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摘要：作为制造业的基础，机械设备是必不可少的，高效率、高质量的机械设备更是保证制造业不断向前发展的利器。为提升机械设备的工作效率和质量，机电一体化技术不断应用于机械工程，提升机械设备平台的工作质量。本文以机械设计为主要论题，就机电一体化技术在机械设计中的实际应用进行研究，从机械设计的概念、机电一体化技术的特点和二者结合实际应用情况等方面展开讨论。
关键词：机械设计；机电一体化；概念；要点；应用
一、机械设计概述
1.1机械设计概念
机械设计是设计人员根据不同的使用要求，利用机械原理理论、材料力学特性、物理能量定理等理论工具，设计出满足实际使用需求的零件，从而组装成为机械设备的过程。在这个过程中，设计人员需要对零件的尺寸、材料、结构和振动等特性充分考量，保证零件实际应用效果达到设计要求。
机械设计是机械工程的重要组成部分，作为机械工程的核心，其质量决定机械工程实施过程中的工作量，也直接影响机械工程完成后的使用效果。在实际设计过程中，其不仅要考虑到技术方面的因素，更要考虑到机械工程实施过程中的质量控制条件、成本控制可行性和生产工期可控性。因此，机械设计方案的制定过程是新技术和新工艺不断应用和考量的过程，其不仅要保证技术质量可靠，还要保证成本控制和产业链完整性。
1.2机械设计要点
在机械设计工作中，不仅要考虑到设计方案满足使用需求，还要保证其生产效率和使用效率，最大程度的制造出品质高的机械零件。
1.2.1低能耗
除保证设计技术质量外，还要考虑到设计社会效益。尤其在能源消耗不断增加的今天，机械设计方案必须保证低能耗、低排放。初步设计方案出现后，在保证其各项力学性能、材料性能等指标不发生改变的改变的情况下，优化设计方案，减少原材料消耗和能源消耗，加大废物利用率。这需要设计人员熟悉生产流程，设计出符合机械工程实际情况的设计方案。
1.2.2低成本
低成本不代表低质量，在机械设计中，设计人员应当考虑到设计方案的实用性和经济性。机械设备从生产到销售本质上是一种经济活动，怎样能控制生产成本，如何能够设计出经济性很好的设计方案才是机械设计人员应当注意的另一重要问题。设计人员可以从材料、流程和工艺等方面考虑，减少使用性价比较高的材料、优化生产和工艺流程、提升工艺质量，以最小的成本完成制造任务。
1.2.3便于管控
设计方案还应当考虑到生产管控的便利性，无论是设计任务还是生产任务，都需要高效的管理制度作为保障。设计方案若违背生产制度或与生产制度不吻合，会造成制造过程中不必要的浪费，也会影响到零件的实际制造质量和制造效率。因此，设计方案符合实际生产情况是非常必要的，合理的设计方案可以使机械制造任务高效保质的完成。
二、机电一体化技术特点
机电一体化技术，顾名思义是讲传统机械原理与电子技术相结合的产物。在生产效率需求不断提升的今天，单一的、传统的机械设备已经无法满足生产需求，电子技术的应用已经是大势所趋，机械设备与电子技术结合深入的程度决定着生产效率和生产质量，更有助于工期和成本的控制。
2.1技术效益
机电一体化技术的应用有效减少了机械转动部件的使用，机械使用损耗率降低，传动系统故障率明显减小。因故障停产而造成的废品率降低，因精度不足而产生的误差率减低。并且，机电一体化技术的应用，可以使机械设备的精度和稳定性大幅提升，产品误差范围大幅度缩小。如在利用计算机进行零件误差检查时，其精度可以由原来的0.025mm提升到0.001mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这使得生产出来的零件更加接近理想模型，机械工作质量也得到了保证。
2.2经济效益
