功能分析步骤

功能分析步骤
姓名：毛龙所班级：机自114学号：201110301429
一、功能分析定义
功能——指产品技术系统的用途或所具有的特定工作能力。

功能分析法——探寻功能方案的主要方法。

这种方法将复杂系统的总功能
分化为简单的功能单元，再对每个功能无求解，然后进行组合，得到系统多种总方案，然后分析比较，最后得到最佳功能方案。

功能分析过程是设计人员初步酝酿功能原理设计方案的过程。

这个过程往往不是一次能够完成的，而是随着设计工作的深入而需要不断修改完善的。

二、设计步骤和各阶段的应用方法
目的：确定技术系统的原理方案
步骤：
1.功能分析
2.总功能分解
3.功能单元求解
4.方案综合
图1功能分析步骤原理图
1.总共能分析—抽象构思，建立黑箱模型
将设计的对象系统看成是一个不透明的、不知其内部结构的“黑箱”，只集中分析比较系统中三个基本要素（能量、物料、和信息）的输入输出关系，就能突出的表达系统的核心问题—系统的总共能。

技术系统的总共能就是以实现
某种任务为目标的输入输出量之间的关系，实现了预定转换就体现了系统的总共能。

如图2为一般黑箱示意图，方框内部为待设计的技术系统，方框即为系统的边界，通过系统的输入和输出，使系统和环境联系起来。

图2一般黑箱示意图
2.功能分解—扩展构思，建立功能系统图
功能系统图是功能实现方式的展示，也是分析功能必要程度的依据。

它从实现产品总功能出发，通过寻找功能实现手段方法，逐步找出下位功能并以此类推的追究直到找出末端功能为止。

将总功能分解为分功能，直至功能元。

功能元是不能分解的最下功能单位，是直接能从物理效应、逻辑关系等方面找到解法的基本功能。

功能分解可用树状结构予以图示，称为功能树，如图3所示。

图3功能树
功能单元－在系统各分支的终端，即末端功能通常是具有独立功能的功能元
功能元的类型，可以分为三大类：
（1）物理功能元（2）数学功能元（3）逻辑功能元
1)物理功能元
它反映系统中物理量转化的基本动作。

其中常用的五种为：
▲“变换－复原”功能元。

▲“放大－缩小”功能元。

▲“联结－分离”功能元。

▲“传导－绝缘”功能元。

▲“贮存－提取”功能元。

2)数学功能元
▲它反映数学的基本动作。

如加和减、乘和除、乘方和开方、积分和微分。

▲数学功能元主要用于机械式的加减机构和除法机构，如差动轮系；控制系统，如用脉冲计数装置控制动作幅度等等。

3)逻辑功能元
包括“与”、“或”、“非”三元的逻辑动作，主要用于控制功能。

3.功能单元求解
就是将功能单元所需执行的动作，用合适的执行机构型式来实现
为求得系统的最终原理解，必须首先求得各功能元的原理解。

按照柯勒的定义，可以用下式表示：
功能元的原理解＝f（功能元的功能，实现载体）
因此，寻求原理解的重点就是针对功能元寻求其实现载体。

对于一个功能系统来说，并非所有功能元的载体都是创新的，应该说，其中大量是存在现成解的，有些解被汇编成解法目录，是设计中的重要参考。

（1）功能元的解法目录（设计目录）
（2）创新技法求解（利用创造性思维）
4.求系统原理解
果有m个功能元，第i个功能元有n个功能元解，则可能的原理解个数为：N=n1x n2x…ni…xnm。

表
1
例：行走式挖掘机的形态学矩阵
表
2
加载
能量
能量转换为
控制信
力和位移测力力信号号
测变
形
变形信号
变形能
试件加载
试件变形后的试件
加载
能量
图6主要分功能
标准值
加载能量
控制信号
试
件
比较标准值和实
际值
能量转换
为力和位
移
测量值放大
调节能量大小
装夹试
件试件加
载
测力
测变
形
力信号
变形
信号
能耗
变形能
变形后
的试件
图6完善的功能结构7.功能分析法的优点
设计步骤明确
规律性强
有利于采用计算机进行设计
有利于提高设计质量和效率
容易掌握。