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1机电一体化产品设计与工程路线2系统设计的评价方法(10种)1.工效实用性：–总体技术指标：产量、容量、质量、精度2.系统可靠性：–在预定时间内给定的工作条件下满意工作的概率3.运行平稳性：–稳定性指标：过渡过程时间ts、超调量%、上升时间tr、稳态误差e()、滞后时间4.环境完善性：5.操作宜人性：3系统设计的评价方法(10种)6.人机安全性：7.技术经济性－评价比较不同方案的经济性－评价比较资源利用的合理性8.结构工艺性:－满足制造、施工、加工、装配、安装、运输、维修等要求。9.造型艺术性:10.成果规范性:－符合技术规范4经济技术分析•收益率法•价值分析法5经济技术分析－收益率法•收益率：反映技术方案的盈利程度。–投资收益率：–内部收益率：–回收期法：–年成本法：6投资收益率（NPVR）•定义：投资收益率又称投资利润率，是指投资收益（税后）占投资成本的比率。•公式：–投资收益率＝投资收益/投资成本×100％•意义:–反映投资的收益能力。–当该比率明显低于公司净资产收益率时，说明其对外投资是失败的，应改善对外投资结构和投资项目。7内部收益率（IRR）•定义：–资金流入等于资金流出时的利率–资金流入现值总额与资金流出现值总额相等、净现值等于零时的折现率。8回收期法和年成本法•回收期法Tr：–回收初始投资所需的时间•年成本法AC:–年度耗费（投资、经营费用、残值）9经济技术分析－价值分析法•机电产品开发的目的:–为社会提供效用–为企业获取利润•价值(F)=功能/消耗费用10价值分析法(4种)•最低成本法：–从同样功能产品中找出成本最低者•统计趋势法–满足同样需要但满足程度不同的各类同类产品的成本，作图表示•目标利润法–目标成本=产品售价－(目标利润+销售费用)•产品销售降低额法–售价降低数额=成本降低数额。(为了盈利必需降低产品成本)11可靠性分析•产品的可靠性主要取决于研制和设计阶段形成的固有可靠性。–可靠性指标：可靠度函数、失效率、寿命–可靠性预测：试验统计法、经验法–可靠性指标分配：等同分配、按比例分配、按重要性分配、最优化分配–冗余设计：简化产品结构、减少故障概率，提高各部件的可靠性，采用冷储备（备用部件），维修护理，预防性定期维修等12维修性分析•平均修复时间短•零部件具有互换性•维修空间充足•维修工具、设备数量和种类少•维修技术复杂性低•维修人员少•维修成本低•状态监测和自动记录指导维修13安全性分析•系统本身的安全性–设置安全工作区、锁安全操作–工作环境条件监测与监控–非正常工作状态的自动停机、误操作自动处理•操作人员的安全性–漏电保护、报警提示、急停操作、快速制动等14产品设计类型•开发性设计–全新设计•适应性设计–原理方案不变，仅对功能和结构进行重新设计•变参数设计–改变部分结构尺寸而形成系列产品15基本设计和工程路线(14个步骤)1.拟定设计目标及初步技术规范–用途、工作方式–主要性能指标、使用环境2.可行性分析–资料的收集–市场前景预测–可行性分析–技术经济性分析1617基本设计和工程路线3.初步设计(总体方案设计)–总体结构方案、制定研制计划、开发经费概算、开发风险分析等。–总体方案设计方法(构思比较)18基本设计和工程路线4.初步方案的评价、评审–邀请有关专家按照“设计目标及技术规范要求”对总体设计方案进行评审，对设计结果做出评价，并提出改进意见。19基本设计和工程路线5.确定数学模型(理论分析)–按照第4步骤的评审意见对初步设计结果做出修改后，进入理论分析阶段。20基本设计和工程路线6.详细设计(样机设计)–按集成化和模块化设计理论，把系统化分成若干个功能模块，明确各个模块之间的接口任务。