机电一体化技术的应用，可以有效控制产品精度，减少废品率。废品率的大幅度降低，使得零件生产过程中的材料使用量降低，材料成本控制更加有效。同时，机电一体化技术的应用，可以减少零件生产过程对人的依赖性，使生产质量更加有保证，大量利用电子技术，替代一般劳动工作，提高生产效率的同时也降低人工成本，进而使零件总生产成本降低。
2.3社会效益
机电一体化技术的应用，使得机械设计工作更加科学，机械设备的效率更高。这样的改变不仅能够提升生产效率和质量，更重要的是制造业也因此得到了进一步发展的可能。这对于制造业和国家经济发展都意义重大，制造业的发展会倒逼机电一体化技术的发展，这是一种良性循环，并且机电一化技术的不断优化成熟还会带动其他相关产业的发展。成熟的机电一体化技术可以应用于其他行业，产生更多的经济增长点。
这样的循环模式，不仅可以使经济活力更强，而且还会减少要素驱动产业，产生更多创新驱动产业，使产业科技含量更高，更加生态环保。发展能耗低、成本低、质量高的制造业，不仅对制造业发展有促进作用，还对环境保护起到积极作用，避免制造业因产能和排污等问题而发展受到限制。
三、机电一体化在机械设计中的应用
目前，机电一体化系统按照功能可分为本体部分、动力部分、传感器、执行机构部分、驱动部分和信息处理部分六部分。目前，机械设计中的机电一体化技术应用正是根据这六部分系统的技术特点，合理应用于设计方案之中。
3. 1集成制造技术
该技术通过计算机辅助设计的方式，在进行机械设计中将设计人员、设计部门和生产部门进行整合，通过计算机模拟的方式对整个设计过程进行测试，将各个部门的生产过程进行模拟，使得设计可以在制造之前获得更加精确的测试，从而实现机械设计中原材料、生产管理和产品出货等整个过程的信息化和自动化，将机械设计与信息技术进行结合，并且通过集成技术实现资源的共享，对设计进行统一的规范化管理，防止设计中出现技术与设计分离的情况，实现整体技术设计的创新
3. 2总线技术
总线技术的应用，可以将不同的仪器设备和仪表进行统一的管理，使得生产中仪器实现自动化的控制，各个生产过程之间可以及时地进行信息之间的传递，从而实现整个生产过程的自动化管控，对机械设计的整体质量进行全面的提升。传统现场信号控制管理技术随着生产的进步已经不能适应机械设计的需要，而总线技术实现了机械设备各类信息的双向传输，这样可以将传输的效率进行提升，减少传输中信号的损耗，提升信号的质量，使得机械设计现场控制更加符合技术需要。
3. 3交流传动技术
交流传动技术在实际使用中的承载力和适应性较好，相较于直流传统技术，信号的传输能力更强，可以防止信号在传输过程中受到的干扰，提升信号的稳定性，从而加强设计中各个部门之间的信息交流质量，使得设计更加符合产品的需要。其次，通过微电子和电力电子技术的应用，机械设计整体的管理也取得较大的进步，在稳定性方面得到保证，使得机械设备稳定性更强，设计质量得到显著提升。
结语：机电一体化技术应用于机械设计是必然的趋势，并且二者的结合程度只会越来越深入。在这样的背景下，机械设计人员不仅要熟练掌握机械原理，还要对机电一体化技术有充分的认识。这需要机械设计人员不断掌握机械设计做需要的相关知识，注意技术发展动态，对材料性能、机电一体化技术优化、生产工艺等及时了解，并吸收应用。如此，机械设计工作才会稳步推进、保证质量，机械设备也会在这过程中提升工作能力和质量，进而为制造业生产质量的提升打下基础。
参考文献：
[1]刘盛.机械设计制造中机电一体化的应用分析[J].现代制造技术与装备.2017(2)
[2]史建国.机械设计中机电一体化的应用分析[J].科技创新导报.2017(31)
[3]张建.机械设计中的机电一体化问题初探[J].山东工业技术.2015(23)
论文作者:李平秋,刘保通
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
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