導語：機電一體化機械系統(tǒng)設計論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)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(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)和光學技術等系統(tǒng)，是通過計算機技術的協(xié)調和控制，并由傳動機構、執(zhí)行機構和電動機控制等多個電子系統(tǒng)完成相應的機械運動，以此達到系統(tǒng)功能及任務完成的目標。本文通過相關的工作經(jīng)驗和資料研究，對機電一體化機械系統(tǒng)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(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，由計算機系統(tǒng)進行協(xié)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(lián)系、相互配合和相互協(xié)調，組成完整的系統(tǒng)結構?；谠撓到y(tǒng)結構的程序性和任務性，在機電一體化機械系統(tǒng)的設計與研究上應該站在“系統(tǒng)”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(tǒng)的設計要求

1．1保證較高的精確性

機電相關產(chǎn)品的精確程度直接關系著系統(tǒng)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(yōu)質產(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反應性能要強

機電系統(tǒng)具有良好的反應性能，即在系統(tǒng)接受某一指令后，能夠較短時間內(nèi)對該指令進行任務的執(zhí)行，從而保證系統(tǒng)能夠更加精確地完成任務。另外根據(jù)系統(tǒng)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(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計中，為了保證更好的系統(tǒng)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(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)的構成

機電一體化機械系統(tǒng)通常是由傳動機構、導向機構和執(zhí)行機構三部分構成。

2．1傳動機構

機電一體化機械系統(tǒng)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(tǒng)中的重要組成部分，因此，在機電一體化機械系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(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運動。

2．3執(zhí)行機構

執(zhí)行機構，是指在機電一體化機械系統(tǒng)中直接完成任務指令的操作裝置和部分，一般情況下，執(zhí)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(jù)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(jīng)濟快速發(fā)展的社會，計算機的應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)行機構和傳動機構得到進一步的簡化。

3機電一體化機械系統(tǒng)的設計思想

3．1動態(tài)設計思想

在機電一體化機械系統(tǒng)的設計中，通過靜態(tài)設計的有效協(xié)助，為了更好的研究整個機械系統(tǒng)結構的頻率特點和性質，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反應，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)設計思想

靜態(tài)設計是指按照機電一體化各個機械系統(tǒng)的功能要求，通過相關的研究和經(jīng)驗初步、大體上制定出機械系統(tǒng)設計的步驟及方案。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。基本方案設計完成后，應以技術手段為基礎，設計出系統(tǒng)中各部件的運動關系、參數(shù)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(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)設計和分析。另外，機械系統(tǒng)的動態(tài)設計應該以系統(tǒng)靜態(tài)的數(shù)字模型為基礎，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，并通過調整相應的頻率，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構裝置簡單化，轉為等效的數(shù)學函數(shù)關系，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，使它們直接轉化到某個元件上，從而把多變、復雜的多軸傳動變?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，以單軸為基礎的輸入量和輸出量的關系，就能夠建立相關的數(shù)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(shù)的影響

機電一體化機械系統(tǒng)設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)設計中的研究問題，也是動態(tài)設計對伺服機構的要求，這就應該通過對有關參數(shù)的調整，優(yōu)化整體系統(tǒng)的性能。

5結語

通過以上論述，從機電一體化機械系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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

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