机电一体化专业机电实验系统功能诠释

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1、机电一体化专业机电实验系统功能诠释朱冰心中国矿业大学银川学院750011摘要建立了机电一体化系统功能原理解的接口特征模型，提出了基于接U特征匹配的机电一体化系统功能原理求解典型进程、机电单元功能原理求解与接口匹配并行策略.开发了一个支持电脑刺绣机、多功能缝纫机等机电产品功能原理求解的计算机辅助系统，进行了实例验证.关键词接1_1匹配机电一体化系统功能原理求解机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，从某种意义上说，机电一体化系统设计归根结底就是接U设计.概念设计是产品设计进程中最富创新性的

2、阶段之一，原理方案设计则是概念设计的核心，对提高产品性能、降低产品成木有决定性的影响.近年来，国内外研制了一些能够实现特定功能的功能原理解的设计知识目录或知识库，探索了单一功能原理解的计算机表达及智能搜索策略，研制了能对单一功能求解的试验系统口。但对多学科领域集成的机电一体化系统概念设计阶段的功能原理求解，尤其是基于接U特征匹配的机电一体化系统功能原理求解的研宄却很少见到报道.木文着重探讨了基于接口特征匹配的机电一体化系统功能原理求解策略和实现方法.1.功能原理解的接口特征模型机电一体化系统由许多子系统或元件构成，把能够实现单一功能的子系统或元件称为机

3、电系统中的机电单元.各机电单元之间必须能够顺利进行物质、能量和信息的传递与交换，为此，各单元相接处必须只备一定的联系条件，即接口，大部分机电一体化产品的总功能是通过多个相异和相同分功能或子功能的协同作用来实现的，称之为系统功能.与各机电单元功能原理求解相比，机电系统功能原理求解除了需要研究每个机电接口特征单元原理解的独立的功能可行性之外，还需要研究各个单元原理解作为整体的有机组成部分相联接时，接U的适配性.机电一体化系统功能原理解的接U特征模型接U特征模型定义了机电一体化系统功能原理解在功能、效应、作用原理等不同层面上的接口约束，主要用于从原理解知识库

4、中搜索可行解，是进行系统级功能原理求解的核心知识.1.功能原理的求解策略2.1功能原理求解典型进程机电一体化系统功能原理求解的核心问题是检验系统中各单元功能解与其相关联的其他单元功能解的接口的适配性.机电系统功能求解过程可以分为2个分过程：①具体化、结构化分过程，解决机电单元功能解的可行性问题，即通过功能一效砬一作用原理映射过程生成作用原理解；②综合化、集成化和系统化分过程,解决机电单元功能解集成吋的接口适配性问题.2.2功能原理求解与接UI匹配策略机电一体化系统功能原理求解的前提和基础是机电单元功能原理的独立求解，按相关性次序，分层次地进行相关部分单

5、元功能解的接口适配性检验，及时淘汰在前一层次已经不适配的系统解，以减少下一层次的接U适配性检验工作.设计学分析表明，机电一体化系统的总功能一般都由0的功能、驱动功能、传动功能、传感检测功能、控制功能和辅助功能单元组成嘲。因此，由初选的一个S的功能解出发，先配之以可行的驱动功能解,接着考察在运动执行功能解与驱动功能解之间选配传动功能解的必要性，并在通常必要的情况下寻找其输入接U与驱动功能解适配、输出接U与运动执行功能解适配的传动功能解.在此基础上，再依次选配合适的传感检测功能解、控制功能解和辅助功能解.这是一种效率较高，也比较可行的匹配策略.2.3功能原

6、理解接U特征匹配的实现方法机电单元功能求解过程是从功能至效应，最终至原理解的具体化和结构化过程.在系统级功能原理求解过程中，所谓单元功能解的接UI特征实际上包含有功能接UI特征、效砬接U特征和原理接U特征.这三者之间不是并列的关系，后者是前者的具体化和结构化，是前者的物化和实现，因而在内涵上存在着嵌套的关系.原理解接口特征在内涵上的分层嵌套性质体现了接U信息从粗略到详细的层层相扣的特点，提供了按功能接UI、效应接U和原理解接1_1分层先后进行适配性检验的可能.功能接U特征和效应接U特征所包含的信息量相对较少，不必再对其划分层次.但作用原理接口特征包含的

7、信息量很大，有必要再对其细分层次.2.应用实例基于以上思想，笔者幵发了一个支持电脑刺绣机等机电产品功能求解的计算机辅助原理方案设计原型系统.限于篇幅，本文主要介绍电脑刺绣机绣框传动机构的功能原理求解过程.2.1系统工艺原理刺绣工艺原理如下：绣针在织物之上吋，绣框沿z、y两个方向移动到规定的位置，当绣针自上而下落到织物表面吋，停止绣框移动，刺料机构便完成一针线迹的动作.线迹的长度和方向由绣框在z、y两个方向的移动距离决定，线迹的集合构成了绣品.2.2运动执行单元功能原理求解从电脑刺绣机要实现的功能、系统输入输出接U、作用环境等信息出发，首先与知识库中的原

8、理解进行功能接U和效应接U的匹配，以解决单元功能解的可行性问题.功能接U匹配主要是指功能动词的