng)中最為復(fù)雜的一部分，在船舶的實際運行中主要是依靠機電系統(tǒng)進行的，船舶機電一體化管理系統(tǒng)在船舶的整體系統(tǒng)中是非常重要的一部分。從船舶機電一體化管理系統(tǒng)設(shè)計研討入手，說明機電一體化在船舶中的應(yīng)用及機電一體化管理系統(tǒng)的設(shè)計，闡述了機電一體化在船舶行業(yè)的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：船舶機電；一體化管理；系統(tǒng)設(shè)計
隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，船舶行業(yè)的實際技術(shù)和整體發(fā)展水平不斷提升，逐漸將更加先進的科學技術(shù)實際應(yīng)用在船舶系統(tǒng)中，支撐現(xiàn)代船舶行業(yè)在數(shù)量上、安全性上的發(fā)展，也使得船舶航運的實際利潤等得到有效提升。船舶機電一體化是指船舶上的諸多機械和部件、種類多樣依托現(xiàn)代化科學技術(shù)的電子類設(shè)備、船舶專用的計算機軟件、各類計算機工程和計算機系統(tǒng)，將其在有機整合的基礎(chǔ)之上加入與各個系統(tǒng)匹配的控制終端，這樣每個船舶上的計算機工程和計算機系統(tǒng)就都可以形成一個獨立的個體，必要時也可形成一個整體。船舶行業(yè)技術(shù)在發(fā)展中采用的都是一體化的發(fā)展進程，機電一體化在技術(shù)上帶來更多的便捷性，也有效減少實際建設(shè)中的成本。
1、機電一體化在船舶中的應(yīng)用
船舶機電一體化充分顯示了船舶在自動化設(shè)計中的思維發(fā)展和技術(shù)發(fā)展，從其整體的發(fā)展情況上來說，現(xiàn)階段船舶的主要動力包括主機、輔機、各類電氣化的設(shè)備，也包含諸多控制部分[1]。船舶機電一體化涉及到的動力裝置非常多，為其設(shè)計一套通用型的機電一體化管理系統(tǒng)可以應(yīng)用在船舶的控制系統(tǒng)中，對船舶的機電一體化進行整體運行狀態(tài)的檢測、遠程的維修和后臺控制。船舶的主機也是船舶的主要動力專職系統(tǒng)，為船舶的實際運行提供必要的動力。實際的使用中根據(jù)所填燃料的不同、實際燃燒場地的變化、燃燒工具的多樣化等，分為蒸汽機、內(nèi)燃機、電動機和核動力機等多個種類。船舶系統(tǒng)中的輔機系統(tǒng)則主要是在相關(guān)動力設(shè)施的牽引之下，對船舶中的多個機械性的設(shè)備進行集中，主要包含船舶系統(tǒng)中專用的泵體、分油機、船舶制水設(shè)備、空氣壓縮機、船舶制冷系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)、起貨機和各種各樣的軸承系統(tǒng)等。船舶中的電氣裝置主要包含船舶專用的電源、船舶在配電時使用的相關(guān)設(shè)備等，也指代了船舶上的.所有電氣設(shè)備。從船舶的整體上來講，船舶機電一體化主要是由船舶機械、船舶硬件、船舶軟件系統(tǒng)這3個部分組成[2]。船舶的諸多機械類的設(shè)備中，有關(guān)機電一體化的相關(guān)科學技術(shù)會應(yīng)用到多個機械設(shè)備中。利用傳統(tǒng)技術(shù)，相關(guān)機械裝置是可以脫離其他單獨進行工作的，相關(guān)的動力系統(tǒng)更是向?qū)嶋H工作中使用到的力傳遞到船舶的軸承系統(tǒng)中，并由軸承系統(tǒng)傳送到船舶的螺旋槳系統(tǒng)中去，進而完成船舶在實際運行中需要的力的輸出，這一系列的傳輸是需要相關(guān)工作人員在實際的動力監(jiān)控室中對這一過程進行控制的，這樣的控制和傳送方式會浪費工作人員時間，所產(chǎn)生的實際效率也是極低的。將機電一體化系統(tǒng)引進到船舶系統(tǒng)中可以有效避免這類問題的發(fā)生，機電一體化這一現(xiàn)代化的科學技術(shù)，可以滿足對船舶中多個機械系統(tǒng)或者機械部件進行同時控制的需求，也可以同時控制系統(tǒng)包含船舶的燃燒系統(tǒng)、機械控制系統(tǒng)、船舶專用報警系統(tǒng)、船舶專用消防系統(tǒng)、船室中的解析系統(tǒng)及船舶上的各種特種機械系統(tǒng)等，如圖1所示。
2、機電一體化管理系統(tǒng)設(shè)計
