摘要:5 機電一體化系統的設計流程 機電一體化系統的設計流程如圖25.1一3所示， 具體說明如下。 (1)根據目的功能確定產品的規格和性能指標 系統的目的功能，不外乎是用來改變物質的形 狀、狀態、位置尺寸或特性，也就是必須實現一定的 運動，并提供必要的動力�；�
5 機電一體化系統的設計流程
機電一體化系統的設計流程如圖25.1一3所示，
具體說明如下。
(1)根據目的功能確定產品的規格和性能指標
系統的目的功能，不外乎是用來改變物質的形
狀、狀態、位置尺寸或特性，也就是必須實現一定的
運動，并提供必要的動力�；拘阅苤笜酥饕笇崿F
運動的自由度數、軌跡、行程、精度、速度、動力、
穩定性和自動化程度。用來評價機電一體化系統質量
的基本指標主要包括以下參數:
運動參數—用來表征機器工作運動的軌跡、行
程、方向和起、止點位置正確性的指標。
動力參數—用來表征機器輸出動力大小的指
標，如力、力矩和功率等。
品質指標—用來表征運動參數和動力參數品質
的指標，例如運動軌跡和行程的精度、運動行程和方
向的可變性，運動速度的高低與穩定性、力和力矩的
可調性或值定性等。
同時，在滿足基本性能指標的前提下，還需考慮
如下一些指標。
1)工藝性指標對產品結構提出的方便制造和
維修的要求，要做到容易制造和便于維修。
2)人機工程學指標考慮人和機器的關系，針
對人類在生產和生活中所表現出來的衛生、體形、生
理和心理學等對產品提出的綜合性要求。例如操作方
便、噪聲小等。
3)美學指標對產品的外部性質，如儀容、風
格、勻稱、和諧、色澤，以及與外部環境的協調等方
面提出的要求。
4)標準化指標即組成產品的元件、部件的標
準化程度。
(2)系統功能部件、功能要素的劃分
機電一體化系統必須具備適當的結構才能滿足所
需性能。要形成具體結構.并以各構成要素及要素之
間的接口為基礎來劃分功能部件或功能子系統。復雜
機器的運動常由若干直線或回轉運動組合而成，在控
制上形成若干自由度。因此也可以按運動的自由度劃
分成若干功能子系統，再按子系統劃分功能部件。這
種功能部件可能包括若干組成要素。各功能部件的規
格要求，可根據整機的性能指標確定。功能要素或功
能子系統的選用或設計是指特定機器的執行機構和機
體通常必須自行設計，而執行元件、檢測傳感元件和
控制器等功能要素既可自行設計也可選購市售的通用
產品。
(3)接口的設計
接口問題是各構成要索間的匹配問題。執行元件
與運動機構之間、檢側傳感元件與運動機構之間通常
是機械接口。機械接口有兩種形式，一種是執行元件
與運動機構之間的聯軸器和傳動軸，以及直接將檢測
傳感元件與執行元件或運動機構連接在一起的聯軸器
(如波紋管、十字接頭等)、螺釘、鉚釘等，直接連
接時不存在任何運動和運動變換。另一種是機械傳動
機構，如減速器、絲杠螺母等，控制器與執行元件之
間的驅動接口、控制器與檢測傳感元件之間轉換接
口，微電子傳輸、轉換電路。因此，接口設計問題也
就是機械技術和微電子技術的具體應用問題。
(4)整體評價
對機電一體化系統的綜合評價主要是對其實現目
的功能的性能、結構進行評價。機電一體化的目的是
提高產品的附加價值，而附加價值的高低必須以衡量
產品性能和結構質量的各種定量指標為依據。不同的
評價指標可選用不同的評價方法。具體設計時，常采
用不同的設計方案來實現產品的目的功能、規格要求
和性能指標。因此，必須對這些方案進行綜合評價，
從中找出最佳方案。關于評價和優化的具體方法，可
參考現代設計方法中的有關具體內容。
(5)可靠性復查
機電一體化系統既可能產生電子故障、軟件故
障，又可能產生機械故障，而且容易受到電噪聲的干
擾，因此，可靠性間題顯得格外突出，也是用戶最關
心的間題之一。在產品設計中，除采用可靠性設計方
法外，還必須采取必要的可靠性措施，在產品設計初
步完成之后，還需要進行可靠性復查和分析，以便發
現問題及時改進。
(6)試制與調試
樣機試制是檢驗產品設計的制造可行性的重要階
段，并通過樣機調試來驗證各項性能指標是否符合設
計要求。這個階段也是最終發現設計中的問題以便及
時修改和完善產品設計的必要階段。
(責任編輯：laugh521521)
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