机电系统设计理论与方法-Chapter02摘要.ppt

第二章 机电一体化总体设计方法与实例 为什么要关注总体方案设计? 市场竞争规律要求产品不仅具有高性能(又快又好)，而且要有低价格，这就给产品设计人员提出了越来越高的要求。 种类繁多、性能各异的集成电路、传感器和新材料等，给机电一体化产品设计人员众多的可选方案，使设计工作具有更大的灵活性。 如何充分利用这些条件，应用机电一体化技术，开发出满足市场需求的机电一体化产品，是机电一体化设计的重要任务。 从总体目标出发，综合分析产品的性能要求及各机、电组成单元的特性，选择最合理的单元组合方案，实现机电一体化产品整体优化设计的目的。 （一）技术资料准备 1）搜集国内外有关技术资料，包括现有同类产品材料、相关理论研究成果和先进技术资料等。通过对这些技术资料的分析比较，了解现有技术发展的水平和趋势。这是确定产品技术构成的主要依据。 2）了解所设计产品的使用要求，包括功能、性能等方面的要求。此外，还应了解产品的极限工作环境、操作者的技术素质、用户的维修能力等方面的情况。使用要求是确定产品技术指标的主要依据。 3）了解生产单位的设备条件、工艺手段、生产基础等，作为研究具体结构方案的重要依据，以保证缩短设计和制造周期、降低生产成本、提高产品质量。 （二）性能指标确定 1）功能性指标－－运动参数、动力参数、尺寸参数、品质指标等实现产品功能所必需的技术指标 2）经济性指标－－成本指标、工艺性指标、标准化指标、美学指标等关系到产品能否进入市场并成为商品的技术指标。 3）安全性指标－－操作指标、自身保护指标和人员安全指标等保证产品在使用过程中不致因为误操作或偶然故障而引起产品或人身事故方面的技术指标。对于自动化程度高的机电一体化产品，安全性指标尤为重要。 （三）总体方案拟定 充分发挥机电一体化设计的灵活性，根据产品的市场需求及所掌握的资料和技术，拟定出综合性能最好的总体方案。 1）性能指标分析－－找出设计难点及特性指标，即影响总体方案的主要因素。如果某项特性指标的系列环节中存在着机械、电子等不同设计类型环节，则需要采用机电一体化方法统筹选择各环节的结构。 2）预选各环节结构－－初步选出多种实现各环节功能和性能要求的可行的结构方案，并根据有关资料或与同类结构类比，定量地给出各结构方案对特征指标的影响程度或范围，必要时可通过适当的实验来测定。将各环节结构方案进行适当组合，构成多个可行的总体结构方案，并使得各环节对特征指标的影响的总和不超过规定值。 3）整体评价－－选定一个或几个评价指标，对上述多个可行方案进行单项校核或计算，求出各方案的评价指标值并进行比较和评价，从中选出最优者作为拟定的总体方案。 机电一体化系统设计的工程实施，可按下面4个阶段有步骤地进行: 设计前必须充分分析作业对象，拟定最合理的作业工艺； 必须满足作业的功能要求和环境条件； 必须满足生产节拍要求； 整体及各组成部分必须全部满足安全规范及标准； 各设备及控制系统应具有故障显示及报警装置； 便于维护修理； 操作系统应简单明了，便于操作和人工干预； 操作系统便于联网控制； 工作站便于组线； 经济实惠，快速投产等 生产线的构成： 工作站; 子生产线 中转仓库; 物流系统; 动力系统; 控制系统; 辅助设备及安全装置。 各工作站必须具有相同或相近的生产周期； 工作站应有缓冲存储区； 物流系统必须顺畅，避免交叉或回流， 生产线要具有混流生产的能力； 生产线要留有再改造的余地; 夹具体要有足够的精度要求; 各工作站控制系统必须兼容; 生产线布局合理占地面积力求最小; 安全监控系统合理可靠； 对于最关键的工作站或生产设备应有必要的替代储备。 项目的背景及来源 项目的总体目标与基本要求 需求分析与总体方案设计 系统仿真与实验 可行性分析与论证（优化） 详细设计 制造与试运行 交付使用 项目的背景及来源 行业简介 当时现状与十五规划 需求信息的获得 考察与问题的提出 项目的总体目标与基本要求 高自动化和柔性 少人的安全需要 严格工艺 高稳定性与可靠性 信息化管理 需求分析与总体方案设计 技术资料准备 性能指标确定 总体方案拟定 总体立体效果（方案1） 总体立体效果（方案2） 1.3 设计实例-包装装箱生产线 1.3 设计实例-包装装箱生产线 性能指标确定－－方案设计 1.3 设计实例-包装装箱生产线 性能指标确定－－方案设计 1.3 设计实例-包装装箱生产线 性能指标确定－－方案设计 1.3 设计实例-包装装箱生产线 性能指标确定－－方案设计 1.3 设计实例-包装装箱生产线 系统仿真与实验 1.3 设计实例-包装装箱生产线 系统仿真与实验 1.3 设计实例-