摘要：机电一体化机械系统由计算机系统的控制和协调，通过一系列的机械运动，实现系统功能的既定任务。本文主要从机电一体化机械系统构成、设计要求、思路和性能分析等方面进行探讨和研究。
关键字：机电一体化；机械系统；设计
概述
机电一体化机械系统是由多种机电部件相互配合、相互联系、相互协调所组成的系统。因为这是一个系统性的程序和任务，所以对机电一体化的机械系统研究一定要站在“系统”的角度进行科学、合理的设计。
1机电一体化械系统构成
机电一体化械系统一般由传动机构、导向结构和执行机构组成。传动机构一般为转矩与转速的变换器，已成为伺服系统中非常重要的组成部分；导向机构起着支撑和导向作用，能够为机械运动系统中各个装置和组成部分准确、安全的完成特定运动提供良好保证，一般说的是轴承和导轨；执行机构指的就是能够直接完成任务的操作装置，能够结合不同的操作指令的具体要求和驱动系统完成各项预定的操作任务。通常情况下执行机构需要较高的精确度、灵敏度、可靠性和重复性。随着计算机功能的强大，有效的使传统的动力发动机转化为执行、变速和动力等多种功能的发动机，进一步简化了执行和传动机构。
2机电一体化机械系统设计要求
2.1精度性高
机电产品的精度直接决定和影响产品的整体质量，机电一体化产品的工艺水平、技术性能、功能都要优于其他普通产品，因此，高进度是其首要条件和标准。也就是说如果机械系统不够精确，即使其他系统再精 确，都不可能达到预期的机械操作。
2.2快速反应性
机电系统的快速反应性指的就是系统从接受指令到执行指令任务中间的时间差必须要短，只有这样才能更好地控制系统精确的完成任务，同时控制系统及时、准确的根据系统运行状况得到相应的信息指令，确保准确的进行任务执行和完成。
2.3稳定性良好
为更好的保证机械系统的精确度和反应性，在进行机械设计中通常会有高刚度、低摩擦、无间隙、高谐振频率等要求，同时机械系统还应具备可靠性高、寿命长、重量轻、体积小等优点。
3机电一体化机械系统设计思路
3.1静态设计
静态设计是根据各个系统功能的要求，经过相关研究制定出设计机械系统的方案和步骤，主要包括系统的部件种类以及各个部件之间连接、控制以及能源需求等。设计出基本方案之后，就需要设计系统各个部件运动参数、关系和结构，并确定零件的精确度、材料和结构，验算执行元件的过载能力、功率和参数，再选择其他相关的元件、配置系统阻尼等。
3.2动态设计
通过静态设计的结构帮助，建立系统各个环节之间的数字模型，进一步推导整体系统的传递函数，然后充 分利用自控控制方法计算频率特性。这样一方面体现了不同信号频率对整个系统对的反应，另一方面决定了整个系统的抗干扰能力、工作最大频率和稳定性。
3.3趋势设计
随着综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，促进了机电一体化技术朝着智能化、微型化、系统化的方向发展，设计上也要与时俱进。
3.3.1智能化设计
智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。智能化主要得益于模糊技术、信息技术，尤其是软件及芯片技术的发展。除此之外，其系统的层次结构由简单的“从上到下”的形式变为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
3.3.2微型化设计
微型化即是小型化，是当今社会发展的必然趋势，也是一种潮流。微机电一体化产品体积小、能耗少、简单灵活，但瓶颈在于微机械技术，其产品加工技术要求非常严格，一般采用光刻技术和蚀刻技术。
3.3.3系统化设计
机电一体化产品的控制和执行系统应具有足够的冗余度和较强的柔性，能较好地应付突事件，应被设计成 “自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的自律性，内部需要进行分工和整合。未来的机电一体化设备将更加注重产品与人的关系，不同的组合和配置，可以满足人们多样化的需求。
3.4具象化设计
3.4.1 根据机与电有机结合的原则，机电一体化系统中采用了调速范围大、可无级调速的控制电机 , 从而节省了大量用于进行变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件，减少了产生误差的环节，提高了传动效率 , 从而使机械传动设计也得到了很大的简化。
3.4.2机械结构设计从结构设计来讲，整体上向精密化、高速化、小型化和轻量化的方向发展。在结构设计时，应综合考虑各个零部件的制造、安装精度，结构刚度，稳定性，以及动作的灵敏性和易控性。
4机电一体化机械系统性能分析
4.1建立相关数字模型
建立机械系统数字模型是将复杂的装置结构转化为简单的、等效的函数关系，一般通过线性微分方程的数学表达式进行表达。要想建立这种数学模型，需要先把机电系统中的各个物理量直接折算到某个元件上，将复杂、多变额多轴传动转化为单轴传动，一定要遵循转化前后总机械系统性能相等。在建立数学模型过程中，需要结合不同量的要求，折算出等效值。
4.2性能参数的影响
机电系统一体化要求必须精度高、工作可靠、运动平稳，通过对相关数据参数的调整，从而达到系统的整体性能优化。系统自身的固定频率、阻尼直接决定了传动系统的参数、性能，所以机械系统的参数结构又取决于固有频率与阻尼的比率。
5结束语
机电一体化机械系统设计虽然取得了一定程度的结果，但仍需工程技术人员在设计方法上大胆创新、深入研究，广泛的应用于机电一体化技术中，从而更好的服务于人们的生产和生活。
参考文献:
1.许艺萍，张新民．现代设计理论方法在机械系统设计中的应用［J］.机械研究与应用，2010；
2.韩向可，吴耀春．应用型本科机电一化系统设计课程改革探索［J］.装备制造技术，2016。