機械電子工程設計要點及策略

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摘要：隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)許多產(chǎn)業(yè)領域都有較大的發(fā)展空間。無論是在國家軍事科學領域還是日常生活中，機械電子工程裝備的應用非常廣泛。機械電子工程的發(fā)展水平反映了一個國家的綜合實力和核心競爭力，因此國家高度重視機械電子工程的發(fā)展。但目前我國機械電子工程設計還存在缺陷和不足，需要進一步完善?；诖?，文章將分析我國機械電子工程中存在的不足，探討機械電子工程設計的要點及實施策略，以此為機械電子工程的全面發(fā)展助力。

關(guān)鍵詞：機械電子；工程設計；仿真檢測；3D建模

隨著信息化、科技化社會的快速發(fā)展，智能產(chǎn)業(yè)逐漸融入各行各業(yè)中，造就了行業(yè)間的技術(shù)差異性。機械電子工程作為高科技領軍技術(shù)，對市場經(jīng)濟的發(fā)展有著重要價值。機械電子工程在設計上涵蓋的專業(yè)領域比較廣泛，工程技術(shù)難度較高。因此，在設計中要針對技術(shù)的要點做分析研究，著眼于工程技術(shù)要點并采取科學的實施策略，以確保機械電子工程建設的質(zhì)量，使其在技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展過程中更加符合現(xiàn)階段市場經(jīng)濟的需求。

1機械電子工程概述

機械電子工程通常是指傳統(tǒng)機械工程與發(fā)展中的信息技術(shù)相結(jié)合，成為機械與電子一體化的工程模式。相比于發(fā)達國家，我國機械電子工程起步較晚，雖然在近些年研究中已逐漸有了一定的成果，但在全球化發(fā)展機械電子工程道路上，我國研究成效所占比例還是比較欠缺。因此，在機械電子工程研究中，技術(shù)人員與科研人員要做好打持久戰(zhàn)的準備，不斷針對技術(shù)要點做分析和完善，為機械電子工程的長效發(fā)展打下扎實的基礎。機械電子工程設備如圖1所示。

2機械電子工程設計中存在的問題

2.1機械電子工程設計成果保護機制不完善

目前，機電工程設計行業(yè)處于發(fā)展初期，市場上產(chǎn)品種類繁多。但是，市場上并沒有完善的管理機制，這導致市場上機電工程方面的假冒偽劣產(chǎn)品很多。究其原因，一方面是我國知識產(chǎn)權(quán)和專利法律體系建設不健全[1]；另一方面，機電工程領域人員法律意識不強，對于專利盜竊問題并不重視，也沒有積極尋求法律途徑解決，這種現(xiàn)象讓更多山寨的機械電子產(chǎn)品在市場中售賣，極大地影響了機械電子工程行業(yè)領域的健康走向。

2.2機械電子工程設計缺乏系統(tǒng)性的規(guī)劃模式

目前為止，我國在機械電子工程技術(shù)的設計上還處于單獨個體模式，而機械電子工程的設計涉及許多專業(yè)范圍和領域，每個專業(yè)都有自己的知識、理論體系和原理。一項電子項目的開發(fā)又會有不同的專業(yè)融入其中并做綜合，而專業(yè)與專業(yè)之間的連接不強，導致機械電子工程在開發(fā)設計中沒有完整的規(guī)劃體系，各專業(yè)根據(jù)自身情況進行發(fā)展，無法有效整合相應的數(shù)據(jù)信息，導致機電工程整體設計各自為政。電子工程涉及信息化和科技化，在研發(fā)和設計上需要得到其他領域?qū)I(yè)人士的支持，這樣才能長期穩(wěn)定發(fā)展。

2.3機械電子工程設計信息缺乏共享

機械電子工程整體設計過程涉及的專業(yè)知識比較復雜，種類也比較繁多，每個技術(shù)設計環(huán)節(jié)需要的專業(yè)領域知識都有所不同，這就決定了機械電子工程設計信息必須以共享機制作為支撐[2]。然而現(xiàn)階段我國在設計和工程建設方面，項目的研發(fā)人員和其他相關(guān)企業(yè)缺少交流和共享，整個機械電子工程設計領域沒有完善的共享體系，尤其企業(yè)與企業(yè)之間更是競爭關(guān)系，都不愿意將自身正在研究的機械電子工程對外共享。在工程設計上對外交流和經(jīng)驗學習意識較為薄弱，極大地限制了機械電子工程技術(shù)的創(chuàng)新和性能突破。