船舶的相關(guān)動力系統(tǒng)、船舶的輔助機電系統(tǒng)及其他系統(tǒng)等，在組成上、結(jié)構(gòu)上都要經(jīng)過精雕細琢。因此，在船舶使用的控制系統(tǒng)中，融入一個統(tǒng)一性的管理系統(tǒng)進行管理和控制對船舶行業(yè)的發(fā)展有著極大的促進意義[3]。PLC控制技術(shù)可以將多個控制系統(tǒng)集中到一個可控制終端中去的現(xiàn)代化科學技術(shù)，利用船舶機電一體化的船舶管理系統(tǒng)在實際設(shè)計中要考慮諸多指標，首先考慮的是其在實際功能上的完整性，其次是機械部件的系統(tǒng)性�？刂平K端的界面主要有5個部分組成：船舶的主機控制板塊、船舶的輔機控制板塊、船舶的電力系統(tǒng)控制板塊、電壓時間監(jiān)控板塊和相關(guān)軟件的實際使用板塊。分界面中主要包括對船舶上機械系統(tǒng)的監(jiān)控情況，此控制板塊包含船舶運行異常的報警功能。除此之外，也包含了船舶整體電壓的實時監(jiān)控板塊，相關(guān)操控人員可以根據(jù)船舶在實際運行中的狀況對船舶上的多個系統(tǒng)的電壓進行區(qū)別控制，包含船舶每天的實際運行日志、日常的船舶相關(guān)數(shù)據(jù)等，也包含軟件的基本設(shè)置和整體的管理功能等。船舶機電一體化管理系統(tǒng)的實際設(shè)計與應(yīng)用，為船舶在實際操作上提供了非常大的便捷，船舶的駕駛者和相關(guān)管理人員可以通過這一系統(tǒng)對船舶各方面的實際情況進行實時、深入地了解，最大程度地節(jié)省了人力、物力及財力。
3、機電一體化在船舶行業(yè)的發(fā)展前景
船舶行業(yè)的機電一體化技術(shù)，很早就融入到船舶的設(shè)計和建設(shè)中。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)及現(xiàn)代化的通訊技術(shù)也大力加強，未來船舶行業(yè)的機電一體化技術(shù)在船舶各類系統(tǒng)上的應(yīng)用也越來越廣泛。按照現(xiàn)階段的發(fā)展情況來看，可能會向以下方向發(fā)展：1）智能化。隨著現(xiàn)代化計算機技術(shù)在實用性上的不斷提升，各類整體性能比較高的工作站會逐漸應(yīng)用到各行各業(yè)中，傳感器系統(tǒng)在穩(wěn)定性和集成性上的發(fā)展，為相關(guān)技術(shù)的實際測試提供了硬件方面的基礎(chǔ)。未來的智能化船舶機電一體化的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，會最大程度地模仿人類操作和處理方式，也會像人類一樣有自行判斷相關(guān)處理方式和處理方法的能力，進而在實際船舶運行中高效地代替部分簡單的人工操作。2）系統(tǒng)化。船舶中的各個機械類的系統(tǒng)組成了控制系統(tǒng)和控制終端，這樣的控制系統(tǒng)可以靈活地進行組合，其中任何一個系統(tǒng)都是可以同時應(yīng)用于多個船舶系統(tǒng)中的。船舶系統(tǒng)中復(fù)雜的幾班機械系統(tǒng)，可以由一個控制終端進行聯(lián)合性的控制；船舶的故障診斷系統(tǒng)，使用了通信互聯(lián)網(wǎng)，可以讓每一個細小的故障在短時間內(nèi)有效傳達到控制室中。3）綠色化。船舶是我國的重要交通工具之一，也是能源消耗的主要環(huán)節(jié)。在船舶的實際運行中，有效減少在燃油方面的消耗程度，高效地利用船舶上的電能，是船舶行業(yè)未來發(fā)展的主要方向。在這樣的發(fā)展方向中，船舶的傳統(tǒng)機械在實際運行方式上進行了必要的改造，為船舶行業(yè)的未來發(fā)展提供全新的變革動力，后續(xù)對相關(guān)重點技術(shù)進行突破。船舶行業(yè)的未來發(fā)展會以現(xiàn)代化的工業(yè)機器人為主，并將是未來最終的發(fā)展目標之一。
4、結(jié)語
船舶機電一體化從整體上來講是一項綜合性強的現(xiàn)代化技術(shù)，其和實際的控制方式、系統(tǒng)性的工程、電子信息和現(xiàn)代化的機械工程之間都是有著密切的關(guān)聯(lián)，船舶的工業(yè)技術(shù)也會隨著機械化水平的提升而得到相應(yīng)的發(fā)展。設(shè)計一套適合船舶行業(yè)未來發(fā)展的機電一體化管理系統(tǒng)，可為其在技術(shù)上進行有效地支撐，并為船舶機電一體化的未來發(fā)展提供思路。
機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇5
1、計算機仿真教學介紹
