本篇文章給大家談談工業機械設計中如何處理機械設計的可靠性設計？，以及機械現代設計方法的特征是什么對應的知識點，文章可能有點長，但是希望大家可以閱讀完，增長自己的知識，最重要的是希望對各位有所幫助，可以解決了您的問題，不要忘了收藏本站喔。

機電一體化系統的設計都有哪些內容方法

機電一體化系統的設計：

一、機電一體化系統開發的設計思想

機電一體化的優勢，在于它吸收了各相關學科之長并加以綜合運用而取得整體優化效果，因此在機電一體化系統開發的過程中，要特別強調技術融合，學科交叉的作用。機電一體化系統開發是一項多級別、多單元組成的系統工程。把系統的各單元有機的結合成系統后，各單元的功能不僅相互疊加，而且相互輔助、相互促進、相互提高，使整體的功能大于各單元功能的簡單的和，即“整體大于部分的和”。當然，如果設計不當，由于各單元的差異性，在組成系統后會導致單元間的矛盾和摩擦，出現內耗，內耗過大，則可能出現整體小于部分之和的情況，從而失去了一體化的優勢。因此，在開發的過程中，一方面要求設計機械系統時，應選擇與控制系統的電氣參數相匹配的機械系統參數；同時也要求設計控制系統時，應根據機械系統的固有結構參數來選擇和確定電氣參數。綜合應用機械技術和微電子技術，使二者密切結合、相互協調、相互補充，充分體現機電一體化的優越性。

二、機電一體化系統設計方法

擬定機電一體化系統設計方案的方法有取代法、整體設計法和組合法。

1、取代法

這種方法是用電氣控制取代原傳統中機械控制機構。這種方法是改造傳統機械產品和開發新型產品常用的方法。如用電氣調速控制系統取代機械式變速機構，用可編程序控制器或微型計算機來取代機械凸輪控制機構、插銷板、步進開關、繼電器等，以彌補機械技術的不足，這種方法不但能大大簡化機械結構，而且還可以提高系統的性能和質量。這種方法的缺點是跳不出原系統的框架，不利于開拓思路，尤其在開發全新的產品時更具有局限性。

2、整體設計法

這種方法主要用于全新產品和系統的開發。在設計時完全從系統的整體目標考慮各子系統的設計，所以接口簡單，甚至可能互融一體。例如，某些激光打印機的激光掃描鏡，其轉軸就是電動機的轉子軸，這是執行元件與運動機構結合的一個例子。在大規模集成電路和微機不斷普及的今天，隨著精密機械技術的發展，完全能夠設計出將執行元件、運動機構、檢測傳感器、控制與機體等要素有機地融為一體的機電一體化新產品。

3、組合法

這種方法就是選用各種標準模塊，像積木那樣組合成各種機電一體化系統。例如，設計數控機床時可以從系統整體的角度選擇工業系列產品，諸如數控單元、伺服驅動單元、位置傳感檢測單元、主軸調速單元以及各種機械標準件或單元等，然后進行接口設計，將各單元有機的結合起來融為一體。在開發機電一體化系統時，利用此方法可以縮短設計與研制周期、節約工裝設備費用，有利于生產管理、使用和維修。

三、機電一體化系統設計的內容

在機電一體化系統(產品)中控制系統設計的主要內容可歸結為：確定系統整體控制方案、確定控制算法、選擇微型計算機、進行系統的硬件和軟件設計，以及系統統調。

1、確定系統整體控制方案

(1)確定控制任務

在設計系統以前，必須對控制對象的工作過程進行深入的調查、分析和熟悉，并明確實際應用中的具體要求，按機械與電子功能劃分方案確定系統所要完成的任務，然后用控制流程圖或其他適當形式描述控制過程和任務，寫成設計任務說明書，作為整個控制系統設計的依據。