2.4機械電子工程專業(yè)人員培養(yǎng)不足

機械電子工程設計上需要專業(yè)人員進行探索和實踐來支撐整個設計過程，這樣才能產(chǎn)生更好的工程設計成果，更好地為專業(yè)發(fā)展提供服務。現(xiàn)階段我國在機械電子工程設計方向的專業(yè)性人才還比較少，基礎理論知識不夠扎實，經(jīng)驗也比較少，設計的方向和范圍缺乏探索性，定位出現(xiàn)偏差，這些都對現(xiàn)階段機械電子工程的建設起到了阻礙作用。在院校和企業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng)上也缺乏相關(guān)的雙向培養(yǎng)機制，院校缺乏實踐項目，在學生進入企業(yè)后沒有與當下發(fā)展形勢接軌的理論基礎做保障，理論與實踐的脫節(jié)，制約了機械電子工程技術(shù)人員的新一代的培養(yǎng)[3]。另外，在機械電子工程設計上許多設計的內(nèi)容依然較為保守和固定，都是企業(yè)指定的設計項目，這就造成項目在實踐過程中可能會出現(xiàn)脫節(jié)的問題。同時機械電子項目的更新速度又比較快，優(yōu)化比較快的專業(yè)領域，在設計和實踐中存在比較多的影響因素，無形中也增加了設計的難點，因此專業(yè)人才在設計時需要將眼光放長遠，不要局限于當下，這樣才能設計出更加符合市場需求的工程項目。

3機械電子工程設計要點

3.1機械電子工程設計電路的有效性

在機械電子工程設計過程中，不可避免地會應用到電路，電路的有效性直接關(guān)系到設計產(chǎn)品的運營情況。當電路連接到電源時，就可以順利為機械電子裝置各部位做電力的輸送，從而確保機械電子設備的正常運行。因此，電路有效性對機械電子工程的設計質(zhì)量起著決定性作用，一旦在工程設計上電路發(fā)生故障或者存在缺陷，就會導致工程設計的產(chǎn)品不能投入運行。由此可以看出，在機械電子工程設計要點中，電路有效性發(fā)揮著重要作用。

3.2機械電子工程設計防靜電結(jié)構(gòu)

在機械電子工程設計中，最大的問題就是電子部件會受到靜電的影響。當靜電對電子元件產(chǎn)生作用后，極容易使電子產(chǎn)品內(nèi)部元件產(chǎn)生異常，過大的靜電會直接導致元件損壞。因此，靜電成為機械電子工程設計者主要的研究要點。機械電子器件本身就會對外產(chǎn)生靜電，當其他元件受到機械電子本身靜電的作用后，會導致整個產(chǎn)品在設計研發(fā)中出現(xiàn)問題。為有效避免靜電對機械電子的作用和影響，在設計上就需要對各個電子元件內(nèi)部距離進行調(diào)整。

3.3機械電子工程設計仿真檢測

由于機械電子工程設計整體較為煩瑣，這就讓設計中各項工作的操作對人工較為依賴，而人工的參與無法保障設計過程中或者制作過程中零失誤，為此，在機械電子工程設計完成后，就需要對設計產(chǎn)品做仿真檢測。利用仿真技術(shù)模擬機械運行，一旦發(fā)現(xiàn)故障或者異常情況，就要及時做修改[4]。通常情況下仿真檢測中會涉及兩部分內(nèi)容，首先，機械電子工程設計中的每個環(huán)節(jié)都需要做仿真檢測；其次，每個環(huán)節(jié)的仿真檢測合格后，要做整體仿真檢測。通過雙重仿真檢測模式可以快速找到設計環(huán)節(jié)是否存在缺陷，從而針對缺陷實施合理的整改方案。

3.4機械電子工程設計仿真優(yōu)化

在仿真檢測中發(fā)現(xiàn)原有的設計存在問題或者缺陷，或者發(fā)現(xiàn)原有設計還可以進一步優(yōu)化時，就需要設計人員利用仿真技術(shù)做優(yōu)化工作，在仿真環(huán)境中對相關(guān)數(shù)據(jù)做調(diào)整，確保設計的數(shù)據(jù)準確率更高，對機械電子工程有整體的把握。當仿真環(huán)境下設計模型在調(diào)整過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)上的變化，設計人員要第一時間處理，一旦發(fā)現(xiàn)問題，立即作出調(diào)整。