PROTEUS 與 Keil C51 軟件是兩個計算機仿真與編程軟件。兩者可以結(jié)合在一起，開發(fā)基于仿真電路的控制系統(tǒng)。機電一體化技術(shù)這門課程是機電一體化專業(yè)的必修課程。課程除了正常的實驗環(huán)節(jié)之外，需要進行機電一體化設(shè)計。以往的做法是布置課題后，由學生進行機電結(jié)合設(shè)備的參數(shù)設(shè)計和CAD繪圖設(shè)計，并將設(shè)計內(nèi)容熟練掌握。通過答辯驗證學生的課程設(shè)計結(jié)果。在建立仿真實驗室后，在課程設(shè)計的內(nèi)容上，增加了利用仿真軟件進行電機驅(qū)動電路設(shè)計，并進行仿真的環(huán)節(jié)。其做法是，教師布置并講解電機驅(qū)動的相關(guān)電路，學生根據(jù)驅(qū)動原理設(shè)計與機電一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計相配套的驅(qū)動電路，然后進行仿真。使用獨立式鍵盤控制步進電動機的電路設(shè)計。所設(shè)計的驅(qū)動電路，采用PROTEUS 完成。按下S1、S2、S3 鍵盤，電機分別完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)控制。學生在設(shè)計前，必須復(fù)習步進電機的驅(qū)動原理。就是步進電機是將單片機的電脈沖轉(zhuǎn)換成步距角進行旋轉(zhuǎn)運動的裝置。一個脈沖，步進電機轉(zhuǎn)一個步距角。而脈沖的頻率決定步進電機的轉(zhuǎn)動速度。步進電機的驅(qū)動脈沖是分時由脈沖分配器供給的。因此，學生要設(shè)計步進電機的環(huán)形脈沖分配表。在此基礎(chǔ)上，學生需要動手編制電路驅(qū)動所用的驅(qū)動程序。步進電機脈沖驅(qū)動電路的控制程序流程圖
2、機電一體化仿真設(shè)計過程
學生設(shè)計好教師要求的軟件和電路圖后，必須使用PROTEUS程序調(diào)用KEIL C51 程序進行聯(lián)調(diào)。見圖4。KEIL C51 可以根據(jù)PROTEUS 程序的調(diào)試結(jié)果進行修改，直到兩軟件將PROTEUS 所設(shè)計的硬件電路和KEIL C51 程序所代表的軟件程序完美地被結(jié)合到一起，并符合所要求的設(shè)計要求后，整個設(shè)計過程結(jié)束。學生要能夠完整地設(shè)計所要求的電路，并根據(jù)電路特點進行編程。所謂的電路特點的掌握，就是機電一體化設(shè)計中自動控制理論所需達
到和掌握的知識。這些知識中，確定為核心與必須學生掌握的部分，包括步進電機轉(zhuǎn)向原理的'掌握、步距角與電機脈沖數(shù)的關(guān)系、步進電機與直流伺服電機和交流伺服電機的控制特點上的區(qū)別與聯(lián)系、步進電機環(huán)形脈沖分配的順序和特點、C 程序設(shè)計流程圖與編程語句中需要解決與注意的幾大問題等等。
學生在設(shè)計完成后，要對自己的設(shè)計進行創(chuàng)新性的變化設(shè)計。這些設(shè)計也要與之前的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念相匹配。這樣，通過增加機電一體化設(shè)計的仿真設(shè)計環(huán)節(jié)，使學生的機電結(jié)合的知識更加鞏固，同時對相關(guān)知識的理解也更趨向于立體化，也使課程設(shè)計的內(nèi)容更為豐富。學生在進行機電一體化設(shè)計時，不僅僅對機電設(shè)備結(jié)構(gòu)與驅(qū)動電機選型、機械零件參數(shù)校核，同時也動手進行控制環(huán)節(jié)的過程進行設(shè)計并驗證設(shè)計的正確性。通過這樣增加的設(shè)計環(huán)節(jié)，使此課程設(shè)計的內(nèi)容更加豐富。大大鍛煉了學生的機電結(jié)合的設(shè)計能力。增加這樣的仿真環(huán)節(jié)，對同樣有此課程的同行們，會有一定的啟示作用。
機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇6
當今時代是個科技高速發(fā)展的時代 ，各種新的技術(shù)和新的理論不斷出現(xiàn)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 ，現(xiàn)代溫室種植模式得到廣泛的重視 ，對傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式帶來了較大沖擊 ，給農(nóng)業(yè)機械開發(fā)和研究提出了許多新的挑戰(zhàn) ，隨著新的農(nóng)業(yè)機械的不斷出現(xiàn)又促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。
