机电一体化产品设计研究与发展展望

机电一体化产品设计研究与发展展望摘要：随着社会经济的飞速发展，国家在各个领域当中也都有了进一步发展而在机电行业当中一体化产品设计占据了这一行业很重要的地位。从目前行业的状况来看，国内外的机电一体化还是存在着很大的问题。而从电子技术等角度去看，在国外，已经有一部分的研究学者建立出来了产品设计的平台。与此同时，国内的一部分学者基于现代的机制作为一个出发点，对机电一体化产品做出了进一步的研究，并且在研究的过程中，提出了一些关于机电产品设计的发展。关键词:机电;产品设计;发展一、引言机电一体化产品是一些机械电子的载体和本体，能够根据机械电子化的产品来进一步反映出机械电子一体化发展的水平。随着互联网+和科技智能化技术的不断提升和发展，机电产品正朝着智能化、集成化、数字化以及系统化的方向发展，为现代机电产品的高效设计提出了挑战，其核心就是机电一体化，身为电子企业单位的设计人员需要有丰富的理论知识以及专业的机电技术，并且还需要自身不断地去进行学习，在自己原有的基础上不断提高自己的技术水平，将最新的机电技术，充分地呈现在人们的面前，机电系统的跨学科、多技术、集成融合和复杂性的特点对产品设计师提出了更高的技术要求，而和传统的机电设计问题相比较而言，产品设计中所遇到的问题则更为复杂。但是，机电一体化进程中反映的问题也带给了我们一定的启发。二、建立一体化产品设计的意义对于一体化产品设计来说主要的意义就是实现机械设计的规范化，而这种意义也给大多数的求学者带来了很大的影响。并且，企业的设计人员已经逐渐地认识到设计理论在设计过程当中的重要性。因此，不断的优化设计理念是目前设计人员所需要做的最主要工作,从系统角度和运筹学角度完成产品局部设计链接的设计理论和方法。鉴于机电产品设计中的复杂因素，分别使用这些设计理论可以为机电产品的原始创新提供帮助，但也很容易达到设计极限。概念设计是产品设计的重要组成部分,占产品设计质量的60%至70%。因此,为了建立机电产品的设计理论,必须首先建立概念设计的理论方法。在此基础上,使用优秀的概念设计方案有利于获得性能优异的机电产品。因此，建立机电产品概念设计的理论体系是非常必要的。这对于促进工程领域的创新设计具有重要意义,其结果也受到了广泛的关注。由于当前的机械产品概念设计理论不能很好地应用于机械产品的概念设计中，有必要建立一套系统,完整的概念设计理论和方法来指导机械产品的创新设计。三、机械电子系统组成原理对于机电集成系统,目前尚无统一定义。鉴于机电一体化系统的跨学科性质及其自身的复杂性,不同学科的学者从不同的研究角度对其进行了定义。而这些划分主要是基于电角度或控制角度,没有突出机械的主要部分,也不能很好地解决机电一体化系统概念设计的歧义,复杂性和多面性。有利于产品的系统设计,尤其是概念设计。根据概念设计的需要,从完成技术动作过程的整体功能要求出发,将机电一体化系统分为三个子系统,即通用执行器子系统,传感与检测子系统以及信息处理与控制子系统。机械运动和动作,信息检测,信息处理和控制分别由这三个子系统完成。这样的划分有利于根据其功能分解机电一体化系统,并找到它们各自的功能载体,并通过集成和优化来获得机电一体化系统的一些概念设计方案。三点系统的广义执行器子系统突出了机电一体化系统的机械主观性,并反映了该机构的可控制性特征。该概念的提出有利于设计人员使用系统设计的原理和方法来进行机电产品的创新设计。目前,国内对传感检测与控制子系统的研究很多,理论上还比较成熟。然而,对直接实现过程动作功能的通用执行器子系统的研究还不够深入,目前还处于快速发展阶段。四、机电产品概念设计的含义概念设计是实现产品创新的重要组成部分。产品概念设计理论和方法的研究受到国内外学者的高度评价,并已成为近年来学术研究的热点。概念设计是产品设计中最重要,最复杂和最具创造力的阶段。这是从头开始,从上到下,从模糊到清晰,从抽象到具体的过渡。程序。近年来,随着计算机图形学,虚拟现实,敏捷设计,多媒体技术的发展以及CAD/CAM应用的不断深入,产品概念设计的研究取得了新的进展。在此基础上,根据机电产品及其广义执行机构的特点,将产品设计过程分为四个阶段：产品计划,概念设计,详细设计和改进设计,并对概念设计进行更全面的定义。概念设计基于产品生命周期中不同阶段的需求,产品功能的创建,功能的分解,功能和子功能的结构设计;满足功能要求的工作原理的解决方案原理载体方案的概念和系统设计,可分为功能设计,原理设计,方案设计和初步结构设计四个阶段,其中功能设计为：根据设计的市场观念和产品的机械性能等方面进行概念设计的前期工作。根据设计思想和设计理念对产品的总体结构进行规划。同时，一些比较有创意的思想通常会在这个阶段出现。这个阶段要求设计师更多地发挥他们的创新思维。原理设计是概念设计的难点,也是最好的反映机电产品跨学科特性的阶段,即如何选择不同学科的工作原理方案,以更好地满足产品的功能要求。为了解决这个问题,有必要了解各个相关学科的专家,并依靠各种知识库的建立和应用；方案设计的后期工作是方案设计,方案设计决定了机电产品的方案与以前的工作相比,更多的土地属于“逻辑思维”。由于计算机技术,人工智能技术和相关软件的发展,以及现代机制本身的发展,使该方案的设计计算机化成为可能。五、对机电一体化产品设计的研究现状目前,国内许多研究单位已经对机械产品的概念设计和计算机辅助创新设计进行了研究,但基本上还没有对机电产品的概念设计进行深入研究。上海交通大学自1996年成立以来,对机电产品概念设计的理论和方法进行了深入研究,并取得了初步的研究成果。从现代力学的角度来看,机电一体化系统分为执行器子系统,传感器与检测子系统,信息处理与控制子系统多个层次,从而构成了机电一体化系统，该框架系统的系统概念设计有利于机电一体化产品的创新设计。针对主要实现运动功能的一大类机电一体化产品,提出了基本技术动作过程的整体功能概念。从基本的技术动作过程中,实现了动作分解,并获得了独立的执行动作。每个执行动作机制及其组织系统的框架模型相结合。随着计算机技术、人工智能、互联网（5G技术）、大数据的迅速发展，使得机电产品的功能更加智能化,机电产品的功能和品质发生了质的飞跃，导致了智能机械(如机器人、智能仪表)的出现。此外，由于微电子技术和纳米技术的发展,加速了机电一体化技术发展的进程,逐步实现机电产品的小型化、轻量化随着全球逐渐加大对环境保护的重视，将环境性能作为产品的设计目标和出发点,力求使产品对环境的影响为最小。我国在机电产品的绿色设计方面的研究尚处于起步阶段,目前的产品绿色设计只停留在简单的材料回收上,往往忽视了对产品零部件深层次的重复利用。六、总结以上就是针对机电一体化产品设计理论和发展趋势等相关内容的探析。简而言之,机电产品概念设计的理论和方法的研究目前处于高速发展时期，为了使理论变得完美,成熟,最终实用,需要进行大量的理论研究和技术创新。参考文献:胡之彬•机电一体化的创新与发展展望[J].建筑工程技术与设计,018,000(006):360