4不同領域機械電子工程設計要點實施策略

4.13D建模設計實施策略

在設計中電路有效性主要體現(xiàn)在兩點，第一是電路的供電上。電路在接通電源后無法通電，通常都是設計方面存在問題。如出現(xiàn)電路無法正常供電，是比較嚴重的工程設計問題，這是需要加以重視的。第二是供電電路線正確與否，主要表現(xiàn)在工程設計上提供的電路線是否符合設計標準，如果采用不符合標準的電路線會導致機械電子裝置在運行上出現(xiàn)問題[5]。根據(jù)這種二維平面現(xiàn)象，工程設計人員對3D建模設計展開了研究，通過建模軟件對機械電子工程設計實施3D建模策略，例如現(xiàn)在常用的Revit軟件，應用此軟件，可以繪制立體電路結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)相關(guān)設計數(shù)據(jù)參數(shù)做更加精準化的調(diào)整，在繪制完成后呈現(xiàn)在設計人員眼前的就是可控的立體3D模型，這就可以在機械電子工程中通過三維視角對電路的有效性做出判斷，發(fā)現(xiàn)問題可以及時調(diào)整數(shù)據(jù)參數(shù)，保障電路的正常運行。機械手3D仿真模型如圖2所示。

4.2模塊化設計實施策略

在防靜電的設計上，可以利用3D建模軟件的模塊化實施策略，精準地對電子器件間距離的設計作出規(guī)劃[6]。在3D建模軟件上，可以將電子器件看作一個整體模塊，根據(jù)設計人員對器件間的距離設計，在軟件界面做相應的布置，在布置完成后對間距做核對工作。當距離符合標準后，就可以對下個模塊做設計，通過軟件可以將機械電子工程設計的每個環(huán)節(jié)都視作單獨的模塊，從而可以有效保障元件與元件間的距離，對防靜電結(jié)構(gòu)組成有極大幫助。根據(jù)靜電影響因素與原理分析可以得到，通常靜電作用在15cm的范圍內(nèi)，因此在機械電子工程設計上器件間的距離要保持在15cm以上。

4.3仿真檢測實施策略

首先，設計人員在完成初期設計后，需要對仿真技術(shù)做選型。但是在選型中，也不是所有技術(shù)都可以融合到機械電子工程設計中，選型錯誤容易出現(xiàn)仿真檢測質(zhì)量問題，為此要根據(jù)機械電子工程設計常用的仿真檢測技術(shù)做選擇，比如常用的VR技術(shù)，不僅可以搭建仿真設計模型，還可以應用在實際環(huán)境中[7]。其次，設計人員在運用VR技術(shù)時，應保證使用方法的正確性。通常在構(gòu)建系統(tǒng)模型環(huán)境時，需要結(jié)合實際運行環(huán)境進行，可以先將系統(tǒng)模型劃分成不同的模塊進行操作，然后再將各個模塊組合起來，得到整體的仿真模型，進而達到仿真檢測目的[8]。

4.4仿真優(yōu)化實施策略

在仿真優(yōu)化的實施上，需要設計人員利用Au-todeskNavisworks軟件實施，根據(jù)仿真檢測的結(jié)果，調(diào)整參數(shù)數(shù)據(jù)，找到問題，在此基礎上做碰撞試驗。但仿真優(yōu)化中的參數(shù)調(diào)整和3D建模的參數(shù)調(diào)整有所不同，仿真優(yōu)化實施的是動態(tài)調(diào)整，可以解決在設計中遇到的比較小的問題，而3D建模無法做到動態(tài)調(diào)整，就只能解決比較明顯的問題，不過在機械電子工程設計中，二者的參數(shù)調(diào)整都發(fā)揮著重要作用[9]。

5結(jié)束語

文章圍繞機械電子工程設計的四大要點做對策分析，根據(jù)要點在設計中找到關(guān)鍵問題，確保機械工程設計可以滿足現(xiàn)階段發(fā)展要求，提高機械電子工程設計質(zhì)量。設計人員在把相關(guān)的策略應用于機械電子工程設計時，還需要注意相關(guān)事項，以確保相關(guān)策略能夠得到有效應用，減少機械電子工程設計中問題的發(fā)生。

參考文獻

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[9]杜云鉛.機械電子工程設計中的技術(shù)要點探討[J].冶金與材料,2020,40(2):112,114.

作者：劉國凱 單位：河南輕工職業(yè)學院