机电一体化产品设计与工程路线概述

机电一体化产品设计与工程路线1系统设计的评价方法(10种)

工效实用性：总体技术指标：产量、容量、质量、精度系统可靠性：在预定时间内给定的工作条件下满意工作的概率运行平稳性：稳定性指标：过渡过程时间ts

、超调量%、上升时间tr、稳态误差e()、滞后时间环境完善性：操作宜人性：2系统设计的评价方法(10种)

人机安全性：技术经济性－评价比较不同方案的经济性－评价比较资源利用的合理性结构工艺性:－满足制造、施工、加工、装配、安装、运输、维修等要求。造型艺术性:成果规范性:－符合技术规范

3经济技术分析收益率法价值分析法4经济技术分析－收益率法收益率：反映技术方案的盈利程度。投资收益率：内部收益率：回收期法：年成本法：5投资收益率（NPVR）定义：投资收益率又称投资利润率，是指投资收益（税后）占投资成本的比率。公式：投资收益率＝投资收益/投资成本×100％意义:反映投资的收益能力。当该比率明显低于公司净资产收益率时，说明其对外投资是失败的，应改善对外投资结构和投资项目。6内部收益率（IRR）定义：资金流入等于资金流出时的利率资金流入现值总额与资金流出现值总额相等、净现值等于零时的折现率。7回收期法和年成本法回收期法Tr：回收初始投资所需的时间年成本法AC:年度耗费（投资、经营费用、残值）8经济技术分析－价值分析法机电产品开发的目的:为社会提供效用为企业获取利润价值(F)=功能/消耗费用9价值分析法(4种)最低成本法：从同样功能产品中找出成本最低者统计趋势法满足同样需要但满足程度不同的各类同类产品的成本，作图表示目标利润法目标成本=产品售价－(目标利润+销售费用)产品销售降低额法售价降低数额=成本降低数额。(为了盈利必需降低产品成本)10可靠性分析析产品的可靠靠性主要取取决于研制制和设计阶阶段形成的的固有可靠靠性。可靠性指标标：可靠度函数数、失效率率、寿命可靠性预测测：试验统计法法、经验法法可靠性指标标分配：等同分配、、按比例分分配、按重重要性分配配、最优化化分配冗余设计：：简化产品结结构、减少少故障概率率，提高各各部件的可可靠性，采采用冷储备备（备用部件），维修护护理，预防防性定期维维修等11维修性分析析平均修复时时间短零部件具有有互换性维修空间充充足维修工具、、设备数量量和种类少少维修技术复复杂性低维修人员少少维修成本低低状态监测和和自动记录录指导维修修12安全性分析析系统本身的的安全性设置安全工工作区、锁锁安全操作作工作环境条条件监测与与监控非正常工作作状态的自自动停机、、误操作自自动处理操作人员的的安全性漏电保护、、报警提示示、急停操操作、快速速制动等13产品设计类类型开发性设计计全新设计适应性设计计原理方案不不变，仅对对功能和结结构进行重重新设计变参数设计计改变部分结结构尺寸而而形成系列列产品14基本设计和和工程路线线(14个步步骤)1.拟定设设计目标及及初步技术术规范用途、工作作方式主要性能指指标、使用用环境2.可行性性分析资料的收集集市场前景预预测可行性分析析技术经济性性分析1516基本设计和和工程路线线3.初步步设计(总总体方案设设计)总体结构方方案、制定定研制计划划、开发经经费概算、、开发风险险分析等。。总体方案设设计方法(构思比较较)17基本设计和和工程路线线4.初步方方案的评价价、评审邀请有关专专家按照““设计目标标及技术规规范要求””对总体设设计方案进进行评审，，对设计结结果做出评评价，并提提出改进意意见。18基本设计和和工程路线线5.确定数数学模型(理论分析析)按照第4步步骤的评审审意见对初初步设计结结果果做出修改改后，进入入理论分析析阶段。19基本设计和和工程路线线6.详细设设计(样机机设计)按集成化和和模块化设设计理论，，把系统化化分成若干干个功能模模块，明确确各个模块块之间的接接口任务。。20基本设计和和工程路线线7.详细设设计方案评评价通过以后进进入下一步步，通不过过回到5或或6步骤修修改。8.试制样样机机械本体、、执行机构构、动力驱驱动系统、、能源系统统、控制系系统、传感感检测系统统的加工、、装配和调调试。完成成可以用于于试验和测测试的产品品样机。21基本设计和和工程路线线9.样机试试验与测试试10.技术术评价与审审定通过:按审审定意见对对详细设计计结果做出出修改，，进入下一一步骤，进进行小批量量试生产。。