(2)構思控制系統的整體方案

1)確定系統的控制結構形式是開環還是閉環控制。

2)采用閉環控制時應考慮檢測傳感器的選擇和所要求精度級別，并考慮機構安裝、使用環境等問題。

3)選擇執行元件是電動、氣動還是液壓或其他，根據控制對象具體要求，比較方案的優缺點，擇優而用。

4)明確微機在系統中的作用：是設定值計算、直接控制還是數據處理和應具備的功能，需要哪些輸入／輸出通道和配置哪些外圍設備等。最后，畫出系統組成的原理框圖和附加說明，作為進一步設計的基礎，并初步估算成本。

2、建立數學模型確定控制方法

建立系統的數學模型是個復雜過程，也是一個試探的過程，需要反復權衡。

1)根據已初步確定的控制系統的物理結構，采用合適的控制理論方法建立和組成各環節以及整個系統的數學模型表達形式。通過靜、動特性計算，為計算機進行運算處理提供依據。

2)根據不同的控制對象和不同的控制性能指標要求，選擇不同的控制算法。對過程控制設備的直接數字控制系統常用PID調節的控制算法；在位置數字隨動系統中常用實現最少拍控制的控制算法；機床數字控制中常使用逐點比較法、數字積分法和數據采樣法的控制算法。另外，還有多種最優控制的控制算法、隨機控制和自適應控制的控制算法等供選擇。

3)當控制系統較復雜時，控制算法也比較復雜，為設計、調試方便，可忽略小的非線性、小延時等因素的影響，將控制算法作某些合理的簡化。利用計算機系統仿真技術，逐步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果。

總之，控制算法的確定是一個反復修正與試驗的漸進過程。

3、選擇微型計算機

對于微機所承擔的任務給定以后，完成同一任務的微機方案有多種。一般以既能完成給定任務(應包括處理確定的控制算法)、又能充分發揮選用微機的功能、再留有一定功能余量為原則來選擇。

從控制生產機械或生產過程要求出發，微型機應滿足以下要求：

(1)有較完善的中斷系統

對于控制用計算機，實時控制功能是一大特點。它包含系統正常運行時的實時控制能力和發生故障時緊急處理的能力。這種處理和控制一般都采用中斷控制方式，即CPU及時接收終端請求、暫停原來執行程序，轉而執行相應的中斷服務程序，待中斷處理完畢，再返回繼續執行原程序。

在選用與CPU相應的接口芯片時也應有中斷工作方式，以保證控制系統能滿足生產中提出的各種要求。對于比較復雜的控制，要考慮采用實時操作系統。

(2)足夠的存儲容量

由于微型機內存容量有限，當內存容量不足以存放程序和數據時，應擴充內存，或配備適當的外存儲器(如硬磁盤等)。

(3)完備的輸入／輸出通道

輸入輸出通道是系統外部過程和微機交換信息的通道。根據實際需要有開關量輸入／輸出通道、模擬量輸入／輸出通道、數字量輸入／輸出通道和實現快速、批量交換信息的直接數據通道。通道的操作方式有串行、并行以及隨機選擇與按某種預訂順序進行工作等。

(4)微處理器芯片的選擇

這一選擇的實質就是確定能滿足控制功能要求的微處理器的字長、速度和指令系統。這三者是相互依存的。一般選擇：

1)對通常的順序控制、程序控制可選用1位微處理器；

2)對計算量小、計算精度和速度要求不高的系統可選用4位微處理器，如計算器、家用電器控制及簡易控制等；

3)對計算精度要求較高、處理速度較快的系統可選用8位微處理器，如經濟型的線切割機床、普通機床的控制和溫度控制等；

4)對要求計算精度高、處理速度快的系統統可選用16位或32位微處理器，甚至采用精簡指令集運算的芯片RIRC或多CPU，如控制算法復雜的生產過程控制，要求高速運行的機床控制，特別是大量的數據處理等。

