广州墨晟建筑设计有限公司
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机电一体化系统的设计

一、机电一体化系统开发的设计思想


机电一体化的优势,在于它吸收了各相关学科之长并加以综合运用而取得整体优化效果,因此在机电一体化系统开发的过程中,要特别强调技术融合,学科交叉的作用。机电一体化系统开发是一项多级别、多单元组成的系统工程。把系统的各单元有机的结合成系统后,各单元的功能不仅相互叠加,而且相互辅助、相互促进、相互提高,使整体的功能大于各单元功能的简单的和,即“整体大于部分的和”。当然,如果设计不当,由于各单元的差异性,在组成系统后会导致单元间的矛盾和摩擦,出现内耗,内耗过大,则可能出现整体小于部分之和的情况,从而失去了一体化的优势。因此,在开发的过程中,一方面要求设计机械系统时,应选择与控制系统的电气参数相匹配的机械系统参数;同时也要求设计控制系统时,应根据机械系统的固有结构参数来选择和确定电气参数。综合应用机械技术和微电子技术,使二者密切结合、相互协调、相互补充,充分体现机电一体化的优越性。


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二、机电一体化系统设计方法


拟定机电一体化系统设计方案的方法有取代法、整体设计法和组合法。


1、取代法

这种方法是用电气控制取代原传统中机械控制机构。这种方法是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法。如用电气调速控制系统取代机械式变速机构,用可编程序控制器或微型计算机来取代机械凸轮控制机构、插销板、步进开关、继电器等,以弥补机械技术的不足,这种方法不但能大大简化机械结构,而且还可以提高系统的性能和质量。这种方法的缺点是跳不出原系统的框架,不利于开拓思路,尤其在开发全新的产品时更具有局限性。


2、整体设计法

这种方法主要用于全新产品和系统的开发。在设计时完全从系统的整体目标考虑各子系统的设计,所以接口简单,甚至可能互融一体。例如,某些激光打印机的激光扫描镜,其转轴就是电动机的转子轴,这是执行元件与运动机构结合的一个例子。在大规模集成电路和微机不断普及的今天,随着精密机械技术的发展,完全能够设计出将执行元件、运动机构、检测传感器、控制与机体等要素有机地融为一体的机电一体化新产品。


3、组合法

这种方法就是选用各种标准模块,像积木那样组合成各种机电一体化系统。例如,设计数控机床时可以从系统整体的角度选择工业系列产品,诸如数控单元、伺服驱动单元、位置传感检测单元、主轴调速单元以及各种机械标准件或单元等,然后进行接口设计,将各单元有机的结合起来融为一体。在开发机电一体化系统时,利用此方法可以缩短设计与研制周期、节约工装设备费用,有利于生产管理、使用和维修。


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