机电一体化系统的设计流程

2014-03-21 15:32 作者:admin 来源:未知 浏览: 字号:

摘要:5 机电一体化系统的设计流程 机电一体化系统的设计流程如图25.1一3所示, 具体说明如下。 (1)根据目的功能确定产品的规格和性能指标 系统的目的功能,不外乎是用来改变物质的形 状、状态、位置尺寸或特性,也就是必须实现一定的 运动,并提供必要的动力。基

5 机电一体化系统的设计流程
    机电一体化系统的设计流程如图25.1一3所示,
具体说明如下。
    (1)根据目的功能确定产品的规格和性能指标
    系统的目的功能,不外乎是用来改变物质的形
状、状态、位置尺寸或特性,也就是必须实现一定的
运动,并提供必要的动力。基本性能指标主要指实现
运动的自由度数、轨迹、行程、精度、速度、动力、
稳定性和自动化程度。用来评价机电一体化系统质量
的基本指标主要包括以下参数:
    运动参数—用来表征机器工作运动的轨迹、行
程、方向和起、止点位置正确性的指标。
    动力参数—用来表征机器输出动力大小的指
标,如力、力矩和功率等。
    品质指标—用来表征运动参数和动力参数品质
的指标,例如运动轨迹和行程的精度、运动行程和方
向的可变性,运动速度的高低与稳定性、力和力矩的
可调性或值定性等。
    同时,在满足基本性能指标的前提下,还需考虑
如下一些指标。
    1)工艺性指标对产品结构提出的方便制造和
维修的要求,要做到容易制造和便于维修。
机电一体化系统的设计流程图
    2)人机工程学指标考虑人和机器的关系,针
对人类在生产和生活中所表现出来的卫生、体形、生
理和心理学等对产品提出的综合性要求。例如操作方
便、噪声小等。
    3)美学指标对产品的外部性质,如仪容、风
格、匀称、和谐、色泽,以及与外部环境的协调等方
面提出的要求。
    4)标准化指标即组成产品的元件、部件的标
准化程度。
 
    (2)系统功能部件、功能要素的划分
    机电一体化系统必须具备适当的结构才能满足所
需性能。要形成具体结构.并以各构成要素及要素之
间的接口为基础来划分功能部件或功能子系统。复杂
机器的运动常由若干直线或回转运动组合而成,在控
制上形成若干自由度。因此也可以按运动的自由度划
分成若干功能子系统,再按子系统划分功能部件。这
种功能部件可能包括若干组成要素。各功能部件的规
格要求,可根据整机的性能指标确定。功能要素或功
能子系统的选用或设计是指特定机器的执行机构和机
体通常必须自行设计,而执行元件、检测传感元件和
控制器等功能要素既可自行设计也可选购市售的通用
产品。
 
    (3)接口的设计
    接口问题是各构成要索间的匹配问题。执行元件
与运动机构之间、检侧传感元件与运动机构之间通常
是机械接口。机械接口有两种形式,一种是执行元件
与运动机构之间的联轴器和传动轴,以及直接将检测
传感元件与执行元件或运动机构连接在一起的联轴器
(如波纹管、十字接头等)、螺钉、铆钉等,直接连
接时不存在任何运动和运动变换。另一种是机械传动
机构,如减速器、丝杠螺母等,控制器与执行元件之
间的驱动接口、控制器与检测传感元件之间转换接
口,微电子传输、转换电路。因此,接口设计问题也
就是机械技术和微电子技术的具体应用问题。

    (4)整体评价
    对机电一体化系统的综合评价主要是对其实现目
的功能的性能、结构进行评价。机电一体化的目的是
提高产品的附加价值,而附加价值的高低必须以衡量
产品性能和结构质量的各种定量指标为依据。不同的
评价指标可选用不同的评价方法。具体设计时,常采
用不同的设计方案来实现产品的目的功能、规格要求
和性能指标。因此,必须对这些方案进行综合评价,
从中找出最佳方案。关于评价和优化的具体方法,可
参考现代设计方法中的有关具体内容。
    (5)可靠性复查
    机电一体化系统既可能产生电子故障、软件故
障,又可能产生机械故障,而且容易受到电噪声的干
扰,因此,可靠性间题显得格外突出,也是用户最关
心的间题之一。在产品设计中,除采用可靠性设计方
法外,还必须采取必要的可靠性措施,在产品设计初
步完成之后,还需要进行可靠性复查和分析,以便发
现问题及时改进。
    (6)试制与调试
    样机试制是检验产品设计的制造可行性的重要阶
段,并通过样机调试来验证各项性能指标是否符合设
计要求。这个阶段也是最终发现设计中的问题以便及
时修改和完善产品设计的必要阶段。
 

(责任编辑:laugh521521)
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