隨著中國人口越來越多 ，民以食為天 ，不僅吃飽 ，吃的更好 ，隨著人們生活水平的不斷提高 ，人們更注重合理膳食 ，而水果在人們的日常生活中扮演著越來越重要的角色 ，因為它不僅富含豐富的營養(yǎng)而且有助于消化 ，同時還有降血壓 ，減緩衰老 ，減肥瘦身 ，皮膚保養(yǎng) ，明目抗癌等功效。水果的需求量越來越大 ，然而采摘水果卻成了困擾果農(nóng)們的難題 ，需大量人力物力。為了解決摘果難題、高效采果 ，同時不損傷果皮 ，降低勞動成本 ，促成水果大眾化 ，我們設(shè)計了將廣泛應(yīng)用在溫室農(nóng)業(yè)作物收獲的溫室采摘機械。
1、溫室采摘車的基本機構(gòu)的組成
1.1 溫室采摘車的設(shè)計理念
根據(jù)總體設(shè)計中的設(shè)計方案 ，并且組織樣機生產(chǎn)加工、標準件、電氣元件以及其他設(shè)備的選型 ，設(shè)計出一種小型移動式可自動連續(xù)升降的溫室農(nóng)作物果實采摘車 ，該采摘車設(shè)計的主要要求如下。
1.2 采摘車的基本組成
根據(jù)采摘車的'功能、設(shè)計參數(shù)和采摘車應(yīng)實行的運動要求，采摘車需要具備相應(yīng)功能的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，其主要組成 ：原動部分、傳動部分、工作部分、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng).通過各個部分的互相協(xié)調(diào) ，保證采摘車的正常運行和其功能的實現(xiàn)。使其能在一定范圍內(nèi)保持良好的穩(wěn)定性 ，并能精確的隨著需要上下前后移動。
2、溫室采摘車各部件的設(shè)計及篩選
2.1 原動部分和傳動部分設(shè)計
由于溫室采摘車主要工作于溫室大棚內(nèi) ，自身有一定的重量 ，且設(shè)計任務(wù)要求溫室采摘車有一定的行駛速度 ，選擇電動機為原動機來驅(qū)動溫室采摘車在地面上的行駛。在電動機的選取方面 ，對兩種電動機的選取進行了比較 ，其中電子式的無極調(diào)速器比機械式的精度更高 ，普遍適用于日常的電瓶車等較廣范圍 ，而機械式的調(diào)速器操作不夠靈活 ，在一定程度上影響了實際的功能 ，故選用電子式無極調(diào)速器 [3]。另外 ，對于傳動部分的設(shè)計 ，由于工作空間大小已經(jīng)限定 ，要求采摘車整體緊湊 ，使用方便可靠 ，成本低廉 ，且可用在低速重載有沖擊振動的工作條件下 ，因此 ，行走傳動機構(gòu)選用鏈傳動。采用履帶結(jié)構(gòu) ，使采摘車在各種情況下的大棚內(nèi)部如履平地 ，可以平穩(wěn)的行走。
2.2 工作部分設(shè)計
采摘車工作部分分為底盤、行走系統(tǒng)、舉升系統(tǒng)、工作平臺.其中底盤和工作平臺結(jié)構(gòu)較簡單 ，下面主要介紹舉升系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容。
3、液壓系統(tǒng)
采摘車工作臺的升降采用液壓傳動 ，由于液壓包和液壓缸各具獨立的結(jié)構(gòu) ，可以根據(jù)需要組合成各種不同的甚至是分離式的結(jié)構(gòu)方式。與同規(guī)格常規(guī)液壓站相比 ，液壓動力包具有結(jié)構(gòu)緊湊 ，體積小 ，重量輕 ，操作簡單 ，維護保養(yǎng)方便的特點 ，現(xiàn)已廣泛用于我國的工程機械、汽車、農(nóng)機、機床等各個行業(yè)。由此 ，我們選擇液壓動力包作為溫室采摘車的驅(qū)動裝置 ，液壓缸為執(zhí)行元件。
4、控制部分
控制部分主要借鑒于遙控玩具汽車的遙控裝置 ，控制采摘車的前進后退左右移動以及升降平臺的升降移動。無線遙控距離可達 200m，并且采摘車縱向正反向行駛可在 0m/min ～ 30m/min 的速度范圍內(nèi)無級調(diào)速 ，保持一定的精確性。
遙控系統(tǒng)的控制主要分為兩部分 ，一部分為行走系統(tǒng)的控制 ，另一部分為舉升系統(tǒng)的控制。出于方便方面考慮 ，將兩部分的系統(tǒng)分開控制 ，當其行走系統(tǒng)工作時 ，同樣可以操控其舉升系統(tǒng) ，方便行走時通過一些障礙物 ，另外也可以單獨操作其中一個系統(tǒng) ，方便其準確采摘。在設(shè)計電路時 ，通過繼電器和熔斷器對其電動機進行保護 ，防止電動機的燒壞 ，保護電路的安全。
