元智大學(xué)工程概論授課講義課件

1、元智大學(xué)工程概論 授課講義授課教師:徐澤志元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)是什麼? 設(shè)計(jì)是為滿足人類需求的一種具有創(chuàng)造性的決策過程(Decision-Making Process),設(shè)計(jì)的最終目的是產(chǎn)品,此產(chǎn)品能夠行使某些功能,已達(dá)成某些特定的要求元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室問題探討概念產(chǎn)生評估溝通Cross的設(shè)計(jì)程序模型元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室物理材料科學(xué) 電動(dòng)馬達(dá)工程科學(xué) 製造程序焊接設(shè)計(jì) 工程經(jīng)濟(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué) 流體力學(xué)可滿足需求的產(chǎn)品領(lǐng)域知識(shí)元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室Stage 1A Confrontation Superior to subordinate: Design the motor moun

2、t for this machine.Stage 2A Formulation of Problem Motor to be off the floor, supported on machine frame, direct-connected to main shaft, if possible.Stage 1B Sources of Information Motor catalogs; machine layout, company drawing files; experience, handbooks, texts.Stage 2B Applicable Information an

3、d Assumption Motor specs. And dimensions; main shaft location; frame drawing; loads; coupling between shaft and motor. Stage 3 Design Concepts Sketches for various motor locations and methods of coupling; criteria for selection; accessibility, ease of assembly, space requirements, cost of brackets a

4、nd coupling and of installation.Feedbacks and iterations may occur between any of the stages元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室Stage 4 Synthesis Scale layout of motormount; selection of coupling componens.Stage 5 Analyzable Model Cantilever beam? Rectangular plate? Strutted structure? Fastenings?Stage 6 Analysis, Experime

5、nt, Optimization Stresses and strain in mount and in fastenings;manipulate shape, dimensions, size and location of fastenings for ease and economy of manufacture and assembly. Stage 7 Presentation Assembly drawing; detail of mount and coupling elements; parts list 元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室電腦輔助產(chǎn)品開發(fā)之展望(CAD/CAM/CAE

6、)一、濫觴期 1960年,MIT博士生Ivan Sutherland應(yīng)用電腦繪圖於工程設(shè)計(jì)。 二、研究發(fā)展期 19601980年,使用16位元迷你電腦及終端機(jī),以線架構(gòu)及有限的面架構(gòu)模式,應(yīng)用於設(shè)計(jì)及繪圖,並逐漸延伸至NC程式的產(chǎn)生。 元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室三、快速擴(kuò)張期(AutoCAD) 19801990年,使用32位元迷你電腦及三維的實(shí)體模式,加速工業(yè)造型及NC程式的產(chǎn)生,並應(yīng)用於機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、射出成型的分析與模擬。 四、成熟期(Pro/Engineer) 應(yīng)用範(fàn)圍擴(kuò)大至產(chǎn)品設(shè)計(jì)、輔助製造、資料管理、分析模擬與工業(yè)造型等。 元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室?guī)缀文Ｐ投x用電腦以數(shù)學(xué)的方式描述物體。此數(shù)

7、學(xué)描述使得物體形狀經(jīng)由cad總統(tǒng)信號顯示在圖形終端機(jī)。設(shè)計(jì)工程師必須運(yùn)用幾何模型能力的軟體，從事設(shè)計(jì)工程元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室所須具備特性:包容性(Domain):魴表達(dá)那些模型?合理性(Validity):模型是否能形成實(shí)體?完整性(Completeness) :只表達(dá)一特定的實(shí)體?觸發(fā)性:(Uniqueness)只表達(dá)一特性的實(shí)體?元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室 選擇要項(xiàng): User Interface Surface Patching Modeling Control Surface Blending Geometric Continuity Solid/Surface Interfaces

8、 Parametric Design Geometric Intersections元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)里程碑一、實(shí)體模型(Solid Model) 1.二維/三維的線架構(gòu)模型(Wireframe Model) 缺點(diǎn):、混淆性(Ambiguity): 對於同一個(gè)模型，不同的人會(huì)有不同的解釋。如圖，即對同一個(gè)wire-frame會(huì)有(A)、(B)、(C)三種不同的解釋。WIRE-FRAME元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室(A)(B)(C)元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、不完全性(Incompleteness): wire-frame模型只是物的線框骨架而已，缺少幾何模型所需的實(shí)體性質(zhì)，因此電腦無法自動(dòng)

9、計(jì)算模型的體積、重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等性質(zhì)，尤其對於較複雜的模型，使用者必須不斷的輸入各種解釋，電腦才有辦法計(jì)算下去。 元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、虛幻實(shí)體(Nonsense object): 元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、NC刀具路徑產(chǎn)生及有限元素分割等時(shí)很難自動(dòng)化。 以上缺點(diǎn)固然可以用各種方法加以補(bǔ)求，但是，事倍功半;因?yàn)閣ire-frame表現(xiàn)有先天的缺陷。元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)里程碑2.三維的面模型(Surface Model) 3.三維的實(shí)體模型(Solid Model)如下圖所示 4.特徵式實(shí)體模型(Feature-Base Solid Model) 以產(chǎn)品設(shè)計(jì)的語言及方式來完成產(chǎn)品之模型。 元智大學(xué)-實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室二、尺寸驅(qū)動(dòng)程式設(shè)計(jì) (Dimension-Driven-Design) 利用相同的幾何構(gòu)成程序,但帶入不同的尺寸值,自動(dòng)產(chǎn)生型態(tài)一樣,但大小不同的幾何模型。 1.參數(shù)式設(shè)計(jì)(Pro/Engineer) 幾何尺寸可變,幾何型態(tài)不變。 2.變數(shù)式設(shè)計(jì)(I-DEAS) 幾何尺寸與型態(tài)均可變。 3.混合體(Sol