(5)系統總線的選擇

微型計算機主要由若干塊印制電路板(按功能模塊設計、制造)構成。各塊板之間的連接，當然是通過印制板的插座之間的連線來實現的。通常，為了給使用和維護帶來方便，希望插座之間的連線具有通用性——一個系統中的各塊印制板可插在任一插座上。同時，也是為了各廠家生產的電路板具有通用性、互換性，就要對插座及連線訂個標準。這就是系統總線選擇的由來。

目前支持微型計算機系統機構的總線有：STDBus支持8位和16位字長；MultiBus工型可支持16位字長，Ⅱ型可支持32位字長；S-100Bus可支持16位字長；VERSABus可支持32位字長，以及VMEbus可支持32位字長等。生產廠家為這類總線提供各種型號規格的OEM(初始設備制造)產品，包括主模塊和從模塊，由用戶任意選配。

4、系統總體設計

系統設計主要是依據上述控制方案、設計所要求和選用的微機類型，對系統進行具體的設計。其設計可分為硬件的接口設計和軟件設計兩大類型。

在對系統總體設計時，一個最重要的問題是如何解決微機、被控對象和操作者這三者之間可靠地適時進行信息交換的通道和分時控制的時序安排。也就是綜合考慮用硬件配置和軟件措施解決系統運行的次序安排，以保證系統有條不紊地運行。

(1)接口設計

對于一種產品(或系統)，其各部件之間，各子系統之間往往需要傳遞動力、運動、命令或信息，這都是通過各種接口來實現的。機械本體各部件之間、執行元件與執行機構之間、檢測傳感元件與執行機構之間通常是機械接口；電子電路模塊相互之間的信號傳送接口、控制器與檢測傳感元件之問的轉換接口、控制器與執行元件之間的轉換接口通常是電氣接口。

機電一體化產品的內外接口實際上就是一種進行物質、能量和信息交換的界面，它具有存儲、轉換和服務功能。按功能可以將接口劃分為以下3種：

1)零接口。不需進行任何轉換，把具有結合關系的兩部分直接連接起來稱為零接口，如連接管、電纜、接線柱和剛性聯軸節等。

2)普通轉換接口。在具有結合關系的兩部分之間存在能量或信息的轉換，但不含微處理器的接口為普通轉換接口。如減速器、變壓器、電磁離合器、放大器、光電耦合器、A／D轉換器、D／A轉換器等。

3)智能轉換接口。它是一種含有微處理器的轉換接口，具有可編程的特點，因而能夠自動改變接口條件，如由微處理器編程的8255A，8279，PIO等。

目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標準化或正在逐步標準化。對于硬件接口，在設計時可以根據需要選擇適當的接口，再配合接口編寫相應的程序。

(2)操作控制臺設計

微機控制系統必須便于人機聯系，通常都要設計一個現場操作人員使用的控制臺。這個控制臺一般不能用微機所帶的鍵盤代替。原因是現場操作人員需要的是簡單、明了、安全的操作面板，以實現對機器的操作。所以，要求操作控制臺應有以下功能：

1)有一組或幾組數據輸入鍵(數字鍵或撥碼開關等)，用于輸入或更新給定值、修改控制器參數或其他必要的數據。

2)有一組或幾組功能鍵或轉換開關，用于轉換工作方式，啟動、停止系統或完成某種指定功能。

3)有一個顯示裝置或顯示屏，用于顯示各種運行狀態、參數及故障指示等?？刂婆_上應該有一個“緊急停止”按鈕，用于有緊急事故時停止系統運行，轉入故障處理。

應當明確指出，控制臺上每一種信號都與系統的運行狀態密切相關。設計時，必須明確這些轉換開關、按鈕、鍵盤、顯示器和故障指示燈的作用和意義，仔細設計控制臺的硬件及其相應的管理程序，使設計的操作控制臺既能方便操作又保證安全可靠，即使操作失誤也不會引起嚴重后果。

(3)微型計算機控制系統的電源設計

微機控制系統中的電源，根據需要可以有不同的類型(直流和交流)和規格(電壓和功率)。按照使用情況，對性能的要求也不盡相同，在設計過程中應按實際要求合理選用調試，并控制電壓變動。電源本身要具有過壓、短路、過載保護和熱保護，否則將會造成不可彌補的損失。

