第2课 机电一体化系统总体设计(07版).pptx

第2章 机电一体化系统总体设计;第2章 机电一体化系统总体设计;第2章 机电一体化系统总体设计;2.1 机电一体化系统总体设计的主要内容;2.1 机电一体化系统总体设计的主要内容;2.1 机电一体化系统总体设计的主要内容;2.1 机电一体化系统总体设计的主要内容;(5) 电路结构方案设计 在机电一体化系统设计中，检测系统和控制系统的电路结构方案设计方法可分为两大类: 1) 选择式设计 2) 以设计为主，选择单元为辅 (6) 总体布局与环境设计 机电一体化系统总体布局设计是总体设计的重要环节。 布局设计的任务：确定系统各主要部件之间相对应的位置关系以及它们之间所需要的相对运动关系。;(7) 机电一体化系统简图设计 在上述工作完成后，应根据系统的工作原理及工作流程画出它们的总体图，组成机、电控制系统有机结合的机电一体化系统简图。在系统简图设计中，执行系统应以机构运动简图或机构运动示意图表示，机械主系统应以结构原理草图表示，电路系统应以电路原理图表示，其他子系统可用方框图表示。;(8) 总体方案的评价 根据上述系统简图，进行方案论证。论证时，应选定一个或几个评价指标，对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。 (9) 总体设计报告 总结上述设计过程的各个方面，写出总体设计报告，为总体装配图和部件装配图的绘制做好准备。 总体设计报告要突出设计重点，将所设计系统的特点阐述清楚，同时应列出所采取的措施及注意事项。 ;总体设计给具体设计规定了总的基本原理、原则和布局，指导具体设计的进行;而具体设计则是在总体设计基础上进行的具体化。具体设计不断地丰富和修改总体设计，两者相辅相成，有机结合。因此，只有把总体设计和系统的观点贯穿于产品开发的过程，才能保证最后的成功。;2.2 机电一体化系统原理方案设计;2.2.1 机电一体化系统原理方案设计步骤;功能分析设计过程;功能分析设计步骤与方法;2.2.2 机电一体化系统原理方案设计;综采工作面三机;煤矿井下采煤机系统图示;(2)黑箱法;黑箱法（Block Box）特点;图2-2 黑箱法示意图;黑箱法举例1;——挖掘机总功能;2.2.2.2 总功能分解;(1)功能元在机电一体化系统设计中常用的基本功能元有物理功能元、逻辑功能元和数学功能元。 1)物理功能元。它反映系统中能量、物料、信号变化的物理基本动作，常用的有转变-复原、放大-缩小、合并-分离、传导-绝缘、存储-提取。(常用的五种物理功能元) 2)数学功能元。 数学功能元主要用于系统的加减机构和除法机构，如差动轮系、机械台式计算机、求积仪等。 3)逻辑功能元。包括“与”、“或”、“非”三元的逻辑动作，主要用于控制功能。 ;常用的五种物理功能元;（2）功能结构;(3)建立功能结构图 实际设计时，建立系统功能结构可以从系统功能分解出发，分析功能关系和逻辑关系。先从上层功能的结构考虑，建立该层功能结构的雏形，再逐层向下细化，最终得到完善的功能结构图。;下面以自动材料拉伸机的设计为例，说明功能结构图的建立过程。 1) 通过分析输入和输出关系，利用黑箱法求总功能，得到自动材料拉伸机的总功能为:测量试件受力与变形，如图2-5(a)所示。 2) 利用黑箱法将总功能分解为一级子功能:能量转换为力与位移、力测量、变形测量和试件加载，如图2-5(b)所示。然后考虑到各分功能的实现尚需满足其他要求，如输人能量大小要控制，力和变形测量值要放大，试件加载拉伸要装卡，在调节与测量时均需与标准值进行比较等。因此，将一级子功能再分解为二级子功能，如图2-5(c)所示。 ;2.2.2.3 求解功能元(分功能);(3)设计目录法 设计目录是设计工作的一种有效工具，是设计信息的存储器与知识库。 它以清晰的表格形式把设计过程中所需的大量解决方案规律地加以分类、排列和储存，便于设计者查找和调用。 它提供给设计师的不是零件的设计计算方法，而是提供分功能或功能元解，给设计者具体启发，帮助设计者具体构思。图2-6为部分常用物理基本功能元解法目录。;基本功能元解法目录举例;机械一次增力功能元解法目录举例;2.2.2.4 选择系统原理方案(解的组合方法); 表2-1中F表示功能元(或分功能)，L表示功能元解(或分功能解)； Fm为第m个功能元，Lmi(i=1,2,…,nm)表示实现功能元Fm的nm个解。若将F1,F2,…,F m的所有解一一组合起来，可得系统解的原理方案数N=nl·n2·…·nm，所得到的方案数是相当大的。;实践证明并没有必要对其逐一检验，关键是处理好以下两个问题: 1) 构成原理方案的各功能元解在物理上的相容性鉴别，可以从功能结构中的能量流、物料流、信号流能否不受干扰地连续流过，以