機電一體化產(chǎn)品概念設計理論現狀與發(fā)展展望
機電一體化產(chǎn)品概念設計理論現狀與發(fā)展展望，是小編專(zhuān)門(mén)為各位機電一體化專(zhuān)業(yè)的同學(xué)準備的論文，希望對大家有幫助!
摘 要：機電一體化作為一門(mén)獨立的學(xué)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(dòng)力等等控制功能實(shí)現整合。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狀以及發(fā)展展望進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：機電一體化 概念設計 理論研究
機電一體化技術(shù)是以其產(chǎn)品為載體而體現出來(lái)，是機電一體化技術(shù)發(fā)展至今的技術(shù)水平體現。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(shù)要求，并富于時(shí)代感，就要對于產(chǎn)品設計技術(shù)以掌握，并具備多種技術(shù)融合的技術(shù)能力。面對機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性和復雜性，就要將符合當代機電一體化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)品設計理論建立起來(lái)。
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(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。作為產(chǎn)品設計中的重要階段，對于產(chǎn)品質(zhì)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(lái)，制定出相應的設計方案和設計技術(shù)方法。概念設計理論首先是基于概念設計思想而建立起來(lái)的，在其基礎上還先后出現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(shù)發(fā)展進(jìn)程中所獲得的創(chuàng )新設計成果發(fā)揮了重要的推動(dòng)作用。
在機械工程研究領(lǐng)域中，這些理論被運用于其中，進(jìn)行組合設計而形成了技術(shù)綜合性較強的設計產(chǎn)品，由此而促進(jìn)了機電一體化系統的多種學(xué)科交叉。系統的繼承性決定了其設計的復雜性，多門(mén)科學(xué)技術(shù)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(shí)，還要在機電一體化產(chǎn)品設計概念理論建立起來(lái)之后，結合相關(guān)學(xué)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狀
按照現代機構角度對機電一體化系統進(jìn)行分類(lèi)，可以劃分為三個(gè)子系統，即廣義執行機構、信息處理及控制系統和傳感檢測系統。將三個(gè)子系統相銜接，建立起框架體系，不僅有效實(shí)現機電一體化運動(dòng)功能，而且還促進(jìn)了產(chǎn)品創(chuàng )新設計。在機電一體化產(chǎn)品設計系統中，廣義執行機構子系統是核心部分，其概念設計理論研究關(guān)乎到機構運動(dòng)的總功能。特別是在基本工藝動(dòng)作設計過(guò)程中，要基于廣義執行機構的概念設計理論對基本的工藝動(dòng)作進(jìn)行構思，以使其具有動(dòng)作的獨立執行能力。當執行動(dòng)作的創(chuàng )新技術(shù)確定下來(lái)之后，就可以結合機構系統建立框架模型，以使系統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(jìn)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(wèn)題是最為重要的。作為設計結構復雜的動(dòng)態(tài)系統，機電一體化產(chǎn)品實(shí)現動(dòng)態(tài)性能的同時(shí)，更要注重系統仿真性嫩的驗證。那么，在機電一體化產(chǎn)品概念設計階段，就要確立功能實(shí)現的約束條件，將各種相關(guān)的仿真軟件技術(shù)納入到框架模型當中，運用各種通用建模技術(shù)，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化。運用Simulink仿真軟件將系統仿真平臺建立起來(lái)，以為機電一體化產(chǎn)品概念設計的實(shí)現奠定基礎。
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。國內的研究學(xué)者則著(zhù)重于機電一體化產(chǎn)品的運動(dòng)結構研究。機電一體化系統是基于多種學(xué)科而建立起來(lái)的，這就需要產(chǎn)品設計者對于產(chǎn)品從多種學(xué)科角度進(jìn)行研究，并趨向于產(chǎn)品概念理論的使用操作性。雖然國內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(shù)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有重要的指導意義。
關(guān)于機電一體化產(chǎn)品概念設計理論，從研究趨勢上來(lái)看，還要面臨諸多問(wèn)題有待解決。比如，在進(jìn)行機電一體化產(chǎn)品概念設計理論時(shí)，還要將推理方法建立起來(lái);對于機電一體化產(chǎn)品的運動(dòng)機構進(jìn)行分類(lèi)，為了對驅動(dòng)元件以及傳動(dòng)機構等等進(jìn)行選擇，還要將驅動(dòng)元件庫以及機構執行庫建立起來(lái);對于傳感器的選擇，有賴(lài)于測物理量的參數定量化，以確定傳感器類(lèi)型。此外，還要將信息處理、控制方法庫建立起來(lái)，以提高系統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(huì )產(chǎn)生不同的概念設計理論，將產(chǎn)品概念設計評價(jià)體系建立起來(lái)，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(dòng)功能為主產(chǎn)品結構設計。作為多種學(xué)科集合的機電一體化技術(shù)，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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