机电一体化产品覆盖面很广，在系统构成上有着不同的层次，但在系统设计方面有着相同的规律。机电一体化系统设计是根据系统论的观点，运用现代设计的方法构造产品结构、赋予产品性能并进行产品设计的过程。

不论哪一类设计，必须有一个科学的设计程序，才能保证和提高产品设计质量。机电一体化产品设计的典型流程图如图8-1所示。

图8-1 机电一体化产品设计的典型流程图

从图8-1可以看出，产品开发设计可划分为四个阶段：

（1）产品规划阶段 产品规划要求进行需求分析、市场预测、可行性分析，确定设计参数及制约条件，最后给出详细的设计任务书，作为产品设计、评价和决策的依据。在这个阶段中，首先对设计对象进行机理分析和理论抽象，确定产品的规格、性能参数；然后根据设计对象的要求，进行技术分析，拟定系统总体设计方案，划分组成系统的各功能要素和功能模块，最后对各种方案进行可行性研究对比，确定最佳总体方案。

（2）概念设计阶段 需求是以产品功能来体现的，功能与产品设计的关系是因果关系。体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理。因此，这一阶段的最终目标就是在功能分析的基础上，通过构想设计理念、创新构思、搜索探求、优化筛选取得较理想的工作原理方案。对于机电一体化产品来说，在功能分析和工作原理确定的基础上进行工艺动作构思和工艺动作分解，初步拟定各执行构件动作相互协调配合的运动循环图，进行机械运动方案的设计（即机构系统的型综合和数综合）等，这就是产品概念设计过程的主要内容。(www.daowen.com)

在这个阶段中，首先根据设计目标、功能要素和功能模块，画出机器工作时序图和机器传动原理简图；对于有过程控制要求的系统应建立各要素的数学模型，确定控制算法；计算各功能模块之间接口的输入/输出参数，确定接口设计的任务归属。然后以功能模块为单元，根据接口参数的要求对信号检测及转换、机械传动及工作机构、控制微机、功率驱动及执行元件等进行功能模块的选型、组配、设计；最后对所进行的设计进行整体技术经济评价，挑选出综合性能指标最优的设计。

（3）产品详细设计阶段 详细设计是将机电一体化产品方案（主要是机械运动方案、控制方案等）具体转化为产品及其零部件的合理构形，也就是要完成产品的总体设计、部件和零件设计以及电气系统设计。

详细设计时要求零件、部件设计满足机械的功能要求，零件结构形状要便于制造加工，常用零件尽可能标准化、系列化、模块化，总体设计还应满足总功能、人机工程、造型美学、包装和运输等方面的要求。

（4）设计定型阶段 该阶段的主要任务是对调试成功的系统进行工艺定型，整理出设计图样、软件清单、零部件清单、元器件清单及调试记录等；编写设计说明书，为产品投产时的工艺设计、材料采购和销售提供详细的技术档案资料。

纵观系统的设计流程，设计过程的各阶段均贯穿着围绕产品设计的目标所进行的“基本原理—总体布局—细部结构”三次循环设计，每一阶段均构成一个循环体，即以产品的规划为中心的可行性设计循环；以产品的最佳方案为中心的概念性设计循环；以产品性能和结构优化为中心的技术性设计循环。循环设计使产品设计在可行性规划和论证的基础上求得最佳方案，再在最佳方案的基础上进行技术优化，使系统设计的效率和质量大大地提高。