(4)整機的安裝、聯接設計

這是一種整體結構設計。微機控制系統安裝既包括了與被控對象的聯接安排，也考慮了主機本身的安裝聯接問題。其設計原則應該是安裝、聯接的可靠性和使用、裝配、維護的方便性。

1)安裝、聯接結構具有防震性，即印制電路板、接插件和元器件包括電纜等應牢固地安裝在同一個機殼上，不因振動而松動。

2)采用標準或專用、制造質量好的防松接插件，以保證接觸可靠而又使用、維護方便。

3)布線結構要合理，能防止相互間的電磁耦合干擾。一定要使信號線和功率線進行隔離，分別走線。對模擬信號更要注意走線的長短和屏蔽，如走線太長，需要考慮進行信號增強等措施。

4)正確安裝安全地線、信號地線、屏蔽地線以及功率地線和強電地線，最終要進行地線連接。地線要采用一點接地型，即把信號地線、功率地線、被控對象地線(安全地)等連接到公共接地點。而總的公共接地點必須與大地接觸良好，一般接地電阻要小于(4～7)Ω。

(5)軟件設計

對于選定的微機控制系統，其微機本身已有一定的軟件支持，一般這些軟件要求用戶了解其使用方法和基本原理。如果把微型計算機專門為某一控制領域而設計成專用的控制計算機，用戶就需要利用計算機的指令系統和相應的開發系統來設計系統軟件，即控制軟件、管理軟件、診斷軟件等。這些系統軟件的設計要求更有專用性和針對性。

在微機控制中，其軟件任務大體可以分為數據處理和過程控制兩大基本類型。數據處理主要包括數據的采集、數字濾波、標度變換，以及數值計算等等。過程控制主要是使微機按照一定控制算法進行計算，然后進行輸出去控制生產。

5、系統聯調

微機控制系統設計完成后，硬件電路要進行制作、安裝及試驗，并進行連續烤機運行。軟件各模塊要在微機上分別進行調試，使其正確無誤，然后存盤。上述工作完成后，就可將硬件與軟件組合起來進行系統聯調的模擬試驗，正確無誤后，進行現場實驗，直到正式運行。在這個階段，最重要的是仔細設計模擬調試的方法與步驟，以及所用的測試手段。

此外，在現場試驗前，要仔細檢查接線，無誤后才能進行現場調試?，F場調試的步驟根據不同對象要仔細考慮。首先要把涉及的自動保護項目進行實驗，確認有效后才可進入功能、參數等項目的試驗。

機械現代設計方法的特征是什么

1）信息論方法,如信息分析法、技術預測法等。它是現代設計方法的前提。

2）系統論方法,如系統分析法、人機工程以及面向產品生命周期的設計。

3）控制論方法,如動態分析法等。

4）優化論方法,它是現代設計方法的目標。

5）對應論方法,如相似設計、反求工程設計等。

6）智能論方法,如CAE、并行工程、人工智能等是現代設計方法的核心。

7）壽命論方法,如可靠性設計、價值工程和穩健性設計等。

8）離散論方法,如有限元和邊界元方法。

9）模糊論方法,如模糊評價和決策等。

10）突變論方法,如創造性設計等。它是現代設計方法的基礎。

11）藝術論方法,如藝術造型等。

工業設計產品設計以及機械設計的區別

工業設計跟產品設計和機械設計其實差別巨大，是完全不同的幾波人在干，鮮有人能夠精通這幾種不同的工作。

工業設計：其實也沒必要理解得太高大上，實質上就是外觀設計，對工業類產品的外形、特征之間的位置關系、材質、色彩、表面處理方式等方面的設計和表達，主要是美感方面的表達，廣泛應用于工業用品、工藝品、日用品等各行各業。一名真正優秀的工業設計師，除了具有美感方面的創作功底之外，還應了解和熟悉所設計的產品的工作原理、功能實現方式、內部構造、產品實現的工藝、制造方式、模具實現方式等等，只有這樣，所設計出來的外觀才是“靠譜”的，才是可產品實現的，否則只能是個笑話，只能是廢紙一張。