通不过：按按审定意见见返回到第第5-8步步骤之间的的某一步骤骤，重新进进行设计。。11.小批批量生产12.试销销13.批量量生产产14.销售售22系统设设计中中的质质量管管理质量目目标管管理实行可可行性性设计计进行设设计质质量评评审加强标标准化化与工工艺审审查建立设设计质质量责责任制制建立质质量保保证体体系23制造工工程质质量管管理元器件件的筛筛选提高参参数指指标、、均匀匀性应力筛筛选冲击筛筛选、、振动动筛选选、离离心加加速度度筛选选老化处处理温度老老化处处理、、交变变载荷荷老化化处理理、大大电流流老化化处理理产品的的生产产质量量检验验预检、、中间间检验验、完完工检检验检验方方法：：全数数检验验、抽抽样检检验24上海市市制造造业质质量管管理上海全全面质质量管管理开开展30多多年制造业业质量量竞争争力指指数列列全国国首位位总体达达到三三级水水平（（国内内前列列）三成企企业达达到四四级水水平（（国际际先进进）1.5%的的企业业达到到五级级水平平（世世界级级）宝钢、、振华华港机机、大大众、、海立立等25喷漆机机器人人开发发的工工程路路线1.目目标及及技术术规范范机器人人的用用途:自动动喷漆漆。工作方方式：：示教教再现现（示示教盒盒、手手把手手）主要技技术参参数：：存储储量(3800点、、128min)、最最大速速度1.7m/s、、位置置精度度2.5mm、动动作频频率(10Hz,40Hz、50Hz)、6自由由度、、8kg承承载能能力、、作业业空间间(垂垂直投投影2000x1000、水水平投投影1800x90°)。使用环环境要要求：：喷漆漆、防防爆。。26喷漆机机器人人开发发的工工程路路线2.收收集资资料、、市场场分析析、可可行性性分析析、技技术经经济性性分析析机器人人市场场现状状喷漆机机器人人技术术现状状喷漆机机器人人结构构形式式自由度度分布布驱动方方式控制方方案防爆设设计27喷漆机机器人人开发发的工工程路路线3.总总体方方案设设计总体结结构方方案：：自由由度数数、坐坐标形形式、、作业业空间间、驱驱动方方式、、控制制方式式、手手爪工工具、、使用用环境境。制定研研制计计划：：时间间进度度表、、主要要步骤骤、每每一步步骤的的成果果形式式、人人员需需求情情况。。开发经经费概概算。。开发风风险分分析。。28喷漆机机器人人开发发的工工程路路线4.总总体方方案的的评审审、评评价对多种种方案案进行行筛选选、优优化组组合对最优优方案案进行行评估估分析析、修修改评审通过，，进入入下一一步，，评审通不过过回到到上一一步修修改。。29喷漆机机器人人开发发的工工程路路线5.理理论分分析阶阶段(确定定数学学模型型)机构运运动学学模型型、作作业空空间分分析。。机构的的力学学计算算。驱动元元件的的选择择、动动力计计算。。动力学学模型型、仿仿真分分析。。传感器器选择择、精精度分分析。。建立控控制模模型、、仿真真分析析。30喷漆机机器人人开发发的工工程路路线6.详详细设设计系统总总体设设计：：布局局、人人机交交互、、维修修对策策、加加工单单位协协调、、产品品性能能。业务的的划分分：作作业模模块、、接口口、联联调方方法、、人员员分工工。机械本本体及及工具具设计计：本本体、、电器器控制制柜、、操作作台等等结构构，加加工、、装配配、调调试涉涉及的的特殊殊工具具。控制系系统设设计：：总体体控制制方案案，计计算机机、硬硬件、、接口口、配配电。。程序设设计：：选配配软件件、研研制软软件、、程序序接口口、调调试。。后备系系统设设计：：检修修方法法、维维修对对策。。设计说说明书书、使使用说说明书书。31喷漆机机器人人开发发的工工程路路线7.详详细设设计方方案评评价对设计计结果果进行行全面面审查查、评评价、、提出出修改改意见见。通过以以后进进入下下一步步，通通不过过回到到5或或6步步骤修修改。。32喷漆机机器人人开发发的工工程路路线8.试试制喷漆机机器人人样机机械本本体动力驱驱动系系统供电系系统控制系系统传感器器与检检测系系统33喷漆机机器人人开发发的工工程路路线9.机机器器人样样机的的实验验与测测试调试控控制系系统、、控制制性能能测试试功能测测试精度、、工作作空间间测试试动态指指标测测试喷漆实实验34喷漆机机器人人开发发的工工程路路线10.