《機(jī)電概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課件-機(jī)電概念設(shè)計(jì)概述

機(jī)電概念設(shè)計(jì)概述任務(wù)目標(biāo)機(jī)電概念設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的起點(diǎn)，它涉及到機(jī)械、電子、控制等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)。我們學(xué)習(xí)工科，要有創(chuàng)新精神，學(xué)會(huì)融合貫通，機(jī)械制造工藝需要不斷的創(chuàng)新和進(jìn)步，我們也需要關(guān)注新技術(shù)、新工藝的發(fā)展趨勢(shì)。本節(jié)我們將探討機(jī)電概念設(shè)計(jì)的定義，以及它在產(chǎn)品創(chuàng)新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的重要性。機(jī)電概念設(shè)計(jì)概述

機(jī)電概念設(shè)計(jì)（MechatronicsConceptDesign，簡(jiǎn)稱(chēng)MCD）是一種針對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法，它集成了機(jī)械設(shè)計(jì)、電子工程和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高效開(kāi)發(fā)和優(yōu)化。MCD利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和仿真技術(shù)，在產(chǎn)品的早期設(shè)計(jì)階段就能夠?qū)C(jī)械結(jié)構(gòu)、電子系統(tǒng)和控制邏輯進(jìn)行綜合分析和評(píng)估。

