功能分析步骤.doc

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1、功能分析步骤姓名：毛龙所班级：机自114学号：201110301429一、功能分析定义功能——指产品技术系统的用途或所具有的特定工作能力。功能分析法——探寻功能方案的主要方法。这种方法将复杂系统的总功能分化为简单的功能单元，再对每个功能无求解，然后进行组合，得到系统多种总方案，然后分析比较，最后得到最佳功能方案。功能分析过程是设计人员初步酝酿功能原理设计方案的过程。这个过程往往不是一次能够完成的，而是随着设计工作的深入而需要不断修改完善的。二、设计步骤和各阶段的应用方法目的：确定技术系统的原理方案步骤：1.功能分析2.总功能分解3.功能单元

2、求解4.方案综合图1功能分析步骤原理图1.总共能分析—抽象构思，建立黑箱模型将设计的对象系统看成是一个不透明的、不知其内部结构的“黑箱”，只集中分析比较系统中三个基本要素（能量、物料、和信息）的输入输出关系，就能突出的表达系统的核心问题—系统的总共能。技术系统的总共能就是以实现某种任务为目标的输入输出量之间的关系，实现了预定转换就体现了系统的总共能。如图2为一般黑箱示意图，方框内部为待设计的技术系统，方框即为系统的边界，通过系统的输入和输出，使系统和环境联系起来。图2一般黑箱示意图2.功能分解—扩展构思，建立功能系统图功能系统图是功能实现方

3、式的展示，也是分析功能必要程度的依据。它从实现产品总功能出发，通过寻找功能实现手段方法，逐步找出下位功能并以此类推的追究直到找出末端功能为止。将总功能分解为分功能，直至功能元。功能元是不能分解的最下功能单位，是直接能从物理效应、逻辑关系等方面找到解法的基本功能。功能分解可用树状结构予以图示，称为功能树，如图3所示。图3功能树功能单元－在系统各分支的终端，即末端功能通常是具有独立功能的功能元功能元的类型，可以分为三大类：（1）物理功能元（2）数学功能元（3）逻辑功能元1)物理功能元它反映系统中物理量转化的基本动作。其中常用的五种为：▲“变换－

4、复原”功能元。▲“放大－缩小”功能元。▲“联结－分离”功能元。▲“传导－绝缘”功能元。▲“贮存－提取”功能元。2)数学功能元▲它反映数学的基本动作。如加和减、乘和除、乘方和开方、积分和微分。▲数学功能元主要用于机械式的加减机构和除法机构，如差动轮系；控制系统，如用脉冲计数装置控制动作幅度等等。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。3.功能单元求解就是将功能单元所需执行的动作，用合适的执行机构型式来实现为求得系统的最终原理解，必须首先求得各功能元的原理解。按照柯勒的定义，可以用下式表示：功能元的原理解＝f（

5、功能元的功能，实现载体）因此，寻求原理解的重点就是针对功能元寻求其实现载体。对于一个功能系统来说，并非所有功能元的载体都是创新的，应该说，其中大量是存在现成解的，有些解被汇编成解法目录，是设计中的重要参考。（1）功能元的解法目录（设计目录）（2）创新技法求解（利用创造性思维）4.求系统原理解将各功能元解进行合理组合，就可以得到系统的多个原理解。进行功能元解的组合时常采用形态综合法。以功能元为纵坐标，各功能元解为横坐标，构成形态学矩阵。如表所示。从每项功能元中取出一种解进行有机组合，即得到系统的一个原理解。如果有m个功能元，第i个功能元有n个

6、功能元解，则可能的原理解个数为：N=n1xn2x…ni…xnm。表1表2例：行走式挖掘机的形态学矩阵系统原理解的可能方案数为：N=6X5X4X4X3=1440如：A1+B4+C3+D2+E1为电动履带式挖掘机A5+B5+C2+D4+E2为液压轮胎式挖掘机3.求最优原理方案——比较法粗筛选：把与设计要求不符的或各功能元解不相容的方案去除。如:行走挖掘机，若动力源为电动机，则与液力耦合器、气垫、液压缸传动等功能元解不相容，不能能成可实现的方案，必须去除。定量评价选择最佳方案3.功能分析的实际应用以材料拉伸试验机为例，进行功能分析。力信号变形信号

7、变形能变形后的试件试件加载能量信号利用力和变形检测试件图4总共能（黑箱）试件拉伸力测量变形测量动作控制试件夹持夹头移动试件松开讯号取得讯号放大测量结果显示讯号取得讯号放大测量结果显示开机停机自动停机运动形式转换速度，扭矩转换试件拉伸测力及变形图5功能树力信号变形信号能量转换为力和位移试件加载测力测变形变形能变形后的试件加载能量控制信号试件图6主要分功能力信号变形信号能耗变形能变形后的试件试件控制信号加载能量标准值加载能量比较标准值和实际值测量值放大能量转换为力和位移调节能量大小装夹试件试件加载测变形测力图6完善的功能结构3.功能分析法的优点

8、设计步骤明确规律性强有利于采用计算机进行设计有利于提高设计质量和效率容易掌握