一、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)
機(jī)電一體化設(shè)計(jì)是按機(jī)電一體化思想、原理和方法進(jìn)行的機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，它是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要綜合應(yīng)用各項(xiàng)共性關(guān)鍵技術(shù)才能完成。
機(jī)電一體化設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，當(dāng)產(chǎn)品的某一功能單靠某一種技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，必須進(jìn)行機(jī)械與電子及其它多種技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一體化設(shè)計(jì)；另一方面，當(dāng)產(chǎn)品某一功能的實(shí)現(xiàn)有多種可行的技術(shù)方案時(shí)，也必須應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)各種技術(shù)方案進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，在充分考慮同其它功能單元的聯(lián)接與匹配的條件下，選擇最優(yōu)的技術(shù)方案。因此，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)必須充分考慮各種技術(shù)方案的等效性、互補(bǔ)性及可比性。
在某些情況下，產(chǎn)品的功能必須通過(guò)機(jī)電配合才能實(shí)現(xiàn)，這時(shí)兩種技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、相互補(bǔ)充的，即具有互補(bǔ)性。如機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及其控制，僅靠電子裝置或機(jī)構(gòu)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只有兩者結(jié)合起來(lái)，并充分考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性與控制裝置硬、軟件控制性能之間的相互影響和相互補(bǔ)充，才能獲得最佳的實(shí)現(xiàn)方案。
當(dāng)多種可行的技術(shù)方案同時(shí)存在時(shí)，說(shuō)明在實(shí)現(xiàn)具體功能上它們具有等效性。如在機(jī)床上加工螺紋或齒輪時(shí)，工件與刀具之間的內(nèi)聯(lián)系可以通過(guò)機(jī)械方案實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)電氣方案實(shí)現(xiàn)。然而等效并非等價(jià)，誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣，需要通過(guò)評(píng)價(jià)才能知道。由于不同的技術(shù)方案往往具有不同的參量，評(píng)價(jià)時(shí)需選擇具有相同量綱的性能指標(biāo)(如成本、可靠性、精度等)，或引入新的參量(如時(shí)間等)將不同的參量聯(lián)系起來(lái)，以保證各種技術(shù)方案之間具有可比性。
機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般可分為三種類型，即開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變異性設(shè)計(jì)。
（1）開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)是一個(gè)從無(wú)到有的創(chuàng)造過(guò)程，是在沒(méi)有任何樣板可供參照的情況下，根據(jù)功能和性能要求，按照機(jī)電一體化設(shè)計(jì)原理，為滿足市場(chǎng)需求所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者具備敏銳的市場(chǎng)洞察力、豐富的想象力和廣泛而扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)。
（2）適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在原有產(chǎn)品總的方案原理基本不變的情況下，對(duì)產(chǎn)品的某些局部加以變動(dòng)或改進(jìn)，以增加功能、提高性能和質(zhì)量或降低成本為目的所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。適應(yīng)性設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者對(duì)原有產(chǎn)品及相關(guān)的市場(chǎng)需求變化和技術(shù)進(jìn)步有充分的了解和掌握。
（3）變異性設(shè)計(jì)則是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過(guò)改變尺寸、速度、力或功率等參數(shù)，以滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品規(guī)格方面的需求所進(jìn)行的系列化設(shè)計(jì)。變異性設(shè)計(jì)比較容易，但設(shè)計(jì)中必須注意采取措施防止因參數(shù)變化可能對(duì)產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響。
進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量以計(jì)算機(jī)為工具，充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、仿真分析、模擬設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。
機(jī)電一體化設(shè)計(jì)同樣也要遵循產(chǎn)品的一般性設(shè)計(jì)原則，即在保證產(chǎn)品目的功能、性能和使用壽命的前提下，盡量降低成本。這就意味著，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)并不是盲目追求“高、精、尖”，而是在充分分析用戶要求的基礎(chǔ)上，努力以最新的技術(shù)手段、最廉價(jià)的材料或元器件、最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、最低的消耗，向用戶提供最滿意的產(chǎn)品。
產(chǎn)品功能的多少或強(qiáng)弱，往往與其復(fù)雜程度和功能成本直接相關(guān)。在進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各功能的利用率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)先滿足利用率最高的功能要求，然后再在成本允許的條件下考慮其它功能要求。
產(chǎn)品的操作性能與其功能的多少也有直接關(guān)系。一般來(lái)講，功能越多、越齊全，操作就越復(fù)雜，操作性能就越差，也越容易引起操作者的不滿。因此在進(jìn)行機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意通過(guò)軟件來(lái)改善產(chǎn)品的操作性能，使機(jī)電一體化產(chǎn)品在向多功能化方向發(fā)展的同時(shí)，也向智能化和“傻瓜化”方向發(fā)展。
二、機(jī)電一體化工程路線
機(jī)電一體化工程是應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程體系。機(jī)電一體化工程包括市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品構(gòu)思、方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、質(zhì)量規(guī)劃與控制、制造工藝規(guī)劃、樣機(jī)試制、正式生產(chǎn)、用戶意見(jiàn)反饋、修改與完善等各個(gè)階段。
在實(shí)施機(jī)電一體化工程中，要正確處理好質(zhì)量與成本、市場(chǎng)需求與技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、長(zhǎng)期發(fā)展與短期利益等矛盾的關(guān)系，以保證既滿足市場(chǎng)需求，使產(chǎn)品具有足夠的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，又符合當(dāng)前實(shí)際情況，可從中獲得較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為進(jìn)一步發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。