试谈机电一体化产品的概念设计.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机电一体化产品概念设计,试谈机电一体化产品的概念设计,第1页,2.1,概念设计普通概念,Pahl,和,Beitz,于,1984,年提出了设计过程分为：,明确任务（,Clarification of Task,）、,概念设计（,Conceptual Design,）、,详细设计（,Embodiment Design,）,详细设计（,Detailed Design,）,四阶段模型,.,并将概念设计定义为：“,在确定任务之后，经过抽象化，确定功效结构，寻求适当作用原理及其组合等，确定出基本求解路径，得出求解方案,”这一部分设计工作。,试谈机电一体化产品的概念设计,第2页,机电一体化概念设计 几个定义,设计过程是产品功效描述向结构描述转换过程，而概念设计是这个过程早期阶段。,产品功效描述,能够是一个真值表、一条性能曲线或者一组动词短语；,结构描述,包含经过图形、模型或装置本身物理实现等方式所表达一组结构属性。,功效描述与结构描述是多对多映射关系。,概念设计可分为问题本质抽象识别、功效结构建立、子功效,解原理匹配、子结构组合及基于设计规范方案评价,五个阶段,。,概念设计为由功效需求到抽象物理系统转换过程：,（,1,）现象设计（,Phenomenological Design,）阶段,基于物理原理将功效需求抽象为行为描述；,（,2,）详细设计（,Embodiment Design,）阶段,将行为描述详细为能够实现行为物理系统。,试谈机电一体化产品的概念设计,第3页,机电一体化概念设计创新层次,（,1,）,任务创新,分析、发觉市场新需求。,（,2,）,功效创新,一个是经过对市场需求信息和设计任务书创造性分析而得到新功效需求，另一个则是指对产品总功效创造性描述和抽象，从而更易于引发不一样求解思绪，有可能造成更佳产品方案。,（,3,）,原理创新,实现原理可细分为工作原理和技术原理,2,类：所谓工作原理，是指该产品赖以实现功效根本性原理，或者说物理性原理；技术原理则是为确保该工作原理实现而采取技术伎俩。工作原理创新总会造成全新产品；而技术原理创新往往使产品种类更为丰富。,（,4,）,行为创新,（工艺动作过程创新）。,（,5,）,结构创新,包含机构、布局、控制系统及使用机、电、检测元器件组成等，是技术原理创新和行为创新延伸和详细实现。,（,6,）,控制创新,信息处理新方法，新控制算法使用和创新，往往能使机电一体化系统性能大幅度提升，能够认为是结构创新向软件深入延伸。,试谈机电一体化产品的概念设计,第4页,机电一体化产品创新技法,试谈机电一体化产品的概念设计,第5页,机电一体化概念设计三子系统论,（,1,）机电一体化系统是由计算机进行信息处理和控制当代机械系统，它最终目标是实现机械运动和动作；,（,2,）从完成工艺动作过程这一总功效要求出发，机电一体化系统可划分为：广义执行机构子系统、传感检测子系统、信息处理及控制子系统。它们分别完成机械运动和动作、信息检测、信息处理及控制；,（,3,）机电一体化系统中执行子系统，有它特殊性，它是由驱动元件和执行件（或执行机构）融为一体广义执行机构。这种机构最大特点是,可控性,。,上述三点认识，有利于对机电一体化系统按功效进,行分解，从而分别寻求各自功效载体，经过集成优化,来得到机电一体化系统概念设计若干方案。,试谈机电一体化产品的概念设计,第6页,机电一体化系统概念设计过程描述,市场需求和设计关键点,总功效分析描述,工艺动作过程分解及运动流程确定（行为分析）,子功效确定,软件、硬件分配,机电一体化集成,建模与仿真,评价,试谈机电一体化产品的概念设计,第7页,机电一体化系统概念设计过程模型,行为分析,功效、原理分析,结构、控制分析,任务分析,试谈机电一体化产品的概念设计,第8页,2.2,机电一体化系统功效设计,主功效,控制功效,动力功效,输出,结构,功效,输入,控制信号,显示输出,废弃物,干扰,环境界面,人机界面,技术,系统,技术系统目标是促使过程对象,（物质、能量、信息）变换过程实现,试谈机电一体化产品的概念设计,第9页,机电一体化系统 概念设计,-,方案生成,一个机电一体化系统抽象、完整功效结构模型，能够由,变换功效、目标功效和状态变迁来分析、阐述。