一、機電一體化產(chǎn)品的功能構成
機電一體化產(chǎn)品一般需具備五種內(nèi)部功能:主功能、動力功能、計測功能、控制功能和構造功能,每一種內(nèi)部功能又由產(chǎn)品中具體的功能部件加以實現(xiàn)。
二、機電一體化基本結構要素
機電一體化產(chǎn)品由以下五個基本要素構成:
1.機械本體:包括機身、框架、機械聯(lián)接等在內(nèi)的產(chǎn)品支持結構,屬于基礎部分,實現(xiàn)產(chǎn)品的構造功能。
2.動力源:向系統(tǒng)提供能量,并將輸入的能量轉(zhuǎn)換成需要的形式,實現(xiàn)動力功能。
3.檢測與傳感裝置:包括各種傳感器及其信號檢測電路,用于對產(chǎn)品運行時的內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境進行檢測,提供運行控制所需的各種信息,實現(xiàn)計測功能。
4.控制與信息處理裝置:根據(jù)產(chǎn)品的功能和性能要求以及傳感器的反饋信息,進行處理、運算和決策,對產(chǎn)品運行施以相應的控制,實現(xiàn)控制功能。
5.執(zhí)行機構:包括機械傳動與操作機構,在控制信息作用下完成要求的動作,實現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。
機電一體化產(chǎn)品的五個基本組成要素之間并非彼此無關或簡單拼湊、疊加在一起,工作中它們各司其職,互相補充、互相協(xié)調(diào),共同完成所規(guī)定的目的功能,即在機械本體的支持下,由傳感器檢測產(chǎn)品的運行狀態(tài)及環(huán)境變化,將信息反饋給控制及信息處理裝置,控制及信息處理裝置對各種信息進行處理,并按要求控制動力源驅(qū)動執(zhí)行機構進行工作。在結構上,各組成要素通過各種接口及相關軟件有機地結合在一起,構成一個內(nèi)部合理匹配、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。
進行機電一體化產(chǎn)品設計時,應盡量以計算機為工具,充分利用計算機輔助設計、仿真分析、模擬設計、優(yōu)化設計、動態(tài)分析設計、可靠性設計等現(xiàn)代設計方法,以提高產(chǎn)品設計的效率和質(zhì)量。
機電一體化設計同樣也要遵循產(chǎn)品的一般性設計原則,即在保證產(chǎn)品目的功能、性能和使用壽命的前提下,盡量降低成本。這就意味著,機電一體化設計并不是盲目追求“高、精、尖”,而是在充分分析用戶要求的基礎上,努力以最新的技術手段、最廉價的材料或元器件、最簡單的結構、最低的消耗,向用戶提供最滿意的產(chǎn)品。
產(chǎn)品功能的多少或強弱,往往與其復雜程度和功能成本直接相關。在進行機電一體化產(chǎn)品設計時,應根據(jù)實際情況對各功能的利用率進行統(tǒng)計分析,優(yōu)先滿足利用率最高的功能要求,然后再在成本允許的條件下考慮其它功能要求。
產(chǎn)品的操作性能與其功能的多少也有直接關系。一般來講,功能越多、越齊全,操作就越復雜,操作性能就越差,也越容易引起操作者的不滿。因此在進行機電一體化產(chǎn)品設計時,應注意通過軟件來改善產(chǎn)品的操作性能,使機電一體化產(chǎn)品在向多功能化方向發(fā)展的同時,也向智能化和“傻瓜化”方向發(fā)展。