5、結(jié)論
基于目前的狀況，國內(nèi)對機械化農(nóng)業(yè)并未給與相當?shù)闹匾�，或者說基本國情的限制 ，很難大規(guī)模機械化 ，通過研究設(shè)計高效、廉價、操作靈活 ，性能可靠 ，結(jié)構(gòu)簡便的機器 ，同時免除高空摘果的危險性 ，有良好的市場前景和應(yīng)用價值。
設(shè)計的溫室采摘車結(jié)合了機械設(shè)計 ，電氣 ，液壓 ，自動控制理論等多門學科的知識 ，能夠?qū)崿F(xiàn)其自由的前后左右運動、升降等動作 ，基本上達到了預(yù)期的設(shè)計目標。其中 ，該設(shè)計的主要研究成果有 ：1)利用蓄電池供電 ，液壓系統(tǒng)提供動力 ，機械構(gòu)造采摘車的主體 ，有效的將機電液統(tǒng)一起來 ，使其功能更加完善 ;2)該設(shè)計巧妙的采用了連桿機構(gòu)使得液壓升降臺能夠穩(wěn)定的完成升降動作 ;3)在設(shè)計中運用了生活中的遙控玩具汽車的遙控裝置 ，讓采摘車的控制方便快捷了很多 ;4)充分體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單 ，活動靈活 ，操作方便的特點。
最后 ，將其經(jīng)過完善并通過生產(chǎn)制造成產(chǎn)品投入市場 ，將會具有很高的實用價值。
機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇7
摘要：近年來，我國在科學技術(shù)方面取得了巨大成就，這也使汽車檢測設(shè)備的先進性不斷提高，檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)日益精密。不過，我國相比于國外其他發(fā)達國家來說，在汽車檢測設(shè)備的研發(fā)水平上仍舊存在較大差距，許多汽車檢測設(shè)備都是引進的，而且我國研發(fā)的檢測設(shè)備在檢測原理上差別不大，再加上我國在檢測設(shè)備研發(fā)、使用、送檢等方面的標準尚未完善，進而造成我國汽車檢測行業(yè)出現(xiàn)諸多問題，這些問題嚴重影響了汽車檢測設(shè)備機電一體化設(shè)計目標的實現(xiàn)。為此，本文便對汽車檢測設(shè)備機電一體化的優(yōu)化設(shè)計進行深入探討，以探尋我國在汽車檢測設(shè)備中實現(xiàn)機電一體化設(shè)計目標的出路。
關(guān)鍵詞：檢測設(shè)備；機電一體化；優(yōu)化設(shè)備
自21世紀以來，科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，使我國汽車檢測行業(yè)呈現(xiàn)出生機勃勃的發(fā)展局面，汽車檢修企業(yè)從以往的幾十家發(fā)展至現(xiàn)今的兩千多家，汽車檢修設(shè)備也從以往的幾十種發(fā)展到幾百種，汽車檢修設(shè)備的種類及規(guī)格更是多種多樣，這在很大程度上促進了汽車檢測行業(yè)的發(fā)展。汽車檢測設(shè)備主要是對汽車的安全性、動力性及經(jīng)濟性等參數(shù)進行檢測，進而正確評測出汽車的質(zhì)量及性能。因此，汽車檢測設(shè)備的設(shè)計水平高低，將直接影響到汽車的檢測結(jié)果是否準確，更關(guān)系到汽車的質(zhì)量與安全。為此，必須要對汽車檢測設(shè)備進行機電一體化優(yōu)化設(shè)計，以此彌補傳統(tǒng)檢測設(shè)備在檢測過程中存在的不足。
一、汽車檢測設(shè)備實施機電一體化的優(yōu)化設(shè)計意義
實施機電一體化設(shè)計有助于提高檢測設(shè)備的設(shè)計水平就目前來看，在汽車行駛時所使用的檢測設(shè)備主要是對發(fā)動機性能以及故障進行檢測，而這些檢測設(shè)備只能對汽車在低速行駛狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)進行檢測。例如，一般情況下，在對汽車性能進行檢測時，主要是通過機械式側(cè)滑試驗臺或指針式側(cè)滑試驗臺來完成的，而這需要汽車的行駛速度保持在4公里每小時以內(nèi)時，其檢測結(jié)果才較為準確，如果汽車的行駛速度超過該值，則勢必會造成無法檢測。此外，汽車制動試驗臺主要是對汽車中的車輪動力變化進行檢測，但由于其受到測力彈簧的影響，致使車輛必須在0.15公里每小時以內(nèi)的行駛速度下才能完成檢測，但車輛自身是不具備制動功能的，這也使車輛很難達到檢測設(shè)備的檢測要求。由此可見，我國現(xiàn)階段所使用的檢測設(shè)備已經(jīng)難以滿足汽車的檢測要求。而實施機電一體化設(shè)計，則更有助于幫助設(shè)計人員了解檢測設(shè)備中存在的不足，并通過機電一體化來對其進行優(yōu)化與改進，進而使檢測設(shè)備的設(shè)計水平得到了顯著提高。
