1、元智大學-實驗力學實驗室元智大學工程概論 授課講義授課教師:徐澤志元智大學-實驗力學實驗室設計是什麼?設計是為滿足人類需求的一種具有創造性的決策過程(Decision-Making Process),設計的最終目的是產品,此產品能夠行使某些功能,已達成某些特定的要求元智大學-實驗力學實驗室問題探討概念產生評估溝通Cross的設計程序模型元智大學-實驗力學實驗室物理材料科學 電動馬達工程科學 製造程序焊接設計 工程經濟運動學 流體力學可滿足需求的產品領域知識元智大學-實驗力學實驗室Stage 1A Confrontation Superior to subordinate:Design the
2、motor mount 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
3、and 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 and coupli
4、ng and of installation.Feedbacks and iterations may occur between any of the stages元智大學-實驗力學實驗室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,Experiment,Optimizatio
5、n 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-實驗力學實驗室電腦輔助產品開發之展望(CAD/CAM/CAE)一、濫觴期 1960年,MIT博士生I
6、van Sutherland應用電腦繪圖於工程設計。二、研究發展期 19601980年,使用16位元迷你電腦及終端機,以線架構及有限的面架構模式,應用於設計及繪圖,並逐漸延伸至NC程式的產生。元智大學-實驗力學實驗室三、快速擴張期(AutoCAD)19801990年,使用32位元迷你電腦及三維的實體模式,加速工業造型及NC程式的產生,並應用於機構設計、射出成型的分析與模擬。四、成熟期(Pro/Engineer)應用範圍擴大至產品設計、輔助製造、資料管理、分析模擬與工業造型等。元智大學-實驗力學實驗室幾何模型定義n用電腦以數學的方式描述物體。n此數學描述使得物體形狀經由cad總統信號顯示在圖形終
7、端機。n設計工程師必須運用幾何模型能力的軟体，從事設計工程元智大學-實驗力學實驗室所須具備特性:n包容性(Domain):魴表達那些模型?n合理性(Validity):模型是否能形成實體?n完整性(Completeness):只表達一特定的實體?n觸發性:(Uniqueness)只表達一特性的實體?元智大學-實驗力學實驗室n 選擇要項:User Interface Surface Patching Modeling Control Surface Blending Geometric Continuity Solid/Surface Interfaces Parametric Design G
8、eometric Intersections元智大學-實驗力學實驗室技術里程碑一、實體模型(Solid Model)1.二維/三維的線架構模型(Wireframe Model)缺點:、混淆性(Ambiguity):對於同一個模型，不同的人會有不同的解釋。如圖，即對同一個wire-frame會有(A)、(B)、(C)三種不同的解釋。WIRE-FRAME元智大學-實驗力學實驗室(A)(B)(C)元智大學-實驗力學實驗室、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體性質，因此電腦無法自動計算模型的體積、重量、轉動慣量等性質，尤其對於較
9、複雜的模型，使用者必須不斷的輸入各種解釋，電腦才有辦法計算下去。元智大學-實驗力學實驗室、虛幻實體(Nonsense object):元智大學-實驗力學實驗室、NC刀具路徑產生及有限元素分割等時很難自動化。以上缺點固然可以用各種方法加以補求，但是，事倍功半;因為wire-frame表現有先天的缺陷。元智大學-實驗力學實驗室技術里程碑2.三維的面模型(Surface Model)3.三維的實體模型(Solid Model)如下圖所示 4.特徵式實體模型(Feature-Base Solid Model)以產品設計的語言及方式來完成產品之模型。元智大學-實驗力學實驗室二、尺寸驅動程式設計(Dimension-Driven-Design)利用相同的幾何構成程序,但帶入不同的尺寸值,自動產生型態一樣,但大小不同的幾何模型。1.參數式設計(Pro/Engineer)幾何尺寸可變,幾何型態不變。2.變數式設計(I-DEAS)幾何尺寸與型態均可變。3.混合體(Solid Works)元智大學-實驗力學實驗室未來展望 一、同步工程,如下圖所示 二、電腦輔助分析模擬的導入 三、產品資料格式與構成方式的標準化 (Product Data Management,PDM;Produce Information Management,PIM)
