郭楚寧+馬帥+徐林棟+汪圣凌+李少鵬
摘 要:現(xiàn)階段各方面的設(shè)計在我們生活中越來越重要了,各種設(shè)計方法也層出不窮,本文主要介紹一種新型的設(shè)計方法——系統(tǒng)功能分析法,它為研制物美價廉的產(chǎn)品,使設(shè)計過程合理化,并為設(shè)計自動化創(chuàng)造條件。本文以代步工具為例來簡要說明這種設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞:系統(tǒng)功能分析法;代步工具;黑箱法;功能樹
1 任務(wù)描述
設(shè)計一款單人交通工具,能夠行駛里程為1-5km,要求使用便捷性高,易于攜帶。
2 用系統(tǒng)功能法進行原理方案設(shè)計
1、用黑箱法定義技術(shù)系統(tǒng)的總功能
根據(jù)我們的分析,對于交通工具這個技術(shù)系統(tǒng)來說,輸入的能量可以有機械能、電能、化學(xué)能等不同的形式,輸入的控制信號以功能劃分主要是轉(zhuǎn)向、變速以及制動等,輸出的能量主要是動能以及熱能,輸出的信號有振動、噪聲、燈光等。此外交通工具的環(huán)境條件主要是路況、天氣和交通狀況,對外界的影響按照對象分類就是對外界行人及車輛的影響。分析清楚以后,繪制技術(shù)系統(tǒng)圖如下:
3 用功能樹法進行功能分解
交通工具系統(tǒng)比較復(fù)雜,難以直接求得,我們把總功能(運輸功能)分解為較簡單的分功能。第一,為實現(xiàn)運輸功能這個目的,最重要的環(huán)節(jié)就是實現(xiàn)位置的轉(zhuǎn)移,而位置的轉(zhuǎn)移需要動能,動能不能夠直接獲取,需要通過其他的能量形式轉(zhuǎn)化而成,所以第一個分功能就是能量轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化過程中又需要能量的傳遞和分配。第二,任務(wù)要求交通工具載人,所以人作為交通工具的控制者,需要交通工具對其有一個承載方式,使人可以站在上面、坐在上面、躺在上面等。第三,只是簡單地把能量轉(zhuǎn)化為動能是不符合實際情況和使用便捷的要求的,需要有對交通工具的動作控制,動作控制分為制動、速度調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)向以及平衡行走等功能元。第四,無論哪一種技術(shù)系統(tǒng),保證安全都是不可忽視的,作為交通工具,不僅對自身需要有保護功能,而且對外界的行人、車輛等都需要有警示的功能。綜合我們的分析,做出功能樹如下:
4 總結(jié)
系統(tǒng)功能分析法打破傳統(tǒng)的以結(jié)構(gòu)設(shè)計為主的思路設(shè)計方法,從功能出發(fā),以便獲得更廣泛的思路。此外,系統(tǒng)功能分析法也可以創(chuàng)造一種又快又好地培養(yǎng)設(shè)計師的理論,以及創(chuàng)造一種機械系統(tǒng)的一般設(shè)計理論及方法,使其適應(yīng)日益拓展的機械工程學(xué)科。但是,我們也要記住再好的設(shè)計方法,也不能代替天賦很高或一般的工程師的作用??茖W(xué)的設(shè)計方法雖然可以顯著提高設(shè)計效率和創(chuàng)新水平,但是如果設(shè)計按死板的模式進行,則設(shè)計工作必被市場淘汰,且毫無個性 和魅力。
所以,為了更好地設(shè)計,我們應(yīng)該樹立創(chuàng)新意識,意識到人人都可以創(chuàng)新,還要從生活中處處培養(yǎng)創(chuàng)新的能力。
作者簡介
郭楚寧,機械工程,專業(yè):機械工程。
馬帥,機械工程,專業(yè):工業(yè)設(shè)計。
徐林棟,機械工程,專業(yè):機械工程。
汪圣凌,水利與環(huán)境學(xué)院,專業(yè):水文與水資源工程。
李少鵬,水利與環(huán)境學(xué)院,專業(yè):水文與水資源工程。