二、實施機電一體化設(shè)計能夠開創(chuàng)出獨屬于我國特色的檢測設(shè)備品牌
在汽車檢測行業(yè)中所使用的`檢測設(shè)備主要分為國產(chǎn)與進口的，由于我國引進了大量的汽車檢測設(shè)備，而這些檢測設(shè)備都是由不同的國家所生產(chǎn)的，這也使這些檢測設(shè)備在執(zhí)行標準、檢測條件、檢測流程等方面存在很大差異，而我國所生產(chǎn)的檢測設(shè)備，則和國外進口的檢測設(shè)備，在檢測原理上并不存在較大區(qū)別，進而使我國難以形成獨屬于我國特色的檢測設(shè)備品牌，而實施機電一體化設(shè)計，則能夠有效改善檢測設(shè)備質(zhì)量，使檢測設(shè)備更加適用于汽車檢測工作，同時也能形成符合我國特色的檢測設(shè)備，使這些檢測設(shè)備品牌能夠真正走出國門、面向世界。
三、汽車檢測設(shè)備機電一體化的優(yōu)化設(shè)計
（一）汽車檢測設(shè)備機電一體化設(shè)計中傳感器的選擇
在汽車檢測設(shè)備使用中，機械傳動會對檢測設(shè)備的靈敏度與精確度產(chǎn)生較大影響，因此在對檢測設(shè)備進行機電一體化設(shè)計時，必須要盡量減少機械傳動環(huán)節(jié)，以此提高檢測設(shè)備的檢測效率，提高檢測結(jié)果的準確性。應(yīng)在原有檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)上對其進行優(yōu)化設(shè)計，而傳感器作為一種能夠?qū)π畔⑦M行快速采集的元件，其在機電一體化設(shè)計中有著十分重要的應(yīng)用。應(yīng)通過機械裝置與電子計算機相結(jié)合的設(shè)計方式來達到機電一體化設(shè)計目的，因此，在對傳感器進行選擇時，應(yīng)保證傳感器具備較高的靈敏度和精度，這樣才能使檢測設(shè)備滿足汽車在行駛過程中的檢測要求。
（二）汽車制動檢測儀的機電一體化優(yōu)化設(shè)計
汽車制動裝置的安全性直接影響到其安全性，如果制動裝置發(fā)生故障，勢必會引發(fā)非常嚴重的交通事故。而對汽車的制動性進行檢測時，主要是采用制動檢測儀來完成，但以往的制動檢測儀受到傳力杠桿及測力彈簧的影響，使其在檢測過程中需要耗費較長的時間，而且檢測結(jié)果也往往不夠精確，對汽車制動的檢測主要是對其不同車輪中的制動力變化進行檢測，因此在對其進行機電一體化優(yōu)化設(shè)計時，可通過電子計算機的利用來對傳感器信號進行檢測，充分借助于電子計算機強大的信息處理與分析能力，來提高制動檢測儀的檢測速度，并確保檢測結(jié)果的準確性。
�。ㄈ┢噦�(cè)滑檢測儀的機電一體化優(yōu)化設(shè)計
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，通常采用側(cè)滑檢測儀來對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中車輪的側(cè)滑量進行檢測，但由于以往的側(cè)滑檢測儀是利用齒輪齒條進行傳動檢測的，因此其檢測速度往往較慢。在對側(cè)滑檢測儀進行機電一體化優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)將以往結(jié)構(gòu)中的連桿傳動裝置及齒輪齒條等傳動構(gòu)件進行拆除，同時為了使側(cè)滑檢測儀的檢測速度更快，可通過高精度、高靈敏度傳感器的使用來代替結(jié)構(gòu)中的自整角發(fā)動機，進而在保障傳感器信號穩(wěn)定的同時，通過電子計算機的使用來對傳感器中的信號進行處理，從而達到良好的檢測效果。
結(jié)語
總而言之，面對當前汽車檢測設(shè)備所存在的諸多問題，必須要對現(xiàn)有汽車檢測設(shè)備進行必要的機電一體化優(yōu)化設(shè)計，以此提高我國檢測設(shè)備質(zhì)量，提高檢測水平，這樣才能逐步發(fā)展出獨屬于我國特色的檢測設(shè)備品牌，保護我國汽車工業(yè)，使我國的汽車檢測設(shè)備能夠真正的走出國門、面向世界。
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機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計過程論文 篇8
