sw.将机电一体化纳入到设计过程中来

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1、白皮书将机电一体化纳入到您的设计过程中机械设计的未来摘要机电一体化产品的设计人员必须创造一个能将电气、机械和信息处理元件顺利集成在一起的高度复杂的机电一体化系统。®SolidWorksOfficePremium与我们合作伙伴的产品进行了集成，可帮助您应对机电一体化设计带来的独特挑战，使您能够使用数字建模来减少物理样机、提高产品质量，并简化整个开发过程。SolidWorksCorporation简介随着产品功能日益丰富、结构日益复杂，机械系统和产品完全采用机械构造的时代行将结束。从某种程度上说，这些越来越复杂的产品都必将采用“机电一体化”。根据产品所属行业的不同，机电一体化可能有几

2、种不同的定义。一般而言，机电一体化是指将各种电气和电子元件集成到机械外壳和/或机械子装配体中。该定义的一些示例包括：多功能打印机/扫描仪/传真机、数字音乐播放器、一般而言，机电一体化是指将GPS设备、便携式计算机和台式机、数码相机、手机，以及家用电器和工业机械。各种电气元件集成到机械外壳所有这些产品都包括电子系统，它们是电气和机械子系统的有机集成和组装。虽和/或机械子装配体中。然机电一体化通常出现在消费电子行业中，但是它也应用于更广泛的交叉行业中，包括工业机械。也可以这样定义机电一体化：它是电子行业的一个子集，根据此定义，机电一体化系统是机械、电气、电子以及嵌入式软件组件的一种系

3、统化集成。所有这些不同的元件结合在一起，就形成了一个电子机械系统。在此，机电一体化的主要特征是用软件和电子元件控制电子机械系统。该定义的最佳例证是现代汽车引擎和其他汽车系统、航天设备，以及复杂的生产机械。图1—机电一体化的关键要素（承蒙NationalInstruments提供插图）机电一体化也被视为一种可为电子机械产品提供最佳设计方案的方法。机电一体化的核心理念是在跨学科仿真过程中形成的，此过程为发现复杂问题的解决方案提供了提升协同效应和催化效应的条件。此协同效应是通过为了设计和制造机电一体化产品而将机械、电气和计算机系统与信息系统集成起来而产生的。能够制造一系列产品（从汽车轮

4、胎到食品加工）的机器都是此方法的很好的示例。机电一体化设计挑战第1页机电一体化挑战无论机电一体化的定义如何，所有机电一体化产品都表现出若不采用协同方法就难以（甚至不可能）实现的性能特征。此协同方法的关键要素如图1中所示，在此图中，显示了机电一体化是如何通过将信息系统应用于机械、电气和计算机系统而得到的。由于设计上的高度复杂性，以及电气、机械和信息处理元件之间的高度集成，随着机电一体化系统变得越来机电一体化系统非常适合于进行设计过程优化。对于设计团队来说，他们面临越复杂，与成功运行这些系统的最大挑战是如何将所有这些元件成功地集成在一起，然后选择适当的设计工相关的挑战也变得越来越难以

5、具来创建复杂的机电一体化系统。应对。机电一体化挑战机电一体化所带来的许多关键业务问题将影响工程和设计团队以及管理团队。这些问题涉及的范围很广—从提高产品质量到降低成本以保持可持续性，从遵守有害物质使用限制(RoHS)到缩短产品开发周期以加快上市，等等。结果，您的设计团队一直在承受这样一种压力：制造出更加复杂的产品，不仅超越以前的设计，还要胜过竞争对手的产品，而且花费的时间更短、成本更低。降低成本的最有效的方法之一是减少产品开发周期中物理样机的数量。通过将数字化测试和模拟变成数字化设计阶段中不可缺少的一部分，即可做到这一点。随着机电一体化系统变得越来越复杂，与成功运行这些系统相关的

6、挑战也变得越来越难以应对。例如，为获得更好的最终用户功能和能力，就需要数量更多的电子元件，而这必然要求加大电子元件的组装密度。随着电子元件密度的增加，冷却要求也随之增加。随着元件组装密度增大，热传递问题变得更加严峻，从而导致更多散热故障。在设计阶段，由于电子CAD(ECAD)和机械CAD(MCAD)软件应用程序之间的互操作性要求，高密度组装就成了一个关键性的系统问题。最终，这成为一个必须解决的质量问题。机电一体化设计挑战第2页机电一体化挑战设计此电源时，使用了COSMOSFloWorks™来分析在冷却空气从左侧进入机箱时的热消散过程，并确定此热消散对电源各个元件的影响。由于机电一

7、体化系统变得越来越复杂，对功能性的要求也日渐增加，所以设计人员经常需要将硬件更换成软件和固件，或给硬件添加软件和固件。从硬件转换为软件有一项好处，叫做“拖后”，实际上就是，能够在生产的最后阶段通过嵌入式软件系统而将各项主要功能添加到产品中。另一个重要问题是安全地处理在制造或报废电子产品时产生的危险品。如果处设计和制造机电一体化系统需理得当，电子垃圾将能成为宝贵的二次原材料来源；然而，如果处理不当，这要许多人员的协调工作，他们些电子垃圾就会成为主要的生化毒素源。由于技术的快速更新、