第4讲机电一体化系统设计.ppt

*第2章机电一体化系统设计总体方法主讲刘树林2.1机电一体化系统的设计流程第2章机电一体化系统设计总体方法1、产品规划需求分析→需求设计→可行性分析。2、概念设计总功能分析→创新设计→最优方案。3、详细设计4、设计实施5、设计定型2.2设计思想、设计类型及设计准则1、设计思想（1）机电互补法机电互补法又称取代法。利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统）中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。（2）结合（融合）法将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用功能部件，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。（3）组合法将结合法制成的专用或通用功能部件（子系统）、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。2.2设计思想、设计类型及设计准则2、设计类型（1）开发性设计不参照已有产品，仅仅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（系统）。（2）适应性设计在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。（3）变异性设计在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。3、设计准则设计准则主要考虑“人、机、材料、成本”等因素，而产品的可靠性、实用性和完善性设计最终归结于：在保证目的功能要求与适当寿命前提下不断降低成本。2.2设计思想、设计类型及设计准则2.3机电一体化系统的产品规划1、需求分析（1）消费者的潜在需求（2）用户对现有产品的反映（3）产品市场寿命周期要求（4）竞争对手的技术挑战（5）技术发展的推动（6）社会需求2、需求设计需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式描述满足用户需求产品的过程，即根据系统的用途及主要需求来确定系统的性能参数或技术指标。需求设计是连接市场和企业的一个桥梁。2.4机电一体化系统的概念设计2.4.1、概念设计的内涵在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。2.4.2概念设计的特征（1）创新性：创新是概念设计的灵魂（2）约束性：限制和要求构成了边界条件，形成“设计空间”（3）多解性：设计路径的多样化及设计结果的多样化。（4）层次性：功能层及结构层2.4.3概念设计过程中的创新层次（1）任务创新：设计的动力来源于市场的需求（2）功能创新：黑箱法（3）原理创新：每个功能具有多个原理方案（4）行为创新：工艺动作创新（5）结构创新：是原理创新与行为创新的具体体现与延伸（6）控制创新：结构创新向软件的进一步延伸2.4.4概念设计过程概念设计步骤及方法1、产品的功能设计产品的功能设计步骤（1）设计任务抽象化——确定总功能黑箱与外界条件的关系（2）总功能的分解功能结构图*