摘要：微生產(chǎn)線相對于大型的自動化生產(chǎn)線有著諸多的優(yōu)點，如體積小、成本較低、生產(chǎn)效率高、易操作、易檢修、技術(shù)定向等。本文通過實例，對基于光機電一體化技術(shù)的微生產(chǎn)線設(shè)計進行分析闡述。
關(guān)鍵詞：光機電一體化;PLC;設(shè)計
一、微生產(chǎn)線的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計
自動化生產(chǎn)線最初是在機械制造業(yè)中實現(xiàn)的，其中最早出現(xiàn)的是機床自動化生產(chǎn)線。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和用戶的不同需求，微生產(chǎn)線的發(fā)展近幾年來也嶄露頭角。它相對于大型的自動化生產(chǎn)線有著諸多的優(yōu)點，如體積小、成本較低、生產(chǎn)效率高、易操作、易檢修、技術(shù)定向等等。筆者以設(shè)計一條基于光機電一體化技術(shù)的微生產(chǎn)線為主要內(nèi)容，綜合闡述了整個生產(chǎn)線各個獨立單元的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法。這條微生產(chǎn)線系統(tǒng)以工業(yè)生產(chǎn)和工程應(yīng)用為背景，有較高的集成度和開放性，各個單元可拆分獨立使用，也可綜合整體使用。它可以對工件進行送料檢測、加工、搬運、裝配及分類存儲。系統(tǒng)中應(yīng)用多種傳感器實現(xiàn)對工件材料的檢測識別，然后通過模擬打孔裝置對工件進行加工，再由搬運單元搬至裝配單元，再將裝配好的工件搬運至存儲單元，最終由機械手對到位的工件完成分類存儲。
二、微生產(chǎn)線中基本單元的設(shè)計
1.供料單元的設(shè)計
它是整個系統(tǒng)的第一個單元，也是整個工作中最基礎(chǔ)的模塊。供料過程中，供料氣缸從料倉中推出工件，推料氣缸推出工件。供料單元有三種傳感器，可檢測區(qū)分材質(zhì)、顏色，供后面單元分類操作。送料檢測單元主要完成對工件的檢測任務(wù)，它的主要組成及用途如下。
（1）料倉裝置：用于存儲要加工的工料。
（2）送料氣缸：把工料送至顏色檢測位置。
�。�3）推料氣缸：把檢測完畢的工料送至加工轉(zhuǎn)盤。
�。�4）電磁閥及氣動元件：用于控制氣缸伸縮。
�。�5）光電傳感器：用于檢測輸送臺上工件。使用傳感器上面的旋鈕調(diào)節(jié)需要的檢測距離，檢測范圍為1～9cm。
�。�6）光纖傳感器：一對對射式光纖傳感器為料倉傳感器，感應(yīng)料倉中是否有工件。
�。�7）電感式傳感：用于檢測金屬，檢測的'距離一般是有要求的，設(shè)計時規(guī)定5mm。
2.加工檢測單元的設(shè)計
首先由傳感器來檢測待加工工件是否到達旋轉(zhuǎn)圓盤上。若已經(jīng)到達，那么旋轉(zhuǎn)圓盤則執(zhí)行接下來的動作，通過90°的旋轉(zhuǎn)把待加工的工件送到工件要進行加工的正確位置上。鉆孔裝置對工件進行打孔加工，接下來旋轉(zhuǎn)圓盤再旋轉(zhuǎn)90°進行接下來的動作。這一動作的執(zhí)行是利用氣缸來檢測已加工工件的深度，如果氣缸已經(jīng)推到底那么就說明加工工件的孔是符合要求的，不然的話不符合要求。加工檢測單元由四工位轉(zhuǎn)盤、模擬鉆孔加工裝置、深度檢測裝置、傳感器、電磁閥及氣動元件、三相380V交流電動機、并勵直流電動機、渦輪蝸桿減速機、電磁離合器等組成，主要完成對工件內(nèi)徑的鉆孔加工。
3.裝配單元的設(shè)計
將搬運單元傳送來的工件進行裝配成形后，搬運到分類存儲單元。當放料口有工件，拖料氣缸開始執(zhí)行動作，把鉆完孔的工件移動到對應(yīng)的位置，該位置的頂料氣缸就會縮回，這樣就實現(xiàn)了裝配任務(wù)，此時裝配完成的工件被拖料氣缸推出，已進行下一步的執(zhí)行動作：搬運單元來搬運。裝配單元主要由配件料筒、裝配臺、抵料氣缸、拖料氣缸、光纖傳感器、電磁閥及氣動元件等組成，主要完成將搬運單元傳送來的工件進行裝配成形。
4.搬運單元的設(shè)計
上一單元的合格工件到位，伸縮氣缸、提升氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸相互配合，測工件到位后，由傳送機構(gòu)傳送到位。
5.分類存儲單元的設(shè)計
