机电一体化系统总体设计

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1、第2章机电一体化系统总体设计2.1机电一体化系统总体设计的主要内容2.2机电一体化系统原理方案设计2.3机电一体化系统结构方案设计2.4机电一体化系统总体布局设计第2章机电一体化系统总体设计教学目标1.熟悉机电一体化系统总体设计的主要内容2.掌握机电一体化系统原理方案设计3.掌握机电一体化系统结构方案设计4.了解机电一体化系统总体布局设计第2章机电一体化系统总体设计机电一体化系统设计的第一个环节是总体设计，它是在具体设计之前，应用系统总体技术，从整体目标出发，对所要设计的机电一体化系统的各方面，本着简单、实用、经济、安全和美观等基本原则，进行的综合性设计，是实现机电一体化产品

2、整体优化设计的过程。2.1机电一体化系统总体设计的主要内容在总体设计中要充分应用现代设计方法中提供的各种先进设计原理，综合利用机械、电子等关键技术并重视科学实验，力求在原理上新颖正确，在实践上可行，在技术上先进，在经济上合理。一般来讲，机电一体化系统总体设计应包括下述一些主要内容：2.1机电一体化系统总体设计的主要内容(1)准备技术资料准备技术资料一般包括以下几点:1)搜集国内外有关技术资料，包括现有同类产品资料、相关的理论研究成果和先进技术资料等。这是确定产品技术构成的主要依据。2)了解所设计产品的使用要求，包括功能、性能等方面的要求。使用要求是确定产品技术指标的主要依据。

3、3)了解生产单位的设备条件、工艺手段和生产基础等，作为研究具体结构方案的重要依据，以保证缩短设计和制造周期、降低生产成本、提高产品质量。2.1机电一体化系统总体设计的主要内容(2)确定性能指标主要应依据使用要求的具体项目来相应地确定，当然也受到制造水平和能力的约束，性能指标主要包括以下几项:1)功能性指标。包括运动参数、动力参数、尺寸参数、品质指标等实现产品功能所必需的技术指标。2)经济性指标。包括成本指标、工艺性指标、标准化指标、美学指标等关系到产品能否进入市场并成为商品的技术指标。3)安全性指标。包括操作指标、自身保护指标和人员安全指标等保证产品在使用过程中不致因误操作或

4、偶然故障而引起产品损坏或人身事故方面的技术指标。对于自动化程度较高的机电一体化产品，安全性指标尤为重要。2.1机电一体化系统总体设计的主要内容(3)拟定系统原理方案方案拟定是机电一体化系统总体设计的实质性内容，要求充分发挥机电一体化设计的灵活性，根据产品的市场需求及所掌握的资料和技术，拟定出综合性能最好的机电一体化系统原理方案。(4)初定系统主体结构方案在机电一体化系统原理方案拟定之后，初步选出多种实现各环节功能和性能要求的可行的主体结构方案，并根据有关资料或与同类结构类比，定量地给出各结构方案对特征指标的影响程度或范围，必要时也可通过适当的实验来测定。将各环节结构方案进行适

5、当组合，构成多个可行的系统结构方案，并使得各环节对特征指标的影响的总和不超过规定值。(5)电路结构方案设计在机电一体化系统设计中，检测系统和控制系统的电路结构方案设计方法可分为两大类:1)选择式设计2)以设计为主，选择单元为辅(6)总体布局与环境设计机电一体化系统总体布局设计是总体设计的重要环节。布局设计的任务：确定系统各主要部件之间相对应的位置关系以及它们之间所需要的相对运动关系。(7)机电一体化系统简图设计在上述工作完成后，应根据系统的工作原理及工作流程画出它们的总体图，组成机、电控制系统有机结合的机电一体化系统简图。在系统简图设计中，执行系统应以机构运动简图或机构运动示

6、意图表示，机械主系统应以结构原理草图表示，电路系统应以电路原理图表示，其他子系统可用方框图表示。(8)总体方案的评价根据上述系统简图，进行方案论证。论证时，应选定一个或几个评价指标，对多个可行方案进行单项校核或计算，求出各方案的评价指标值并进行比较和评价，从中选出最优者作为拟定的总体方案。(9)总体设计报告总结上述设计过程的各个方面，写出总体设计报告，为总体装配图和部件装配图的绘制做好准备。总体设计报告要突出设计重点，将所设计系统的特点阐述清楚，同时应列出所采取的措施及注意事项。总体设计给具体设计规定了总的基本原理、原则和布局，指导具体设计的进行;而具体设计则是在总体设计基础

7、上进行的具体化。具体设计不断地丰富和修改总体设计，两者相辅相成，有机结合。因此，只有把总体设计和系统的观点贯穿于产品开发的过程，才能保证最后的成功。2.2机电一体化系统原理方案设计机电一体化系统原理方案设计是整个总体设计的关键，是具有战略性和方向性的设计工作。在机电一体化系统原理方案设计中，常用的方法有功能分析设计法、创造性方法、评价与决策方法、商品化设计思想及方法、变型产品设计中的模块化方法和相似产品系列设计方法等。2.2.1机电一体化系统原理方案设计步骤功能分析设计法：从系统的功能出发，通过技术过程