机电一体化产品的概念设计ppt课件

1、机电一体化产品的概念设计.2.1 概念设计的普通概念 Pahl和Beitz于1984年提出了设计过程分为：明确义务Clarification of Task、概念设计Conceptual Design、详细设计Embodiment Design详细设计Detailed Design的四阶段模型. 并将概念设计定义为：“在确定义务之后，经过笼统化，拟定功能构造，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出根本求解途径，得出求解方案 的这一部分设计任务。.机电一体化的概念设计 几种定义设计的过程是产品的功能描画向构造描画的转换过程，而概念设计是这个过程的早期阶段。 产品的功能描画可以是一个真值表、一条性能

2、曲线或者一组动词短语； 构造的描画包括经过图形、模型或安装本身的物理实现等方式所表达的一组构造属性。 功能描画与构造描画是多对多的映射关系。概念设计可分为问题本质的笼统识别、功能构造的建立、子功能解原理的匹配、子构造的组合及基于设计规范的方案评价五个阶段。概念设计为由功能需求到笼统物理系统的转换过程： 1景象设计Phenomenological Design阶段基于物理原理将功能需求笼统为行为的描画； 2详细设计Embodiment Design阶段将行为的描画详细为可以实现行为的物理系统。.机电一体化的概念设计创新层次1义务创新分析、发现市场的新需求。 2功能创新一个是经过对市场需求信息和设

3、计义务书的发明性分析而得到的新的功能需求，另一个那么是指对产品总功能的发明性描画和笼统，从而更易于引发不同的求解思绪，有能够导致更佳的产品方案。3原理创新实现原理可细分为任务原理和技术原理2类：所谓任务原理，是指该产品赖以实现功能的根本性原理，或者说物理性原理；技术原理那么是为保证该任务原理的实现而采用的技术手段。任务原理创新总会导致全新产品；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构造创新 包括机构、规划、控制系统及运用的机、电、检测元器件的组成等，是技术原理创新和行为创新的延伸和详细实现。6控制创新 信息处置的新方法，新的控制算法的运用和创新，往往能使机电一体化

4、系统的性能大幅度提高，可以以为是构造创新向软件的进一步延伸。.机电一体化产品的创新技法.机电一体化概念设计的三子系统论1机电一体化系统是由计算机进展信息处置和控制的现代机械系统，它的最终目的是实现机械运动和动作；2从完成工艺动作过程这一总功能要求出发，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、信息处置及控制子系统。它们分别完成机械运动和动作、信息检测、信息处置及控制；3机电一体化系统中的执行子系统，有它的特殊性，它是由驱动元件和执行件或执行机构融为一体的广义执行机构。这种机构的最大特点是可控性。 上述三点认识，有助于对机电一体化系统按功能进行分解，从而分别寻求各自的功能载体，

5、经过集成优化来得到机电一体化系统的概念设计的假设干方案。. 机电一体化系统概念设计的过程描画市场需求和设计要点总功能分析描画工艺动作过程分解及运动流程确定行为分析子功能确定软件、硬件的分配机电一体化的集成建模与仿真评价.机电一体化系统概念设计的过程模型行为分析功能、原理分析构造、控制分析义务分析.2.2 机电一体化系统的功能设计主功能控制功能动力功能输出构造功能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的目的是促使过程对象物质、能量、信息的变换过程实现.机电一体化系统 概念设计-方案生成 一个机电一体化系统笼统、完好的功能构造模型，可以由变换功能、目的功能和形状变化来分析、

6、论述。 变换功能变换过程经过物质、能量、信息的输入输出流转换来描画系统产品的功能，主要经过人/机技术系统和系统的操作者协作，将过程对象的输入形状有目的地变换为期望的输出形状。 可以将变换功能系统看成输入/输出知而内部未知的黑箱。 系统部件以“垂直因果链的方式向技术系统传送物理效应。垂直因果链原理从笼统到详细、从总体到细化将技术系统的构造要素和行为要素联络起来。 按照设计者的思想习惯，引入目的功能，更接近人们对系统功能了解的实践阅历，可以有效表示设计意图和生成系统方案。 假设一个变换包涵多个操作形状变换实现，那么需求运用“程度因果链原理来分析。.机电一体化系统 概念设计-功能方法树原理图 机电一

7、体化系统可以视为含有因果关系或逻辑关系的变换功能构造或目的功能构造。联络变换功能和目的功能的纽带是“技术的选择。目的功能：-描画“要做什么变换功能：-描画“怎样做由于变换功能可以看成是目的功能的技术实现采用何种技术实现目的功能，在机电一体化系统方案生成推理过程中，目的功能就成为从系统的变换功能描画到功能物理实现间的必经之路。 .机系统的功能求解案例自上而下的因果关系程度方向的因果链.2.3 机电一体化系统的四视图 四视图描画的是同一个对象，它们的视角不同，但各个视角之间是相互联络的。 在产品的概念设计阶段，四视图是有力的工具。一方面，从功能视图开场的四视图设计，有利于创新方案的构成；另一方面，

8、对于一个设计方案，完成上述四视图的设计要求之后，就提供了评价决策的根底。经过对各种不同方案的四视图加以评价、比较，可以获得完好的、优化的、正确的设计方案。一、功能视图Function View三、控制视图Control View四、信息视图Information View二、构造视图Configuration View. 功能视图一、总功能分功能辅助功能的分解和描画；二、功能原理-技术系统的推理，技术方案的构成；. 功能视图简略目的功能描画变换功能描画黑箱主要的功能组成主功能的技术原理功能/行为/构造分析与求解包括子功能在内的功能/行为/构造的详细分析与求解原理系统的构成原理实验系统分功能的技

9、术原理及系统构成描画机电一体化根本单元ME的分析包括构造视图在内的系统方案设计实验样机详细的四视图概念设计分析报告概念样机笼统详细详细. 机电一体化系统设计域笼统详细简单详细功能设计域构造设计域控制设计域信息设计域从功能设计域向其他设计域扩展图2-9 机电一体化系统设计域. 构造视图一、总体规划模块；二、传动及支承系统；三、重要构造。. 控制视图一、机电一体化的根本单元组成及任务原理；二、控制器信息处置软硬件平台的组成；三、接口。.信息视图一、人机界面信息输入方式控制言语；二、人机界面信息到机器界面信息的变换过程；三、处置信息流变换的软件构造。. 典型案例讨论2.4 典型案例1：全自动洗衣机的功能分析与设计2.5 设计实例2: 快速成形