机电产品设计

1、机械产品规划与创新第 1 章：机电产品开发的一般过程概述： 机电产品开发的一般过程：产品发现项目规划产品定义方案设计产品开发产 品支持1.1产品发现 在设计过程中产品发现遵循以下三个基本原则：技术推进、市场拉动、产品改进。通过这门课的学习，加上自己的理解，我觉得在产品发现所遵循的三个基本原则而中，技 术推进应该是最难的，这需要将所学到的理论知识应用到实际生产和生活中去，还要有一双善 于发现问题的眼睛。其实这几个原则都需要善于发现的眼睛，只是市场拉动与产品改进相对来 说难度有所下降，特别是产品改进，因为实际中无论是生产还是生活，大多数产品都是改进了 在改进，才有现在的样式、功能、体系。比如我们常

2、用的电脑鼠标，从机械式到光电式、从有 线到无线，通过了无数次尝试才有了今天的无线光电式鼠标。1.2项目规划 这是产品开发设计的第二个阶段，此阶段中要进行资金、人力和设备资源的计划。规划阶段就是明确设计任务的阶段。对产品进行可行性调查研究（包括技术调研和市场调 研）、可行性论证。规划阶段要有可行性报告、设计任务书等书面成果。1.3产品定义 产品定义阶段的目标就是理解任务的问题所在，并为产品设计计划的其他方面建立基础。这一阶段中发展团队、建立时间表、评价产品的生产周期。如果计划可行，及可以进入下一阶 段了；要是还有需要改进的地方就返回任务定义阶段进行修改；要是这两项都无法实施就取消 此项目。1.4

3、方案设计 方案设计又叫概念设计。此阶段是基于客户需求产生产品概念，概念评估确定将要进行的方案设计过程中需产生产品的概念， 然后对产品概念进行评估， 决定评估后的产品概念 果可行进入下一阶段，否则返回产生产品概念阶段，重新进行概念设计） ，最后就是定义计划方案设计阶段最重要的一个目标是在众多可选的方案中选择一个最佳方案， 这个方案必须 是最少的花费和最少的资源消耗，当然这些需要渊博的知识储备。1.5产品开发产品开发阶段就是将评估后的方案转化为实际产品。产生方案并评估后，接下来就是要在实际产品中重新定义一个最好的方案。产品开发的起 始阶段不能对起初没有更早的一些步骤做过多的强调，这是最不好的设计方

4、法。1.6产品支持产品支持最主要的就是售后服务，这是产品设计开发过程的最后一个阶段。比如说客户买了 OFFICE 软件，微软公司就提供诸如售后，解答等方案，并提供完善的安装和使用解决方案，用户升级等方案。涵盖了许多，简单概括就是用户有问题就帮用户解决问题，出现优化方案， 提醒并帮助用户完成。这一阶段要对产品设计资料进行存档，然后获取原料供应商、顾客以及制造商的支持，接 下来就是加工制造、样机试验与测试改进，还有申请专利，最后就是产品的回收处理。 总结： 以上这些就是机电产品开发的一般过程，是机电产品产生的理论体系。这些理论都是在 课堂上学习到的，显然，还有很多地方不能真正的理解，这需要以后在工

5、作中、学习中 继续去琢磨，特别是理论与实际的衔接，更需要自己去留心观察和研究第 2 章：机械创新设计的常用方法产品的创新设计方法一般包括反求设计、变形设计、再设计 / 改进设计、适应性设计、开发 性设计2.1反求设计反求设计( Reverse design )也称逆向设计，与正向设计相对，通常是根据正向设计概念 所产生的产品原始模型或者已有产品来进行改良，通过对产生问题的模型进行直接的修 改、试验和分析得到相对理想的结果，对已出现的产品进行引进或模仿，研制生产出的 产品。如引进汽车生产线，制造和销售各种汽车。2.2变形设计变型设计( Variant design )是关于设计方法和过程的一种分

