产品创新设计原理课件.ppt

产品创新设计原理1、热膨胀的物质-场模型物质的输入为热量，输出为力及物质的形状。二、基于物质-场的物理效应建模产品创新设计原理2、压电效应物质-场模型压电晶体在受到压力的作用下产生电压。二、基于物质-场的物理效应建模产品创新设计原理3、效应链将单一效应组合，可以形成效应链。二、基于物质-场的物理效应建模产品创新设计原理4、物理效应物质-场模型的应用例:微调节注射泵是在生物体内注入或提取微量液体的装置。由针头、柱塞、容器构成。柱塞的移动借助于手工或电驱动装置完成。现代微调节注射泵的精度可达到±0.01μL。二、基于物质-场的物理效应建模产品创新设计原理步骤1：确定物质S1.被移动的液体，S1liquid步骤2:确认S1如何被改变.S1liquid被移出容器.步骤3:确认导致该变化的F1.机械场(力)F1mechanical可以导致该变化.步骤4:这种场存在吗?假定不存在,转步骤5.二、基于物质-场的物理效应建模产品创新设计原理步骤5:确认能产生F1mechanical的F2→S2.(1)热膨胀效应:Fthermal→Ssolidorliquid(2)压电效应:Felectrical→Spiezoceramics(3)磁弹性效应:Fmagnetic→Sferromagnetic步骤6:产生概念Fthermal→Ssolidorliquid:加热固体或液体,产生膨胀,使液体移动;Felectrical→Spiezoceramics:电场中的压电晶体膨胀,使液体移动;Fmagnetic→Sferromagnetic:磁场中的磁弹性材料膨胀,使液体移动.二、基于物质-场的物理效应建模产品创新设计原理技术系统可以用物质-场模型描述。典型的模型如图所示。S1S1FS1S2S1S2F1S1S2F1F2S1S2F1F2S3S1F1F2S1S2F2F1(1)(2)(3)不完整的物质－场(4)完整的物质－场(5)并联的物质－场(6)串联的物质－场（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）(7)(8)用于检测的物质－场典型的物质-场变换:标准解三、产品创新设计原理假如待改进的系统建立了物质-场模型，将该物质-场模型传递到新状态的方法称为标准解。初始物质-场模型为ISM，需要的物质-场模型为DSM。其过程如图：根据问题描述建立初始物质－场模型（ISM）结合（ISM）与典型物质－场模型识别对应的标准解编写需要的物质－场模型（DSM）识别DSM的实际结构，进行概念设计识别1、执行的功能2、物体S13、工具S24、场F5、S1S2与F之间的相互作用典型的物质-场变换:标准解三、产品创新设计原理3.1完善具有不完整功能的系统（标准解1.1.1）典型的物质-场变换:标准解三、产品创新设计原理例：金属扎制的过程中其变形区需要润滑液润滑。典型的物质-场变换:标准解三、3.1完善具有不完整功能的系统（标准解1.1.1）产品创新设计原理通常液体润滑液通过刷子及喷雾装置施加到变形区域.问题：润滑液不均匀，润滑液粘满棍子，浪费很多。分析：实现功能：将所需要量的润滑液施加到变形区域。现状：采用压力实现润滑液的流动。原因：没有合适的工具。F1pressure为压力S1lubricant为物质典型的物质-场变换:标准解三、3.1完善具有不完整功能的系统（标准解1.1.1）产品创新设计原理按标准解1.1.1要引入F2→S2，施加机械作用于S1（lubricant）上。如图所示：要引入S2，由S2施加S1，但S2不能干扰扎制过程。即，S2在变形区施加S1的同时，要消失。F2最好采用系统可用资源。扎制过程中的机械场及热场是可用资源。典型的物质-场变换:标准解三、3.1完善具有不完整功能的系统（标准解1.1.1）产品创新设计原理解：充满润滑液的纸被进给到辊子与金属带之间，纸在高温下燃烧，在扎制区均匀留下润滑液。典型的物质-场变换:标准解三、3.1完善具有不完整功能的系统（标准解1.1.1）产品创新设计原理3.2消除物质-场中的有害作用a.当完整场模型中两种物质之间有用及有害作用同时存在，为了保持有用作用，消除有害作用，通常