《機電概念設計基礎》課件-機電概念設計概述

機電概念設計概述任務目標機電概念設計作為產(chǎn)品開發(fā)的起點，它涉及到機械、電子、控制等多個領域的知識。我們學習工科，要有創(chuàng)新精神，學會融合貫通，機械制造工藝需要不斷的創(chuàng)新和進步，我們也需要關注新技術、新工藝的發(fā)展趨勢。本節(jié)我們將探討機電概念設計的定義，以及它在產(chǎn)品創(chuàng)新和市場競爭中的重要性。機電概念設計概述

機電概念設計（MechatronicsConceptDesign，簡稱MCD）是一種針對機電一體化產(chǎn)品的設計方法，它集成了機械設計、電子工程和控制系統(tǒng)設計等多個領域，以實現(xiàn)產(chǎn)品的高效開發(fā)和優(yōu)化。MCD利用計算機輔助設計（CAD）和仿真技術，在產(chǎn)品的早期設計階段就能夠?qū)C械結構、電子系統(tǒng)和控制邏輯進行綜合分析和評估。

機電概念設計的定義機電概念設計概述MCD的設計流程需求分析：明確產(chǎn)品的功能需求和性能指標。概念生成：基于需求分析，生成多個可能的設計方案。系統(tǒng)集成：將機械、電子和控制系統(tǒng)集成到一個統(tǒng)一的設計中。仿真與分析：使用仿真軟件對設計方案進行性能分析和驗證。方案優(yōu)化：根據(jù)仿真結果，對設計方案進行迭代優(yōu)化。詳細設計：完成概念設計后，進入詳細設計階段，進行更深入的工程設計。機電概念設計概述機電概念設計（MCD）的重要性加速產(chǎn)品開發(fā)促進跨學科集成早期驗證和錯誤檢測降低成本和提高效率提升設計質(zhì)量模塊化和重用支持系統(tǒng)工程方法開放式接口滿足市場需求提升設計質(zhì)量SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關知識自2007年收購美國PLM公司UGS時，UGS已經(jīng)擁有一個比較完整的產(chǎn)品組合，覆蓋制造業(yè)企業(yè)從設計到工藝的完整流程，旗下產(chǎn)品包括：3D設計軟件的三大頂級產(chǎn)品之一、集CAD（計算機輔助設計）/CAE（計算機輔助工程）/CAM（計算機輔助制造）于一體的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)UX；制造仿真軟件Tecnomatix；制造業(yè)全價值鏈協(xié)同和數(shù)據(jù)管理軟件Teamcenter，收購完成后，西門子成立了西門子PLM軟件（SiemensPLMSoftware）事業(yè)部，這一事業(yè)部成為是西門子數(shù)字化布局和實施的重要力量，為西門子公司此后的數(shù)字化進程奠定了扎實的根基。NX軟件是一個由西門子PLM部門開發(fā)的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它支持產(chǎn)品開發(fā)的整個過程，從概念，到設計，到分析，到制造的完整流程。NX將產(chǎn)品的生命周期階段整合到一個終端到終端的過程中，運用并行工程工作流、上下關聯(lián)設計和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理使其能運用在所有領域，，它為用戶的產(chǎn)品設計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段，并且可針對用戶的虛擬產(chǎn)品設計和工藝設計的需求，提供經(jīng)過實踐驗證的解決方案。MCD（機電一體化概念設計，MechatronicsConceptDesigner）是西門子NX軟件的一個重要數(shù)字化工具應用模塊，也是數(shù)字化雙胞胎中的基石，機電概念設計可用于交互式設計和模擬機電系統(tǒng)的復雜運動。它融合了多個學科，包括機械、電氣、流體和自動化方面，是一種將機器創(chuàng)建過程轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝C電一體化設計方法的解決方案。SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關知識MCD機電設備設計及仿真是一種全新的機電設備工作過程仿真解決方案，可對包含多物理場以及通常存在于機電一體化產(chǎn)品中的自動化相關行為的概念進行3D建模和仿真。MCD支持功能設計方法，可集成上游和下游工程領域，包括需求管理、機械設計、電氣設計以及軟件/自動化工程。MCD可加快機械、電氣和軟件設計學科產(chǎn)品的開發(fā)速度，使這些學科能夠同時工作，專注于包括機械部件、傳感器、驅(qū)動器和運動的概念設計。在進行數(shù)字化樣機和產(chǎn)線研發(fā)過程中，利用MCD軟件資源以虛擬的方式進行產(chǎn)品設計、仿真、調(diào)試，可實現(xiàn)創(chuàng)新性的設計技術，幫助機械設計人員滿足日益提高的要求，不斷提高機械的生產(chǎn)效率、縮短設計周期降低成本，是產(chǎn)品開發(fā)過程中高效、環(huán)保的新技術。SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關知識從NX6.0開始，NX經(jīng)過了14個版本的迭代發(fā)展，已經(jīng)成為一款領先的集成化產(chǎn)品、工程和制造軟件。本教材所有項目基于NX1969版本，該版本可以大程度上幫助用戶更快更好地開發(fā)產(chǎn)品，可以在更短的時間內(nèi)交付更高質(zhì)量的產(chǎn)品，為工程師提供強大的幫助。支持從產(chǎn)品開發(fā)的概念階段到最終工程制造的各個環(huán)節(jié)，有效協(xié)調(diào)不同學科，致力于保證數(shù)據(jù)完整性，徹底實現(xiàn)設計者的設計意圖，在實際過程中簡化流程。SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關知識NXMCD具有如下特點：（1）功能模塊設計：功能模塊是機電一體化設計的主要原則，這些模塊構成了機電一體化系統(tǒng)跨學科設計的基礎。以功能為驅(qū)動的設計強化了交叉學科之間的協(xié)作，也連接了實際需求和各種數(shù)據(jù)的管理，從而使設計人員能夠跟蹤客戶需求，并把這種需求數(shù)據(jù)納入到設計的過程中。此外，功能模塊也提供了最初的概念設計結構，從而能夠運作和評估可選擇的設計方案。（2）邏輯模塊設計與模塊的重復使用：可以把功能模型分解為不同的，可在多個設計中重復使用的邏輯塊，并通過設置具體的參數(shù)來實現(xiàn)設計過程的優(yōu)化。在整個功能設計流程中，功能邏輯塊的分割與設計是一項基礎工作。（3）早期系統(tǒng)驗證：在開發(fā)過程的初期，MCD提供了基于仿真引擎的驗證技術，能夠幫助設計人員獲取電動機、伺服等驅(qū)動動力的仿真，初步驗證概念設計的有效性。（4）多學科支持：MCD是一種為多學科并行協(xié)作而設計的開發(fā)環(huán)境，涵蓋了機械、電氣伺服驅(qū)動、液壓氣動、傳感器、自動化設計、程序編制、信息通信等諸多領域。SiemensNX軟件安裝掌握SiemensNX軟件（1969版本）安裝NX1969軟件的使用范圍比較廣，它功能強大、具有廣泛的產(chǎn)品設計應用模塊，所以整個軟件的安裝文件相對比較大，不管是建模，渲染，仿真等都對使用環(huán)境有所要求。因此，該軟件對電腦的配置要求也比較高，右表是推薦配置要求。硬件/軟件推薦配置處理器Intel(R)Core(TM)i7-9700CPU@3.00GHz顯卡QuadroP1000顯存4GB或更高內(nèi)存16GB或更高硬盤SSD（至少50GB可用空間）屏幕24”全高清顯示屏（1920×1080或更高）系統(tǒng)Windows10專業(yè)版（64位）NX1969中1969的含義是指版本號，NX1969版本是基于NX1953的升級版本。在部件文件兼容性中，NX1969保存的部件可以在NX1953或更高NX版本中打開。安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。1.安裝JAVA環(huán)境(1)鼠標右擊“JAVA_WIN64.exe”文件，選擇“以管理員身份運行”(2)單擊“安裝”(4)安裝JAVA完成后單擊“關閉”(3)等待JAVA安裝完成SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。2.安裝SiemensPLMLicenseServer(1)雙擊“NX1969.lic”許可文件，使用記事本打開(2)將電腦的設備名稱復制到許可證對應的位置中，鍵盤按下【Ctrl+S】保存后關閉SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。2.安裝SiemensPLMLicenseServer(4)選擇安裝語言“簡體中文”，單擊“OK”(3)鼠標右擊“SPLMLicenseServer_v11.0.0_win_setup.exe”文件，選擇“以管理員身份運行”(5)單擊“前進”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。2.安裝SiemensPLMLicenseServer(7)許可證文件路徑選擇“NX1969.lic”文件，選擇完成單擊“前進”(6)選擇好安裝目錄（不允許有中文路徑），單擊“前進”(8)單擊“前進”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。2.安裝SiemensPLMLicenseServer(11)安裝完成(9)等待安裝完成(10)許可證程序啟動，單擊“前進”SiemensNX軟件安裝3.開啟SiemensPLMLicense服務(3)單擊“ConfigServices”(1)找到SiemensPLMLicenseServer的安裝路徑，鼠標右擊“l(fā)mtools”選擇“以管理員身份運行”(2)進入“Start/Stop/Reread”界面，先單擊“StopServer”，顯示“StoppingServer”后表示停止成功SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。3.開啟SiemensPLMLicense服務(4)單擊“Pathtothelicensefile”右側的“Browse”，選擇“NX1969.lic”許可證，打開完成后保存修改(5)進入“Start/Stop/Reread”界面，單擊“StartServer”，顯示“ServerStartSuccessful”則表示成功開啟服務SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。4.安裝SiemensNX軟件(1)鼠標右擊“Launch”，選擇“以管理員身份運行”(2)單擊“InstallNX”(3)選擇安裝語言“中文（簡體）”，單擊“確定”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。4.安裝SiemensNX軟件(4)單擊“下一步”(5)選擇好安裝目錄（不允許有中文路徑），單擊“下一步”(6)將主機名字修改為電腦的設備名字，再單擊“下一步”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個步驟，下面進行步驟詳解。4.安裝SiemensNX軟件(7)選擇SiemensNX軟件的默認語言，單擊“下一步”(8)單擊“安裝”(9)等待NX軟件安裝完成