机电一体化概论 教学课件 作者 于爱兵 机电一体化概论 3.ppt

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1、第3章机电一体化产品设计3.1机电一体化产品的设计方法3.2机电一体化产品设计中的建模方法3.3机电一体化产品设计中的软件3.4现代设计方法3.1机电一体化产品的设计方法机电一体化产品要求综合应用机电一体化的相关技术需要设计人员熟练掌握工程设计方法和软件工具.3.1.1机电一体化产品的设计流程主要包括5个阶段:产品规划总体方案设计技术设计样机试制产品定型。3.1.2机电一体化产品的设计类型三种设计类型:开发性设计开发性设计属于创新设计，产品的附加值高适应性设计在不改变产品总体方案和工作原理的情况下，对产品的某一个模块或部件进行重新设计和改造.3.变

2、型设计仅仅改变产品的规格、尺寸或者结构布局，设计出不同参数的系列化产品3.2机电一体化产品设计中的建模方法建模基本贯穿于机电一体化产品的整个设计过程，建模具有下列作用：（1）提供解决工程问题的有效手段和途径（2）便于交流（3）有助于对设计内容进行检验。3.2机电一体化产品设计中的建模方法在机电一体化产品整个设计过程中的模型较多.3.2.1产品规划与总体设计中的建模用例图（Usecasediagram）用例是描述用户需求的方法，是用户和开发人员之间的沟通渠道。用例图是一种描述用例、参与者以及它们之间关系的图形。用例图的基本组成包括：系统、参与者、用例

3、和用例与参与者之间的关系，3.2.1产品规划与总体设计中的建模用例图3.2.1产品规划与总体设计中的建模用例图3.2.1产品规划与总体设计中的建模2.质量屋质量功能展开(Qualityfunctiondevelopment,QFD)是一种用户需求驱动的产品设计方法。3.2.1产品规划与总体设计中的建模3.方框图（Blockdiagram）应用正方形、长方形以及其它图形和连接线的组合形式，直观说明机电产品的工作原理，表示出机电产品各部分之间的相互联系。3.2.1产品规划与总体设计中的建模4.层次结构模型对产品进行评价，从多个备选方案中确定出最优。层次

4、分析法（Analytichierarchyprocess，AHP）是定性分析和定量计算相结合的一种决策方法。3.2.2产品技术设计中的建模在机电产品技术设计阶段，一般需要建立传动系统和控制系统的数学模型。系统的数学模型是描述系统中各变量之间相互关系的数学表达式，常用的数学模型有机械系统模型、电路系统模型以及数字系统模型等。对于机电一体化系统，通常用三种形式建立系统模型:描述系统输入-输出之间关系的微分方程传递函数系统结构图。3.3机电一体化产品设计中的软件机电产品设计中的软件分为三大类：设计类工程分析类测控软件开发类3.4现代设计方法现代设计方法已

5、经成为机电一体化产品设计人员的重要工具和手段.对于产品的设计人员而言，不掌握现代设计方法，很难高效、优质、低成本的完成设计任务.3.4.1计算机辅助设计计算机辅助设计(Computeraideddesign,CAD)一般指设计人员应用计算机辅助进行产品设计的方法和技术。设计人员在计算机系统的支持下，可以进行产品方案构思、绘图、计算、分析、仿真、优化以及编写技术文件等一系列设计活动。有很多的商用CAD软件，例如AutoCAD，Pro/Engineer等3.4.2创新设计创新设计(Creativedesign)是使产品始终立于不败之地的保证。TRIZ-

6、---发明问题解决理论创新是企业生存和发展的法宝是提高竞争力的源泉现代设计关注的核心问题：如何提出有创意的构思培养创新设计能力创造发明发明创造是不是必须要有灵感？发明创造是不是只是少数人的专属？在一个个被蒙上神秘色彩的发明创造背后是否有某些规律可循？是否人人都可以成为发明家？.....TRIZ/TIPS(TheTheoryofInventiveProblemSolving)——发明问题的解决理论前苏联发明家、科学家GenrichAltshullerTRIZ理论1946年，由G.S.Altshuller创立分析了不同工程领域中250万个发明专利研究人

7、类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则3.4.3优化设计优化设计（Optimumdesign)一个完美的设计应该使所设计的产品具有优异的技术性能，并且具有良好的制造工艺性和使用可靠性，同时还要满足成本最低的原则。机电一体化产品的优化设计可以分为两类：方案优化和设计参数优化。3.4.4可靠性设计可靠性设计(Reliabilitydesign)是指应用可靠性理论、技术和设计参数的统计数据，在给定的可靠性指标下，对零件、部件、设备或系统进行的设计。机电一体化产品，可靠性设计可以分为两大类别：系统的可靠性设计和零部件的可靠性设计。产品的可

8、靠度R(t)