產品設計：一般指產品內部構造設計、零件之間的支撐、連接、位置關系的設計，還有整機功能的實現，一般應用于非傳動件的構造設計。也有特殊的情況，有一小部分的產品設計還包含外觀設計在內，然后連同結構設計包干到底。產品設計，同樣需要掌握很全面的知識，否則，同樣只能是紙上談兵，要么產品無法實現，要么產品設計笨拙、要么成本居高不下、要么可靠性過低等種種缺陷，總之，一個優秀的產品和一個差的產品，在同行人眼中差別巨大。

機械設計：一般在非標自動化設備、工程機械、機器人等行業較多，主要應用于運動部件較多的產品上，技術含量相對較高，但生產批量一般不大，難以大規模復制產品。該崗位需要對機械傳動原理、力學分析、運動仿真等相當熟悉，才能勝任該項工作。

以上三種工作，是既有關聯也有明顯區別，沒有人能夠精通全部，其中任何一種都夠你學一輩子，切忌“貪杯”！

互聯網設計和機械設計有什么區別

互聯網設計的特色在于，把設計的理念用互聯網工具呈現出來。

機械設計的特色在于，以機械的功能為基礎，把設計的理念和作品呈現出來，例如，在3D打印時代，任何想呈現的設計作品都可通過3D打印出來。

機械設計和機械加工哪個有前途

首先，我們來思考幾個問題：

1.市場上現在都是哪些人在干機械設計，哪些人在干機械加工？

2.干機械設計混的好的人都是什么樣的人？他們成功的背后有我們可以借鑒的經驗嗎？

3.干機械加工混的好的人都是什么樣的人？他們成功的背后有我們可以可以借鑒的經驗嗎？

然后，我來拋出我的觀點：

觀點一：機械設計和機械加工兩個職位所需的學歷層次一般不同。

特別說明：這里沒有任何歧視機械加工技師的意思，事實上我國非常缺高級技師，非常缺工匠精神，我本人非常尊重車間師傅，是他們的默默付出撐起了中國的制造業！

觀點二：機械設計和機械加工兩個職位都有可能實現美好的“前途”和“錢途”，關鍵在于你干的活是否技術含量高，別人很難替代你。

最后，我認為：

行行出狀元，處處出狀元，根據你自身的情況，你可以自己判斷你是更有可能干機械設計，還是更有可能干機械加工，不管是干機械設計還是機械加工，只要不斷提高自己的能力，干那些技術含量高的活，你的日子就會很有前途和錢途。

我是機械設計師，專門“吐槽”機械行業那些事兒，歡迎您的關注！

可靠性計算原理與方法

可靠性計算的原理與方法：

在跟蹤可靠性研究前沿的基礎上，以航空、航天與民航為背景，結合數理統計與工程設計原理，系統地闡述了可靠性理論與工程應用方法。全書包括可靠性基本概念、可靠性統計基礎、可靠性建模方法、復雜系統可靠性分析方法、關聯系統可靠性原理、面向過程的系統可靠性、可靠性預計與分配、機械可靠性設計、可靠性試驗與評定、可靠性物理與失效分析、安全風險評估與管理等，給出了近年來在航空、航天與民航領域成功應用的典型可靠性工程案例。

到底什么是機械設計

機械設計（machinedesign），根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。

機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。機械設計的努力目標是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識和計算手段等)下設計出最好的機械，即做出優化設計。優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有最優的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，制造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。

各產業機械的設計，特別是整體和整系統的機械設計，須依附于各有關的產業技術而難于形成獨立的學科。因此出現了農業機械設計、礦山機械設計、泵設計、壓縮機設計、汽輪機設計、內燃機設計、機床設計等專業性的機械設計分支學科。

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