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機電一體化產(chǎn)品概念設計理論現(xiàn)狀與發(fā)展展望
機電一體化產(chǎn)品概念設計理論現(xiàn)狀與發(fā)展展望，是小編專門為各位機電一體化專業(yè)的同學準備的論文，希望對大家有幫助!
摘 要：機電一體化作為一門獨立的學科，是機械裝置結合電子化設計，運用軟件程序控制機械設備，使機械結構、機械動力等等控制功能實現(xiàn)整合。在機電一體化的創(chuàng)新設計理論中，產(chǎn)品概念設計理論研究是不同忽視的。本論文針對機電一體化產(chǎn)品概念設計理論研究現(xiàn)狀以及發(fā)展展望進行探討。
關鍵詞：機電一體化 概念設計 理論研究
機電一體化技術是以其產(chǎn)品為載體而體現(xiàn)出來，是機電一體化技術發(fā)展至今的技術水平體現(xiàn)。機電一體化產(chǎn)品設計人員，要使產(chǎn)品設計符合機電一體化技術要求，并富于時代感，就要對于產(chǎn)品設計技術以掌握，并具備多種技術融合的技術能力。面對機電一體化產(chǎn)品的技術先進性和復雜性，就要將符合當代機電一體化技術發(fā)展的產(chǎn)品設計理論建立起來。
一、機電一體化產(chǎn)品概念設計理論構建的意義
在機電一體化產(chǎn)品設計中，概念設計對于產(chǎn)品質量起到至關重要的作用。作為產(chǎn)品設計中的重要階段，對于產(chǎn)品質量的決定程度可以達到70%以上。要獲得性能優(yōu)異的機電一體化產(chǎn)品，就要將機電一體化產(chǎn)品概念確定下來，制定出相應的設計方案和設計技術方法。概念設計理論首先是基于概念設計思想而建立起來的，在其基礎上還先后出現(xiàn)了多種階段性設計理論，如TRIZ設計、公理化設計QFD設計理論等等，對于機電一體化技術發(fā)展進程中所獲得的創(chuàng)新設計成果發(fā)揮了重要的推動作用。
在機械工程研究領域中，這些理論被運用于其中，進行組合設計而形成了技術綜合性較強的設計產(chǎn)品，由此而促進了機電一體化系統(tǒng)的多種學科交叉。系統(tǒng)的繼承性決定了其設計的復雜性，多門科學技術的融合，使得原有的單一化設計理論不再適應目前的科技發(fā)展需求。那么，在機電一體化產(chǎn)品概念設計理論研究中，就要從機電一體化系統(tǒng)自身的性能出發(fā)，結合設計目標而建立起完整的概念設計理論，以對創(chuàng)新設計的機電一體化產(chǎn)品以指導。與此同時，還要在機電一體化產(chǎn)品設計概念理論建立起來之后，結合相關學科，以使理論研究逐漸擴展。
二、機電一體化產(chǎn)品概念設計理論研究現(xiàn)狀
按照現(xiàn)代機構角度對機電一體化系統(tǒng)進行分類，可以劃分為三個子系統(tǒng)，即廣義執(zhí)行機構、信息處理及控制系統(tǒng)和傳感檢測系統(tǒng)。將三個子系統(tǒng)相銜接，建立起框架體系，不僅有效實現(xiàn)機電一體化運動功能，而且還促進了產(chǎn)品創(chuàng)新設計。在機電一體化產(chǎn)品設計系統(tǒng)中，廣義執(zhí)行機構子系統(tǒng)是核心部分，其概念設計理論研究關乎到機構運動的總功能。特別是在基本工藝動作設計過程中，要基于廣義執(zhí)行機構的概念設計理論對基本的工藝動作進行構思，以使其具有動作的獨立執(zhí)行能力。當執(zhí)行動作的創(chuàng)新技術確定下來之后，就可以結合機構系統(tǒng)建立框架模型，以使系統(tǒng)設計更具有可操作性，而且采用這種方式更能夠結合計算機輔助進行產(chǎn)概念設計。
對于機電一體化產(chǎn)品的框架模型而言，仿真問題是最為重要的。作為設計結構復雜的動態(tài)系統(tǒng)，機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)動態(tài)性能的同時，更要注重系統(tǒng)仿真性嫩的驗證。那么，在機電一體化產(chǎn)品概念設計階段，就要確立功能實現(xiàn)的約束條件，將各種相關的仿真軟件技術納入到框架模型當中，運用各種通用建模技術，使用仿真軟件將諸如原理圖、鍵合圖、信號流圖以及方框圖等等參數(shù)化。運用Simulink仿真軟件將系統(tǒng)仿真平臺建立起來，以為機電一體化產(chǎn)品概念設計的實現(xiàn)奠定基礎。
三、機電一體化產(chǎn)品概念設計理論的發(fā)展展望
對于機電一體化產(chǎn)品設計人員而言，產(chǎn)品概念設計理論具有重要的指導作用。國外研究機電一體化產(chǎn)品概念設計理論所獲得的成果，是建立在研究電子控制理論的基礎上的。國內(nèi)的研究學者則著重于機電一體化產(chǎn)品的運動結構研究。機電一體化系統(tǒng)是基于多種學科而建立起來的，這就需要產(chǎn)品設計者對于產(chǎn)品從多種學科角度進行研究，并趨向于產(chǎn)品概念理論的使用操作性。雖然國內(nèi)外對于機電一體化產(chǎn)品設計理論的研究方向有所不同，但研究目標是相同的，且對于新技術、新產(chǎn)品的開發(fā)具有重要的指導意義。
關于機電一體化產(chǎn)品概念設計理論，從研究趨勢上來看，還要面臨諸多問題有待解決。比如，在進行機電一體化產(chǎn)品概念設計理論時，還要將推理方法建立起來;對于機電一體化產(chǎn)品的運動機構進行分類，為了對驅動元件以及傳動機構等等進行選擇，還要將驅動元件庫以及機構執(zhí)行庫建立起來;對于傳感器的選擇，有賴于測物理量的參數(shù)定量化，以確定傳感器類型。此外，還要將信息處理、控制方法庫建立起來，以提高系統(tǒng)軟件和硬件的可控性。機電一體化產(chǎn)品在不同的設計階段，都會產(chǎn)生不同的概念設計理論，將產(chǎn)品概念設計評價體系建立起來，以利于產(chǎn)品不同階段設計有效銜接。
總結
綜上所述，對于機電一體化產(chǎn)品設計人員而言，概念理論設計所發(fā)揮的指導作用是不容忽視的。中國目前對于機電一體化產(chǎn)品設計的研究主要是基于運動功能為主產(chǎn)品結構設計。作為多種學科集合的機電一體化技術，其復雜性決定了機電一體化產(chǎn)品概念設計理論的重要性。
參考文獻
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