把不同的工件經(jīng)過檢測，分類放置，可檢測材質(zhì)顏色等。該單元可以按行進行分類存儲，也可以按列進行分類存儲，用戶可以根據(jù)生產(chǎn)需要進行設(shè)定；從下到上或者從左至右是工件的入庫順序。
三、微生產(chǎn)線的機械設(shè)計
1.氣缸的選型
在設(shè)計過程中，需要根據(jù)不同的工作原理及不同的應(yīng)用范圍來選擇合適的氣缸。系統(tǒng)中使用氣缸的機構(gòu)及相應(yīng)的氣缸選型如下。
�。�1）送料檢測單元共使用了2個單作用類型的氣缸：一個是用于將料倉中的待測工件推至檢測位置的圓柱形氣缸，另一個是用于將檢測完畢的工件從檢測位置推至加工轉(zhuǎn)盤的圓柱形氣缸。
�。�2）加工檢測單元共使用了3個單作用類型的氣缸：一個是用于固定加工轉(zhuǎn)盤上待加工工件的圓柱形氣缸，另一個是用于提升鉆孔電動機的圓柱形氣缸，再一個是用于檢測加工工件深度（檢測加工元件是否為合格品）的圓柱形氣缸。
�。�3）搬運單元。共使用了三種類型的四個氣缸：一是用于機械手升降的單作用圓柱形氣缸，一是用于機械手伸縮的單作用圓柱形氣缸，一是用于抓夾工件的氣手指，一是用于使機械手旋轉(zhuǎn)至抓夾位置的雙作用氣缸。
�。�4）裝配單元共使用了2個單作用類型的氣缸：一個是用于拖動裝配臺至裝配位置的圓柱形氣缸，另一個是用于抵住配件料筒中工件的圓柱形氣缸。
�。�5）分類存儲單元共使用了2個類型的氣缸：一是用于機械手伸縮的單作用圓柱形氣缸，另一個是用于抓住工件的氣動手指。
2.電磁閥的選型
在微生產(chǎn)線的設(shè)計中，氣動電磁閥是控制氣缸的樞紐部件，在進行氣動電磁閥的選型時，需要根據(jù)選用的氣缸的種類進行電磁閥的選擇。系統(tǒng)中大部分選用了的單作用氣缸（機械臂也為單作用氣缸），統(tǒng)一采用型號為4V110-06-DC24-2.5W的氣動電磁閥。它是一個二位五通單電控電磁閥，可以良好的配合該系統(tǒng)使用的氣缸的工作。此外，在搬運單元中，用于控制機械手旋轉(zhuǎn)的雙作用擺缸，采用型號為4V120-06-DC24-2.5W的氣動電磁閥。
3.機械傳動的設(shè)計
由于每一種機械傳送方式都有各自的特點，需要根據(jù)不同的要求選擇不同的機械傳動方式，在加工轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)過程中，使用了渦輪蝸桿對旋轉(zhuǎn)位置進行精確定位，在分類存儲單元機械手的伸縮、提升使用了滾珠絲杠進行平穩(wěn)放置工件，搬運單元使用了帶傳送進行工件的水平傳送。
四、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計
在微生產(chǎn)線系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)中多單元協(xié)同工作，要求PLC之間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊，多傳感器、氣動元件動作，要求具有數(shù)字量、模擬量擴展功能；能夠控制步進、變頻、伺服電動機的工作，要求PLC具有較強的運動控制的功能；根據(jù)國內(nèi)的電壓等級為220V/380V，要求電源可以在該范圍工作；由于系統(tǒng)需要拆裝和移動，要求PLC具有較強的抗震能力。參考市售PLC產(chǎn)品的價格，最終選定西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC。
五、人機界面的設(shè)計
人機界面又叫HMI，是用戶對自動化控制系統(tǒng)的一種檢測、控制手段。本條微生產(chǎn)線采用了MT4404T系列的觸摸屏，進行系統(tǒng)的操作和基本狀態(tài)的監(jiān)控。該觸摸屏具有方便的接口、簡捷的開發(fā)系統(tǒng)、良好的用戶體驗等特性，適合用戶的基本需求。
六、設(shè)計方案的預(yù)期和不足
本文的設(shè)計方案實現(xiàn)了以S7-200PLC作為控制器的自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)，研究成果可以投入到市場，其設(shè)計方法、生產(chǎn)任務(wù)具有一定的借鑒意義。此外，由于光機電一體化微生產(chǎn)線是一個相對比較復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計方案中難免會出現(xiàn)不足，比如基本單元過少，控制系統(tǒng)是否可靠等問題，本方案還需要進一步改進。
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