,变换功效（变换过程）经过物质、能量、信息输入输出流转换来描述系统（产品）功效，主要经过人,/,机（技术系统和系统操作者）协作，将过程对象输入状态有目标地变换为期望输出状态。,能够将变换功效系统看成输入,/,输出已知而内部未知黑箱。,系统部件以,“,垂直因果链,”,形式向技术系统传递物理效应。,垂直因果链原理,从抽象到详细、从总体到细化,将技术系统结构,要素和行为要素联络起来。,按照设计者思维习惯，引入目标功效，更靠近人们对系统,功效了解实际经验，能够有效表示设计意图和生成系统方案。,假如一个变换包涵多个操作（状态变换）实现，则需要应用,“,水平因果链原理,”,来分析。,试谈机电一体化产品的概念设计,第10页,机电一体化系统 概念设计,-,功效方法树原理图,机电一体化系统能够视为含有因果关系或逻辑关系,变换功效结构或目标功效结构。联络变换功效和目标功效,纽带是,“技术”,选择。,目标功效,：,-,描述“要做什么”,变换功效,：,-,描述“怎么做”,因为变换功效能够看成是目标功效技术实现（采取何种技术实现目标功效），在机电一体化系统方案生成推理过程中，目标功效就成为从系统变换功效描述到功效物理实现间必经之路。,试谈机电一体化产品的概念设计,第11页,电话机系统功效求解案例,自上而下因果关系,水平方向因果链,试谈机电一体化产品的概念设计,第12页,2.3,机电一体化系统四视图,四视图描述是同一个对象，它们视角不一样，但各个视角之间是相互联系。,在产品概念设计阶段，四视图是有力工具。一方面，从功能视图开始四视图设计，有利于创新方案形成；其次，对于一个设计方案，完成上述四视图设计要求之后，就提供了评价决策基础。经过对各种不一样方案四视图加以评价、比较，可以获得完整、优化、正确设计方案。,一、功效视图（,Function View,）,三、控制视图（,Control View,）,四、信息视图（,Information View,）,二、结构视图（,Configuration View,）,试谈机电一体化产品的概念设计,第13页,功效视图,一、总功效,分功效（辅助功效）分解和描述；,二、功效原理,-,技术系统推理，技术方案,形成；,试谈机电一体化产品的概念设计,第14页,功效视图,简,略,目功能描述,变换功能描述,（黑箱）,主要功效组成,主功效技术原理,功效,/,行为,/,结构,分析与求解,包含子功效在内,功效,/,行为,/,结构,详细分析与求解,原理系统组成,（原理试验系统）,分功效技术原理,及系统组成描述,机电一体化基本单元,（,ME,）分析,包含结构视图在内,系统方案设计,（试验样机）,详细四视图,概念设计分析汇报,（概念样机）,抽象,详,细,详细,试谈机电一体化产品的概念设计,第15页,机电一体化系统设计域,抽象,详细,简单,详细,功效设计域,结构设计域,控制设计域,信息设计域,从功效设计域向其它设计域扩展,图,2-9,机电一体化系统设计域,试谈机电一体化产品的概念设计,第16页,结构视图,一、总体布局（模块）；,二、传动及支承系统；,三、主要结构。,试谈机电一体化产品的概念设计,第17页,控制视图,一、机电一体化基本单元（组成及工作原理）；,二、控制器（信息处理软硬件平台）组成；,三、接口。,试谈机电一体化产品的概念设计,第18页,信息视图,一、人机界面信息输入形式（控制语言）；,二、人机界面信息到机器界面信息变换过程；,三、处理信息流变换软件结构。,试谈机电一体化产品的概念设计,第19页,经典案例讨论,2.4,经典案例,1,：全自动洗衣机功效分析与设计,2.5,设计实例,2:,快速成形设备功效分析和设计,2.6,设计实例,3:,气调包装机功效分析和设计,试谈机电一体化产品的概念设计,第20页,机电一体化产品概念设计方案讨论,中药配药机,。要求：,1,，能减轻配药劳动强度；,2,，能适应医院处方计算机管理系统；,3,，能容纳,150200,种惯用中药，每种中药预存量,1kg,；能够,人工补充；,4,，占地面积小、成本低。,试谈机电一体化产品的概念设计,第21页,欢迎提问,试谈机电一体化产品的概念设计,第22页,