技术术评价价与审审定：：考核核各项项指标标11.小批批量生生产12.试销销13.正常常生产产14.销售售35全自动动洗衣衣机产产品开开发的的工程程路线线1.拟拟定洗洗衣机机产品品设计计目标标和技技术规规范(1)开发发目标标：全全自动动洗衣衣机。。－－洗涤过过程全全自动动控制制，无无需人人工干干涉。。－操作简简单、、不需需专门门培训训、家家用。。－供电、、尺寸寸结构构、上上/下下水的的形式式符合合居民民的住住宅的的供电、、供水水要求求。36全自动洗衣衣机产品开开发的工程程路线1.拟定洗洗衣机产品品设计目标标和技术规规范(2)主要要技术规范范AC220V供电，，功率<1000W。具有自动识识别衣量、、衣质、肮肮脏程度，，自动决定定用水量，，自动投入入适当的洗洗涤剂等功功能。自动控制洗洗涤过程，，洗涤、漂漂洗、甩干干，上水、、下水等过过程自动完完成。自然排水，，对供水压压力无特殊殊要求。故障报警功功能。洗涤过程数数字显示。。37全自动洗衣衣机产品开开发的工程程路线2.可行性性分析收集洗衣机机市场资料料和用户的的有关信息息收集现有洗洗衣机的技技术信息可行性分析析技术经济可可行性分析析38全自动洗衣衣机产品开开发的工程程路线3.初步设设计结构形式的的确定：立立式/卧式式、滚筒式式/波轮式式；命令输输入形式：：按键式/拨盘式；；状态显示示：LED/LCD；外观颜颜色等。控制计算机机：可编程程控制器/单片机。。驱动方式：：直流电机机/交流电电机。进水、排水水控制方式式。检测传感器器的数量、、类型。研研制计划划:时间进进度安排、、关键技术术、人员需需求经费概算。。39全自动洗衣衣机产品开开发的工程程路线4.总体方方案评审对多种方案案进行筛选选、评价，，做出评审审结论，对对不满足要要求的部分分进一步完完善，符合合评审要求求后可以进进入下一步步骤。40全自动洗衣衣机产品开开发的工程程路线5.确确定定数数学学模模型型驱动动系系统统的的数数学学模模型型、、负负载载计计算算、、电电机机的的容容量量计计算算。。容积积及及给给排排水水量量计计算算。。功率率计计算算。。控制制模模型型及及仿仿真真分分析析。。41全自自动动洗洗衣衣机机产产品品开开发发的的工工程程路路线线6.详详细细设设计计(1)系系统统总总体体设设计计：：人人机机系系统统、、维维修修对对策策、、产产品品综综合合性性能能、、工工艺艺协协调调等等。。(2)业业务务划划分分：：划划分分作作业业模模块块、、确确定定接接口口任任务务、、联联调调方方法法、、人人员员分分工工等等。。(3)机机械械系系统统设设计计：：完完成成全全部部机机械械图图纸纸，，列列出出标标准准件件清清单单。。－基础础框框架架，，外外壳壳，，洗洗涤涤及及甩甩干干系系统统，，传传动动系系统统，，电电机机、、阀阀门门、、传传感感器器、、电电器器等等安安装装需需要要的的结结构构件件，，特特殊殊的的工工具具、、夹夹具具。。42全自自动动洗洗衣衣机机产产品品开开发发的的工工程程路路线线6.详详细细设设计计（（续续））控制制系系统统设设计计：：全全部部硬硬件件电电器器设设计计及及器器件件选选型型。。电机机、、阀阀门门、、传传感感器器、、单单片片机机(PLC)等等硬硬件件的的选选型型设设计计。。单片片机机(PLC)控控制制系系统统硬硬件件设设计计。。电机机(主主电电机机、、洗洗涤涤剂剂投投入入电电机机)、、阀阀门门(进进水水阀阀，，排排水水阀阀)驱驱动动电电路路。。传感感器器：：衣衣质质衣衣量量检检测测、、混混浊浊度度检检测测，，水水位位检检测测、、电电源源电电压压检检测测、、温温度度检检测测；；显显示示器器、、键键盘盘的的接接口口电电路路设设计计。。供电电电电源源及及电电源源控控制制电电路路设设计计。。43全自自动动洗洗衣衣机机产产品品开开发发的的工工程程路路线线6.详详细细设设计计（（续续））控制制软软件件设设计计：：全全部部控控制制程程序序的的设设计计。。电机机的的驱驱动动及及控控制制模模块块。。检测测及及信信息息处处理理模模块块。。控制制主主程程序序。。后备备系系统统设设计计：：检检修修方方法法、、维维修修对对策策。。完成成设设计计说说明明书书使使用用说说明明书书等等技技术术文文件件，，列列出出全全部部器器件件清清单单。。44全自自动动洗洗衣衣机机产产品品开开发发的的工工程