机电一体化在制造中的设计与应用探讨

摘要：本文提出机电产品设计的主要方法，包括优化设计、模块设计、模糊设计等，力求通过并行设计应用、优化动力设计、完善传感器设计等方式，在机电一体化技术的支持下，使机械设计与制造的质量和效率得到极大提升。

关键词：机械设计制造;机电一体化;应用方法

引言：在国家经济发展中，工业占据重要位置，机电一体化作为现代工业发展的关键技术，是多项新兴技术的融合体现，如传动技术、信息技术、微电子、编程技术等等，实现大规模电路与系统功能集成，对传统工业的促进与发展起到大力推动作用，同时也使机械设计、制造效率得到显著提升。

1机电产品设计的主要方法

1.1优化设计

此种方法是以数学规划与计算机程序为基础，在最优化原理的指导下进行自动或者半自动设计，从而选出现有工程条件下的最佳设计方案。以航空机电产品设计为例，优化设计的应用可使产品性能更加优良、产品质量减轻、体积缩小、节约更多成本。例如，对某型电动活门进行优化设计时，在符合性能参数、制造工艺的前提下，寻找最佳结构参数，使產品泄漏量最低，重量最轻，加工效率最高。

1.2模块设计

此种方法是采用一组特定模块，在特定范围内形成多种功能不同产品的设计方法，有助于缩短设计周期、加速更新换代，便于后期维修。例如，在某无人机油门电动机构组件设计时，以基型产品为基础，将油门电动机构组件分为电机、减速器、控制盒四个组件级模块，组件级下方又可分为部件级模块，如控制盒按照设控制版、机箱、插件与分离元器件四个部件级模块，由此可减少大量专用件的应用，有效减少集成工作中出现的失误，提高设计成功率，同时可大大提高生产效率。

1.3模糊设计

此种方法是将模糊理论应用到设计领域，根据模糊性实际经验对设计参数进行确定。例如，在发电机设计时，应对元件失效模糊性进行分析，构建失效模糊函数，借助模糊设计的方式，不但使设计要求得到满足，还可减少材料的利用，使设计成本限度降低。通常情况下，此种设计方法与其他方法结合使用，使不确定因素得以排除，设计效果更加完善、理想。

2机械设计在机电一体化中的应用

2.1并行设计应用

在机电产品设计时，并行设计是在产品设计之初便对整个设计周期的元素进行综合考虑，使产品设计、工艺设计、采购、加工制造等多个环节同步进行，实现集成开发，以此提高设计产品的性能与市场竞争力。当前，许多航空设备安装了故障监测装置，但许多装置是后来设计安装的，与原设备之间难免存在不协调问题，且功能方面也无法充分满足需求。对此，可采用并行设计法，将故障监测装置当作产品设计的一部分，在设计阶段便考虑到故障监测问题，则会使设备功能更加丰富，协调性也得到显著提升。在系统内部设置与设备相关的本体构造，对各项参数进行设置，设备在运行过程中，可将各个元件的当前情况传递给信息系统，监控系统则负责监督和控制，并与设定参数相对比，如若出现较大差异，将及时发出警报，避免故障蔓延。在机械设计制造中，机电一体化技术的应用使工作效率显著提升，设备故障概率得以降低，使用性能得到进一步增强。

2.2优化动力设计

在动力优化设计中，以数学规划与计算机程序为基础，在最优化原理的指导下进行自动或者半自动设计，从而选出现有工程条件下的最佳设计方案。在设备动力设计方面，机电一体化技术得到了广泛应用，可减少能源投入，使生产效率极大提升。在传统的设备生产中，需要较多的能源消耗，生产效率却始终难以显著增强，在很大程度上制约了企业发展。对此，应加强对设备设计与制造时能耗的控制，将机电一体化技术应用后，可使上述问题得到有效的缓解和解决，设备的动力水平也随之提升。例如，液压器作为主要的工业设备之一，在以往的运行中需要诸多能源支持，利用率不高，低于1/3，但在机械制造领域中，机电一体化技术应用后，将电子调速装置安装在液压器内部，可使设备根据现实需求自动调节压力、转速等参数，以此降低能源消耗，提高能源利用率。

2.3完善传感器设计

在机电产品设计中，传感器作为信息传输的重要内容，拥有较高的地位。对于不同的机械设计来说，采用的传感器型号也不尽相同，集中体现在数据传输质量与速度要求方面。在以往的工业生产中，因传感器技术水平不高，在设备检测时与数据传输与反馈的要求不符，在很大程度上影响了机械运行稳定性，甚至造成较大的结果误差。在机电一体化技术引入后，将模糊理论应用到设计领域，根据模糊性实际经验对设计参数进行确定，构建模糊函数，借助模糊设计的方式，使传感器得到优化设计，传输数据的质量也得到全面提升。值得注意的是，在实际应用中计算机技术可实现数据的实时监控，将各项参数代入软件公式中，为设计技术水平提高提供数据支持，同时也使得各项部件精度更高，提高设备运作效率，延长设备使用寿命，创造出良好的工业生产环境。

结束语：综上所述，在机电一体化技术的成熟与发展下，使传统工业中的技术缺陷得以弥补，促进机械制造领域生产水平的提升，通过并行设计应用、优化动力设计、完善传感器设计等方式，提高机电产品的设计水平，生产出更多性能丰富、技术先进的机械设备，为工业现代化发展提供技术支持。

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肖高忠，（1969.01.10）性别：男。籍贯：湖南祁阳县。学历：本科。现有职称：高级工程师。研究方向：航空机载机电类（电动活门，电动机构）产品研发，运用。