6、类定义，是指提取已存在的 设计或设计计划、作特定的修改以产生一个和原设计相似的新产品。这种修改一般不破坏原设 计的基本原理和基本结构特征，是一种参数的修改或结构的局部调整或两者兼而有之，其目的 是快速、高质量、低成本地生产新产品以满足不断变化的市场的要求。2.3改进设计改进设计 (Redesign) ，即再设计，是对原有传统的产品进行优化、充实和改进的再 开发设计。所以产品的改进设计就是在从考察、分析与认识现有产品的基础平台上为出 发原点，对产品的“缺点”，“优点”进行客观的、全面的分析判断。对产品过去、现 在与将来的使用环境与使用条件进行区别分析。2.4适应性设计适应性设 (Adaptabi

7、lity design)计就是指在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改。适应性设计具有一定的创新性。比如前边提到的鼠标的设计， 从开始的机械式到光电式、从有线式到无线式。就是在原有产品的基础上不断地积累 经过多次的改进使得产品越来越适应人们的生活。2.5开发性设计开发性设计 (Original design) 就是没有参照的产品设计，仅仅是根据抽象的设计原 理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统。产品的工作原理，主 体结构，所实现的功能，这三者中至少有一项是首创的才可以认定为开发性设计。开发 性设计的过程最复杂，创新性强。比如好神拖的设计。开发型设计对理论

8、和实际经验要 求特别高。第 3 章：方案设计题（2）测试重力加速度g设计一套用来测试重力加速度 g 的实验设备，据所设计的结构，分析影响测量精度的相关 因素？估计所测量的 g 值的精度。要求：（1）分析测量原理；（2）有结构原理图，所有图形需要自己绘制；（3）有操作步骤；（4）有测量精度分析；（5） 核算加工制作该设备的成本（尽量详细）；（6）用 Gantt 图描述该设备的开发规划；（7）不需要做实物3.1 分析测量原理利用单摆测量重力加速度用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。单摆在摆角小于5的条件下振动时，可近似认为是简2

9、 |T谐运动。单摆运动的周期公式：T2.其中 L 指摆长，g 是当地重力加速度。 由 g此式子可得g 42。若测得L、T,代入式g 42$即可求得当地的重力加T2T2速度go实验时，测量一个周期的相对误差较大，一般是测量连续摆动n个周期的 时间t，则T=t/n。若测出不同摆长Li下的周期Ti，作Ti2- Li图线，由直线的斜 率可求出当地的重力加速度go3.3 操作步骤(1) .在细线一段打上一个比小球上的孔径稍大的结，将细线穿过球上的小孔做成一个单摆。(2) .将铁夹固定在铁架台上方，铁架台放在桌边，使铁夹伸到桌面以外，使摆球自由下垂。(3) .测量摆长：用游标卡尺测出小球直径D,再用米尺测

10、出从悬点到小球上端的距离L。(4) .把小球拉开一个角度 (小于 5 度)使在竖直平面内摆动，测量单摆完成全振动30 到 50次所用的平均时间，求出周期T, T=t /n。(5) .带入公式求出 g。(6) .多次测量求平均值。3.4 测量精度分析(1) .本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，是单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等等。只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差的程 度。(2) .本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此，要注意测准时间(周期)。 要从摆球通

11、过平衡位置开始记时，并采用倒记时计数的方法，不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值。(3) .本实验中进行长度(摆线长、摆球的直径)的测量时，读数读到毫米位即可。时间的测 量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可3.5 核算加工制作该设备的成本(1) .两个轴的加工：一般车工10-20 元/小时；圆钢 16-90，含税单价 5.7 元。两个轴大约需要半个小时，加上材料费5 元，合计 8+5=13 元。(2) .金属球的加工：立、卧铳，线切割，大车床，龙门铳以每小时20 元记费。金属球的加工取材可以用加工轴的剩余材料。金属球需铳床加工大约半小时，合计10 元。(3) .底座的加工：用铳床加工20 元/小时；铝板 LD2,含税单价 26