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摘要：近年来随着我国科技的不断进步，我国的机电控制技术也在不断发展，已经形成了一种综合性的技术，涉及到信息处理技术、自动控制技术和伺服传动技术等。对于机械系统的设计，采用一体化设计的原则，可以实现机械系统设计的人性化、智能化和绿色化，对于促进机械控制甚至人类发展都具有重要的作用。
关键词：机电一体化；机械系统；设计与研究
引言
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
1机电一体化机械系统的相关概念
机电一体化系统是由多个信息处理系统共同协调配合所组成的，所以对信息的处理和反应非常之快，因为系统存在多个分支。机电一体化的机械系统与传统的机械系统相比有很大差别，传统的机械系统没有计算机的控制部分，而机电一体化机械系统就是以计算机为中心枢纽，组织机械进行生产开发和运转。现代的机电一体化系统就是利用仿生技术、微电子技术实现系统的智能化和快速应变能力，是现代高科技手段在机械制造行业的推广和应用，具有非常大的市场价值。
2对机电一体化的分析
机电一体化已经发展成为一门有着自身特点及体系的新型学科，随着科学技术的不断革新与推进，一些新的血液还将会持续不断的注入进来。机电一体化技术的突破使得机械工业实现自动化控制成为了可能，机电一体化作为一门交叉性的新型学科，它不仅继承了电子学、机械学、信息学等其他学科的特点，同时还发展了自身的特点。从概念的外延来看，机电一体化包括了机电一体化技术和机电一体化产品两个方面。机电一体化技术是从系统工程的观点出发，将机械、电子和信息等有关技术有机结合起来，以实现系统或产品整体最优的综合性技术。为加快机电一体化的发展，我们必须解决和推进以下几个关键型技术的发展：
2.1机械本体技术
机械本体技术应当从改善性能、减轻质量和提高精度等几个方面着手。机械系统的小型化及性能的优化都建立在机械本体的轻质化基础上，因此首先要减轻机械本体的质量，我们可以考虑选择用非金属复合材料代替传统的钢铁材料。以此来提高机械的快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
2.2信息处理技术
机电一体化与微电子技术的显著进步、信息处理设备的普及和广泛应用有着密切的关系。因此，为进一步的促使机电一体化的发展，必须提高信息处理设备的稳定性和可靠性。
2.3传感技术
提高传感器的性能应当注重提高传感器的可靠性、灵敏度和精度，而提高可靠性与防干扰有着密切的关系，为避免干扰，目前光纤电缆传感器正在逐步的发展壮大。
2.4软件技术
软件作为机械一体化系统中的重要组成部分，必须要和硬件协调一致的发展。为降低软件的研发成本没提高生产维修的效率，应当逐步推进软件的标准化，包括程序的标准化、程序模块化。软件程序的固化等。
3.机械系统可靠性设计的原则
3.1传统设计和可靠性设计相结合
机械系统传统设计具有安全系数直观、设计简单、易于掌握和设计的工作量较少等优点，且多数情况下能够确保机械系统的可靠性。所以，在对机械系统进行可靠性设计时不可完全摒弃传统设计方法。目前，机械系统可靠性设计较为实际的操作方式是先以传统设计方法对机械的零部件材料、结构、尺寸等加以确定，然后依据与之相应的模型对其可靠性进行定量计算，倘若还不能满足预计的可靠性需求，则可修改机械的结构、尺寸甚至是更换材料，最后再对其进行可靠性的校核，直到能够满足需求。
3.2定性设计和定量设计相结合
由于定量设计无法完全解决机械系统可靠性的问题，故对那些难以定量计算的机械零部件要进行可靠性的定性设计，以获得更加合理与有效的解决方案。所以机械系统可靠性设计工作中，必须将定性设计和定量设计结合起来，先对其进行FMECA（FailureModeEffectandCriticalityAnalysis）和FTA（FaultTreeAnalysis）等分析，找出机械系统当中的关键件与重要件，对产品和零部件存在的重要故障模式以及失效机理进行确定，而后根据不一样的故障模式和失效机理进行定量抑或是定性设计。
4机电一体化机械系统的设计步骤
4.1动力元件的设计
动力元件传统机械系统的重要组成成分，机电一体化的机械系统动力元件是由计算机信息网络协调与控制的，为各种机械传导部位提供动力和支持。动力元件主要包括发电机等可以提供动力的机电设备，随着科技的发展，机电一体化机械系统的动力元件将更加智能化和自动化，不需要浪费人力资源。
4.2传动元件的设计
传动元件在机电一体化机械系统中起着传导的作用，它将计算机的命令信号翻译成机器可以读懂的语言，指导其进一步工作。传动元件包括两个方面：传动机和转矩与转速的变换器。传动机的精度较高，体积小、重量轻、噪音低，还可以满足机械系统的伺服性能，是稳定性非常好的传动元件。
4.3机械系统的性能分析
机械系统的性能分析是动态特征与静态特征的总和，通过建立数学模型、数学表达式来真实反映机械系统的性能。设计系统各个部件运动参数、关系和结构，确定零件的精确度、材料和结构。选择其他部件、原件，配置系统阻尼等等都隶属于机械系统的性能。这些机械系统的性能决定着机械产品的功能质量参数，机械性能好的产品使用寿命长，产品质量好，灵敏度高、机械的耐磨损状况良好，可长期使用。
5机电一体化机械系统的改进措施
5.1改良设计思想
要积极改良机电一体化的设计思想，随着时代的进步而不断进步，努力学习国外先进的机械生产技术，在实现“机械化”和“电子化”的有机结合之后，进一步实现自动化，减少人力资源的浪费，实现经济效益的最大化。设计方案主要是由全部设计人员进行策划和实施的，所以设计人员的才能和设计理念会很大程度上影响机电一体化的设计和应用。
5.2加大经费投入
真正实现经济效益的最大化，最基本要做的就是加大经费投入，不论是科研经费还是后期的维修经费都要持续不断的供给。可能从表面上来看，实现机电一体化的过程需要庞大的资金和各种各样先进的技术，但是一旦实现了机电一体化机械系统，所节省的人力，创造的财富都是无法衡量的。
机电一体化在工程机械系统方面的应用越来越广泛，其使用价值也越来越高，机电一体化正逐步成为机械领域的发展方向，同时也为传统的机械行业带来了新的发展空间。在科学技术的各个分支高度发展以后，各分支之间的相互交融渗透是必不可少的，以机械技术、信息技术、电子技术为基础的机电一体化技术正是众多学科相互渗透融合的产物。我相信，在相当长的一段时间内，机电一体化技术将源源不断的应用于工程机械。
参考文献：
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