21基本设计和工程路线7.详细设计方案评价–通过以后进入下一步，通不过回到5或6步骤修改。8.试制样机–机械本体、执行机构、动力驱动系统、能源系统、控制系统、传感检测系统的加工、装配和调试。完成可以用于试验和测试的产品样机。22基本设计和工程路线9.样机试验与测试10.技术评价与审定–通过:按审定意见对详细设计结果做出修改，进入下一步骤，进行小批量试生产。–通不过：按审定意见返回到第5-8步骤之间的某一步骤，重新进行设计。11.小批量生产12.试销13.批量生产14.销售23系统设计中的质量管理•质量目标管理•实行可行性设计•进行设计质量评审•加强标准化与工艺审查•建立设计质量责任制•建立质量保证体系24制造工程质量管理•元器件的筛选–提高参数指标、均匀性•应力筛选–冲击筛选、振动筛选、离心加速度筛选•老化处理–温度老化处理、交变载荷老化处理、大电流老化处理•产品的生产质量检验–预检、中间检验、完工检验–检验方法：全数检验、抽样检验25上海市制造业质量管理•上海全面质量管理开展30多年•制造业质量竞争力指数列全国首位•总体达到三级水平（国内前列）•三成企业达到四级水平（国际先进）•1.5%的企业达到五级水平（世界级）–宝钢、振华港机、大众、海立等26喷漆机器人开发的工程路线1.目标及技术规范–机器人的用途:自动喷漆。–工作方式：示教再现（示教盒、手把手）–主要技术参数：存储量(3800点、128min)、最大速度1.7m/s、位置精度2.5mm、动作频率(10Hz,40Hz、50Hz)、6自由度、8kg承载能力、作业空间(垂直投影2000x1000、水平投影1800x90°)。–使用环境要求：喷漆、防爆。27喷漆机器人开发的工程路线2.收集资料、市场分析、可行性分析、技术经济性分析–机器人市场现状–喷漆机器人技术现状–喷漆机器人结构形式–自由度分布–驱动方式–控制方案–防爆设计28喷漆机器人开发的工程路线3.总体方案设计–总体结构方案：自由度数、坐标形式、作业空间、驱动方式、控制方式、手爪工具、使用环境。–制定研制计划：时间进度表、主要步骤、每一步骤的成果形式、人员需求情况。–开发经费概算。–开发风险分析。29喷漆机器人开发的工程路线4.总体方案的评审、评价–对多种方案进行筛选、优化组合–对最优方案进行评估分析、修改–评审通过，进入下一步，–评审通不过回到上一步修改。30喷漆机器人开发的工程路线5.理论分析阶段(确定数学模型)–机构运动学模型、作业空间分析。–机构的力学计算。–驱动元件的选择、动力计算。–动力学模型、仿真分析。–传感器选择、精度分析。–建立控制模型、仿真分析。31喷漆机器人开发的工程路线6.详细设计–系统总体设计：布局、人机交互、维修对策、加工单位协调、产品性能。–业务的划分：作业模块、接口、联调方法、人员分工。–机械本体及工具设计：本体、电器控制柜、操作台等结构，加工、装配、调试涉及的特殊工具。–控制系统设计：总体控制方案，计算机、硬件、接口、配电。–程序设计：选配软件、研制软件、程序接口、调试。–后备系统设计：检修方法、维修对策。–设计说明书、使用说明书。32喷漆机器人开发的工程路线7.详细设计方案评价–对设计结果进行全面审查、评价、提出修改意见。–通过以后进入下一步，通不过回到5或6步骤修改。33喷漆机器人开发的工程路线8.试制喷漆机器人样机–机械本体–动力驱动系统–供电系统–控制系统–传感器与检测系统34喷漆机器人开发的工程路线9.机器人样机的实验与测试–调试控制系统、控制性能测试–功能测试–精度、工作空间测试–动态指标测试–喷漆实验35喷漆机器人开发的工程路线10.技术评价与审定：考核各项指标11.