機(jī)電概念設(shè)計(jì)的定義機(jī)電概念設(shè)計(jì)概述MCD的設(shè)計(jì)流程需求分析：明確產(chǎn)品的功能需求和性能指標(biāo)。概念生成：基于需求分析，生成多個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)集成：將機(jī)械、電子和控制系統(tǒng)集成到一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)中。仿真與分析：使用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行性能分析和驗(yàn)證。方案優(yōu)化：根據(jù)仿真結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行迭代優(yōu)化。詳細(xì)設(shè)計(jì)：完成概念設(shè)計(jì)后，進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行更深入的工程設(shè)計(jì)。機(jī)電概念設(shè)計(jì)概述機(jī)電概念設(shè)計(jì)（MCD）的重要性加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)促進(jìn)跨學(xué)科集成早期驗(yàn)證和錯(cuò)誤檢測(cè)降低成本和提高效率提升設(shè)計(jì)質(zhì)量模塊化和重用支持系統(tǒng)工程方法開(kāi)放式接口滿(mǎn)足市場(chǎng)需求提升設(shè)計(jì)質(zhì)量SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關(guān)知識(shí)自2007年收購(gòu)美國(guó)PLM公司UGS時(shí)，UGS已經(jīng)擁有一個(gè)比較完整的產(chǎn)品組合，覆蓋制造業(yè)企業(yè)從設(shè)計(jì)到工藝的完整流程，旗下產(chǎn)品包括：3D設(shè)計(jì)軟件的三大頂級(jí)產(chǎn)品之一、集CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）/CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）/CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）于一體的數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)UX；制造仿真軟件Tecnomatix；制造業(yè)全價(jià)值鏈協(xié)同和數(shù)據(jù)管理軟件Teamcenter，收購(gòu)?fù)瓿珊?，西門(mén)子成立了西門(mén)子PLM軟件（SiemensPLMSoftware）事業(yè)部，這一事業(yè)部成為是西門(mén)子數(shù)字化布局和實(shí)施的重要力量，為西門(mén)子公司此后的數(shù)字化進(jìn)程奠定了扎實(shí)的根基。NX軟件是一個(gè)由西門(mén)子PLM部門(mén)開(kāi)發(fā)的數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，它支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程，從概念，到設(shè)計(jì)，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(gè)終端到終端的過(guò)程中，運(yùn)用并行工程工作流、上下關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理使其能運(yùn)用在所有領(lǐng)域，，它為用戶(hù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段，并且可針對(duì)用戶(hù)的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。MCD（機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)，MechatronicsConceptDesigner）是西門(mén)子NX軟件的一個(gè)重要數(shù)字化工具應(yīng)用模塊，也是數(shù)字化雙胞胎中的基石，機(jī)電概念設(shè)計(jì)可用于交互式設(shè)計(jì)和模擬機(jī)電系統(tǒng)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。它融合了多個(gè)學(xué)科，包括機(jī)械、電氣、流體和自動(dòng)化方面，是一種將機(jī)器創(chuàng)建過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝C(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法的解決方案。SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關(guān)知識(shí)MCD機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)及仿真是一種全新的機(jī)電設(shè)備工作過(guò)程仿真解決方案，可對(duì)包含多物理場(chǎng)以及通常存在于機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動(dòng)化相關(guān)行為的概念進(jìn)行3D建模和仿真。MCD支持功能設(shè)計(jì)方法，可集成上游和下游工程領(lǐng)域，包括需求管理、機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)以及軟件/自動(dòng)化工程。MCD可加快機(jī)械、電氣和軟件設(shè)計(jì)學(xué)科產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，使這些學(xué)科能夠同時(shí)工作，專(zhuān)注于包括機(jī)械部件、傳感器、驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)的概念設(shè)計(jì)。在進(jìn)行數(shù)字化樣機(jī)和產(chǎn)線(xiàn)研發(fā)過(guò)程中，利用MCD軟件資源以虛擬的方式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試，可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)技術(shù)，幫助機(jī)械設(shè)計(jì)人員滿(mǎn)足日益提高的要求，不斷提高機(jī)械的生產(chǎn)效率、縮短設(shè)計(jì)周期降低成本，是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中高效、環(huán)保的新技術(shù)。SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關(guān)知識(shí)從NX6.0開(kāi)始，NX經(jīng)過(guò)了14個(gè)版本的迭代發(fā)展，已經(jīng)成為一款領(lǐng)先的集成化產(chǎn)品、工程和制造軟件。本教材所有項(xiàng)目基于NX1969版本，該版本可以大程度上幫助用戶(hù)更快更好地開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，可以在更短的時(shí)間內(nèi)交付更高質(zhì)量的產(chǎn)品，為工程師提供強(qiáng)大的幫助。支持從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的概念階段到最終工程制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，有效協(xié)調(diào)不同學(xué)科，致力于保證數(shù)據(jù)完整性，徹底實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，在實(shí)際過(guò)程中簡(jiǎn)化流程。SiemensNX軟件介紹掌握SiemensNX軟件相關(guān)知識(shí)NXMCD具有如下特點(diǎn)：（1）功能模塊設(shè)計(jì)：功能模塊是機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的主要原則，這些模塊構(gòu)成了機(jī)電一體化系統(tǒng)跨學(xué)科設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。以功能為驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)化了交叉學(xué)科之間的協(xié)作，也連接了實(shí)際需求和各種數(shù)據(jù)的管理，從而使設(shè)計(jì)人員能夠跟蹤客戶(hù)需求，并把這種需求數(shù)據(jù)納入到設(shè)計(jì)的過(guò)程中。此外，功能模塊也提供了最初的概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從而能夠運(yùn)作和評(píng)估可選擇的設(shè)計(jì)方案。（2）邏輯模塊設(shè)計(jì)與模塊的重復(fù)使用：可以把功能模型分解為不同的，可在多個(gè)設(shè)計(jì)中重復(fù)使用的邏輯塊，并通過(guò)設(shè)置具體的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化。在整個(gè)功能設(shè)計(jì)流程中，功能邏輯塊的分割與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。（3）早期系統(tǒng)驗(yàn)證：在開(kāi)發(fā)過(guò)程的初期，MCD提供了基于仿真引擎的驗(yàn)證技術(shù)，能夠幫助設(shè)計(jì)人員獲取電動(dòng)機(jī)、伺服等驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的仿真，初步驗(yàn)證概念設(shè)計(jì)的有效性。（4）多學(xué)科支持：MCD是一種為多學(xué)科并行協(xié)作而設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，涵蓋了機(jī)械、電氣伺服驅(qū)動(dòng)、液壓氣動(dòng)、傳感器、自動(dòng)化設(shè)計(jì)、程序編制、信息通信等諸多領(lǐng)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(qiáng)大、具有廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊，所以整個(gè)軟件的安裝文件相對(duì)比較大，不管是建模，渲染，仿真等都對(duì)使用環(huán)境有所要求。因此，該軟件對(duì)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(pán)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(zhuān)業(yè)版（64位）NX1969中1969的含義是指版本號(hào)，NX1969版本是基于NX1953的升級(jí)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(kāi)。安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)行步驟詳解。1.安裝JAVA環(huán)境(1)鼠標(biāo)右擊“JAVA_WIN64.exe”文件，選擇“以管理員身份運(yùn)行”(2)單擊“安裝”(4)安裝JAVA完成后單擊“關(guān)閉”(3)等待JAVA安裝完成SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)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(kāi)(2)將電腦的設(shè)備名稱(chēng)復(fù)制到許可證對(duì)應(yīng)的位置中，鍵盤(pán)按下【Ctrl+S】保存后關(guān)閉SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)行步驟詳解。2.安裝SiemensPLMLicenseServer(4)選擇安裝語(yǔ)言“簡(jiǎn)體中文”，單擊“OK”(3)鼠標(biāo)右擊“SPLMLicenseServer_v11.0.0_win_setup.exe”文件，選擇“以管理員身份運(yùn)行”(5)單擊“前進(jìn)”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)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(jìn)”(6)選擇好安裝目錄（不允許有中文路徑），單擊“前進(jìn)”(8)單擊“前進(jìn)”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)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(dòng)，單擊“前進(jìn)”SiemensNX軟件安裝3.開(kāi)啟SiemensPLMLicense服務(wù)(3)單擊“ConfigServices”(1)找到SiemensPLMLicenseServer的安裝路徑，鼠標(biāo)右擊“l(fā)mtools”選擇“以管理員身份運(yùn)行”(2)進(jìn)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(gè)步驟，下面進(jìn)行步驟詳解。3.開(kāi)啟SiemensPLMLicense服務(wù)(4)單擊“Pathtothelicensefile”右側(cè)的“Browse”，選擇“NX1969.lic”許可證，打開(kāi)完成后保存修改(5)進(jìn)入“Start/Stop/Reread”界面，單擊“StartServer”，顯示“ServerStartSuccessful”則表示成功開(kāi)啟服務(wù)SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)行步驟詳解。4.安裝SiemensNX軟件(1)鼠標(biāo)右擊“Launch”，選擇“以管理員身份運(yùn)行”(2)單擊“InstallNX”(3)選擇安裝語(yǔ)言“中文（簡(jiǎn)體）”，單擊“確定”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)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(jī)名字修改為電腦的設(shè)備名字，再單擊“下一步”SiemensNX軟件安裝安裝NX1969主要分為五個(gè)步驟，下面進(jìn)行步驟詳解。4.安裝SiemensNX軟件(7)選擇SiemensNX軟件的默認(rèn)語(yǔ)言，單擊“下一步”(8)單擊“安裝”(9)等待NX軟件安裝完成