机械电子工程设计要点及策略

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摘要：随着国民经济的快速发展，国内许多产业领域都有较大的发展空间。无论是在国家军事科学领域还是日常生活中，机械电子工程装备的应用非常广泛。机械电子工程的发展水平反映了一个国家的综合实力和核心竞争力，因此国家高度重视机械电子工程的发展。但目前我国机械电子工程设计还存在缺陷和不足，需要进一步完善。基于此，文章将分析我国机械电子工程中存在的不足，探讨机械电子工程设计的要点及实施策略，以此为机械电子工程的全面发展助力。

关键词：机械电子；工程设计；仿真检测；3D建模

随着信息化、科技化社会的快速发展，智能产业逐渐融入各行各业中，造就了行业间的技术差异性。机械电子工程作为高科技领军技术，对市场经济的发展有着重要价值。机械电子工程在设计上涵盖的专业领域比较广泛，工程技术难度较高。因此，在设计中要针对技术的要点做分析研究，着眼于工程技术要点并采取科学的实施策略，以确保机械电子工程建设的质量，使其在技术创新和发展过程中更加符合现阶段市场经济的需求。

1机械电子工程概述

机械电子工程通常是指传统机械工程与发展中的信息技术相结合，成为机械与电子一体化的工程模式。相比于发达国家，我国机械电子工程起步较晚，虽然在近些年研究中已逐渐有了一定的成果，但在全球化发展机械电子工程道路上，我国研究成效所占比例还是比较欠缺。因此，在机械电子工程研究中，技术人员与科研人员要做好打持久战的准备，不断针对技术要点做分析和完善，为机械电子工程的长效发展打下扎实的基础。机械电子工程设备如图1所示。

2机械电子工程设计中存在的问题

2.1机械电子工程设计成果保护机制不完善

目前，机电工程设计行业处于发展初期，市场上产品种类繁多。但是，市场上并没有完善的管理机制，这导致市场上机电工程方面的假冒伪劣产品很多。究其原因，一方面是我国知识产权和专利法律体系建设不健全[1]；另一方面，机电工程领域人员法律意识不强，对于专利盗窃问题并不重视，也没有积极寻求法律途径解决，这种现象让更多山寨的机械电子产品在市场中售卖，极大地影响了机械电子工程行业领域的健康走向。

2.2机械电子工程设计缺乏系统性的规划模式

目前为止，我国在机械电子工程技术的设计上还处于单独个体模式，而机械电子工程的设计涉及许多专业范围和领域，每个专业都有自己的知识、理论体系和原理。一项电子项目的开发又会有不同的专业融入其中并做综合，而专业与专业之间的连接不强，导致机械电子工程在开发设计中没有完整的规划体系，各专业根据自身情况进行发展，无法有效整合相应的数据信息，导致机电工程整体设计各自为政。电子工程涉及信息化和科技化，在研发和设计上需要得到其他领域专业人士的支持，这样才能长期稳定发展。

2.3机械电子工程设计信息缺乏共享

机械电子工程整体设计过程涉及的专业知识比较复杂，种类也比较繁多，每个技术设计环节需要的专业领域知识都有所不同，这就决定了机械电子工程设计信息必须以共享机制作为支撑[2]。然而现阶段我国在设计和工程建设方面，项目的研发人员和其他相关企业缺少交流和共享，整个机械电子工程设计领域没有完善的共享体系，尤其企业与企业之间更是竞争关系，都不愿意将自身正在研究的机械电子工程对外共享。在工程设计上对外交流和经验学习意识较为薄弱，极大地限制了机械电子工程技术的创新和性能突破。

2.4机械电子工程专业人员培养不足

机械电子工程设计上需要专业人员进行探索和实践来支撑整个设计过程，这样才能产生更好的工程设计成果，更好地为专业发展提供服务。现阶段我国在机械电子工程设计方向的专业性人才还比较少，基础理论知识不够扎实，经验也比较少，设计的方向和范围缺乏探索性，定位出现偏差，这些都对现阶段机械电子工程的建设起到了阻碍作用。在院校和企业专业人才培养上也缺乏相关的双向培养机制，院校缺乏实践项目，在学生进入企业后没有与当下发展形势接轨的理论基础做保障，理论与实践的脱节，制约了机械电子工程技术人员的新一代的培养[3]。另外，在机械电子工程设计上许多设计的内容依然较为保守和固定，都是企业指定的设计项目，这就造成项目在实践过程中可能会出现脱节的问题。同时机械电子项目的更新速度又比较快，优化比较快的专业领域，在设计和实践中存在比较多的影响因素，无形中也增加了设计的难点，因此专业人才在设计时需要将眼光放长远，不要局限于当下，这样才能设计出更加符合市场需求的工程项目。

3机械电子工程设计要点

3.1机械电子工程设计电路的有效性

在机械电子工程设计过程中，不可避免地会应用到电路，电路的有效性直接关系到设计产品的运营情况。当电路连接到电源时，就可以顺利为机械电子装置各部位做电力的输送，从而确保机械电子设备的正常运行。因此，电路有效性对机械电子工程的设计质量起着决定性作用，一旦在工程设计上电路发生故障或者存在缺陷，就会导致工程设计的产品不能投入运行。由此可以看出，在机械电子工程设计要点中，电路有效性发挥着重要作用。

3.2机械电子工程设计防静电结构

在机械电子工程设计中，最大的问题就是电子部件会受到静电的影响。当静电对电子元件产生作用后，极容易使电子产品内部元件产生异常，过大的静电会直接导致元件损坏。因此，静电成为机械电子工程设计者主要的研究要点。机械电子器件本身就会对外产生静电，当其他元件受到机械电子本身静电的作用后，会导致整个产品在设计研发中出现问题。为有效避免静电对机械电子的作用和影响，在设计上就需要对各个电子元件内部距离进行调整。