小批量生产12.试销13.正常生产14.销售36全自动洗衣机产品开发的工程路线1.拟定洗衣机产品设计目标和技术规范(1)开发目标：全自动洗衣机。－洗涤过程全自动控制，无需人工干涉。－操作简单、不需专门培训、家用。－供电、尺寸结构、上/下水的形式符合居民的住宅的供电、供水要求。37全自动洗衣机产品开发的工程路线1.拟定洗衣机产品设计目标和技术规范(2)主要技术规范–AC220V供电，功率1000W。–具有自动识别衣量、衣质、肮脏程度，自动决定用水量，自动投入适当的洗涤剂等功能。–自动控制洗涤过程，洗涤、漂洗、甩干，上水、下水等过程自动完成。–自然排水，对供水压力无特殊要求。–故障报警功能。–洗涤过程数字显示。38全自动洗衣机产品开发的工程路线2.可行性分析–收集洗衣机市场资料和用户的有关信息–收集现有洗衣机的技术信息–可行性分析–技术经济可行性分析39全自动洗衣机产品开发的工程路线3.初步设计–结构形式的确定：立式/卧式、滚筒式/波轮式；命令输入形式：按键式/拨盘式；状态显示：LED/LCD；外观颜色等。–控制计算机：可编程控制器/单片机。–驱动方式：直流电机/交流电机。–进水、排水控制方式。–检测传感器的数量、类型。研制计划:时间进度安排、关键技术、人员需求–经费概算。40全自动洗衣机产品开发的工程路线4.总体方案评审–对多种方案进行筛选、评价，做出评审结论，对不满足要求的部分进一步完善，符合评审要求后可以进入下一步骤。41全自动洗衣机产品开发的工程路线5.确定数学模型–驱动系统的数学模型、负载计算、电机的容量计算。–容积及给排水量计算。–功率计算。–控制模型及仿真分析。42全自动洗衣机产品开发的工程路线6.详细设计(1)系统总体设计：人机系统、维修对策、产品综合性能、工艺协调等。(2)业务划分：划分作业模块、确定接口任务、联调方法、人员分工等。(3)机械系统设计：完成全部机械图纸，列出标准件清单。－基础框架，外壳，洗涤及甩干系统，传动系统，电机、阀门、传感器、电器等安装需要的结构件，特殊的工具、夹具。43全自动洗衣机产品开发的工程路线6.详细设计（续）–控制系统设计：全部硬件电器设计及器件选型。•电机、阀门、传感器、单片机(PLC)等硬件的选型设计。•单片机(PLC)控制系统硬件设计。•电机(主电机、洗涤剂投入电机)、阀门(进水阀，排水阀)驱动电路。•传感器：衣质衣量检测、混浊度检测，水位检测、电源电压检测、温度检测；显示器、键盘的接口电路设计。•供电电源及电源控制电路设计。44全自动洗衣机产品开发的工程路线6.详细设计（续）–控制软件设计：全部控制程序的设计。•电机的驱动及控制模块。•检测及信息处理模块。•控制主程序。–后备系统设计：检修方法、维修对策。–完成设计说明书使用说明书等技术文件，列出全部器件清单。45全自动洗衣机产品开发的工程路线7.详细设计方案的评审–对第6步骤的所有内容进行审查，并做出评价、提供审查意见，对不符合要求的要进行修改和完善，直到满足审核要求后方可进入下一步骤。46全自动洗衣机产品开发的工程路线8.试制样机–样机机械零件的加工、安装、调试。–驱动系统的组装。–硬件电路加工。–传感器安装。47全自动洗衣机产品开发的工程路线9.试验、测试–各个单项功能实验：如单片机、命令及显示；阀门控制；电机控制；传感器单项实验；洗涤过程分步调试等。–联机调试、试洗涤。–控制性能试验。–试验总结报告。48全自动洗衣机产品开发的工程路线10.技术评价及评审–对样机及其性能进行综合评价，提供改进意见；–对不满意的部分进行修改，直至样机合格后方可进入下一步骤。49全自动洗衣机产品开发的工程路线11.小批量生产样机合格后，可进行小批量试生产。12.试销13.批量生产14.销售