3.3机械电子工程设计仿真检测

由于机械电子工程设计整体较为烦琐，这就让设计中各项工作的操作对人工较为依赖，而人工的参与无法保障设计过程中或者制作过程中零失误，为此，在机械电子工程设计完成后，就需要对设计产品做仿真检测。利用仿真技术模拟机械运行，一旦发现故障或者异常情况，就要及时做修改[4]。通常情况下仿真检测中会涉及两部分内容，首先，机械电子工程设计中的每个环节都需要做仿真检测；其次，每个环节的仿真检测合格后，要做整体仿真检测。通过双重仿真检测模式可以快速找到设计环节是否存在缺陷，从而针对缺陷实施合理的整改方案。

3.4机械电子工程设计仿真优化

在仿真检测中发现原有的设计存在问题或者缺陷，或者发现原有设计还可以进一步优化时，就需要设计人员利用仿真技术做优化工作，在仿真环境中对相关数据做调整，确保设计的数据准确率更高，对机械电子工程有整体的把握。当仿真环境下设计模型在调整过程中出现数据上的变化，设计人员要第一时间处理，一旦发现问题，立即作出调整。

4不同领域机械电子工程设计要点实施策略

4.13D建模设计实施策略

在设计中电路有效性主要体现在两点，第一是电路的供电上。电路在接通电源后无法通电，通常都是设计方面存在问题。如出现电路无法正常供电，是比较严重的工程设计问题，这是需要加以重视的。第二是供电电路线正确与否，主要表现在工程设计上提供的电路线是否符合设计标准，如果采用不符合标准的电路线会导致机械电子装置在运行上出现问题[5]。根据这种二维平面现象，工程设计人员对3D建模设计展开了研究，通过建模软件对机械电子工程设计实施3D建模策略，例如现在常用的Revit软件，应用此软件，可以绘制立体电路结构图，根据相关设计数据参数做更加精准化的调整，在绘制完成后呈现在设计人员眼前的就是可控的立体3D模型，这就可以在机械电子工程中通过三维视角对电路的有效性做出判断，发现问题可以及时调整数据参数，保障电路的正常运行。机械手3D仿真模型如图2所示。

4.2模块化设计实施策略

在防静电的设计上，可以利用3D建模软件的模块化实施策略，精准地对电子器件间距离的设计作出规划[6]。在3D建模软件上，可以将电子器件看作一个整体模块，根据设计人员对器件间的距离设计，在软件界面做相应的布置，在布置完成后对间距做核对工作。当距离符合标准后，就可以对下个模块做设计，通过软件可以将机械电子工程设计的每个环节都视作单独的模块，从而可以有效保障元件与元件间的距离，对防静电结构组成有极大帮助。根据静电影响因素与原理分析可以得到，通常静电作用在15cm的范围内，因此在机械电子工程设计上器件间的距离要保持在15cm以上。

4.3仿真检测实施策略

首先，设计人员在完成初期设计后，需要对仿真技术做选型。但是在选型中，也不是所有技术都可以融合到机械电子工程设计中，选型错误容易出现仿真检测质量问题，为此要根据机械电子工程设计常用的仿真检测技术做选择，比如常用的VR技术，不仅可以搭建仿真设计模型，还可以应用在实际环境中[7]。其次，设计人员在运用VR技术时，应保证使用方法的正确性。通常在构建系统模型环境时，需要结合实际运行环境进行，可以先将系统模型划分成不同的模块进行操作，然后再将各个模块组合起来，得到整体的仿真模型，进而达到仿真检测目的[8]。

4.4仿真优化实施策略

在仿真优化的实施上，需要设计人员利用Au-todeskNavisworks软件实施，根据仿真检测的结果，调整参数数据，找到问题，在此基础上做碰撞试验。但仿真优化中的参数调整和3D建模的参数调整有所不同，仿真优化实施的是动态调整，可以解决在设计中遇到的比较小的问题，而3D建模无法做到动态调整，就只能解决比较明显的问题，不过在机械电子工程设计中，二者的参数调整都发挥着重要作用[9]。

5结束语

文章围绕机械电子工程设计的四大要点做对策分析，根据要点在设计中找到关键问题，确保机械工程设计可以满足现阶段发展要求，提高机械电子工程设计质量。设计人员在把相关的策略应用于机械电子工程设计时，还需要注意相关事项，以确保相关策略能够得到有效应用，减少机械电子工程设计中问题的发生。

参考文献

[1]陈年.机械电子工程与人工智能的相互作用探究[J].农业工程与装备,2021,48(5):52-54.

[2]孙路路,张清扬.机械电子工程技术存在的问题及应对策略[J].造纸装备及材料,2021,50(4):104-106.

[3]盛青山.机械电子工程行业现状及发展趋势分析[J].农业工程与装备,2021,48(3):36-38.

[4]杨亚宁.人工智能技术在机械电子工程领域中的运用价值[J].轻纺工业与技术,2020,49(6):67-68.

[5]简剑.球形轮机器人的3D建模与控制[D].北京:北京理工大学,2016.

[6]杨阳,张诚.机械电子工程领域智能机器人技术的应用前景[J].造纸装备及材料,2021,50(3):100-102.

[7]毛泽伟.发电机组励磁AVR半实物仿真检测系统研究[D].武汉:武汉理工大学,2019.

[8]俞江涛.基于脉冲涡流技术的小口径管道内检测仿真与实验验证[D].北京:北京交通大学,2018.

[9]杜云铅.机械电子工程设计中的技术要点探讨[J].冶金与材料,2020,40(2):112,114.

作者：刘国凯 单位：河南轻工职业学院